豆渣是一种常见的大豆加工副产品，我国目前是世界上豆渣产量较大的国家之一，每年约产2 000 万t湿豆渣。豆渣具有很高的营养价值和良好的保健功能，是一种具有开发潜力的宝贵资源[1]。豆渣中含有丰富的膳食纤维（45%～69%）、蛋白质（12%～28%）、脂肪（6%～14%）、维生素、矿物质等，其中膳食纤维可减少肠道中胆固醇的含量，预防便秘，也可降低人体出现结肠癌的概率，对体内有益菌群起到保护作用[2-3]。此外，豆渣中的大豆皂苷、大豆异黄酮与植酸等功能性物质，具有预防肥胖症、糖尿病、高血压等疾病的功效[4-5]。
黑米素有“世界米中之王”的美誉，含有丰富的营养成分，富含8 种必需氨基酸，其含量达25%。此外还含有多种维生素和锌、铁、钼、硒等必需微量元素[6-7]。与普通白米相比，黑米中铁含量比白米高27.3%，锌含量是白米的4.39 倍，蛋白质含量为11.3%～15.2%，其蛋白质与脂肪含量远比普通白米高，多种维生素含量高出白米1.5 倍～2.4 倍，尤其是VB1、VB2的含量是一般白米的1.5 倍～6.8 倍[8]。黑米还富含花色苷，具有抗氧化、降血脂、抑癌抗癌、抑菌抗炎和抗过敏等功效[9]。
在发展中国家，豆渣等农产品废弃物已成为环境污染的来源。目前我国豆渣产量大且利用率低，普遍用于制作饲料，豆渣类食品市场所占比重较低、竞争力小。有研究表明在面粉中添加一定比例的豆渣粉，既可以提高豆渣的综合利用价值，又可以改善部分人群赖氨酸缺乏和膳食纤维摄入量不足的现状[10]。但豆渣中蛋氨酸含量较少，而黑米中富含蛋氨酸，因此两者复合可以发挥蛋氨酸的互补作用，同时可强化饼干矿物质等的营养特性。木糖醇属于五碳糖醇，是一种功能性甜味剂，它在防龋齿、不增加血糖值方面，显示出更加特别的优越性，并能降低胆固醇、改善肝功能和抗脂肪肝。此外木糖醇具有明显改善胃肠功能的效果，可促进肠道内有益菌群的增长繁殖，提高人体免疫力[11]。因此将豆渣、黑米和木糖醇复配使用，以木糖醇代替蔗糖制作高纤维、低热量的饼干，既增加了饼干类食品的多样性，同时也满足了消费者对健康食品的追求。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
新鲜豆渣：绥化益康豆制品加工厂；低筋面粉：山东吉白面粉股份有限公司；黄油：山东鸥唛食品科技有限公司；木糖醇：山东福田药业有限公司；黑米粉、牛奶、鸡蛋：市售。
1.2 仪器与设备
ZH-25B-B11 多功能食品加工机：河南新飞电器集团有限公司；JY501 电子天平：上海衡平仪器仪表厂；MG25CF-AALR 烤箱：佛山市顺德区美的微波电器制造有限公司；CT3-100 型质构仪：美国博勒飞有限公司；936A 打蛋机：佛山市顺德区容桂祁胜电器厂；HH-6 数显恒温水浴锅：广州晨雕机械设备有限公司。
1.3 方法
1.3.1 工艺流程
原料预处理→原料混合→辅料处理→搅拌面糊成型→焙烤→冷却→成品。
1.3.2 操作要点
1.3.2.1 原料预处理
将豆渣平铺一层放入烤盘中，烤箱温度90 ℃，每20 min 翻一次豆渣，焙烤1 h，焙烤至豆渣呈黄色且有豆香味，用多功能食品加工机将豆渣粉碎并过60 目筛，即得干豆渣粉。
1.3.2.2 原料混合将所得的干豆渣粉与黑米粉、低筋面粉分别按试验设计称量后混匀备用。
1.3.2.3 辅料处理
将黄油放入不锈钢盆中，置于60 ℃左右的水浴锅中，软化至半固态。用打蛋机将黄油分多次打发，时间为20 min 以上，颜色略微发白为止。向打发后的黄油中加入木糖醇（添加量为30%），用打蛋机打至蓬松状并有一定的延展性，几乎为白色为止。将鸡蛋用打蛋机打散，加入黄油中，继续打发使鸡蛋与黄油充分融合，无絮状物。再向其中多次少量的加入牛奶，边加边搅打，使牛奶与其混合均匀。
1.3.2.4 搅拌面糊成型
