藜麦（Chenopodium quinoa Willd.），又称南美藜，原产地位于南美洲的安第斯山脉，目前，在我国贵州、甘肃、西藏、山西、青海等地均有种植[1]，是一种营养价值极高的双子叶植物[2]。研究表明，藜麦作为一种“全营养食品”[3]，所含的人类所需常量营养素的比例较大多数谷类作物更为合理，尤其是蛋白质含量，并且藜麦中含有人体不能合成的9类必需氨基酸，其中以赖氨酸与组氨酸为主，是赖氨酸缺乏症患者的优质营养食物源[4]。同时与其它谷物相比，还在于无麸质，这一特点能够为乳糜泻患者提供种类更多、更有营养的食品。除此之外，藜麦中富含多种调节人体机能的功能因子，如黄酮、多酚、不饱和脂肪酸，使其具有抗氧化、预防便秘、增强免疫力、防治糖尿病等生理功能[5]，能够有效改善多种慢性疾病。
近些年来，由于藜麦的利用价值比较高，使得藜麦产品的研发方向也趋于多元化。相关食品加工企业相继推出藜麦米、藜麦面条和藜麦糊等产品[6-7]，与此同时，关于藜麦黄酒等产品也已投入生产[8]，而酒糟是一种主要在酿造或者白酒生产过程中产生的发酵副产物[9]，被认为非常具有经济价值与利用潜力。通常酿酒所产的酒糟中仍然含有许多尚未被完全利用的营养素，包括蛋白质、淀粉和纤维素等[10]，并且酒糟中含水量较高，如果处理不及时，容易出现腐败霉变等环境污染问题。因此，如何高效利用酒糟并将其变废为宝成为了酿酒企业可持续发展的重要战略途径。目前国内外最常见的处理酒糟方式仅限于制作牲畜饲料、合成有机肥料和人工培养食用菌等[11]，而将副产物酒糟添加到饼干制作过程中的研究却鲜有报道。本研究区别于传统的饼干加工技术和配方，首次将发酵后的藜麦酒糟作为主料添加到饼干中，通过响应面法研究低筋面粉与藜麦酒糟质量比、白砂糖添加量、黄油添加量和鸡蛋液添加量对饼干感官品质的影响，旨在研发一种新型功能性特色饼干，以期提高藜麦酒糟的精深再利用和经济附加值，促进藜麦资源的开发利用。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
新鲜藜麦酒糟：取自青海大学青藏高原农产品加工重点实验室生产藜麦酒的副产物；黄油、鸡蛋、小苏打、白砂糖、低筋面粉：市售；伊红美蓝标准品：湖南比克曼生物科技有限公司；氢氧化钠（分析纯）：北科化学有限责任公司；乙醚、异丙醇（分析纯）：天津市富宇精细化工有限公司。
1.2 仪器与设备
KC-130型粉碎机：浙江武义鼎藏日用金属制品厂；FA2004B分析天平：上海佑科仪表有限公司；DGX-9073B电热鼓风干燥箱：济南欧莱博有限公司；KAO-1208烤箱：深圳市康佳电器有限公司；YM50FGN立式压力蒸汽灭菌器：上海三申医疗器械有限公司。
1.3 试验方法
1.3.1 藜麦酒糟的预处理
将酿酒后的藜麦酒糟均匀平铺在烘盘中，放置于50℃～60℃的电热鼓风干燥箱中，待水分较少时，调至30℃直至烘干。经粉碎机粉碎过60目筛即可得细腻的藜麦酒糟粉。
1.3.2 藜麦酒糟饼干制备工艺流程
藜麦酒糟粉→辅料预拌→面团调制→挤压成型→烘烤→冷却→成品
1.3.3 主要工艺要点
1.3.3.1 辅料预拌
称取一定量的小苏打、黄油、白砂糖等各类辅料，先将黄油融化，再加入白砂糖、小苏打、鸡蛋液，混合搅拌充分，形成乳化液。
1.3.3.2 面团的调制
称取适量预处理好的藜麦酒糟粉与低筋面粉按照一定质量比混匀，并加入混合预拌后的辅料，手工揉搓，直至黏度适宜，用保鲜膜包好，防止水分流失，放于室温（25℃）下静置醒发10 min～30 min，以达到良好的延展性[12]。
1.3.3.3 制型烘烤
将面团装入模具中，控制面饼薄厚3 mm为宜，放进事先预热后的160℃烤箱内进行焙烤，直至表面呈金黄色，待其自然冷却脱模即可。
1.3.4 藜麦酒糟饼干工艺配方研究
1.3.4.1 单因素试验
以藜麦酒糟与低筋面粉的混合粉为基准（100%），分别考察低筋面粉与藜麦酒糟质量比（1∶2、1∶1、2∶1、3∶1、4∶1）、黄油添加量（10%、15%、20%、25%、30%）、白砂糖添加量（9%、12%、15%、18%、21%）、鸡蛋液添加量（15%、20%、25%、30%、35%）对藜麦酒糟饼干感官品质的影响。
1.3.4.2 响应面试验
