黑米又名紫米、贡米、寿米等，营养丰富，药食兼用。黑米蛋白质含量和质量显著高于普通大米，其氨基酸模式比较接近人体模式；此外，黑米还含有类胡萝卜素、维生素E、维生素D、B 族维生素、硒、铁、锌、膳食纤维等多种营养元素；黑米种皮内富含天然花色苷类化合物，具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤、抗过敏、抗疲劳、降血脂、预防心脑血管疾病等多种功能[1-2]。
黑米粉经烘烤后香味浓郁，将适量的黑米细粉加入焙烤食品可提高其营养价值和风味，添加黑米粉研制面包、糕点等焙烤食品的文章屡见报道[3-5]，目前市场也有少数相关产品。但是，根据文献检索，关于黑米饼干的研究不多，还没有黑米韧性饼干方面的研究。主要原因是相对于高脂肪含量的酥性和曲奇饼干而言，韧性饼干的脂肪含量明显偏低，加入粗粮易影响口感[6-7]。
据调查，在焙烤食品复配型品质改良剂方面，目前市场上常见的是复配型面包改良剂，还没有复配型饼干改良剂。目前市场上的韧性饼干基本上都是使用焦亚硫酸钠作为面团改良剂，成本低、效果好，其主要作用是弱化面筋，缩短面团调制时间，有利于饼干口感酥脆且不易破碎，同时还有增白、防腐功能；但是，亚硫酸盐类食品添加剂存在可能诱发哮喘、头疼、过敏等健康隐患，且会破坏饼干中的B 族维生素等营养元素[8-9]。因此，本研究在已研制的黑米韧性饼干配方的基础上，添加L-半胱氨酸盐酸盐、木瓜蛋白酶、纤维素酶、木聚糖酶进行改良剂复配试验，以期改善面团性能，提高产品口感，从而填补韧性饼干无硫品质改良剂的市场空白，具有一定的市场价值。
1 材料与方法
1.1 材料
低筋面粉（湿基蛋白质含量9.1%）：新乡市新良粮油加工有限责任公司；黑米粉（细度为150 目）：海宁旭日升粮食加工厂；白砂糖粉：广州福正东海食品有限公司；棕榈油（海皇牌24 度）：益海（广州）粮油工业有限公司；碳酸氢铵：潍坊东浦实业有限公司；碳酸氢钠：山东海化集团有限公司；L-半胱氨酸盐酸盐：河北华阳生物科技有限公司；木聚糖酶（100 000U/g）：河南德辰生物科技有限公司；木瓜蛋白酶（200 000U/g）、纤维素酶（200 000U/g）：郑州康源化工产品有限公司；全脂奶粉、玉米淀粉、食盐、鸡蛋：市售。
1.2 设备
TB7L-B550 型搅拌机：南通欧恒机械有限公司；SM-40SP 型醒发箱：新麦机械（中国）有限公司；KQBC250 型韧性饼干生产线：酷奇（上海）食品机械有限公司。
1.3 试验方法
1.3.1 基本配方
黑米韧性饼干制作的基本配方（烘焙百分比）为：低筋面粉100%、黑米粉20%、玉米淀粉15%、白砂糖粉20%、全脂奶粉6%、食盐0.5%、碳酸氢铵0.8%、碳酸氢钠0.5%、L-半胱氨酸盐酸盐0.002%、纤维素酶0.06%、木瓜蛋白酶0.05%、木聚糖酶0.06%、棕榈油18%、全蛋液15%、水42%。
1.3.2 工艺流程
1.3.3 操作要点
1）油、糖、蛋搅打乳化：将棕榈油和白砂糖粉放入搅拌机中，先慢速搅拌均匀，再中速搅打至混合物轻微起发，然后慢慢加入全蛋液搅打均匀即可。
2）部分原辅料溶解：对于颗粒较粗不易过筛但易溶解的原辅料（食盐、碳酸氢钠、碳酸氢铵），将其称量后加水溶解，碳酸氢铵因易分解需最后添加。
3）其它粉类原辅料混匀：为了便于原辅料充分混合均匀，依次将低筋面粉、黑米粉过80 目筛并加入搅拌机中，开机慢速搅拌混合均匀；然后，将L-半胱氨酸盐酸盐、纤维素酶、木瓜蛋白酶、木聚糖酶加入玉米淀粉中，在盆中手工搅拌均匀后用60 目筛直接筛入搅拌机中，再次开机慢速混合均匀。
4）面团调制：将搅打乳化均匀的油、糖、蛋糊状混合物加入盛有粉状原辅料的搅拌机中，然后分次加入其它原辅料的水溶液，先慢速搅拌至无干粉（呈絮状），再中速搅拌至面团呈块状，此时注意用手揉捏面团判断软硬度、延展性和可塑性，以便于辊轧和成型[10-11]。
5）面团静置：将面团放在容器中，封上保鲜膜，置于45 ℃醒发箱中静置松弛60 min[12]。
