紫山药（Dioscorea alata）又名参薯、紫淮山、长芋等，是薯蓣科（Dioscoreaceae）薯蓣属（Dioscorea）的干燥根茎，是一种食药兼用的植物资源[1]。紫山药不仅富含丰富的淀粉、膳食纤维、蛋白质、多种氨基酸、维生素与矿物质等营养成分，也含有多糖、花青素、薯蓣皂苷元、尿囊素等多种生物活性成分，具有抗氧化[2]、提高免疫功能[3]、抗衰老[4]、降血糖[5]、保护心血管[6]、抗肿瘤[7]、调节脾胃等诸多保健功能。
木糖醇是糖醇中最甜的一种，也是糖醇类甜味剂吸热最大的一种，食用时甜味纯正，具有清凉爽口的口感特性。木糖醇和白砂糖相比，具有热量低的优势、代谢过程不需要胰岛素参与，并且能够促进胰脏分泌胰岛素，因此，是糖尿病患者的理想甜味剂[8]。木糖醇不受酵母菌和细菌作用，还具有预防龋齿、保肝护肝、促进肠道益生菌增殖、调节胃肠道功能等作用[9]。
饼干因具有水分含量少、体积轻、耐贮藏，易携带、口味酥脆、口感多变等特点而备受消费者青睐，已成为日常生活、旅行、野外作业、登山等活动的必备品。随着人们对营养健康的追求，具有功能保健型的饼干是饼干行业的发展趋势[10-11]。本试验在酥性饼干制作的基础上，用木糖醇代替蔗糖作为甜味剂，并加入营养保健价值高的紫山药，并通过单因素试验和正交试验确定紫山药饼干的最佳工艺配方，制得紫山药无糖型饼干。木糖醇紫山药饼干不仅增加了酥性饼干品种的多样性，也为紫山药资源的开发利用提供了科学依据。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
新鲜优质紫山药、奶粉、食盐、鸡蛋、油脂、小苏打：市售；糕点粉：中粮面业（漯河）有限公司；木糖醇：山东福田药业有限公司；单甘酯：香港嘉德乐集团。
SEC-3Y电烤炉：珠海三麦机械有限公司；RC-2022C型电磁炉：佛山市威王日用电器有限公司；FA1604电子分析天平：上海光学仪器一厂；面粉筛（120目）、烤盘、不锈钢盆、操作台、擀面杖、饼干模具、保鲜膜等：市售。
1.2 试验方法
1.2.1 基本配方
木糖醇紫山药饼干基本配方见表1。
表1 木糖醇紫山药饼干基本配方
Table 1 Basic formula of xylitol purple yam biscuits
种类 含量/g糕点粉 100紫山药泥 40木糖醇 40油脂 30奶粉 3鸡蛋液 3.2小苏打 1单甘脂 0.8食盐 0.2柠檬酸 0.04
1.2.2 生产工艺流程
原辅料选择与处理→面团调制→静置→辊压→成型→烘烤→冷却→成品
1.2.3 操作要点
1.2.3.1 紫山药泥的制备
将紫山药洗净、去皮、切块，放电磁炉上蒸至熟透，放凉，捣碎，用单层纱布挤出紫山药泥，备用。
1.2.3.2 面团的调制、静置
将木糖醇、柠檬酸、食盐加入紫山药泥中，混匀；再加入油脂、鸡蛋、单甘酯、小苏打，搅拌均匀；最后加入过筛后的糕点粉、奶粉，和成颜色均匀、表面光滑细腻的面团。将面团用保鲜膜包裹，于室温（25℃）下静置10 min。
1.2.3.3 辊压、成型
将静置后的面团分割成小块，用擀面杖辊压成表面光滑、且厚薄一致（厚度约为3 mm）的薄片，用饼干模具压印出饼坯。
1.2.3.4 烘烤、冷却
将成型的饼坯置于烤盘上，放入烤箱中烘烤。烘烤温度设定：上火180℃，下火180℃，烘烤12 min。将烤好的饼干置于通风处，冷却、晾干后，装入保鲜袋密封保存。
1.3 试验设计
1.3.1 单因素试验设计
木糖醇紫山药饼干基本配方保持不变，分别考察紫山药泥添加量、木糖醇添加量、油脂添加量、奶粉添加量对木糖醇紫山药饼干感官品质的影响。各因素的添加量以糕点粉100%计。
1.3.1.1 紫山药泥的添加量对降糖饼干品质的影响
设置紫山药泥的添加量为30%、40%、50%、60%4个水平，固定其他试验参数，制作饼干进行感官评定，考察紫山药泥添加量对降糖饼干品质的影响。
1.3.1.2 木糖醇的添加量对紫山药降糖饼干品质的影响
设置木糖醇的添加量为20%、30%、40%、50%4个水平，固定其他试验参数，制作饼干进行感官评定，考察木糖醇的添加量对紫山药降糖饼干品质的影响。
1.3.1.3 油脂的添加量对紫山药降糖饼干品质的影响
设置油脂的添加量为20%、30%、40%、50%4个水平，固定其他试验参数，制作饼干进行感官评定，考察油脂的添加量对紫山药降糖饼干品质的影响。
1.3.1.4 奶粉的添加量对紫山药降糖饼干品质的影响
设置奶粉的添加量为3%、7%、11%、15%4个水平，固定其他试验参数，制作饼干进行感官评定，考察奶粉的添加量对紫山药降糖饼干品质的影响。
1.3.2 正交试验
