西兰花，又称青花菜、花椰菜，属于十字花科芸苔属甘蓝的变种[1]。其富含蛋白质、维生素以及膳食纤维等多种营养成分和硫代葡萄糖苷、多酚以及酮类等多种生物活性成分[2-3]，受到越来越多人的青睐，种植面积逐年上升[4]。
近年来，关于西兰花的研究多集中在黄酮[5]、多酚[6]和萝卜硫苷[7]等物质的提取和贮存保藏[8]等技术方面，以及其在饮品[9]、腌制等产品开发方面，而对其在焙烤食品中的应用研究相对较少。饼干是日常生活中较为常见的焙烤休闲食品之一，梁慧光等[10]以西兰花摘除花球部分后的尾菜烘干粉为主要膳食纤维来源，研制出风味独特且富含膳食纤维的饼干。梅莉娟等[11]以低筋面粉、西兰花、糖粉和黄油为主要的原料，研究加工西兰花曲奇饼干的制作工艺。随着人们对于休闲食品的营养和健康的重视程度不断提高，开发各类营养与健康、安全与质量兼优的产品，是未来饼干产品的主要发展方向之一[12-14]。
苏打饼干是将酵母、小苏打和其他膨松剂加入面粉和油脂中，加工制成的具有独特发酵风味的饼干，属于功能饼干的一种，具有增进食欲、缓解便秘和调节人体酸碱平衡的作用[15-17]。本研究利用热风干燥技术和超微粉碎技术制备西兰花粉，采用二次发酵工艺，对西兰花粉添加量、酵母添加量、小苏打添加量、植物油添加量和烘烤时间进行单因素试验。并在此基础上，采用感官评分作为评价标准，设计响应面试验，以确定最佳的工艺配方参数，进行验证试验，并在理化指标以及质构方面与市面上的普通苏打饼干进行对比分析测试。结果表明，以西兰花粉替代部分面粉，利用西兰花的营养活性成分，提升了苏打饼干的营养功效，丰富了西兰花在食品产业中的应用，增加了产品的多样性，为其高值化利用提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
西兰花（购于浙江宁波鄞州区某连锁超市），低筋面粉、高活性干酵母、食用小苏打、玉米油、奶粉、白砂糖、盐和食用猪油（均为市售）。
硫酸铜、硫酸钾、硼酸、甲基红指示剂、溴甲酚绿指示剂、甲醇、无水乙醇、95%乙醇、2,2-联苯基-1-苦基肼基、无水石油醚（沸程90～100 ℃）、酚酞指示剂、氢氧化钠、乙醚、异丙醇、氯化钠、浓硫酸和盐酸，国药集团化学试剂有限公司，均为分析纯；平板计数琼脂，杭州微生物试剂有限公司；孟加拉红琼脂，青岛高科技工业园海博生物技术有限公司；3 M大肠菌群测试片，明尼苏达矿业制造（上海）国际贸易有限公司。
1.2 仪器与设备
ESH31电子水分仪，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；TA.Xt plus质构仪，英国SMS公司；RS-FS1406超微打粉机，合肥荣事达小家电有限公司；KSM150台式搅拌机，Whirlpool Corp。
1.3 试验方法
1.3.1 工艺流程与技术要点
西兰花苏打饼干的制作工艺流程见图1，技术要点如下。
（1）西兰花粉制备。取新鲜西兰花花蕾部分，清洗沥干水分后，100 ℃烫漂1 min，烫漂后立即放入冰水冷却，冷却后捞出沥干水分，热风干燥箱60 ℃干燥到用手搓即可以搓碎的程度，然后利用超微打粉机粉碎3～5 min，再干燥至恒重，过100目筛，备用。
（2）一阶面团调制、发酵。称取低筋面粉35 g、西兰花粉5 g和干酵母1.5 g，加入30 mL温水进行活化，用厨师机搅成面团。将搅好的面团包好保鲜膜放入提前预热的发酵箱中（温度35 ℃、湿度80%）发酵0.5～1.0 h，等待面团用手指按压可以恢复原状，一阶面团发酵结束。
（3）二阶面团调制、发酵。称取低筋面粉60 g、白砂糖3 g、盐2 g、小苏打1 g、奶粉5 g、水20 g和植物油15 g（在面团成型之后慢慢加入），利用厨师机搅成表面光滑、细腻的面团，包好保鲜膜后，放入发酵箱中（温度35 ℃、湿度80%）发酵0.5～1.0 h，待面团体积变为原来的2倍，面团内部呈现针孔松软状，并伴随有发酵的独特味道，二阶段面团发酵结束。