在单因素结果基础上，选取低筋面粉与藜麦酒糟质量比（A）、黄油添加量（B）、白砂糖添加量（C）、鸡蛋液添加量（D）进行藜麦酒糟饼干的制备工艺响应面试验，以感官评分为指标，确定饼干的最佳配方。因素水平如表1所示。
表1 藜麦酒糟饼干的试验因素水平
Table 1 Test factor level table of quinoa distiller's grains biscuits
水平D鸡蛋液添加量/%-1 1∶1 15 12 20 0 2∶1 20 15 25 1 3∶1 25 18 30因素A低筋面粉与藜麦酒糟质量比B黄油添加量/%C白砂糖添加量/%
1.3.5 感官评定
选取9名具有饼干评价经验的专业人员，采用综合评分法，从藜麦酒糟饼干的组织状态、色泽、外观、口感、风味5个方面对产品进行感官评价，得到饼干的综合效果得分[13]。评分标准如表2所示。
表2 藜麦酒糟饼干的感官评价指标
Table 2 Sensory evaluation indexes of quinoa distiller's grains biscuits
指标 评分标准 分数色泽（20分） 呈现均匀光滑的黄棕色，无烤焦或过白现象 16～20表面颜色基本均匀，无烤焦或过白现象 11～15表面颜色异常，有烤焦或过白现象 0～10外观（20分） 外形完整，薄厚均匀，无变形、扭缩等情况 16～20外形基本完整，薄厚不均，有变形、扭缩等情况 11～15外形薄厚不均，出现严重变形、破碎等情况 0～10组织状态（20分）组织细腻，无杂质，断层呈现规则均匀的多孔状，层次感清晰16～20组织较细腻，无明显杂质，断层无大裂缝、大气孔现象11～15组织粗糙，存在明显杂质，断层有大裂缝、大气孔现象0～10风味（20分） 甜味适中，香气浓郁协调，无异味 16～20偏甜或偏淡，风味不纯，但无异味 11～15焦糊味严重，有较重的酒糟味或无藜麦香气，略有异味0～10口感（20分） 口感酥松香脆，甜而不腻，不粘牙 16～20口感生硬，甜度适中，略粘牙 11～15口感苦涩，糊味突出，油腻粘牙 0～10
1.3.6 产品指标的测定
理化指标：酸价参照GB 5009.229—2016《食品安全国家标准食品中酸价的测定》[14]；采用索氏抽提法[15]测定脂肪含量。
微生物指标：参照国标法测定菌落总数和大肠菌群[16-17]。
1.4 数据处理
采用Origin6.0对单因素数据结果进行处理；采用Design-Expert V8.0.6软件对响应面进行处理，根据数据建立回归方程与模型。
2 结果与分析
2.1 藜麦酒糟饼干制备工艺单因素试验结果与分析
2.1.1 低筋面粉与藜麦酒糟质量比对藜麦酒糟饼干品质的影响
低筋面粉与藜麦酒糟质量比对藜麦酒糟饼干品质的影响见图1。
图1 低筋面粉与藜麦酒糟质量比对藜麦酒糟饼干品质的影响
Fig.1 Effect of the quality ratio of low-gluten flour to quinoa distiller's grains on the quality of quinoa distiller's grains biscuits
由图1可以看出饼干制作过程中，低筋面粉与藜麦酒糟质量比对饼干的品质起着至关重要的影响。当低筋面粉质量占比较小时，产品中藜麦酒糟味过重，外形组织状态粗糙，略有裂纹出现，表面色泽较深，松散不成形，感官评分较低。当低筋面粉与藜麦酒糟质量比为2∶1时，产品风味适宜和谐，口感最佳，感官评分也最高。之后，随着低筋面粉的占比升高，感官评分开始下降，藜麦酒糟特有的风味逐渐消失，面团中面筋网络致密，口感僵硬。因此选择低筋面粉与藜麦酒糟的质量比为2∶1为宜。
2.1.2 黄油添加量对藜麦酒糟饼干品质的影响
黄油添加量对藜麦酒糟饼干品质的影响见图2。
图2 黄油添加量对藜麦酒糟饼干品质的影响
Fig.2 Effect of butter content on the quality of quinoa distiller's grains biscuits
由于黄油本身是一种天然的乳化剂，它能够提高面团的亲水性以及发泡性，从而改善焙烤食品的滋味和组织状态[18-19]。由图2可知，产品评分随着黄油添加量的增加呈先上升后下降的趋势，当黄油添加量为20%时，产品的口感较为酥脆，藜麦酒糟特有风味协调，饼干表面平滑且富有光泽，感官评分最高。随着黄油添加量的增加，表面的油膜会限制面筋的形成，虽然饼干能保持一定的酥脆性，但面团质地太过松散，弹性变差，且焙烤过程容易碎裂渗油，导致口感过于油腻。因此选用黄油添加量为20%适宜。