向1.3.2.3 混合物料中用60 目筛筛入1/3 原料混合粉，迅速混合，然后添加剩余混合粉，搅拌均匀。
1.3.2.5 焙烤
在烤盘上放一张烤盘垫纸，将面糊装入裱花袋中，均匀挤出，制成大小适宜的圆形，焙烤温度为160 ℃，时间为15 min。
1.3.2.6 冷却
将烤制完成的饼干冷却至室温。
1.3.3 单因素试验
分别以豆渣粉添加量（5%、10%、15%、20%、25%）、黑米粉添加量（5%、10%、15%、20%、25%）、黄油添加量（120%、130%、140%、150%、160%）、牛奶添加量（50%、60%、70%、80%、90%）为单因素，考察各因素对豆渣黑米曲奇饼干感官品质和硬度的影响。
1.3.4 正交试验
进行新产品配方研究时存在不同的影响因素，各因素相互交织在一起，对试验结果造成影响，因此为探究各个因素间的相互作用，找到最佳配方，在单因素试验基础上，以豆渣粉添加量、黑米粉添加量、黄油添加量以及牛奶添加量为因素，以感官评分为指标，进行四因素三水平正交试验，确定豆渣黑米曲奇饼干最佳配方。正交试验因素与水平见表1。
表1 正交试验因素与水平
Table 1 Factors and levels of the orthogonal test
水平因素A 豆渣粉添加量/%B 黑米粉添加量/%D 牛奶添加量/%1 10 50 2 15 60 3 20 70 C 黄油添加量/%10 140 15 150 20 160
1.4 豆渣黑米曲奇饼干质量指标测定
1.4.1 产品感官评价
根据试验方案设计，按工艺要点制作出相应的产品。采用综合评分法对饼干的色泽、外观、组织结构、气味和滋味、酥脆度进行评分。评分小组由10 人组成，按评分标准[12（]表2）进行评价，总分100 分，取评分平均值作为最终结果。
表2 豆渣黑米曲奇饼干感官品质评分标准
Table 2 Evaluation standards of sensory quality for bean dregs and black rice cookies
项目 满分 评分标准色泽 20 表面、边缘和底部均呈均匀的灰黄色阴影、无焦边14分～20 分；色泽不均匀，表面有阴影有薄面，稍有异常颜色，存在轻微焦边7 分～13 分；表面色重，底部色重、焦边1 分～6 分外观 20 外观齐整，薄厚一致，花纹清晰，不缺角，不变形14 分～20 分；花纹不清晰，表面起泡，缺角、粘边、收缩、变形7分～13 分；花纹严重不清晰，起泡、破碎严重1 分～6 分组织结构20 组织细腻，有细密而均匀的小气孔断14 分～20 分；组织较粗糙，口感紧实，稍有污点7 分～13 分；组织严重粗糙，污点较多1 分～6 分气味和滋味20 甜味纯正，有黑米和豆香味14 分～20 分；黑米和豆香味不明显，但无异味7 分～13 分；有油脂酸败的哈喇味1 分～6 分酥脆度 20 很酥脆14 分～20 分；较酥脆7 分～13 分；不酥脆1 分～6分
1.4.2 硬度测定
采用质构仪测定豆渣黑米曲奇饼干的硬度指标，采用圆柱型探头TA44，测试速度3.00 mm/s，压缩距离5 mm，触发点负载5 g。每个饼干样品测试3 次，数据取其平均值。
1.5 数据统计与分析
所有试验至少进行3 次，利用SPSS Statistics 18.0软件对试验数据进行统计。
2 结果与分析
2.1 单因素试验
2.1.1 豆渣粉添加量对饼干品质的影响
2.1.1.1 豆渣粉添加量对饼干感官品质的影响豆渣粉添加量对饼干感官品质的影响见表3。
表3 豆渣粉添加量对饼干感官品质的影响
Table 3 Effects of bean dregs adding volume on sensory evaluation of cookies