（4）油酥处理。用低筋面粉18 g，食用猪油8 g合成油酥面团，并擀成长方形备用。
（5）擀压与夹酥。将经过二次发酵的面团取出，利用擀面杖擀成长方形，并加入提前制备好的油酥，从两端向中间折叠之后再折叠，用保鲜膜包好之后放置10～15 min，擀成长方形。重复上述步骤2次，使面团内部具有多层次的结构。
（6）成型。将包好油酥的面团擀成厚度约2 mm的面胚，利用扎孔器扎出均匀的孔洞，利用模具压制成大小均匀的面胚，备用。
（7）烘烤。烤箱提前15 min预热，温度150 ℃左右。将饼干胚放在烤网上烤制7 min左右，并观察饼干的颜色，烤至浅绿色即可。
（8）冷却。将烤制好的饼干冷却至室温，装入密封袋，即得成品。
1.3.2 单因素试验设计
苏打饼干的基础配方为低筋面粉95 g、西兰花粉5 g、小苏打1.0 g、糖3 g、盐2 g、奶粉5 g和植物油15 g[16]。选取西兰花粉添加量、酵母添加量、小苏打添加量和植物油添加量作为单因素试验变量。在基础配方和工艺流程不变的情况下，每100 g面粉中西兰花粉的添加量分别取3、5、7、9和11 g；酵母的添加量分别取1.0、1.2、1.4、1.6和1.8 g；小苏打的添加量分别取0.3、0.8、1.3、1.8和2.3 g；植物油的添加量分别取10、15、20、25和30 g；烘烤时间分别取5、6、7、8和9 min。在进行下一个单因素试验前变量需选用上一个单因素变量的最佳值。
1.3.3 响应面试验设计
根据单因素试验结果，选取对西兰花苏打饼干的品质影响最大的4个因素，通过感官评定的方式，进行Box-Behnken试验设计。4个试验因素，3个水平，共进行29组的试验设定因素见表1。
表1 试验因素及编码 (g/100 g) |
| 水平 | 因素 | |||
|---|---|---|---|---|
| 西兰花粉添加量（A） | 酵母添加量（B） | 小苏打添 加量（C） | 植物油添 加量（D） | |
| -1 | 8 | 0.6 | 1.3 | 12 |
| 0 | 9 | 0.8 | 1.4 | 15 |
| 1 | 10 | 1.0 | 1.5 | 18 |
1.3.4 模型验证试验
根据响应面试验结果，选取对西兰花苏打饼干的品质影响最大的4个因素的最适添加量，其他基础配方和工艺流程不变的情况下，进行3次平行试验，计算其感官评分。
1.4 测定指标和方法
1.4.1 感官评分
表2 西兰花苏打饼干的感官评分标准 |
| 指标 | 评分标准 | 评分/分 |
|---|---|---|
| 外观形态（30分） | 外形完整，厚薄均匀，气泡均匀 | 20～30 |
| 外形相对完整，表面气泡不均匀 | 10～19 | |
| 外形不完整，变形严重，有凹底，无气泡 | 0～9 | |
| 色泽（20分） | 呈浅绿色，颜色均匀，无烤焦、白粉粒现象 | 16～20 |
| 呈暗绿色，颜色基本均匀，稍烤焦，无白粉粒现象 | 10～15 | |
| 呈黄绿色，颜色不均匀，出现严重烤焦的现象 | 0～9 | |
| 香气滋味（40分） | 咸甜合适，有西兰花的清香味，口感疏松，不黏牙 | 25～40 |
| 咸甜不合适，无异味，口感基本松脆，不特别黏牙 | 10～24 | |
| 咸甜不合适，西兰花的味道不明显，口感不疏松且黏牙 | 0～9 | |
| 组织结构（10分） | 层次分明，结构均匀，片型整齐 | 8～10 |
| 有一定的层次，结构大致均匀，无杂质污点 | 6～7 | |
| 层次不分明，结构不均匀，质地僵硬 | 0～5 |
1.4.2 理化指标检测
对西兰花苏打饼干和未添加西兰花粉苏打饼干的水分、脂肪、蛋白质、叶绿素、酸价和DPPH清除率进行测定和分析，测定方法如表3所示。
表3 理化指标检测方法 |
| 理化指标 | 检测方法 |
|---|---|
| 水分含量 | 水分测定仪 |
| 脂肪含量 | 索氏提取法 |
| 蛋白质含量 | 凯氏定氮法 |
| 叶绿素含量 | 分光光度法 |
