摘 要：以玉米粉、高筋粉、鸡蛋等为主要原料生产玉米沙琪玛，通过单因素试验和响应面试验，确定混合粉比例、鸡蛋添加量、泡打粉添加量、醒发时间的最佳参数。并通过二次旋转回归设计实验确定最佳工艺参数。实验结果表明，玉米沙琪玛的最佳生产工艺条件为玉米粉∶高筋粉（质量比）为1∶2，鸡蛋添加量50%，泡打粉添加量1%，第一次及第二次醒发时间均为2 h。并通过验证试验，此条件下制作的玉米沙琪玛综合得分最高，与预测值接近，说明此模型的可行性。本研究为玉米休闲食品的开发提供了参考与理论依据。
关键词：玉米；沙琪玛；响应面；加工工艺
玉米营养丰富，含有的VA、VE及谷氨酸等成分，具有抗衰老的作用；玉米中还有赖氨酸和微量元素硒，有预防肿瘤的作用［1］；玉米面经过加工而成的面制品能有效防治老年黄斑性病变等，并可提高视力。所含膳食纤维能促进肠蠕动，缩短食物通过肠道的时间，以减少人体对有毒物质的吸收，从而防止或减少结肠癌的发生。随着现代生活节奏的加快，人们饮食的精细化程度不断提高，“富贵病”的比例逐渐增加，因此增加粗粮的摄入量已成为不可阻挡的趋势。沙琪玛（caramel treats）也可叫做萨其马，是中国的特色糕点，满族的一种食物。因其色泽米黄，口感酥软，入口即化，营养丰富，深受广大人群喜爱。但由于糖及脂肪含量高使多数人敬而远之，不敢多食。如何降低沙琪玛的热量而不影响其口感和营养，是亟待解决的问题［2］。本文通过响应面试验优化了玉米沙琪玛的生产工艺，以期为开发低热量，高营养的新型玉米休闲食品提供参考。
1.1 材料与仪器
高筋粉：金龙鱼麦芯粉，益海嘉里（沈阳）；玉米粉：调兵山奥娃食品有限责任公司；小苏打、碳酸氢铵、新鲜鸡蛋、白砂糖、麦芽糖、花生油：均为市售。
AHM-P125A型打蛋器：北美电器，广东中山；KMC510型和面机：凯伍德，广东东莞；A6-Z-014型电热炸锅：艾丽格，湖北香江；XF-30恒温醒发箱：广州红菱电热设备有限公司；X150手动面条机：江苏无锡维艾等。
1.2 方法
1.2.1 工艺流程及操作要点
工艺流程：
打蛋→原料混合→和面→面团醒发→压、切条→面条醒发→油炸→熬糖→成型→切块→品评
操作要点（试验基础工艺）：
打蛋：将鸡蛋50 g去壳放入和面机，加碳酸氢铵1.2 g慢慢拌匀，打蛋到产生气泡为止。
和面：混合粉100 g、泡打粉1 g、加入和面机慢慢拌匀；快速调制成光滑面团时关闭和面机将面团取出，在实验台上揉成光滑面团，然后进行第一次醒发。
用面条机将面团压制成厚约2 mm的面片，期间注意扑粉（玉米粉），切面条，长宽约60 mm×3.5 mm，再进行二次醒发。
炸条：炸条前要过筛，去掉多余的扑粉，从条的颜色及油锅气泡情况决定何时捞出，一般油炸温度170℃，2 min。
熬糖浆：将质量比白糖∶麦芽糖∶水=4∶4∶2的混合物90 g放入锅中熬至黏稠。
成型：将炸好的条加入锅内，翻炒均匀后放入方形磨具中，压平成型，冷却后切块，进行感官评定。
1.2.2 感官评价
参照GB/T 22475-2008《沙琪玛》［3］，表1所示为沙琪玛感官评分标准。品评前将样品任意进行编号，设计组织者记录好样品与编号之间的关系，对品评者保密。选10个有培训经验的食品专业研究生进行评定。每次实验10位品评者不变。
表1 感官评价标准
Table 1 The sensory grading standard
项目 特征描述 评分形态（10分）外形规整，表皮光滑，无掉渣情况，膨大均匀，无回缩、塌陷，正常视力下无可见杂质。0～10色泽（10分）油炸颜色均匀，呈金黄色或淡黄色。 7～10油炸颜色均匀，黄色较深甚至呈褐色。 3～7油炸颜色不均匀，褐色或乳白色。 0～3组织（10分）形状稳定，组织疏松，不松散，糖稀分布均匀。 7～10形状稳定，组织疏松，易散，糖稀分布均匀。 3～6形状不稳定，组织疏松，易散，糖稀分布不均匀。 0～3滋味和气味（20分）无异味，有蛋香味，玉米香味，甜度适中，无明显油味，绵甜松软，入口即化，无碜牙，不粘牙。15～20无异味，有蛋香味，玉米香味，甜度适中，无明显油味，不粘牙，脆或皮。10～15无异味，无蛋香味，玉米香味淡，甜度差，无明显油味，不粘牙，脆或皮。5～10无异味，无玉米香味，明显油味，粘牙，脆或皮。 0～5
1.3 试验设计
1.3.1 混合粉比例对感官品质的影响
分别按照玉米粉：高筋粉（质量比）1∶3、1∶2、1∶1、2∶1、3∶1配制成混合粉200 g，鸡蛋100 g、泡打粉2 g，醒发温度35℃、醒发时间2 h+2 h、油炸温度170℃，制作玉米沙琪玛，通过对成品的感官评价，选择最佳混合粉比例。
1.3.2 鸡蛋添加量对感官品质的影响
按照混合粉比例（玉米粉∶高筋粉）1∶2配制成混合粉200 g，鸡蛋添加量（以面粉计）分别为30%、40%、50%、60%、70%，泡打粉2 g，醒发温度35℃、醒发时间2 h+2 h、油炸温度170℃，制作玉米沙琪玛，通过对成品的感官评价，选择鸡蛋的最佳添加量。
1.3.3 泡打粉添加量对感官品质的影响