6）辊轧、成型：将面团分次加入韧性饼干生产线的进料斗，经三道压面辊逐步压薄成面带，三道压面辊的压面厚度分别设置为8、4、2 mm[13]；然后进行辊轧成型，形状为圆形，直径4 cm。
7）烘烤：韧性饼干生产线的隧道烤炉为三段等长式，第一段上下火均为200 ℃，第二段上火220 ℃、下火220 ℃，第三段上下火均为180 ℃，各段烘烤时间均为3 min。
8）冷却、包装：饼干出炉后自然冷却至室温（25 ℃），装入塑料袋中进行热缩封口，经24 h 水分平衡后再进行感官评价和各项指标检测。
1.3.4 试验设计
按照1.3.1 的基本配方，每次饼干制作试验以1 000 g 低筋面粉的用量进行配料和面团调制，每个配方平行试验3 次。以下配方试验设计中，各原辅料的添加量以烘焙百分比表示（低筋面粉为100%）。
单因素试验设计：L-半胱氨酸盐酸盐添加量0%、0.002%、0.004%、0.006%、0.008%，纤维素酶添加量0.03%、0.06%、0.09%、0.12%、0.15%，木瓜蛋白酶添加量0.03%、0.05%、0.07%、0.09%、0.11%，木聚糖酶添加量0%、0.02%、0.04%、0.06%、0.08%。
在单因素试验的基础上，设计四因素三水平正交试验优化产品配方，因素水平编码见表1。
表1 正交试验因素水平
Table 1 The level of orthogonal experiment factors of semi hard biscuits
?
1.4 产品感官评分方法
根据GB/T 20980—2007《饼干》，结合黑米韧性饼干自身特点制定感官评分标准，邀请10 名有经验的感官品评员（男女各半）对产品进行感官评分，具体评分细则见表2。
表2 黑米韧性饼干感官评分标准
Table 2 Standard of comprehensive sensory score of semi hard biscuits
?
1.5 理化指标及微生物指标检验
对黑米韧性饼干的主要理化和微生物指标进行检测以确定其保质期，按照GB 7100—2015《食品安全国家标准饼干》和GB/T 20980—2007《饼干》中规定的方法对水分含量、碱度、酸价、过氧化值、菌落总数、大肠菌群、霉菌、致病菌等进行检测。
1.6 数据处理
所有数据均为3 次平行试验的平均值，单因素和正交试验数采用SPSS（17.0）软件进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 单因素试验结果
2.1.1 L-半胱氨酸盐酸盐添加量对产品品质的影响
按照基本配方，只改变L-半胱氨酸盐酸盐添加量进行饼干制作试验，产品感官评分如图1 所示。
图1 L-半胱氨酸盐酸盐添加量对产品感官评分的影响
Fig.1 Effect of L-cysteine hydrochloride amount on sensory score of semi hard biscuits
L-半胱氨酸盐酸盐是人体必需氨基酸之一，同时具有面粉处理剂的功能，自身具有的自由巯基能减少面筋中的二硫键，还能促进小麦内源蛋白酶的活化，切断面筋中的二硫键与肽键，削弱面筋网络的结构，在减弱面筋弹性、提升面团延展性方面的作用比木瓜蛋白酶效果好[14-15]。由图1 可知，随L-半胱氨酸盐酸盐添加量的增加，产品感官评分先增加后降低。用量偏少时，面团弹性大，成型后易收缩变形；达到0.004%时评分最高，添加量过高时面带易断裂、产品表面不光滑且易碎。综上所述，考虑到L-半胱氨酸盐酸盐属于化学添加剂且成本较高，进一步优化试验时其添加量选择在0.002%～0.004%。
2.1.2 纤维素酶添加量对产品品质的影响
按照基本配方，只改变纤维素酶添加量进行饼干制作试验，产品感官评分如图2 所示。
