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大豆膳食纤维饼干的研制毕业论文
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大豆膳食纤维饼干的研制
摘要：
本文在传统饼干的制作基础中，添加适量的豆渣粉，制作大豆膳食纤维饼干。
通过研究豆渣粉、起酥油和白砂糖的添加量以及饼干烘烤时面火、底火与烘烤时间对饼干品质的影响。
通过单因素试验确定各因素的水平值，随后在其基础上，利用正交试验对豆渣粉、起酥油和白砂糖的添加量以及饼干烘烤时面火温度、底火温度和烘烤时间进行优化。
试验结果表明：
豆渣粉、起酥油、白砂糖最适添加量分别为30g、40g、30g，面火温度180℃，底火温度160℃，烘烤时间30min。
根据此配方和加工参数制作出的大豆膳食纤维饼干感官评价较高，符合大众的需求。
关键词：
大豆；膳食纤维；饼干
DevelopmentofSoybeanDietaryFiberBiscuit
Abstract:
Theoptimumadditionofvalueaddedinatraditionalbiscuitproductionbase,addtheappropriateamountofbeandregspowder,soybeandietaryfiberbiscuit.Throughthestudyofbeandregspowder,butterandsugarandbakingsurfacefire,primerandbakingtimeonbiscuitquality.Throughthesinglefactorexperimenttodeterminethefactorsofthelevel,andtheninthebasis,usingtheorthogonaltestofbeandregspowder,butterandsugarandbakingsurfacefiretemperatureandprimertemperatureandbakingtimewereoptimized.Theexperimentalresultsshowthat:
soybeanflour,butter,sugaradditionrespectively30g,40g,30g,firetemperatureof180DEGC,bottomFiretemperatureof160degreesCelsius,bakingtime30min.basedonthisformulaandprocessingparametersoftheproductionofsoybeandietaryfiberbiscuitssensoryevaluationishigher,inlinewiththeneedsofthepublic.
Keywords:
soybean;dietaryfiber;biscuit
大豆膳食纤维饼干的研制
1引言
1.1膳食纤维
1.1.1膳食纤维的定义
因为膳食纤维含有的组分十分复杂，所以膳食纤维定义方法多种多样，但是现今的方法不外乎利用它的生理功能或者分析它的方法来定义。
美国的H.C.Trowell博士通过对“西方文明病”的研究于1972年发表了一篇描述膳食纤维的文章，其中第一次提出膳食纤维这个概念，并为其定义“食物中存在的但并不被人体消化器官吸收的植物成分”。
经过进一步研究，四年后他又为膳食纤维下了新的定义“将不能被人体消化器官消化的多糖类物质以及木质素并称为膳食纤维”。
由于科技的发展，21世纪初膳食纤维得到了全新的定义，美国化学家协会正式将其定义为：
膳食纤维是指人体小肠不能吸收，但是人体大肠能消化全部或者部分的植物性成分、多糖类碳水化合物与其相似物质的总和，并且类似多糖、寡糖、木质素等植物物质也被包含在其中[1]。
