马铃薯苏打饼干的制作工艺研究

岳乐乐，张 涛，周 琼,*

（1.安康学院现代农业与生物科技学院，陕西 安康 725000；2.安康市农作物种子站，陕西 安康 725000）

马铃薯（Solanum tuberosum），又名洋芋、山药蛋、土豆等，是茄科茄属一年生草本植物，因与马铃铛极其相似而得名，是我国重要的食品作物之一，为全球第四大重要粮食作物，地位仅次于玉米、小麦和稻谷[1]。我国农业农村部于2015 年启动了马铃薯主粮化战略。马铃薯含有蛋白质、淀粉、维生素、膳食纤维、矿物质及多种活性成分，营养丰富[2]，可供人类食用。马铃薯雪花粉在很大程度上保持了马铃薯的原始风味，维生素和活性成分损失较少[3]，又因其具有再加工的广泛性和使用的方便性，因此成为多种食品的加工原料[4]。苏打饼干是以酵母作为膨松剂，碳酸氢铵作为疏松剂，低筋面粉、油脂作为主要原料，加入多种辅料，经调粉、发酵、辊压、叠层、成型、烘烤制成的发酵饼干[5]，是具有发酵制品特有香味的休闲食品。苏打饼干质地硬脆而不油腻，其中的碳酸氢钠可以中和部分胃酸，缓解胃部不适症状[6]。近年来有关苏打饼干的开发研究在不断进行，相继有玉米苏打饼干[7]、燕麦苏打饼干[8]、蛋壳粉苏打饼干[9]和蕨麻苏打饼干[10]等产品报道，市场上也出现葱香味、芝麻味、椒盐味苏打饼干等产品，但鲜有添加马铃薯雪花粉制成的苏打饼干的研究报道。本试验在饼干制作时加入马铃薯雪花粉，通过单因素试验与正交试验对马铃薯苏打饼干的加工工艺进行优化，并对其产品进行质构分析与理化指标测定。该研究在保证健康的前提下，不仅增强了苏打饼干的口感，也丰富了其营养，为消费者提供了一种安全、健康、方便的休闲食品，对我国开展以马铃薯主粮化的发展战略具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

高筋面粉、低筋面粉，枣庄市内丰面粉有限公司；马铃薯雪花粉，镇坪县马铃薯产业发展有限公司；酵母，湖北安琪酵母股份有限公司；小苏打，长沙味一美食品有限公司；黄油，上海椒达人食品科技有限公司；白砂糖，耿马南华糖业有限公司；食盐，四川自贡驰宇盐品有限公司；碳酸氢铵，山东中科绿碳科技有限公司；太平苏打饼干，亿滋食品（苏州）有限公司；乙醇、氢氧化钠、三氯甲烷、碘化钾、可溶性淀粉、石油醚（60～90 ℃）、乙醚、异丙醇，天津市天力化学试剂有限公司；无水硫酸钠、无水碳酸钠、氢氧化钾、酚酞，天津市百世化工有限公司；冰乙酸，天津市登丰化学品有限公司；硫代硫酸钠，天津开发区海光化学制药厂。

1.1.2 仪器与设备

FJ-15HC 型电热式面包发酵箱、DKL-5 型烤箱，广东多丽食品机械有限公司；YT-901型电动打蛋器，中山市宜特电器有限公司；80目标准检验筛，浙江省上虞市大亨桥化验仪器厂；C21-SN2105 型多功能电磁炉，广东美的生活电器制造有限公司；JD2000-2型电子天平，沈阳龙腾电子有限公司；101-1AB型电热鼓风干燥箱、SYG-A2-4型电热恒温水浴锅，天津市泰斯特仪器有限公司；RE201 型旋转蒸发仪、SHZ-DIII型循环水真空泵，上海互佳仪器设备有限公司；85-2型恒温磁力搅拌器，上海司乐仪器有限公司；TA.TOUCH-S型质构仪，上海保圣实业发展有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

1.2.2 操作要点

低筋面粉与高筋面粉比例的确定：在制作苏打饼干时，若只添加低筋面粉，会使饼干不易收缩，硬度适中但脆度较低；若只添加高筋面粉，会使饼干更易收缩变形，脆度好但口感较硬[11]。而将低筋面粉与高筋面粉调至合适比例可以制作出口感硬脆的苏打饼干。本试验采用二次发酵法：第1次发酵时间较长，为2 h，可以添加一定量的高筋面粉，使面团在长时间的发酵过程中弹性不会过度降低[12]；第2次发酵时间较短，为1 h，可以添加一定量的低筋面粉，使面团经短时间发酵便可进行成品的制作。参考张海容等[13]关于胡萝卜粉苏打饼干配方研究的基础配方设计，稍作调整，确定高筋面粉添加量20 g，低筋面粉80 g。