2.1.3 白砂糖添加量对藜麦酒糟饼干品质的影响
白砂糖添加量对藜麦酒糟饼干品质的影响见图3。
图3 白砂糖添加量对藜麦酒糟饼干品质的影响
Fig.3 Effect of sugar content on the quality of quinoa distiller's grains biscuits
在面团中加入适量的白砂糖可以促使美拉德及焦糖化反应的发生，提高产品的口感与色泽效果[20]。由图3可知，感官评分随白砂糖添加量的增加呈现出先上升后下降的趋势。当白砂糖添加量为15%时，藜麦酒糟饼干甜度适中，色泽鲜亮，普遍能被测评人群接受，感官评分最佳为82分。当白砂糖添加量低于15%时，藜麦酒糟饼干略有回苦味，色泽偏白。当白砂糖添加量高于15%时，可能会阻碍面筋蛋白的形成，使饼干咀嚼口感变硬，同时过量的白砂糖也会使藜麦酒糟饼干太过甜腻，饼干的边缘易出现焦糊现象，总体口感相对较差。因此选择白砂糖添加量15%为宜。
2.1.4 鸡蛋液添加量对藜麦酒糟饼干品质的影响
鸡蛋液添加量对藜麦酒糟饼干品质的影响见图4。
图4 鸡蛋液添加量对藜麦酒糟饼干品质的影响
Fig.4 Effect of egg liquid content on the quality of quinoa distiller's grains biscuits
由图4可知，随着鸡蛋液添加量逐渐增大，感官评分呈现先上升后下降趋势。当鸡蛋液添加量超过25%时，藜麦酒糟饼干的组织质地较软，制作过程中因黏度过大而不易成型。当鸡蛋液添加量不足时，乳化强度相对较弱，难以形成酥脆的口感，从而影响产品品质。因此选择鸡蛋液添加量25%为宜。
2.2 藜麦酒糟饼干制备工艺响应面试验结果与分析
2.2.1 响应面试验结果
在单因素试验基础上，根据Box-Benhnken中心组合试验设计原理进行四因素三水平的响应面设计，结果如表3所示。
表3 响应面法试验设计及其对藜麦酒糟饼干品质影响的结果
Table 3 Experimental design of response surface method and its effect on the quality of quinoa distiller's grains biscuits
序号 因素 Y感官评分A B C D 1 1 1 0 0 82.16 2 -1 -1 0 0 84.2 3 0 0 -1 -1 83.54 4 0 -1 1 0 82.36 5 -1 0 0 1 81.56 6 1 0 1 0 73.53 7 -1 0 -1 0 76.8 8 0 -1 -1 0 75.76 9 0 1 0 -1 82.36 10 0 1 1 0 73.63 11 -1 0 1 0 84.37 12 0 0 0 0 93.29 13 -1 1 0 0 83.34 14 0 0 1 1 76.76 15 0 0 0 0 91.69 16 0 0 -1 1 82.16 17 1 0 -1 0 85.29 18 0 1 -1 0 84.15 19 0 0 0 0 93.63 20 0 -1 0 1 77.3 21 1 0 0 -1 84.19 22 1 0 0 1 77.36 23 0 0 0 0 94.69 24 0 0 1 -1 85.22 25 1 -1 0 0 75.59 26 0 1 0 1 84.63 27 0 0 0 0 92.34 28 -1 0 0 -1 81.17 29 0 -1 0 -1 83.63
采用Design-Expert V8.0.6对表3数据进行多元拟合分析，确定各因素对响应值Y的影响，回归方程为：Y=93.13-1.11A+0.95B-0.99C-1.70D+1.86AB-4.83AC-1.80AD-4.28BC+2.15BD-1.77CD-6.25A2-6.30B2-7.00C2-4.96D2。
2.2.2 响应面试验结果方差分析
方差分析结果见表4。
表4 藜麦酒糟饼干感官品质评分回归方程方差分析