1.1.2膳食纤维的理化性质
由于理化特点的不同，膳食纤维的理化性质也会随之产生很大的变化[4]：
⑴膳食纤维的持水力由于膳食纤维结构中存在的大量亲水的基团,因此膳食纤维的保持水分的能力非常之高。
不同的食物中含有的膳食纤维持水力是不一样的，经研究表明，持水力会在自身重量的2倍到24倍不等。
而正是因为膳食纤维那较强的持水特性，使得膳食纤维可以在进入人体的肠道尤其是小肠中吸收大量的水分，从而使人体在排便时的速度增快与排泄物的体积增大，进而让人体摄入的有毒物质能够迅速的排出体外，这样人体生病的几率会大幅度减低。
⑵膳食纤维的流变学特性据研究，由于膳食纤维水溶性有很大的不同，导致它的流变学特性也有很大的差异，进一步的研究表明SDF/IDF[2]的比例会影响膳食纤维的理化性质、代谢特性，更是会影响到它的生理功能。
而现代的技术制备的膳食纤维在成分上又有着很大的不同，最终使得SDF/IDF的比例不同，膳食纤维的营养价值和生理功能上也会随之有着很大影响[3]。
1.1.3膳食纤维的生理功能
在众多的天然膳食纤维源中，大豆豆渣是一种非常理想的选择，对人体的保健作用非常大[5]。
美国科学家Jimenez-Escrig等人[6]为了研究膳食纤维的具体功能，将富含膳食纤维的豆渣喂食老鼠，发现同没有喂食大豆豆渣的老鼠比较，其体重有明显增加，并且喂食豆渣的老鼠体内的总胆固醇大幅度降低，抗氧化力也有明显的提高。
而2012年Freund[7]发表的文章中也指出豆渣中的膳食纤维对人体内血糖血脂的降低有着很大的促进作用。
⑴预防糖尿病膳食纤维入体后，能够作用于人体的末梢神经，使得末梢神经对胰岛素的感受性变得迟缓，从而使降低人体对胰岛素的需求，进而调节糖尿病患者的血糖水平，因此经常食用含有膳食纤维的食物能够有效预防糖尿病[8,9]。
为了更加了解膳食纤维抑制膳后血糖升高的机理，一些科学家对此进行了深刻探讨，他们发现，膳食纤维抑制膳后血糖升高的方式至少有3种：
一是通过增加小肠中的肠液粘稠度，从而对葡萄糖的扩散进行阻碍；二是通过对人体吸收和摄入食物分解得到的葡萄糖进行束缚，进而使小肠肠液中葡萄糖的有效浓度降低；三是通过对α-淀粉酶的降解作用的影响，从而延长酶解时间，使小肠肠液中葡萄糖的释放速率降低。
进一步的研究表明了人们所摄食物中膳食纤维含量的提高在预防Ⅱ型糖尿病上有着显著地作用。
⑵预防结肠癌邢树文等作出的研究表明因为膳食纤维具有吸附性强、持水力高的物理性质以及离子交换作用和形成凝胶的化学性质，从而使得膳食纤维对肠道菌群的数量和种类有着一定的调节作用[10]。
并且肠道内的细菌产生的一种消化酶分解膳食纤维得到的少量泛酸会有益于肠道的消化和吸收。
而对此机理进一步的研究表明膳食纤维还有益于结肠：
一是使粪便变软同时增加粪便排出量与排出次数；二是稀释结肠内的容物并与致癌物质结合后随粪便排出；三是促进肠道菌的生长，改变肠内微生物群的构成与代谢，使有益的好气菌大量繁殖。
⑶预防心血管疾病近现代的医学研究表明血清甘油三酯和高胆固醇会诱发心血管疾病，而膳食纤维众多作用中最重要的一个就是降低人体中的血脂、胆固醇水平。
郑子新等人探讨了其中的作用机理：
一是小肠肠壁上会在可溶性膳食纤维的作用下形成一种粘膜层，这种粘膜层是带有功能基团的粘性溶液，它的厚度和完整性会限制小肠吸收甘油三酯和胆固醇的速度；二是膳食纤维会产生一种类似凝胶的物质来吸附产生的胆酸，从而减少胆酸，促使机体利用体内的胆固醇去形成胆酸，使胆固醇有了一种新的去路，进而降低机体内的血清胆固醇。
1.1.4膳食纤维在烘焙食品中的应用
⑴面包研究表明，当在面包的的制作过程中添加含有膳食纤维的豆渣时，大豆膳食纤维添加的越多，面包的体积就会越小[11-14]。