| 酸价 | 热乙醇指示剂滴定法 |
| DPPH清除率 | 参考文献[19] |
1.4.3 微生物指标检测
对包装完成后的西兰花苏打饼干的微生物指标进行测定，测定方法和参考标准如表4所示。
表4 微生物指标参考标准 |
| 微生物指标 | 检测方法 | 参考标准 |
|---|---|---|
| 菌落总数 | 平板计数法 | GB 4789.2—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》 |
| 大肠菌群 | 3M PetrfilmTM大肠菌群测试片 | GB 4789.3—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 大肠菌群计数》 |
| 霉菌 | 平板计数法 | GB 4789.15—2016 《食品安全国家标准 食品微生物学检验 霉菌和酵母计数》 |
1.4.4 质构测定
质构测定指标包括样品的酥脆度、硬度，参数设定为探头型号P/2，测试速度1.0 mm/sec，下压距离5 mm，测定时把饼干样品放在测试台的中心位置，并将探头对准样品的中心，连续压缩2次，间隔3 s，每组样品平行测定10次。
1.5 数据处理
数据以平均值±标准差表示，采用Design-Expert 8.06 软件分析响应面试验数据；采用GraphPad prism 7.0软件绘制折线图。
2 结果与分析
2.1 单因素试验
2.1.1 西兰花粉添加量
由图2A可知，曲线呈先逐渐上升后下降的趋势，说明适量增加西兰花粉，提升了饼干的西兰花风味，当添加量在7 g/100 g以下时，产品组织结构完整，但是西兰花的独特风味并不明显，且颜色较浅，总体偏向黄绿色；当添加量为9 g/100 g时，饼干的外形完整，组织结构完整，西兰花的独特风味适宜，颜色呈淡绿色，整体品质较好；当添加量为11 g/100 g时，饼干的外形相对完整，层次不均匀，颜色呈现暗绿色，口感不适宜，西兰花的草腥味较浓郁，影响饼干的品质。综合分析得出，西兰花花粉的适宜添加量为9 g/100 g。
2.1.2 小苏打添加量
由图2B可知，小苏打的添加量从0.3 g/100 g增加到0.8 g/100 g时，感官评分的分数逐渐上升，添加量到0.8 g/100 g时，饼干的品质较佳，口感疏松，结构均匀，层次分明；随着添加量的增加，饼干外形不完整，过于疏松，碱度增加，影响饼干品质，感官评分逐渐下降。综合分析得出，小苏打的适宜添加量为0.8 g/100 g。
2.1.3 酵母添加量
由图2C可知，当酵母添加量从1.0 g/100 g增加到1.4 g/100 g时，感官分数逐渐提升。当添加量达1.4 g/100 g时，感官评分最高，饼干品质最佳，结构完整、层次分明；但是随着添加量的增加，饼干的品质有所下降。综合分析得出，酵母的适宜添加量为1.4 g/100 g。
2.1.4 植物油添加量
由图2D可知，随着植物油添加量的增加，感官评分呈先增加后降低的趋势，植物油添加量在10 g/100 g时，由于添加量不足，导致饼干的酥脆性不佳，大大降低了其品质，当其添加量达15 g/100 g时，感官评分最高，饼干组织结构完整，具有良好的酥脆性；当植物油添加量过多，饼干的品质有所下降。综合分析得出，植物油的适宜添加量为15 g/100 g。
2.1.5 烘烤时间
饼干的颜色变化在一定的程度上受烘烤时间的影响，由图2E可知，烘烤7 min的饼干，感官评分最高，饼干外形完整，气泡均匀，颜色为浅绿色，7 min之前饼干的口感不疏松，质地偏软，7 min后感官评分逐渐下降，饼干的外形不完整，颜色为焦黄色，出现异味，影响口感和品质。综合分析得出，适宜烘烤时间7 min。
2.2 响应面试验
2.2.1 响应面设计