按照混合粉比例（玉米粉∶高筋粉）1∶2配制成混合粉200 g，鸡蛋100 g、泡打粉添加量（以面粉计）分别为0%、0.5%、1%、1.5%、2%，醒发温度35℃、醒发时间2 h+2 h、油炸温度170℃，制作玉米沙琪玛，通过对成品的感官评价，选择泡打粉的最佳添加量。
1.3.4 醒发时间对感官品质的影响
按照混合粉比例（玉米粉∶高筋粉）1∶2配制成混合粉200g，鸡蛋100g、泡打粉2g，醒发温度35℃、面团和面条前后两次醒发时间分别为1 h+1 h、1.5 h+1.5 h、2 h+2 h、2.5 h+2.5 h、3 h+3 h，油炸温度170℃，制作玉米沙琪玛，通过对成品的感官评价，选择最佳醒发时间。
1.3.5 响应面试验各水平及编码
根据单因素试验的结果，设计响应面试验，各因素及编码见表2。
表2 Box-behnken响应面设计各因素水平及编码
Table 2 Variables and levels in response surface design
编码 A混合粉比例（玉米粉∶高筋粉）D醒发时间/h -1 1∶3 40 0.5 1.5+1.5 0 1∶2 50 1 2+2 1 1∶1 60 1.5 2.5+2.5 B鸡蛋添加量/% C泡打粉添加量/%
1.4 试验数据处理
采用Design-Expert8.05b软件对试验数据进行线性回归和方差分析，用F值考察模型和各因素的显著性水平，所有的试验均做3次重复，取平均值。
2.1 单因素试验
2.1.1 混合粉比例的影响
玉米粉与高筋粉的比例对沙琪玛综合评分的影响如图1所示。
由图1可以看出，玉米粉与高筋粉的比例在1∶2时，沙琪玛综合评分最高。当超过1∶1时，油炸时面条的膨胀性减小，条硬、易断，松软性下降，碜牙情况明显。除沙琪玛的色泽得分呈逐渐增加的趋势，形态和组织得分急剧下降。试验结果表明1∶3～1∶2比较适宜，颜色适中，口感较好。
2.1.2 鸡蛋添加量的影响
鸡蛋添加量对沙琪玛感官品质的影响如图2所示。
图1 混合粉比例对综合评分的影响
Fig.1 Effect of different proportions of corn flour on composite score
图2 鸡蛋添加量对综合评分的影响
Fig.2 Effect of different proportions of eggs on composite score
由图2可见，随着鸡蛋添加量的提高，油炸时颜色会逐渐由浅黄色变为金黄饱满，口感逐渐由硬变酥脆再变软，鸡蛋香味依次增加，组织由小孔变为大孔且较均匀，膨松度依次增大，鸡蛋添加量为50%时色泽最好（金黄），超过60%时颜色加深、变色速度加快、出现产品不应有的色泽（深褐色），当达到70%时，液体过多面团不能成型，无法制作。当鸡蛋添加量超过60%时，炸制的面条有一定的蛋腥味，且加入的鸡蛋过多会增加产品的成本。因此确定鸡蛋的最佳添加量为50%。
2.1.3 泡打粉添加量的影响
泡打粉添加量对沙琪玛感官品质的影响如图3所示。
图3 泡打粉添加量对综合评分的影响
Fig.3 Effect of different proportions of baking powder on composite score
由图3可知，产品的感官得分随着泡打粉添加量的增加而增加，主要是因为泡打粉是影响沙琪玛膨松效果的重要因素，可形成膨松多孔的结构，质地柔软而口感酥软；而色泽上基本没有影响，所以从总体的得分及经济效益考虑泡打粉的最佳添加量在1%左右。
2.1.4 醒发时间的影响
醒发时间对沙琪玛感官品质的影响如图4所示。
图4 醒发时间对综合评分的影响
Fig.4 Effect of different fermentation period on composite score
由图4可以看出，随着醒发时间的延长，沙琪玛感官评分逐渐升高后趋于平缓，第一次醒发时间及第二次醒发时间均在2 h时，沙琪玛感官评分较高，面条油炸时有较好的急剧胀发性，炸出的条体积大，再延长醒发时间面条胀发变化不明显。
2.2 响应面试验设计与结果分析
2.2.1 Box-Behnken试验方案与结果
按照Design-Expert8.05b软件设计的四因素三水平试验方案（表2），响应面试验设计及结果见表3，对试验数据进行线性回归和方差分析（表4）确定模型及各项的显著性水平。
表3 响应面试验设计及结果
Table 3 Process variables and levels in response surface central composite design and experimental results
试验号 A B C D 综合评分1 -1 -1 0 0 40.25 2 1 -1 0 0 39.15 3 -1 1 0 0 41.34 4 1 1 0 0 41.03 5 0 0 -1 -1 39.63 6 0 0 1 -1 40.58 7 0 0 -1 1 39.69 8 0 0 1 1 41.6 9 -1 0 0 -1 40.53 10 1 0 0 -1 39.81 11 -1 0 0 1 41.3 12 1 0 0 1 40.38 13 0 -1 -1 0 38.46