豆渣粉添加量/%5感官评分73.2±1.4 10 78.3±1.5豆渣粉添加量/% 感官评分20 77.1±2.4 25 76.1±1.7 15 80.2±2.5
豆渣粉中含有丰富的膳食纤维，且具有特殊的豆香，膳食纤维会对饼干的内部结构有一定的影响。若添加过多则饼干质地较硬，达不到曲奇饼干的酥脆程度，口感较差；添加过少则达不到降低产品热值、增强营养价值的目的；适当的添加豆渣粉可以使饼干变得更脆。由表3 可知，当豆渣粉添加量为15%时，饼干产品的色泽和豆香风味较好，酥脆程度较好，感官评分最高，由于曲奇饼干采用的是低筋面粉，要求面筋含量不可过高，口感需要酥脆，因此，在饼干中适当添加一定比例的豆渣粉，可以提高饼干的酥脆度[13-14]。当豆渣粉添加量小于15%时，饼干成品无豆香味，外观不整齐，花纹不清晰，质地较差，感官评分较低；当豆渣粉添加量大于15%时，饼干成品较硬且不够酥脆，口感粗糙，组织结构紧密，呈现难以接受的口感。其原因可能是豆渣粉添加量越多，膳食纤维含量越高，膳食纤维阻碍了面粉中面筋网络结构的形成，限制了面筋的充分扩展，筋力变差，面团形成越困难，硬度增加，酥松度降低，口感更加粗糙[2,10，15]。因此，豆渣粉的最佳添加量为15%。
2.1.1.2 豆渣粉添加量对饼干硬度的影响
豆渣粉添加量对饼干硬度的影响见图1。
图1 豆渣粉添加量对饼干硬度的影响
Fig.1 Effects of bean dregs adding volume on hardness of cookies
硬度是评价酥性饼干口感的一个重要指标[16]。由图1 可知，随着豆渣粉添加量的增加，饼干的硬度逐渐增加。当豆渣粉添加超过15%后，饼干较硬，其原因可能是面粉中添加豆渣粉后吸水率增大，在面团调制时水油总量会增加，水分的增加使得淀粉糊化程度更高，焙烤后饼干变得更硬[17]。当豆渣粉添加量为15%时，饼干硬度适中，其值为1 687 g，符合酥性饼干硬度1 400 g～1 900 g 要求[18]，与表3 感官评分结果一致，此时感官评分最高，饼干组织结构和口感达到最佳状态。
2.1.2 黑米粉添加量对饼干品质的影响
2.1.2.1 黑米粉添加量对饼干感官品质的影响
黑米粉添加量对饼干感官品质的影响见表4。
表4 黑米粉添加量对饼干感官品质的影响
Table 4 Effects of black rice flour adding volume on sensory evaluation of cookies
黑米粉添加量/%5感官评分77.6±1.9 10 80.3±2.4黑米粉添加量/% 感官评分20 79.4±2.5 25 78.8±2.3 15 82.5±3.3
黑米粉中膳食纤维含量丰富，且含有丰富的氨基酸和维生素，黑米粉添加量对饼干品质影响较大，若黑米粉添加过多则饼干硬度增加，难以形成曲奇饼干所特有的结构，口感较差。若黑米粉添加过少则达不到提高营养价值的作用。由表4 可知，当黑米粉添加量为15%时，饼干产品的色泽和口感较好，黑米风味明显，感官评分最高；当黑米粉添加量小于15%时，饼干成品不成形，质地较差，黑米风味不明显，感官评分较低；当黑米粉添加量大于15%时，饼干成品硬度较大，饼干成品口感较为粗糙，饼干成品颜色较深，感官评分较低。因此，黑米粉的最佳添加量为15%。
2.1.2.2 黑米粉添加量对饼干硬度的影响
黑米粉添加量对饼干硬度的影响见图2。
图2 黑米粉添加量对饼干硬度的影响
Fig.2 Effects of black rice flour adding volume on hardness of cookies