原料预处理：马铃薯雪花粉、高筋面粉、低筋面粉均过80目筛备用，以100 g面粉（高筋面粉20 g，低筋面粉80 g）为基准，将马铃薯雪花粉、酵母、黄油、白砂糖、鸡蛋液、食盐、奶粉、小苏打、碳酸氢铵称量备用。

水油面团第1 次调制和发酵：将马铃薯雪花粉、高筋面粉、低筋面粉（35 g）放入不锈钢盆中混合均匀；用30 ℃左右适量温水化开酵母，倒入不锈钢盆中充分搅拌，揉至面团表面光滑后用保鲜膜密封；放入温度35 ℃、相对湿度为75%的发酵箱中发酵2 h[14]。此时面团内的酵母迅速生长繁殖，面团不断变大，产生了风味物质，第1次发酵完成。

水油面团第2次调制和发酵：将第1次发酵完成的面团放入不锈钢盆中，加入低筋面粉（35 g）、白砂糖、食盐、奶粉、鸡蛋液、小苏打、碳酸氢铵和隔水软化后打发的黄油，搓揉成光滑的面团。放入发酵箱中，用保鲜膜密封，调节温度35 ℃、相对湿度75%发酵1 h。面团体积不断膨胀并变大，当掰开面团能观察到面团内部呈现多孔状结构[14]，并且能闻到浓郁的发酵气味时，第2次发酵完成。

油酥面团调制：在不锈钢盆中加入过筛的低筋面粉（10 g）和食盐，充分混匀，再加入隔水融化后的黄油揉成光滑的面团，用保鲜膜包裹密封静置。

辊轧及包油酥：将第2次发酵完成的面团用擀面杖压成薄片，进行五次三折。把水油面团稍微压成长方形，将油酥面团放在保鲜膜上擀成水油面片的1/3大小，放在水油面片的中间位置，两边对折将油酥包裹进去，接着用压面机压成2 mm的薄片。

成型：将压好的薄片用打孔器打孔，接着用饼干花纹切割器切割成3 cm×3 cm的正方形。

烘烤：将成型好的面坯放在烤盘中，置于提前预热好的烤箱中，上下火均为220 ℃烘烤13 min。

冷却：烘烤完成后将饼干放在烤盘上冷却15 min后，用塑封袋包装即为成品。

1.2.3 单因素试验设计

在马铃薯苏打饼干的基础配方（低筋面粉80 g、高筋面粉20 g、马铃薯雪花粉12 g、酵母2.2 g、黄油32 g、白砂糖3.5 g、鸡蛋液10 g、食盐1.6 g、奶粉2 g、小苏打0.5 g、碳酸氢铵0.2 g）的基础上，固定烘烤时间14 min，烘烤温度220 ℃，以感官评分为评价指标进行单因素试验，分别考察马铃薯雪花粉添加量（6、8、10、12、14 g）、水油面团中黄油添加量（16、18、20、22、24 g）、酵母添加量（1.6、1.8、2.0、2.2、2.4 g）、小苏打添加量（0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 g）、水油面团中食盐添加量（0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 g）、烘烤时间（12、13、14、15、16 min）和烘烤温度（200、210、220、230、240 ℃）对马铃薯苏打饼干感官品质的影响。

1.2.4 正交试验设计

通过对单因素试验数据进行显著性分析，选定4个对饼干质量影响具有显著性影响的因素（马铃薯雪花粉添加量、水油面团中黄油添加量、酵母添加量和烘烤时间），以感官评分作为评价指标，进行L9(34)正交试验，优化马铃薯苏打饼干配方。正交试验设计见表1。

表1 正交试验因素及水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal test

1.2.5 感官评定

马铃薯苏打饼干的感官评定参照张海容等[13]的方法，稍作修改，具体见表2。分别从形态、色泽、组织结构、香气滋味4个方面对饼干进行感官评定。评定小组由10 名食品科学与工程专业的学生组成，去掉最高值和最低分，取算术平均值作为最终分值。

表2 马铃薯苏打饼干感官评定标准表Table 2 Sensory evaluation standard of Solanum tuberosum soda cracker