Table 4 Variance analysis of sensory quality score regression equation of quinoa distiller's grains and biscuits
方差来源 平方和 自由度 均方 F值 P值模型 934.70 14 66.76 24.99 ＜0.000 1 A 14.79 1 14.79 5.53 0.033 8 B 10.89 1 10.89 4.07 0.063 1 C 11.66 1 11.66 4.37 0.055 4 D 34.48 1 34.48 12.90 0.002 9 AB 13.80 1 13.80 5.17 0.039 3 AC 93.41 1 93.41 34.96 ＜0.000 1 AD 13.03 1 13.03 4.88 0.044 4 BC 73.27 1 73.27 27.43 0.000 1 BD 18.49 1 18.49 6.92 0.019 8显著性 方差来源 平方和 自由度 均方 F值 P值 显著性CD 12.53 1 12.53 4.69 0.048 1 显著A2 253.09 1 253.09 94.73 ＜0.000 1 极显著B2 257.67 1 257.67 96.44 ＜0.000 1 极显著C2 317.41 1 317.41 118.80 ＜0.000 1 极显著D2 159.35 1 159.35 59.64 ＜0.000 1 极显著残差 37.40 14 2.67失拟项 32.00 10 3.20 2.37 0.210 8纯误差 5.41 4 1.35总差 972.11 28极显著显著极显著显著极显著显著极显著显著
由表 4可知，该模型呈极显著（P＜0.01），R2=0.96，且失拟项不显著（P=0.210 8＞0.05），说明该模型拟合度较好，误差小，能准确表示低筋面粉与藜麦酒糟质量比、黄油添加量、白砂糖添加量、鸡蛋液添加量4个因素对藜麦酒糟饼干感官评分的影响，可以利用此模型对藜麦酒糟饼干工艺配方进行优化。表中D、AC、BC以及 A2、B2、C2、D2均呈极显著差异，A、AB、AD、BD、CD均呈显著差异。通过对F值分析可知，影响藜麦酒糟饼干品质的因素主次顺序为鸡蛋液添加量（D）＞低筋面粉与藜麦酒糟质量比（A）＞白砂糖添加量（C）＞黄油添加量（B）。
2.2.3 各因素交互作用对藜麦酒糟饼干感官品质的影响
各因素交互作用的等高线及响应面图见图5。
图5 各因素交互作用的等高线及响应面图
Fig.5 Contour and response surface map of the interaction of various factors to quinoa distiller's grains biscuits
响应面图能直观反映各因素间的交互作用对响应值的影响，曲面的陡度越大，添加量的变化对响应值影响越大。等高线图反映了各因素间交互作用的强度，当趋向于椭圆时效果更显著，反之则不显著[21]。由图5可知，各交互项的等高线图呈椭圆形，说明它们之间的交互作用显著，响应面图呈一定坡度，说明存在最佳点可使感官评分达到最大值，结果与方差分析一致。
利用响应面分析确定藜麦酒糟饼干的最佳工艺为低筋面粉与藜麦酒糟质量比为1.96∶1、黄油添加量20.34%、白砂糖添加量14.82%、鸡蛋液添加量24.30%，此条件下藜麦酒糟饼干的理论感官评分为93.33。为了验证响应面预测结果的合理性和可行性，将响应面优化工艺条件调整为低筋面粉与藜麦酒糟质量比2∶1、黄油添加量21%、白砂糖添加量15%、鸡蛋液添加量24%，进行3次验证试验，感官评分92.62，与理论预测值相近。
2.3 理化指标及微生物指标的测定结果
经检测，工艺优化后的藜麦酒糟饼干中酸价为（0.45±0.015）mg/g（≤5 mg/g），脂肪含量为（16.51±0.031）%。菌落总数为 53 CFU/g（≤750 CFU/g），未检测出大肠杆菌，符合国家相关卫生要求[22]。
3 结论