在韧性饼干中添加黑米粉会使产品硬度增加，口感粗糙。纤维素酶是降解纤维素生成葡萄糖的一组酶的总称，可以对黑米粉中的纤维素进行降解[16-17]，改善黑米韧性饼干的口感，使产品黑米风味更加突出。由图2可知，感官评分随纤维素酶添加量的增加逐步增加，添加量达到0.12%后变化不明显。因此，进一步优化试验时纤维素酶添加量选择在0.06%～0.12%比较合适。
图2 纤维素酶添加量对产品感官评分的影响
Fig.2 Effect of cellulase amount on sensory score of semi hard biscuits
2.1.3 木瓜蛋白酶添加量对产品品质的影响
按照基本配方，只改变木瓜蛋白酶添加量进行饼干制作试验，产品感官评分如图3 所示。
图3 木瓜蛋白酶添加量对产品感官评分的影响
Fig.3 Effect of papain amount on sensory score of semi hard biscuits
蛋白酶可催化水解面粉中的蛋白质来降解面筋，改善面筋网络，有利于面团的成型并防止其收缩，尤其适于韧性饼干的生产；添加一定量蛋白酶后，饼干的组织结构、口感酥脆性明显改善[12，15]。由图3 可知，随蛋白酶添加量的增加产品感官评分先增加后降低，添加量超过0.07%时面团筋性过弱，不利于饼坯成型，饼干表面不光滑且易裂缝。因此，正交试验选择蛋白酶添加量为0.03%～0.07%。
2.1.4 木聚糖酶添加量对产品品质的影响
按照基本配方，只改变木聚糖酶添加量进行饼干制作试验，产品感官评分如图4 所示。
虽然木聚糖大约只占到面粉总量的1%～3%，但其吸水性很强，对于烘焙产品的品质影响很显著[18]。木聚糖酶能将面团中的木聚糖降解为短链的小分子，使面粉中水分分布发生变化，提升面筋的延展性，促进面团的软化和松弛，有利于成型，可以使饼干的体积增加、硬度降低、酥性增大[19-20]。由图4 可知，随木聚糖酶添加量的增加产品感官评分逐渐增加，添加量达到0.06%后变化不明显。因此，木聚糖酶添加量选择在0.04%～0.08%比较合适。
图4 木聚糖酶添加量对产品感官评分的影响
Fig.4 Effect of xylanase hydrochloride amount on sensory score of semi hard biscuits
2.2 正交试验结果
黑米韧性饼干正交试验结果见表3。
表3 黑米韧性饼干正交试验结果
Table 3 Orthogonal experimental results of the semi hard biscuits
?
由表3 可知，各因素对产品感官评分影响的主次顺序为A＞C＞B＞D，最佳组合为A3B2C3D3，该组合不在正交试验设计表中，进行3 次验证试验显示，该组合感官评分均值为95 分。因此，黑米韧性饼干的最佳配方为：L-半胱氨酸盐酸盐、纤维素酶、木瓜蛋白酶、木聚糖酶的添加量分别为0.004%、0.09%、0.07%、0.08%，其它原辅料用量与基本配方相同。
2.3 黑米韧性饼干理化及微生物指标检测结果
黑米韧性饼干水分含量很低，不利于细菌和霉菌的生长，在常温（25 ℃左右）条件下保质期为12 个月，此时产品理化指标和微生物指标分别见表4、表5，均符合GB 7100—2015《食品安全国家标准饼干》和GB/T 20980—2007《饼干》的要求。
表4 黑米韧性饼干理指标检测结果
Table 4 Physical-chemical indicators testing results of the semi hard biscuits
?
表5 黑米韧性饼干微生物指标检测结果
Table 5 Microbial indicators testing results of the semi hard biscuits
注：样品的采集方案及处理按照GB 4789.1—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验总则》执行三级采用方案。N 为同一批次产品应采集的样品件数；c 最大可允许超出m 值的样品数；m 为微生物指标可接受水平限量值；M 为微生物指标的最高安全限量值。
?