由图2 可知，随着黑米粉添加量增多，饼干的硬度逐渐增大。当黑米粉添加过多时，饼干硬度过大，其原因一方面可能是黑米粉的主要成分是淀粉，淀粉自身吸水性强，另一方面可能是因为面团制作过程中的机械力使得淀粉和面粉颗粒间紧密结合，直接改变面团质构，使得饼干过硬口感不佳[6]；当黑米粉添加过少时，饼干硬度较小，咀嚼性较差。当黑米粉添加量为15%时，饼干硬度适中，硬度为1 897 g，符合酥性饼干硬度要求（1 400 g～1 900 g）[18]，与表4 感官评分结果一致，此时感官评分最高，饼干的组织结构和口感达到最佳状态。
2.1.3 黄油添加量对饼干品质的影响
2.1.3.1 黄油添加量对饼干感官品质的影响
黄油添加量对饼干感官品质的影响见表5。
表5 黄油添加量对饼干感官品质的影响
Table 5 Effects of butter adding volume on sensory evaluation of cookies
黄油添加量/%120感官评分70.4±2.6 130 76.6±2.2黄油添加量/% 感官评分150 83.5±2.5 160 75.1±1.6 140 81.4±2.2
油脂添加量对饼干产品品质有显著影响[6]。添加黄油能够提高饼干的起酥性，适量的黄油可以延缓淀粉老化时间，适当延长产品的货架期[19]。由于豆渣具有很强的吸油性能，且油脂作用利于面团的形成，因此需要添加大量的黄油；但考虑到口感、经济效益以及现代人们对低热量、低油的追求，需要探究最佳黄油的添加量。由表5 可知，随着黄油添加量的增加，感官评分先增加后降低。当黄油添加量小于150%时，饼干硬度较大，香味较淡，口感和酥脆度较差，主要是由于黄油添加过少，面团稍干，饼干易变形、干硬、口感粗糙、酥松度较差[20]；当黄油添加量大于150%时，面团过于柔软，不易操作，饼干组织过于疏松、较油腻、油脂味过浓、表面颜色过深、易碎易裂[21-22]。其原因可能是黄油添加过多，使得油膜之间相互隔离，面筋微粒不易互相粘合而难以形成面筋网络，面团的黏性和弹性降低，使饼干的抗裂能力及面团黏力均很差，容易破裂[23-24]；当黄油添加量为150%时，饼干表面平整、色泽诱人、口感较好、不油腻且酥脆，感官评分最高，主要原因是油脂大部分分布在面筋中蛋白质和淀粉微粒附近，形成油膜，限制面团吸收过多水分，从而保持酥性饼干的酥松感，且饼干不易干裂[25]。因此，黄油的最佳添加量为150%。
2.1.3.2 黄油添加量对饼干硬度的影响
黄油添加量对饼干硬度的影响见图3。
图3 黄油添加量对饼干硬度的影响
Fig.3 Effects of butter adding volume on hardness of cookies
由图3 可知，随着黄油添加量的增加，饼干硬度逐渐减小。当黄油添加量过小时，饼干硬度较大，其原因可能是黄油包裹在面粉颗粒外部，可以阻断面筋网络的形成[2]，因此，当黄油添加量减少时饼干硬度增加。当黄油添加量过大时，饼干硬度较小，其原因可能是黄油具有良好的搅打性和充气性，增大了空气的进入量，使得饼干体积膨胀，硬度降低[21，26]。当黄油添加量为150%时，饼干硬度适中，其值为1 778 g，符合酥性饼干硬度要求（1 400 g～1 900 g）[18]，与表5 感官评分结果一致，此时感官评分最高，饼干的组织结构和口感达到最佳状态。
2.1.4 牛奶添加量对饼干品质的影响
2.1.4.1 牛奶添加量对饼干感官品质的影响
牛奶添加量对饼干感官品质的影响见表6。
表6 牛奶添加量对饼干感官品质的影响
Table 6 Effects of milk adding volume on sensory evaluation of cookies
牛奶添加量/%50 70 60感官评分75.5±2.3 82.2±2.6 84.4±2.1牛奶添加量/% 感官评分80 78.9±3.1 90 75.8±3.3