根据单因素试验结果，因烘烤时间一般是固定的，故选择对西兰花苏打饼干感官品质影响最大的4个因素（A西兰花粉添加量9 g/100 g、B小苏打添加量0.8 g/100 g、C酵母添加量1.4 g/100 g和D植物油添加量15 g/100 g），根据Box-Behnken试验设计对西兰花苏打饼干工艺参数进行优化，利用Design-Expert 8.06软件对试验结果进行回归分析，得到以感官评分Y为考察指标的回归方程如下：
Y=84.80-3.42A+0.92B-1.17C+0.67D-1.25AB-0.75AC-1.75AD-0.75BC+3.75BD-10.07A2-6.57B2-5.19C2-8.19D2
该模型P<0.001，表明模型具有统计学意义，失拟项P>0.05，相关系数R 2=0.965 9，R 2 Adj=0.931 8，表明模型拟合程度良好且相关性较好，可以用于西兰花苏打饼干工艺参数的预测及分析。由表5可知，西兰花粉的添加量、小苏打添加量、交互项BD以及所有二次项对西兰花饼干感官评分的影响均有统计学意义（P<0.05)，说明各个因素对该饼干的感官评分具有交互的作用。F值的大小可以判断出各因素对西兰花苏打饼干品质影响的强弱，其顺序为西兰花粉添加量>小苏打添加量>酵母添加量>植物油添加量。
表5 方差分析结果 |
| 方差来源 | 平方和 | 自由度 | 均方差 | F值 | 显著性 |
|---|---|---|---|---|---|
| 模型 | 1 289.28 | 14 | 92.09 | 28.30 | ** |
| A | 140.08 | 1 | 140.08 | 43.06 | ** |
| B | 10.08 | 1 | 10.08 | 3.10 | / |
| C | 16.33 | 1 | 16.33 | 5.02 | * |
| D | 5.33 | 1 | 5.33 | 1.64 | / |
| AB | 6.25 | 1 | 6.25 | 1.92 | / |
| AC | 2.25 | 1 | 2.25 | 0.69 | / |
| AD | 12.25 | 1 | 12.25 | 3.77 | / |
| BC | 2.25 | 1 | 2.25 | 0.69 | / |
| BD | 56.25 | 1 | 56.25 | 17.29 | * |
| CD | 0 | 1 | 0 | 0 | / |
| A2 | 657.33 | 1 | 657.33 | 202.03 | ** |
| B2 | 279.70 | 1 | 279.70 | 85.97 | ** |
| C2 | 174.83 | 1 | 174.83 | 53.74 | ** |
| D2 | 435.27 | 1 | 435.27 | 133.78 | ** |
| 残差 | 45.55 | 14 | 3.25 | / | |
| 失拟项 | 38.75 | 10 | 3.87 | 2.28 | / |
| 纯误差 | 6.80 | 4 | 1.70 | / | |
| 总离差 | 1 334.83 | 28 | / |
|
2.2.2 各因素交互作用对西兰花苏打饼干感官评分的影响
2.3 模型验证
根据响应面试验结果，在西兰花粉添加量8.82 g/100 g，酵母添加量1.41 g/100 g，小苏打添加量0.78 g/100 g，植物油添加量15.17 g/100 g，其他基础配方和工艺流程不变的情况下，进行3次平行试验得到的感官评分为85.00分，与预测感官评分（85.25分）相差不大。表明该模型与实际拟合性较好，对西兰花苏打饼干感官品质评分的预测性较好。
2.4 理化指标测定
由表6可知，西兰花苏打饼干和未添加西兰花苏打饼干在油脂含量上差异无统计学意义（P>0.05），西兰花苏打饼干的水分、叶绿素含量、蛋白质含量、酸价和DPPH清除率明显高于未添加西兰花苏打饼干（P<0.01）。说明添加西兰花粉在一定的程度上可以增加饼干的保健功效和营养，同时也可延长饼干的保存时间，从而可以减少人工抗氧化剂的添加，更加天然健康。
表6 理化指标测定结果 |
| 项目 | 西兰花苏打饼干 | 未添加西兰花粉苏打饼干 | t | 显著性 |