3 结论
通过黑米韧性饼干制作配方的单因素试验和正交试验，确定了黑米韧性饼干的最佳配方：以低筋面粉为100%计，黑米粉20%、玉米淀粉15%、白砂糖粉20%、全脂奶粉6%、食盐0.5%、碳酸氢铵0.8%、碳酸氢钠0.5%、L-半胱氨酸盐酸盐0.004%、纤维素酶0.09%、木瓜蛋白酶0.07%、木聚糖酶0.08%、棕榈油18%、全蛋液15%、水42%。按照以上配方和既定操作要点生产黑米韧性饼干时，面团性能稳定，易于自动成型机压面和成型；饼干呈灰黑色，表面光滑无裂纹，内部组织气孔均匀，口感酥脆，甜度适中，有明显的黑米香味，脂肪含量低，营养丰富。
[1] 马先红,许海侠,韩昕纯.黑米的营养保健价值及研究进展[J].食品工业,2018,39(3):264-267.
[2] CONSTANTIN C,CLAUDIA M,MIHAELA T,et al.Improvement of quality properties and shelf life stability of new formulated muffins based on black rice[J].Molecules,2018,23(11):3047-3061.
[3] JIE M, FUJITA K, MA L, et al. The effects of extruded black rice flour on rheological and structural properties of wheat-based dough and bread quality[J].J Agric Food Chem,2019,54(5):1729-1740.
[4] LALANA T, PARICHART T, ACHARA C, et al. Physicochemical properties of hom nil (Oryza sativa)rice flour as gluten free ingredient in bread[J].Foods,2018,7(10):159-171.
[5] 陈美玉,韩立宏.黑米燕麦无糖蛋糕的研制[J].食品研究与开发,2016,37(15):114-117.
[6] 杨利玲,李香香,马瑞霞,等.黑米膳食纤维饼干的研制[J].粮食与油脂,2019,32(5):26-29.
[7] 赵秀玲, 童树保. 黑米贡菊曲奇饼干的研制[J]. 粮食与油脂,2016,29(2):68-71.
[8] 苏伟政.韧性饼干工业加工应用酶制剂替代焦亚硫酸钠解决方案[J].食品工业科技,2015,36(4):44-45.
[9] 田金河,王艳婕,曾庆孝,等.拉伸仪在半甜韧性饼干品质控制中的应用研究[J].食品工业科技,2012,33(21):117-121.
[10] 梁强,尹忠平,蒋艳,等.芡实酒糟韧性饼干的研制及品质特性分析[J].食品科技,2017,42(3):155-161.
[11] 李云波,钱静,靳羽慧,等.添加杏鲍菇粉对韧性饼干品质特性的影响[J].河南科技学院学报(自然科学版),2018,46(2):24-28.
[12] 王艳婕,田金河,宋琳琳,等.计算机辅助X 光断层扫描对半甜韧性饼干的质构无损量化检测[J].食品科学,2018,39(5):93-98.
[13] 康芳芳,聂远洋,邓楚君,等.蒸汽爆破对豆渣膳食纤维的影响及在韧性饼干中的应用[J].食品工业科技,2018,39(2):188-191.
[14] 李培圩.蛋白酶及半胱氨酸对发酵面团改良作用的实验[J].食品工业科技,2000,21(6):12.
[15] 姚晓丹,徐学明,吴凤凤,等.蛋白酶对韧性饼干品质的改良作[J].食品与机械,2018,34(3):39-43.
[16] 张强,贾富国,杨瑞雪,等.纤维素酶预处理糙米发芽工艺优化[J].中国粮油学报,2012,27(10):92-96.
[17] 陈开霜,宋艳,魏熠,等.响应面法优化纤维素酶水解南瓜工艺的研究[J].食品工业,2017,38(9):66-70.
[18] LEYS S, DE BONDT Y, SCHREURS L, et al. Sensitivity of the bacillus subtilis xyn a xylanase and its mutants to different xylanase inhibitors determines their activity profile and functionality during bread making[J].J Agric Food Chem,2019,67(40):11198-11209.
[19] AMIRI A,SHAHEDI M,KADIVAR M.Evaluation of physicochemical properties of gluten modified by Glucose oxidase and Xylanase[J].Journal of Cereal Science,2016,71:37-42.
[20] JIA C, WEINING H, MOHAMED A A, et al. Dough rheological,mixolab mixing, and nutritional characteristics ofalmond cookies with and without xylanase [J]. Journal of Food Engineering, 2011,105:227-232.