1.2.6 理化指标测定

水分含量：参照GB/T 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》[15]中直接干燥法进行测定；酸度：参照GB/T 12456—2021《食品安全国家标准 食品中总酸的测定》[16]中酸碱指示剂滴定法进行测定；过氧化值：参照GB/T 5009.227—2016《食品安全国家标准 食品中过氧化值的测定》[17]中滴定法进行测定；酸价：参照GB/T 5009.229—2016《食品安全国家标准 食品中酸价的测定》[18]中滴定法进行测定。

1.2.7 质构特征分析

食品的质构指标是评价食品除了色、香、味以外其他性质的一种研究方法，可在一定程度上反映食品的感官质量[19]。本研究采用全质构分析测定模式，以市售的太平苏打饼干为对照，对配方优化后的马铃薯苏打饼干和未添加马铃薯雪花粉的苏打饼干进行质构分析，测定其硬度、脆度、黏附性、咀嚼性、胶着性、弹性、内聚性及回复性8项指标。检测条件为：探头类型为TA/36R型，测试前速率2.0 mm/s，测试中速率1.0 mm/s，测试后速率1.0 mm/s，间隔时间2.0 s，位移2 mm，压力0.05 N。

1.2.8 数据处理

单因素试验数据采用Excel 软件绘制折线图，并采用SPSS 对单因素进行F检验；正交试验数据采用Excel 软件计算，并采用SPSS 进行方差分析；质构特征数据和理化指标检测结果均用x±s表示。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 马铃薯雪花粉添加量对马铃薯苏打饼干感官品质的影响

将马铃薯雪花粉加入面粉中制作苏打饼干，可以在一定程度上降低面团中的蛋白质含量，弱化面筋的网络结构，有利于增强苏打饼干的酥脆性，并提升口感[20]。由图1可以看出，随着马铃薯雪花粉添加量的增加，苏打饼干的感官评分呈先上升后下降的变化趋势。当马铃薯雪花粉添加量过低或过高时，饼干的酥脆性较差，口感偏软或偏硬，感官评分较低；当添加量为10 g时，饼干口感较好，脆度增强，感官评分最高。因此，选择马铃薯雪花粉添加量8、10、12 g进行后续正交试验。

图1 马铃薯雪花粉添加量对马铃薯苏打饼干感官品质的影响Fig.1 Effects of snowflake flour addition on the sensory quality of Solanum tuberosum soda cracker

对单因素进行F检验，由表3 可知，不同添加量马铃薯雪花粉制成的马铃薯苏打饼干的感官品质之间存在极显著性差异（P＜0.01）。

表3 马铃薯雪花粉添加量的显著性检验Table 3 Significance test of Solanum tuberosum snowflake flour addition

2.2.2 黄油添加量对马铃薯苏打饼干感官品质的影响

研究表明，油脂不仅对饼干的营养价值和风味具有促进作用，而且在一定程度上有利于饼干的成型和加工，是饼干加工过程中的重要原料[13]。黄油自身所带有的浓郁奶香味不仅可以丰富饼干口感，也可以改善饼干的结构。但黄油添加过少会导致面团较硬，饼干脆度降低；黄油添加过多会导致饼干过于酥松，不易成型，结构松散，硬度降低[21]。如图2 所示，苏打饼干的感官评分随黄油添加量的增加呈先升高后降低的变化趋势。当黄油添加量过低时，饼干脆度较低；黄油添加量过高时，饼干结构松散，口感较差，感官评分较低；当添加量为20 g时，饼干结构紧致，口感硬脆细腻，感官评分最高。因此，选择黄油添加量18、20、22 g进行后续正交试验。

图2 黄油在水油面团中的添加量对马铃薯苏打饼干感官品质的影响Fig.2 Effect of butter addition in water-oil dough on the sensory quality of Solanum tuberosum soda cracker

对单因素进行F检验，由表4 可知，不同添加量黄油制成的马铃薯苏打饼干的感官品质之间存在极显著性差异（P＜0.01）。

表4 黄油在水油面团中添加量的显著性检验Table 4 Significance test of butter addition in water-oil dough

2.2.3 酵母添加量对马铃薯苏打饼干感官品质的影响

在面团发酵的过程中，添加适量的酵母会加快面团的发酵速度，使饼干断面结构层次分明，口感硬脆细腻[22]。但酵母添加过少会使面团的发酵时间延长，导致面团弹性减弱，饼干硬度增大；酵母添加过多会导致面团中所提供的营养不足，抑制酵母的生长，延缓发酵[21]。由图3 可以看出，苏打饼干的感官评分随酵母添加量的增加呈现先升高后降低的变化趋势。当酵母添加量达到2.0 g 时，感官评分达到最高值，这时饼干硬度较低，口感硬脆细腻；而当添加量低于2.0 g 时，面团弹性减弱，饼干硬度较大，添加量高于2.0 g 时，发酵时间较长，组织层次粗糙，口感较差，感官评分较低。因此，选择酵母添加量1.8、2.0、2.2 g进行后续正交试验。