而原因就是面筋的纤维物质发生的相互作用，导致了面筋被稀释，进而使得面筋网状结构萎缩。
而另一方面，面包的重量也会因为大豆膳食纤维的增加而增加，原因就是纤维物质持水力较强。
王亚伟[等人作出的研究表明，当大豆膳食纤维添加量为5%时对面包的品质不会有太大的影响，而且对面包的风味有很大的改善，但是当大豆膳食纤维添加量达到了10%的时候，面包的外观和风味就会下降。
⑵蛋糕众所周知，蛋糕的原料大多还有水分，在进行烘焙时，会由于高温蒸发掉大量水分从而使最后的产品硬度变大，这样的话，产品的质量会有很大的改变。
而豆渣中含有大量的膳食纤维，前文提到过，膳食纤维还有较高的持水力，当面粉中加入豆渣后，膳食纤维会吸附原料中的大量水分从而保持产品的体积和柔软度，并且这样做会降低成本，毕竟所添加的豆渣是用来代替面粉的[12-15]。
⑶饼干相比于面包而言，同样作为重要的焙烤食品，饼干对于面粉筋力要求低很多[12-14]，所以在饼干的制作过程中可以添加较大比例的大豆膳食纤维，可以制作一种具有膳食纤维功能的保健饼干。
吴金凤等进行的研究表明，在制作饼干面团的时候，如果添加一定量含有膳食纤维的材料，面团会变得更加容易塑形，同时面团会变得很有弹性；而另一方面，膳食纤维的加入，会增加最后产品的咀嚼性，酥脆性[16]。
。
1.2国内外研究的现状和发展趋势
1.2.1国内外研究的现状
⑴国外在20世纪80年代，国外就已经对膳食纤维进行了开发并成功地将其应用到了食品中，在当时，膳食纤维得到了迅速发展。
国外对膳食纤维的研究按照来源分为了六个方面：
谷物类、豆类（其中大豆类为主要来源）、微生物多糖类、天然纤维以及合成和半合成类[17]，在已开发的30多个品种中已经有10多种被应用到了实际生产中。
其中美国、英国、德国、法国和日本等发达国家对膳食纤维的开发应用处于世界前列，而且在食品市场中占有很大的比重。
为了保障消费者的权益与健康，美国甚至成立了专门的膳食纤维协会（USDA）来对膳食纤维进行开发和对已经生产的膳食纤维产品进行检验。
⑵国内我国因为科技上的原因，在膳食纤维这方面起步较晚，所以在膳食纤维的应用研究要落后于国外。
1990年，国家发布了“八五”攻关计划，当中首次提出了对“高品质膳食纤维的研究”的立项与资助，这项举措使膳食纤维在我国能够很好更快的发展，赋予了大豆膳食纤维远大的前景。
近年来，由于人们对膳食纤维认知的加深，人们逐渐认识到膳食纤维对人体的重要性，膳食纤维的生产企业以及各种富含膳食纤维的食品如雨后春笋般纷纷出现，而后来在北京成立的第一家正式跟膳食纤维有关的膳食纤维协会标志着我国的膳食纤维的发展进入了一个高速发展期。
尽管如此，据有关报告，我国的膳食纤维开发应用仍有以下几个问题：
一是虽然开发的膳食纤维食品较多，但其中没有占主导地位的食品；二是尽管我国的膳食纤维原料众多，但还没有发现能够利用的高品质膳食纤维；三是膳食纤维有很大一部分被应用到了保健品领域，在食品中的应用很少。
这几个问题导致了我国的大多数生产膳食纤维食品的食品企业仍然处于研发性阶段，以至于在膳食纤维的应用方面我国仍处于缓慢发展阶段[18]。
1.2.2国内外研究的发展趋势
就目前而言，大多数主食食品中开始添加含有膳食纤维的原料，比如挂面、面包、方便面、馒头等。
同时在乳制品、肉制品、膨化食品和调味品中也开始添加膳食纤维。
随着科技的发展，人们对膳食纤维的认知越来越深，消费者越来越青睐一些高膳食纤维的食品[19]。
而我国由于起步较晚，所以对膳食纤维食品的研发和国外有着很大的差距，同时由于现代人在饮食上的不注意以及我国开始进入老龄化社会，心血管疾病和糖尿病等疾病的预防刻不容缓，因此研发新的膳食纤维食品能够对我国大部分亚健康人群有着很重要的作用。
1.3课题研究的主要内容
1.探究豆渣粉、起酥油、白砂糖的添加量对饼干感官品质的影响；
2.探究饼干烘烤时面火温度、底火温度与烘烤时间对饼干感官品质的影响；