本研究采用响应面设计试验，对藜麦酒糟饼干工艺配方进行优化。经研究发现，低筋面粉与藜麦酒糟质量比为2∶1，黄油添加量21%，白砂糖添加量15%，鸡蛋液添加量24%，此条件下制得的饼干具有浓郁的谷物香气与酒糟风味，色泽较好，具有良好的组织形态，产品质量效果最佳，感官评分也最高。以藜麦酿酒后的副产物酒糟为主要原料添加到饼干制作中，通过简单的创新方法将原本低价利用的废弃物转化为营养成分丰富的新型功能性食品，不仅使饼干具有独特的藜麦香气与酒糟风味，而且增加了藜麦自身的营养价值，赋予了饼干特有的保健功能，解决了藜麦副产物的处理问题，提升了产品的经济效益，为藜麦资源深加工提供了理论依据和市场价值。
[1] 何佩云,申欣然,张欣,等.中国藜麦栽培生理研究进展[J].贵州师范大学学报(自然科学版),2021,39(1):114-120.HE Peiyun,SHEN Xinran,ZHANG Xin,et al.Recent research progress on Chenopodium quinoa[J].Journal of Guizhou Normal University(Natural Sciences),2021,39(1):114-120.
[2] 肖正春,张广伦.藜麦及其资源开发利用[J].中国野生植物资源,2014,33(2):62-66.XIAO Zhengchun,ZHANG Guanglun.Development and utilization of Chenopodium quinoa willd.[J].Chinese Wild Plant Resources,2014,33(2):62-66.
[3] 申瑞玲,张文杰,董吉林,等.藜麦的营养成分、健康促进作用及其在食品工业中的应用[J].中国粮油学报,2016,31(9):150-155.SHEN Ruiling,ZHANG Wenjie,DONG Jilin,et al.Nutritional components,health-promoting effects of quinoa(Chenopodium quinoa)and its application in the food industry[J].Journal of the Chinese Cereals and Oils Association,2016,31(9):150-155.
[4] 王棐,张文斌,杨瑞金,等.藜麦蛋白质的提取及其功能性质研究[J].食品科技,2018,43(2):228-234.WANG Fei,ZHANG Wenbin,YANG Ruijin,et al.Extraction and functional properties of quinoa protein isolates[J].Food Science and Technology,2018,43(2):228-234.
[5]FILHO A M M,PIROZI M R,BORGES J T D S,et al.Quinoa:Nutritional,functional,and antinutritional aspects[J].Critical Reviews in Food Science and Nutrition,2017,57(8):1618-1630.
[6] 金茜,杨发荣,黄杰,等.我国藜麦籽实的研究与开发利用进展[J].农业科技与信息,2018(10):36-41.JIN Qian,YANG Farong,HUANG Jie,et al.Progress in research,development and utilization of quinoa seeds in China[J].Agricultural Science-Technology and Information,2018(10):36-41.
[7] 马维亮,魏亦勤,程炳文,等.宁夏藜麦产业发展现状及对策[J].宁夏农林科技,2018,59(3):57-62.MA Weiliang,WEI Yiqin,CHENG Bingwen,et al.Current situation of and suggestions for quinoa industry in Ningxia[J].Ningxia Journal of Agriculture and Forestry Science and Technology,2018,59(3):57-62.