图3 酵母添加量对马铃薯苏打饼干感官品质的影响Fig.3 Effect of yeast addition on the sensory quality of Solanum tuberosum soda cracker

对单因素进行F检验，由表5 可知，不同添加量酵母制成的马铃薯苏打饼干的感官品质之间存在极显著性差异（P＜0.01）。

表5 酵母添加量的显著性检验Table 5 Significance test of yeast addition

2.2.4 小苏打添加量对马铃薯苏打饼干感官品质的影响

小苏打在受热时会产生Na2CO3、CO2和H2O，其中CO2可使面团体积增大，Na2CO3可使饼干呈碱性，并与面粉中的色素发生反应，对饼干的口感有一定影响，使饼干表面出现黄色的小斑点[23]。小苏打添加量对苏打饼干的组织结构和滋味口感具有一定影响，添加过多，饼干碱味过重，添加过少，饼干组织结构粗糙，香味较淡，口感较差[23]。由图4 可以看出，苏打饼干的感官评分随小苏打添加量的增加呈先升高后降低的变化趋势。当小苏打添加量达到0.5 g时，饼干的脆度较好，组织结构层次分明，感官评分最高；当添加量低于0.5 g 时，饼干断面结构不均匀，香味较淡；添加量高于0.5 g 时，饼干产生碱味，口感较差，感官评分较低。因此，确定小苏打最佳添加量为0.5 g。

图4 小苏打添加量对马铃薯苏打饼干感官品质的影响Fig.4 Effect of baking soda addition on the sensory quality of Solanum tuberosum soda cracker

对单因素进行F检验，由表6可知，不同添加量小苏打制成的马铃薯苏打饼干的感官品质之间无显著性差异。

表6 小苏打添加量的显著性检验Table 6 Significance test of baking soda addition

2.2.5 水油面团中食盐添加量对马铃薯苏打饼干感官品质的影响

苏打饼干中食盐添加量通常占面粉总质量的1.0%～2.0%。食盐作为一种调味剂，可以改善饼干的口感；作为面粉中淀粉酶的活化剂，可以提高淀粉的转化率；同时食盐会增强面筋的弹性和坚韧性，提高面团的抗胀力和保气性[24]。食盐在水油面团中添加量对马铃薯苏打饼干品质的影响如图5所示，当食盐添加量达到0.8 g 时，饼干咸味适中，口感硬脆细腻，感官评分最高；当食盐添加量低于0.8 g时，饼干咸味较淡，食盐添加量高于0.8 g时，咸味过重，口感较差，感官评分较低。因此，固定水油面团中食盐添加量0.8 g进行后续正交试验。

图5 食盐在水油面团中的添加量对马铃薯苏打饼干感官品质的影响Fig.5 Effect of salt addition in water-oil dough on the sensory quality of Solanum tuberosum soda cracker

对单因素进行F检验，由表7 可知，不同添加量食盐制成的马铃薯苏打饼干的感官品质之间无显著性差异。

表7 食盐在水油面团中添加量的显著性检验Table 7 Significance test of salt addition in water-oil dough

2.2.6 烘烤时间对马铃薯苏打饼干感官品质的影响

在饼干烘烤过程中，烘烤时间会影响饼干的品质。烘烤时间过长，饼干易烤焦；烘烤时间过短，饼干会出现不熟现象[25]。由图6可以看出，苏打饼干的感官评分随烘烤时间的延长呈现先上升后下降的趋势。烘烤时间过长，饼干会出现焦色，口感较硬且有糊味；烘烤时间过短，饼干泛白，口感较软，出现不熟现象，感官评分较低。烘烤时间为14 min时，饼干色泽均匀，无过焦及不熟现象，口感硬脆细腻，感官评分最高。因此，选择烘烤时间13、14、15 min进行后续正交试验。

图6 烘烤时间对马铃薯苏打饼干感官品质的影响Fig.6 Effect of baking time on the sensory quality of Solanum tuberosum soda cracker