1.4课题研究的目的及意义
由于我国的大豆产量巨大，导致我国每年产生的湿豆渣将近2000万吨，但是由于豆渣口感粗糙，又易变质，虽然具有很高的营养价值，所以只有少量的作为饲料，大部分被作为废弃物处理，不仅浪费资源，更重要的是污染环境[20]，所以如何处理产量巨大的豆渣成了一个亟待解决的问题。
近些年来，由于生活水平的提高，高脂肪，高热量以及精细食品开始走进了人们的视线，含有膳食纤维的食品由于口感粗糙并不被人们喜爱，这样导致的结果就是大量不食用含有膳食纤维食品的消费者，尤其是都市人群开始有了诸如肥胖，糖尿病等病症。
所以人们急需要一种富含膳食纤维且能被大众接受的食品出现。
随着科技的发展，一些研究发现，豆渣中的膳食纤维含量非常之高，且膳食纤维对人体有着极其重要的保健功效，我们可以通过一定的技术加工手段，将豆渣制成或添加到食品中。
近现代，饼干越来越被人们所接受，作为一款大众化的烘焙食品，既食用方便，又便于运输，同时饼干的制作过程的工业程度又十分的高。
之所以研制大豆膳食纤维饼干，为的是大豆豆渣的综合利用问题，不让豆渣浪费。
本试验将利用豆渣来取代部分面粉，在传统饼干工艺的基础上，研究豆渣添加量，油脂添加量以及白糖添加量对饼干品质的影响来为豆渣在饼干中的应用提供理论研究基础[21]。
2材料与方法
2.1材料与设备
2.1.1试验材料
名称
规格
厂商
低筋面粉
25kg
安徽好老侬面粉厂
大豆
--
市售
起酥油
15kg
福康食品工业有限公司
白砂糖
500g
山东高密华圆糖业有限公司
小苏打
300g
天津红依食品制造有限公司
鸡蛋
--
市售
2.1.2试验仪器
名称
型号
厂商
烤箱
VXL0686
东莞市庆声试验仪器设备有限公司
分析天平
FA214
上海海康电子仪器厂
电子天平
YD11KN
天津新阳衡器有限公司
打浆机
AUX-J20
佛山市海迅电器有限公司
搅拌机
HM-925S
广东东菱电器有限公司
鼓风干燥机
101A-2
上海实验仪器厂有限公司
粉碎机
RT-25
北京燕山正德实验仪器有限公司
不锈钢筛
--
市售
2.2试验方法
2.2.1饼干的基本配方
低筋面粉100g，起酥油40g，白砂糖30g，鸡蛋25g，小苏打1g。
2.2.2饼干的制作工艺
⑴豆渣粉的制备
黄豆原料→浸泡→冲洗→榨汁→过滤→鼓风干燥→粉碎→过筛→备用
⑵饼干的生产工艺[22]
起酥油、白砂糖混合搅拌→面团调制→辊印成形→烘烤→冷却→产品
↑
面粉、豆渣粉以及小苏打混合搅拌
2.2.3操作要点
⑴豆渣的处理：
将过滤得到的湿豆渣用纱布尽可能的挤出其中含有的水分，然后将其均匀的铺到烤盘中，将烤盘放入到鼓风干燥机，以60℃的温度干燥8小时，并打开机器的鼓风模式。
干燥过程中，每隔1小时翻面一次，让豆渣干燥均匀，加快其水分蒸发。
当干燥结束后，用粉碎机将得到的豆渣尽可能的打磨粉碎，再将其用不锈钢筛处理，处理后的产物即为试验用的豆渣粉[23]。
⑵饼干面团调制：
起酥油自然软化后，将白砂糖加入到起酥油中打发至颜色发白；然后加入搅匀后的全蛋液，注意是分次加入，前一次搅拌均匀后后再加入后面的蛋液；最后将称量好的面粉与豆渣粉的混合物加入到其中并利用搅拌机充分搅拌直到面团成型表面光滑为止，即成面团。
⑶饼干成型：
将面团压成约1cm厚的面皮，再用饼干模具在上面压成各种形状，要求饼干之间的距离合适。
⑷烘烤成熟：
将盛放饼干的烤盘放入烤箱之中在设定好的温度下烤至金黄色，拿出冷却后即得到饼干成品。
2.2.4感官评定
邀请10名食品感官评定专业人员组成评定小组对饼干进行感官评定[24]，感官评定的方法参照国家标准GB/T20980—2007[25]。
并加以改进，最后定为对饼干的形态、色泽、滋味与口感、组织和杂质5个因素进行感官评定并设4个等级，见表2-1。
表2-1饼干感官评定标准