在单因素试验结果的基础上，选择紫山药添加量、木糖醇添加量、油脂添加量和奶粉添加量4个要素，每个要素3个水平，以感官评价得分为标准，进行L9（34）正交试验，考察各因素对木糖醇紫山药饼干感官品质的影响，其正交试验因素水平见表2。
表2 正交试验设计因素与水平表
Table 2 Factors and levels of orthogonal experiment
水平D奶粉添加量/%1 35 35 25 9 2 40 40 30 11 3 45 45 35 13因素A紫山药泥添加量/%B木糖醇添加量/%C油脂添加量/%
1.4 感官评价方法
由10名经过培训的品尝人员成立感官评价小组，对紫山药降糖饼干的形态、色泽、口感和组织结构进行感官评价，总评分为100分[12]。评分标准详见表3，取其平均值作为评分结果。
表3 紫山药降糖饼干感官评分标准表
Table 3 The sensory evaluation standard of biscuit
项目 评分标准 分值形态（25分） 外形完整，厚薄均匀，紫山药分布均匀，表面光滑，不起泡，无收缩、变形状况18.1～25外形较完整，厚薄基本均匀，紫山药分布均匀，表面较光滑，起泡和收缩变形少9.1～18外形不完整，厚薄不均匀，紫山药分布均匀，表面不光滑，起泡多，收缩、变形严重1～9色泽（25分） 色泽分布均匀，呈棕黄色并带有紫山药的淡紫色，有光泽，无过焦、过白现象18.1～25色泽较均匀，呈棕黄色，淡紫色分布不明显，光泽感较差，有少量过焦，过白现象9.1～18色泽不均匀，无淡紫色，光泽感差，有大量过焦、过白现象1～9口感（25分） 无异味，口感松脆，微甜清凉，不黏牙，有紫山药特有的滋味和香味18.1～25有异味，口感不太松脆，过甜或过淡，较黏牙，紫山药滋味和香味不明显9.1～18异味重，口感不松脆，过甜或过淡，黏牙，无紫山药特有的滋味和香味1～9组织结构（25分）断面层次结构清晰，呈细密多孔状，无较大孔洞18.1～25断面层次结构较清晰，呈细密多孔状，有较大孔洞9.1～18断面结构无多孔状，质地僵硬 1～9
1.5 木糖醇紫山药饼干理化和微生物指标测定
参考食品安全国家标准，对木糖醇紫山药饼干成品进行水分含量[13]、微生物指标[14-16]、过氧化值[17]、酸价[18]、碱度[19]等指标的检测。利用紫山药饼干与不添加紫山药的空白对照饼干对比分析，进一步考察木糖醇紫山药饼干的品质。通过饼干吸水率[20]、碱度、pH值[21]等指标的对比，分析添加紫山药对饼干理化性质的影响；通过饼干脂肪含量[22]、粗纤维含量[23]等指标的对比，分析添加紫山药对饼干营养成分的影响。
1.6 数据处理
试验平行测定3次，采用Excel 2007进行试验数据处理及相关图表绘制。
2 结果与分析
2.1 单因素试验结果分析
2.1.1 紫山药泥的添加量对降糖饼干品质的影响
紫山药泥具有较高的营养价值和保健功能，但添加量的多少对产品质量有一定影响，具体结果见图1。
图1 紫山药泥添加量对降糖饼干品质的影响
Fig.1 Effect of addition quantity of purple yam puree on the quality of biscuits
由图1可知，随紫山药泥添加量增加，感官评分呈先增加后下降的趋势。适量添加紫山药泥，可增加饼干的风味和口感。随着紫山药泥添加量的增多，紫山药饼干的淡紫色色泽越来越明显，饼干紫山药的风味也随之明显，但由于紫山药泥黏性较大，添加量超过40%后，饼干面团难于操作，成型困难，饼干口感发硬、变差。综合考虑，紫山药泥最佳添加量为40%。
2.1.2 木糖醇的添加量对饼干品质的影响
木糖醇的添加量对饼干品质的影响见图2。
由图2可知，木糖醇添加量为40%时，紫山药饼干的感官评价得分最高。木糖醇添加量在20%时，饼干甜度太淡，口感不佳。当木糖醇添加量在50%时，饼干甜味浓，黏牙，不酥脆，感官评分下降。综合考虑，木糖醇最佳添加量为40%。
2.1.3 油脂的添加量对饼干品质的影响
油脂添加量对产品感官品质的影响见图3。
图2 木糖醇添加量对饼干品质的影响
Fig.2 Effect of addition quantity of xylitol on the sensory quality of biscuits
图3 油脂添加量对饼干品质的影响
Fig.3 Effect of addition quantity of oil on the sensory quality of biscuits