续表3 响应面试验设计及结果
Continue table 3 Process variables and levels in response surface central composite design and experimental results
试验号 A B C D 综合评分14 0 1 -1 0 40.45 15 0 -1 1 0 40.54 16 0 1 1 0 41.45 17 -1 0 -1 0 39.74 18 1 0 -1 0 39.34 19 -1 0 1 0 41.48 20 1 0 1 0 40.79 21 0 -1 0 -1 39.19 22 0 1 0 -1 41.98 23 0 -1 0 1 39.75 24 0 1 0 1 41.44 25 0 0 0 0 42 26 0 0 0 0 41.05 27 0 0 0 0 42.95 28 0 0 0 0 43.2 29 0 0 0 0 42.29
表4 回归模型的方差分析
Table 4 Analysis of variance for regression model
注：*差异不显著（P＞0.1）；**差异显著（P＜0.05）。
方差来源 平方和 自由度 平方和 F值 P值 显著性模型 33.81 14 2.42 9.34 ＜0.000 1 ** A混合粉比例 1.43 1 1.43 5.52 0.033 9 ** B鸡蛋添加量 8.93 1 8.93 34.53＜0.000 1 ** C泡打粉添加量 6.95 1 6.95 26.87 0.000 1 ** D醒发时间 0.50 1 0.50 1.92 0.187 6 * AB 0.16 1 0.16 0.60 0.450 2 * AC 0.021 1 0.021 0.081 0.779 7 * AD 0.72 1 0.72 0.039 0.846 9 * BC 0.29 1 0.29 1.13 0.306 2 * BD 0.30 1 0.30 1.17 0.297 7 * CD 0.23 1 0.23 0.89 0.361 2 * A2 5.48 1 5.48 21.19 0.000 4 ** B2 5.64 1 5.64 21.83 0.000 4 ** C2 7.75 1 7.75 29.96＜0.000 1 ** D2 4.43 1 4.43 17.14 0.000 1 **残差 3.62 14 0.26失拟 0.73 10 0.073 0.10 0.998 3 *纯误差 2.89 4 0.72总和 37.43 28 R2 0.766 6 R2Adj 0.806 6
2.2.2 结果分析
通过分析可以得到制备工艺与综合评分之间的二次多项式模型为：
Y=42.30-0.35A+0.86B+0.76C+0.20D+0.20AB-0.072AC-0.050AD-0.27BC-0.28BD+0.24CD-0.92A2-0.93B2-1.09C2-0.83D2
式中：Y为综合评分的预测值；A、B、C、D分别为混合粉比例、鸡蛋添加量、泡打粉添加量、醒发时间。由表4可以看出，Y的回归方程极显著，预测值与试验值具有相关性（R2=76.66%），拟合程度高，说明用方程拟合4个因素与感官评分之间的关系是可行的。由方差分析结果可知，方程一次项A、B、C影响显著，影响顺序为B＞C＞A，二次项A2、B2、C2、D2对综合评分影响显著。失拟误差不显著，说明残差均由随机误差引起，由R2Adj=80.66%说明该模型能够解释80.66%响应值的变化，能描述玉米沙琪玛综合评分随工艺条件的变化规律。总的来说，此回归方程的拟合程度较高，各试验因素对响应值的影响呈二次关系，4个因素之间存在的交互作用对综合评分的影响见图5～图10。
图5 混合粉比例与鸡蛋添加量的交互作用对综合评分的影响
Fig.5 Interaction effect of proportions of corn flour and eggs on composite score
响应面反映了当混合粉比例、鸡蛋添加量、泡打粉添加量、醒发时间4个因素的任意2个变量取零点水平的时候，其它2个因素的交互作用对综合评分的影响情况。曲面陡表明对综合评分影响显著，曲面平缓表明影响不显著；等高线的形状反应两因素交互作用的强弱，椭圆形表明交互作用强，影响显著，圆形则相反；等高线密集表明对综合评分影响较大，稀疏表明影响较小。
图6 混合粉比例与泡打粉添加量的交互作用对综合评分的影响
Fig.6 Interaction effect of proportions of corn flour and baking powder on composite score
图7 混合粉比例与醒发时间的交互作用对综合评分的影响
Fig.7 Interaction effect of proportions of corn flour and different fermentation period on composite score