项目
评定内容
评分标准（分）
形态
（30分）
外形完整，厚薄均匀，没有变形，没有裂痕，没有凹底
21-30
外形不完整，厚薄基本均匀，有一点变形并有轻微的裂痕，没有太大的凹底
11-20
外形不完整，厚薄基本均匀，有收缩和变形，有裂痕，有很多大的凹底
0-10
色泽
（30分）
颜色呈棕黄色，色泽均匀，无面粉残留，没有烤焦的现象
21-30
颜色呈棕黄色，色泽基本均匀，有轻微面粉残留和烤焦的现象
11-20
颜色过深或过浅，色泽很不均匀，表面有面粉残留且烤焦的痕迹很重
0-10
滋味和口感
（30分）
没有豆渣的腥味，甜度适中，没有异味，口感酥松且不黏牙
21-30
有轻微豆渣的味道，甜度可以接受，没有异味，口感较为酥松，不黏牙
11-20
豆渣的腥味很重，吃起来过甜或没有甜味，有异味，口感不酥松且黏牙
0-10
组织和杂质
（10分）
断面结构呈多孔状，细密，没有大的孔洞，没有杂质
7-10
断面结构呈多孔状，不细密，没有大的孔洞，有轻微杂质
4-6
断面结构呈多孔状，不细密，有大的孔洞，有很多杂质
1-3
2.2.5饼干配方的研究
1.单因素试验
试验在饼干基本配方的基础上，考察豆渣粉、起酥油、白砂糖的添加量对产品感官品质的影响为单因素进行了单因素试验。
焙烤时的温度统一为：
面火180℃，底火180℃，焙烤时间为30min。
⑴在基本配方的基础上，用部分豆渣粉来替代试验中的低筋面粉，豆渣粉的添加量分别为：
20g、25g、30g、35g、40g。
按照表2-1的饼干感官评分标准对饼干进行感官评分，确定豆渣粉的添加量范围；
⑵在基本配方的基础上，按⑴中的最适豆渣粉添加量加入豆渣粉，起酥油的添加量分别为：
30g、35g、40g、45g、50g。
按照表2-1的饼干感官评分标准对饼干进行感官评分，确定起酥油的添加量范围；
⑶在基本配方的基础上，按⑴中的最适豆渣粉添加量和⑵中起酥油的最适添加量添加豆渣粉和起酥油，白砂糖的添加量分别为：
20g、25g、30g、35g、40g。
按照表2-1的饼干感官评分标准对饼干进行感官评分，确定白砂糖的添加量范围。
2.正交优化试验
根据上述的单因素试验，确定豆渣粉、起酥油、白砂糖三因素的水平值，之后在单因素试验的基础上进行三因素三水平的正交试验，因素水平表见表2-2。
试验的响应值为感官评价得分，后利用响应值对豆渣粉、起酥油和白砂糖的添加量进行优化。
表2-2大豆膳食纤维饼干的配方正交试验因素水平表
水平
因素
A:
豆渣（g）
B:
起酥油（g）
C：
白砂糖（g）
1
A1
B1
C1
2
A2
B2
C2
3
A3
B3
C3
3.验证试验
由正交试验的平均值和感官评分结果可以得出两个较优试验配方，为探究最佳的饼干配方，对两个配方分别进行三次烘焙试验。
按表2-1的饼干感官评定标准对饼干成品进行感官评分，分别对两个配方三次的感官评定分数求平均值，分数高的为所得最优配方。
2.2.6对饼干烘烤工艺的研究
1.单因素试验
根据2.3.4已经得出豆渣粉、起酥油、白砂糖的最佳添加量。
现试验为探究饼干的最佳烘烤工艺，研究饼干烘烤时的面火温度、底火温度、烘烤时间对饼干感官品质的影响，对面火温度、底火温度、烘烤时间进行单因素试验。
试验配方中的豆渣粉、起酥油、白砂糖按2.3.4确定的豆渣粉、起酥油、白砂糖的最佳添加量添加，其他的与基本配方一致。
⑴面火温度分别为140℃、160℃、180℃、200℃、220℃，底火温度设为160℃，烘烤时间为30min。
之后根据表2-1的饼干感官评定标准对饼干进行感官评分，确定面火温度的设定值；
⑵按⑴中确定的最适面火温度设定面火温度，底火温度分别为140℃、160℃、180℃、200℃、220℃，烘烤时间为30min。
之后根据表2-1的饼干感官评定标准对饼干进行感官评分，确定底火温度的设定值；