由图3可知，随油脂添加量增加，感官评分呈先增加后下降的趋势。油脂添加量为20%时，饼干面团调制时容易翻拌不均匀、易粘黏，面团较硬不光滑，饼坯成型操作困难，饼干成品口感偏硬、不酥脆、无油光；30%添加量时，紫山药饼干的口感硬度和酥脆度较好；而当油脂添加量超过40%时，面团松散，不好成型，饼干口感虽酥脆但油腻感上升。综合考虑，油脂最佳添加量为30%。
2.1.4 奶粉的添加量对饼干品质的影响
奶粉添加量对产品品质的影响见图4。
图4 奶粉添加量对饼干品质的影响
Fig.4 Effect of addition quantity of milk powder on the quality of biscuits
由图4可知，奶粉添加量在3%～11%时，感官评分随奶粉添加量的增加而升高。奶粉的添加，使饼干的风味和口感更好。但当奶粉的添加量达到15%时，奶粉的香味会部分掩盖紫山药的风味。为使饼干既有紫山药的风味和口感，又有奶粉的香味，确定奶粉最佳添加量在11%。
2.2 正交试验结果与分析
木糖醇紫山药饼干正交试验结果见表4。
表4 木糖醇紫山药饼干正交试验结果
Table 4 Results of orthogonal test on xylitol purple yam biscuit
试验号 A B C D 感官评分1 1 1 1 1 91.3 2 1 2 2 2 92.8 3 1 3 3 3 91.1 4 2 1 2 3 90.5 5 2 2 3 1 91.5 6 2 3 1 2 92.6 7 3 1 3 2 93.7 8 3 2 1 3 94.8 9 3 3 2 1 92.8 k1 91.733 91.833 92.900 91.867 k2 91.533 93.033 92.033 93.033 k3 93.767 92.167 92.100 92.133 R 2.234 1.200 0.867 1.166因素主次 A＞B＞D＞C最优组合 A3B2C1D2
试验中4个因素对结果的影响顺序为A＞B＞D＞C，即紫山药泥添加量的影响最大，木糖醇和奶粉添加量影响次之。各因素的最优组合为A3B2C1D2，即以糕点粉100%计，紫山药泥45%，木糖醇40%，油脂25%，奶粉11%，鸡蛋液3.2%，小苏打1%，单甘脂0.8%，食盐0.2%，柠檬酸0.04%。根据正交试验结果进行验证试验，得到的降糖饼干呈现紫山药独特的淡紫色，色泽均匀，口感松脆，品质最好，感官评分达到95分。
2.3 木糖醇紫山药饼干成品的检验结果与分析
木糖醇紫山药饼干的理化和微生物检测结果见表5。木糖醇紫山药饼干与空白对照饼干的对比结果见表6。
由表5可知，按最佳工艺配方制作出来的木糖醇紫山药饼干的理化指标和微生物指标均符合国家安全标准。由表6可知，木糖醇紫山药饼干的吸水率远低于空白对照饼干，说明紫山药饼干的组织结构不够疏松，可能是由于紫山药中粗纤维含量较高，使得饼干口感较硬不够酥松[12]。紫山药饼干的碱度和pH值略低于空白对照饼干，略低的pH值环境有利于紫山药中花青素的稳定[24]，使得紫山药饼干具有更好的感官品质和保健价值。紫山药饼干中粗纤维的含量远高于空白对照饼干，脂肪含量略低于空白对照饼干，高纤维低脂肪的产品特点更符合消费者营养健康的消费理念。
表5 紫山药饼干的理化和微生物指标检测结果
Table 5 Results of physical-chemical and microbiological indexes test of purple yam biscuits
检验项目水分/%过氧化值/（g/100 g）酸价/（mg/g）碱度/%菌落总数/（CFU/g）大肠菌群/（CFU/g）霉菌/（CFU/g）指标标准 ≤4.0 ≤0.25 ≤5 ≤0.4 ≤100 000 ≤100 ≤50测定结果 3.59 0.170 1.67 0.21 36 0 21
表6 紫山药饼干与空白对照饼干的对比结果
Table 6 Comparative results of purple yam biscuits and bland control biscuits
组别 吸水率/% 碱度/% pH值 脂肪/% 粗纤维/%紫山药饼干 43.63 0.21 6.23 14.05 1.29空白对照饼干 87.24 0.23 6.31 15.97 0.62
3 结论
经过单因素试验和正交试验，本研究确定了紫山药降糖饼干的最佳工艺配方为：以糕点粉100%计，紫山药泥45%，木糖醇40%，油脂25%，奶粉11%，鸡蛋液3.2%，小苏打1%，单甘脂0.8%，食盐0.2%，柠檬酸0.04%。用此配方制作出的木糖醇紫山药饼干有紫山药特有的颜色和风味，形态完整，口感松脆，同时增加了饼干的营养价值和保健作用。
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