图8 鸡蛋添加量与泡打粉添加量的交互作用对综合评分的影响
Fig.8 Interaction effect of proportions of eggs and baking powder on composite score
图9 鸡蛋添加量与醒发时间的交互作用对综合评分的影响
Fig.9 Interaction effect of proportions of eggs and different fermentation period on composite score
混合粉比例、鸡蛋添加量、泡打粉添加量、醒发时间4个因素对综合评分的交互作用如图5～图10所示，可以看出4个因素与Y呈抛物线关系。说明玉米沙琪玛的综合评分与混合粉比例、鸡蛋添加量、泡打粉添加量和醒发时间之间并非线性关系。由曲面图陡峭程度可知4个因素对综合评分的影响显著，其影响顺序为：B（鸡蛋添加量）＞C（泡打粉添加量）＞A（混合粉比例）＞D（醒发时间）。由等高线图的形状可知，等高线稀疏且近乎圆形，因此4个因素之间的交互作用对综合评分的影响不显著。
图10 泡打粉添加量与醒发时间的交互作用对综合评分的影响
Fig.10 Interaction effect of proportions of baking powder and different fermentation period on composite score
本研究以玉米粉、高筋粉、鸡蛋等原料，经混合、和面、面团醒发、压条切条、二次醒发、油炸、熬糖、成型、切块等工艺，制得玉米沙琪玛。并在混合粉比例、鸡蛋添加量、泡打粉添加量和醒发时间中筛选最佳参数，并通过响应面分析表明了4个因素对玉米沙琪玛综合评分的影响，其影响顺序为：鸡蛋添加量＞泡打粉添加量＞混合粉比例＞醒发时间。确定了玉米沙琪玛制作的最佳工艺参数为：玉米粉与高筋粉质量比为1∶2，鸡蛋添加量（以面粉计）为50%，泡打粉添加量（以面粉计）为1%，第一次醒发时间及第二次醒发时间为2h+ 2 h。在此工艺条件下制作的沙琪玛，不仅松软不油腻，入口即化，且具有玉米香味和特殊的营养价值，适合大众口味。按照相关食品安全标准，对玉米萨其马进行色、香、味、形、微生物、重金属等项目的检测，感官指标、理化指标、卫生指标符合GB/T 22475-2008《沙琪玛》的相关要求，微生物指标符合GB/T 4789.24-2003《食品卫生微生物学检验糖果、糕点、蜜饯检验》的相关要求，产品保质期可达6个月，适宜实现产业化，可为玉米休闲食品的开发提供参考。
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DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.11.018
收稿日期：2015-05-14
Study on the Caramel Treats Preparation Process with Corn Flour by Response Surface Methodology
Abstract：The processing technology of maize caramel treats made of corn flour，high gluten flour，and eggs was studied.The proportion of flour blends，eggs，baking powder additive amount and fermentation period were determined through single factor and response surface methodology.Results indicated that the optimal conditions were as follows：the proportion 1∶2 in corn flour and high gluten flour，eggs additive amount 50%，baking powder additive amount 1%，fermentation period 2 h+2 h.And through the sensory evaluation were optimized by quadratic regression rotation design experiment.That close to the predicted value，indicating the feasibility of the model.This study provides reference and theoretical basis for the development of corn snack food.
Key words：maize；caramel treats；response surface methodology；orthogonal experiment