⑶按⑴中的最适面火温度和⑵中最适的底火温度设定面火和底火温度，烘烤时间分别为20min、25min、30min、35min、40min。
之后根据表2-1的饼干感官评定标准对饼干进行感官评分，确定烘烤时间时间的设定值。
2.正交优化试验
根据上述的单因素试验，确定了面火温度、底火温度、烘烤时间三因素的水平值，现在单因素试验的基础上进行三因素三水平的正交试验，因素水平表见表2-3。
试验的响应值为感官评价得分，后利用响应值对面火温度、底火温度、烘烤时间进行优化。
2-3大豆膳食纤维饼干烘烤工艺正交试验因素水平表
水平
因素
D:
面火温度（℃）
E:
底火温度（℃）
F：
烘烤时间（min）
1
D1
E1
F1
2
D2
E2
F2
3
D3
E3
F3
3.验证试验
由正交试验的平均值和感官评分结果可以得出两个较优的烘烤工艺，为探究最佳的饼干烘烤工艺，对两个较优的烘烤工艺分别进行三次烘焙试验，试验配方为按2.3.4得出的最佳配方。
按表2-1的饼干感官评定标准对饼干成品进行感官评分，然后对两个烘烤工艺三次的感官评定分数求平均值，分数高的为所得最优烘烤工艺。
3结果与分析
3.1饼干配方的研究
3.1.1单因素试验
1.豆渣粉的添加量对饼干感官品质的影响
豆渣粉的添加量对饼干感官品质的影响结果见图3-1。
图3-1豆渣粉的添加量对饼干感官品质的影响
由图3-1得出，当添加的豆渣量过少时，饼干的口味跟普通的饼干差不多并且品尝不出豆子的香味；相反当添加的豆渣量过多时，饼干的口感会略显粗糙而且会很干，还有很重的豆腥味。
试验表明当添加的豆渣量适宜时，饼干的口感会很好，重要的是可以增加膳食纤维的含量。
对人体还有一定的保健作用[26]。
所以在只考虑豆渣一种单因素时，35g的豆渣添加量最为合适，所以正交优化试验将选择30g、35g、40g三个梯度的豆渣添加量。
2.起酥油的添加量对饼干感官品质的影响
起酥油的添加量对饼干感官品质的影响结果见图3-2。
图3-2起酥油的添加量对饼干感官品质的影响
由图3-2得出，当添加的起酥油量过少时，饼干显得很粗糙并且吃起来会觉得口干。
相反当添加的起酥油量过多时，饼干看起来会显得很油腻，而且不易成型。
试验表明当添加的起酥油量适宜时，饼干的香味会比较浓郁，同时吃起来也不会觉得油腻。
所以只考虑起酥油一种单因素时，40g的起酥油添加量最为适宜，所以正交优化试验将选择35g、40g、45g三个梯度的的起酥油添加量。
3.白砂糖的添加量对饼干感官品质的的影响
白砂糖的添加量对饼干感官品质的的影响结果见图3-3。
图3-3白砂糖的添加量对饼干感官品质的影响
由图3-3得出，当添加的白砂糖过少时，饼干的风味不佳，闲得很粗糙；相反当添加的白砂糖过多时，饼干吃起来会很甜，这样对身体不好。
试验表明当白砂糖的添加量适宜时，饼干的吃起来的甜度正好，不会显得太腻。
所以只考虑白砂糖一种单因素时，30%的白砂糖添加量最为适宜，所以正交优化试验将选择25g、30g、35g、三个梯度的白砂糖添加量。
3.1.2正交优化试验
在单因素的基础上进行3因素（豆渣粉添加量、起酥油添加量、白砂糖添加量）3水平的正交优化试验来确定最佳的大豆膳食纤维饼干的配方。
大豆膳食纤维饼干的配方正交试验因素水平情况见表3-1。
表3-1大豆膳食纤维饼干的配方正交试验因素水平情况
水平
因素
A:
豆渣添加量（g）
B:
起酥油添加量（g）
C：
白砂糖添加量（g）
1
30
35
25
2
35
40
30
3
40
45
35
大豆膳食纤维饼干最佳配方正交优化试验结果见表3-2。
表3-2大豆膳食纤维饼干最佳配方L9（33）正交试验结果
试验序号
因素
感官评定分数（分）
A（g）
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