[8] 魏玉明,黄杰,顾娴,等.甘肃省藜麦产业现状及发展思路[J].作物杂志,2016(1):12-15.WEI Yuming,HUANG Jie,GU Xian,et al.Current situation and development strategy of quinoa industry in Gansu Province[J].Crops,2016(1):12-15.
[9] FU S F,XU X H,DAI M,et al.Hydrogen and methane production from vinasse using two-stage anaerobic digestion[J].Process Safety and Environmental Protection,2017,107:81-86.
[10]江俊达.酒糟酒粕再利用:酒业循环发展新趋势[J].酿酒,2019,46(2):4-6.JIANG Junda.The reused of sake lees:New trend of the wine trade circulation[J].Liquor Making,2019,46(2):4-6.
[11]李政一.白酒糟综合利用研究[J].北京工商大学学报(自然科学版),2003,21(1):9-13.LI Zhengyi.Study on comprehensive utilization from spirit-based distillers'grains[J].Journal of Beijing Technology and Business University(Natural Science Edition),2003,21(1):9-13.
[12]陈平,陈明瞭.焙烤食品加工技术[M].北京:中国轻工业出版社,2009:132-133.CHEN Ping,CHEN Mingliao.Baked food processing technology[M].Beijing:China Light Industry Press,2009:132-133.
[13]田晶.响应面法优化黄粉虫饼干加工工艺[J].食品研究与开发,2020,41(24):119-123.TIAN Jing.Optimization of response surface methodology for Tenebrio molitor biscuits[J].Food Research and Development,2020,41(24):119-123.
[14]中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会.食品安全国家标准食品中酸价的测定:GB 5009.229—2016[S].北京:中国标准出版社,2017.National Health and Family Planning Commission of the People's Republic of China.National food safety standard Determination of acid value in food:GB 5009.229—2016[S].Beijing:Standards Press of China,2017.
[15]中华人民共和国卫生和计划生育委员会,国家食品药品监督管理总局.食品安全国家标准食品中脂肪的测定:GB 5009.6—2016[S].北京:中国标准出版社,2017.National Health and Family Planning Commission of the People's Republic of China,the State Food and Drug Administration.National food safety standard Determination of fat in food:GB 5009.6—2016[S].Beijing:Standards Press of China,2017.
[16]中华人民共和国卫生和计划生育委员会.食品安全国家标准食品微生物学检验粪大肠菌群计数:GB 4789.39—2013[S].北京:中国标准出版社,2014.National Health and Family Planning Commission of the People's Republic of China.National food safety standard Food microbiology inspection of fecal coliform group count:GB 4789.39—2013[S].Beijing:Standards Press of China,2014.
[17]SUDHA M L,VETRIMANI R,LEELAVATHI K.Influence of fibre from different cereals on the rheological characteristics of wheat flour dough and on biscuit quality[J].Food Chemistry,2007,100(4):1365-1370.
[18]郭桦,林映华,万速文,等.乳化剂在烘焙食品中的应用[J].现代食品科技,2006,22(3):297-298.GUO Hua,LIN Yinghua,WAN Suwen,et al.Application of emulsifier in baking food[J].Modern Food Science and Technology,2006,22(3):297-298.
[19]李萌,李锦旺,宋凤燕,等.燕麦饼干的研制[J].粮食与油脂,2018,31(11):55-58.LI Meng,LI Jinwang,SONG Fengyan,et al.Development of oat bis－cuits[J].Cereals&Oils,2018,31(11):55-58.
[20]买玉花,王彩霞,贺晓光.马铃薯饼干的工艺优化[J].食品研究与开发,2019,40(5):155-161.MAI Yuhua,WANG Caixia,HE Xiaoguang.Optimizing of potato biscuits process[J].Food Research and Development,2019,40(5):155-161.
[21]谢婧.响应面法优化香芋豌豆饼干配方[J].食品研究与开发,2021,42(2):116-121.XIE Jing.Optimization of the formula of taro pea biscuits by response surface method[J].Food Research and Development,2021,42(2):116-121.
[22]中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会.食品安全国家标准饼干:GB 7100—2015[S].北京:中国标准出版社,2016.National Health and Family Planning Commission of the People's Republic of China.National food safety standard.Biscuit:GB 7100—2015[S].Beijing:Standards Press of China,2016.