|---|---|---|---|---|
| 水分含量% | 2.11±0.01 | 1.76±0.06 | 10.72 | ** |
| 油脂含量% | 23.70±0.20 | 23.40±0.10 | 2.32 | / |
| 叶绿素含量/（mg/kg） | 6.85±0.15 | ND | 79.10 | ** |
| 蛋白质含量/（g/100 g） | 10.70±0.30 | 9.39±0.02 | 7.53 | ** |
| 酸价（以脂肪计）（KOH）/（mg/g） | 0.28±0.02 | 0.35±0.015 | -5.05 | ** |
| DPPH清除率/% | 5.15±0.50 | ND | 50.63 | ** |
|
2.5 微生物指标测定
表7 微生物指标测定结果 (CFU/g) |
| 项目 | 国标要求 | 测定结果 |
|---|---|---|
| 菌落总数 | ≤105 | ND |
| 大肠菌群 | ≤102 | ND |
| 霉菌计数 | ≤50 | ND |
2.6 质构测定
硬度、脆度和酥度可以直观地表现出饼干的口感和品质。由表8可知，西兰花苏打饼干和未添加西兰花苏打饼干在硬度和酥度上差异无统计学意义（P>0.05），西兰花苏打饼干的脆度明显高于未添加西兰花苏打饼干（P<0.05）；说明添加西兰花花粉可以增加饼干的脆度，其具有良好的咀嚼性，以提升饼干的品质。
表8 质构测定结果 |
| 种类 | 未添加西兰花苏打饼干 | 西兰花苏打饼干 | t | 显著性 |
|---|---|---|---|---|
| 硬度/N | 1 296.285±345.122 | 968.572±338.491 | -2.034 | / |
| 脆度/N | 4.000±1.225 | 6.000±2.646 | 2.058 | * |
| 酥度/N | 11.444±6.044 | 13.556±4.851 | 0.817 | / |
3 结论与讨论
小苏打是苏打饼干重要的原料之一，起到蓬松作用。岳乐乐等[21]研究马铃薯苏打饼干的制作工艺，结果表明，小苏打添加量过多，饼干碱味过重；添加量过少，饼干组织结构粗糙，香味较淡，口感较差，其最适添加量为0.5 g，与本研究结果接近。酵母作为发酵食品中的重要原料之一，其主要原理是酵母菌通过面团内的营养物质和氧气进行大量的繁殖，增加面团的蓬松度[22]。左映平等[23]研究表明，酵母的添加量过大，会导致面团中的氧气不足或无氧，在一定程度上抑制了酵母菌的生长，进而影响了饼干的质量。植物油在饼干中的主要作用是提供营养价值，有利于面团的加工成型，增加饼干的酥脆性。孔祥辉等[24]研究发现，植物油添加量过多，会导致饼干面团内吸入大量油脂，破坏了面团的筋性和可塑性，造成饼干的蓬松度不足，从而影响其品质。饼干的颜色变化在一定的程度上受烘烤时间影响，烘烤温度过低或过高，均在一定程度上影响了饼干的质量[21]。本研究以感官评分为评价指标，对西兰花苏打饼干进行单因素试验和响应面试验发现饼干的感官评分随着添加量的改变有较大区别，进一步验证了西兰花、小苏打、酵母和植物油添加量对西兰花苏打饼干的品质有较大影响，烘烤时间也在一定程度上影响其品质。
综上，本研究通过单因素和响应面试验分析，得到较适宜的西兰花苏打饼干的配方为西兰花粉9.22 g/100 g，小苏打0.92 g/100 g，酵母1.48 g/100 g，植物油16.32 g/100 g。按照此工艺配方制成的西兰花苏打饼干，颜色呈浅绿色，口感酥脆、不粘牙、组织结构完整，具有西兰花的清香味和发酵饼干产生的独特风味，品质较佳，且各项指标均符合相关标准。西兰花粉的添加使苏打饼干具有独特的风味，提升了其蛋白质的含量，降低了酸价含量，增加了叶绿素含量，而且西兰花的抗氧化性可延长饼干的保质期。西兰花苏打饼干具有一定的保健作用和营养价值，进一步丰富了苏打饼干的种类，是一款新颖的休闲产品，具有较大的开发前景。