由表6 可知，当牛奶添加量为60%时，饼干成品感官评分最高，成品饼干具有曲奇饼干适宜的酥脆度，饼干纹路清晰，口感最佳；当牛奶添加量小于60%时，饼干质地较硬，咀嚼性较差，口感较差；当牛奶添加量大于60%时，饼干成品酥脆度降低，面团中水分过多，饼干成品外观无法呈现曲奇饼干应有形状。因此，牛奶的最佳添加量为60%。
2.1.4.2 牛奶添加量对饼干硬度的影响
牛奶添加量对饼干硬度的影响见图4。
图4 牛奶添加量对饼干硬度的影响
Fig.4 Effects of milk adding volume on hardness of cookies
牛奶中含有大量的水分，水分的多少对饼干的硬度有着直接的影响。由图4 可知，随着牛奶添加量的增加，饼干硬度先减小后增大。在调制面团时，当牛奶添加过少时，面团较干，经焙烤后饼干硬度较大；当牛奶添加过多时，面筋蛋白质会大量吸水，使面团具有较大的弹性，面团调制时形成过量的面筋，因此饼干口感较硬。当牛奶添加量为60%时，饼干的硬度为1 827 g，符合酥性曲奇饼干硬度要求（1 400 g～1 900 g）[18]，与表6 感官评分结果一致，此时感官评分最高，饼干的组织结构和口感达到最佳状态。
2.2 正交试验
正交试验结果及数据分析见表7。
由表7 可知，影响豆渣黑米曲奇饼干感官品质因素的主次顺序为C＞A＞B＞D，即黄油添加量对豆渣黑米曲奇饼干感官品质的影响最大，豆渣粉添加量是主要因素，黑米粉添加量是次要因素，牛奶添加量影响较小。正交试验得到感官评价最佳组合为第4 组，即A2B1C2D3，而根据k 值分析得到的最佳组合为A2B2C2D2，验证试验结果见表8。
表7 正交试验结果及数据分析
Table 7 The orthogonal experiment results and data analysis
试验号 A B C D 感官评分1 1 1 1 1 86.4 2 1 2 2 2 92.3 3 1 3 3 3 88.7 4 2 1 2 3 93.7 5 2 2 3 1 91.2 6 2 3 1 2 88.5 7 3 1 3 2 89.2 8 3 2 1 3 86.9 9 3 3 2 1 88.4 K1 267.4 269.3 261.8 266.0 K2 273.4 270.4 274.4 270.0 K3 264.5 265.6 269.1 269.3 k1 89.133 89.767 87.267 88.667 k2 91.133 90.133 91.467 90.000 k3 88.167 88.533 89.700 89.767 R 2.966 1.600 4.200 1.333优水平 A2 B2 C2 D2
表8 验证试验结果
Table 8 Experiment results of verification
试验号 A 豆渣粉添加量/%B 黑米粉添加量/%C 黄油添加量/%D 牛奶添加量/%感官评分1 15 10 150 70 93.7 2 15 15 150 60 92.6
由表8 可知，A2B1C2D3 组合优于A2B2C2D2 组合，由此得到豆渣黑米曲奇饼干加工的最佳配方（以低筋粉添加量100 g 为基准）：豆渣粉添加量为15%，黑米粉添加量为10%，黄油添加量为150%，牛奶添加量为70%，此配方下感官评分最高，为93.7，硬度为1 882 g。
3 结论
豆渣黑米曲奇饼干的最佳配方（以低筋粉添加量100 g 为基准）：豆渣粉添加量为15%，黑米粉添加量为10%，黄油添加量为150%，牛奶添加量为70%。此条件下，饼干品质最好，其感官评分为93.7，硬度为1 882 g。在此配方下制得的饼干成品呈灰黄色、外观齐整、花纹清晰、不变形、组织细腻、有黑米和豆香味，且饼干酥脆可口。
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