对单因素进行F检验，由表8 可知，不同烘烤时间制成的马铃薯苏打饼干的感官品质之间存在极显著性差异（P＜0.01）。

表8 烘烤时间的显著性检验Table 8 Significance test of baking time

2.2.7 烘烤温度对马铃薯苏打饼干感官品质的影响

烘烤温度在极大程度上影响苏打饼干的品质。烘烤温度过低，易导致饼坯变为僵片，饼干出现不熟或较软现象；烘烤温度过高，易使饼干硬度过大，出现过焦现象；而适宜的烘烤温度，即使发酵不理想也可得到较好的产品。如图7 所示，烘烤温度过高，饼干出现焦色且有糊味，硬度较大，烘烤温度过低，饼干表面过白，口感较差，感官评分较低；烘烤温度为220 ℃时，饼干软硬适中，无过焦和不熟现象，口感较好，感官评分最高。因此，固定烘烤温度220 ℃进行后续正交试验。

图7 烘烤温度对马铃薯苏打饼干感官品质的影响Fig.7 Effect of baking temperature on the sensory quality of Solanum tuberosum soda cracker

对单因素进行F检验，由表9 可知，不同烘烤温度制成的马铃薯苏打饼干的感官品质之间无显著性差异。

表9 烘烤温度的显著性检验Table 9 Significance test of baking temperature

2.3 正交试验结果与分析

正交试验因素水平设计及结果见表10，正交试验方差分析结果见表11。

表10 马铃薯苏打饼干正交试验结果及分析Table 10 Orthogonal teat results and analysis for Solanum tuberosum soda cracker

表11 马铃薯苏打饼干正交试验因素方差分析Table 11 Analysis of variance of orthogonal test factors for potato soda crackers

由表10 可知，影响马铃薯苏打饼干感官品质的各因素排序为：马铃薯雪花粉添加量（A）＞酵母添加量（C）＞烘烤时间（D）＞水油面团中黄油添加量（B）。通过试验结果中的k值可以得出马铃薯苏打饼干的最佳制备工艺及配方为A3B2C3D1，即马铃薯雪花粉添加量12 g，水油面团中黄油添加量20 g，酵母添加量2.2 g，烘烤时间13 min。

由表11 可以看出，马铃薯雪花粉添加量对马铃薯苏打饼干感官评分的影响极显著（P＜0.01)，酵母添加量和烘烤时间的影响显著（P＜0.05），水油面团中黄油添加量的影响不显著。

2.4 验证试验结果

由表10 可知，通过正交试验的极差分析得出的最优工艺配方A3B2C3D1不在正交试验表中，故对该正交试验得出的最优工艺配方A3B2C3D1和正交试验中感官评分最高的工艺配方A2B2C3D1进行验证，前者的感官评分为87.68 分，后者为86.79 分。因此确定马铃薯苏打饼干的最优工艺配方为A3B2C3D1。按照最佳工艺配方制备的马铃薯苏打饼干形态完整，色泽均匀，呈浅褐黄色，口感硬脆细腻，具有发酵香味和马铃薯独特的风味。

2.5 理化指标

由表12 可知，按最优工艺制作的马铃薯苏打饼干成品的水分、酸度、过氧化值和酸价均符合GB/T 20980—2021《饼干质量通则》[26]中的理化要求。

表12 马铃薯苏打饼干理化指标检测结果Table 12 Physical and chemical index detection results of Solanum tuberosum soda cracker

2.6 饼干质构分析

匡凤军等[27]指出，全质构测试已经在许多品类食品中广泛应用，并且测得的结果具有一定的客观性。硬度和脆度是苏打饼干质构检测中两个较为重要的指标，对饼干的品质具有一定的影响。饼干品质与硬度呈负相关。硬度是描述食物软硬、咀嚼力度大小的物理指标，表示使饼干变形所需要的力，饼干越硬，越难被嚼碎，口感越差。脆度反映饼干的质地疏松程度，数值越大，质地越紧密，口感越好[28-29]。由表13 可以看出，加入马铃薯雪花粉对苏打饼干的硬度和脆度影响显著（P＜0.05）。对配方优化后的马铃薯苏打饼干、未添加马铃薯雪花粉的苏打饼干和市售的太平苏打饼干进行质构测定，结果显示：马铃薯苏打饼干的硬度远低于未添加马铃薯雪花粉和市售的太平苏打饼干，即在进行品尝时，前者完成咀嚼需要的力度更小，更易被嚼碎，口感更好；马铃薯苏打饼干的脆度高于未添加马铃薯雪花粉和市售的太平苏打饼干，其质地紧密，口感更好。

表13 不同处理苏打饼干质构测定结果Table 13 Results of texture determination of soda biscuit with different treatments

3 结论

本研究通过单因素试验及正交试验，以感官评分为评价指标，确定了马铃薯苏打饼干的最优工艺为：低筋面粉80 g，高筋面粉20 g，马铃薯雪花粉12 g，酵母2.2 g，水油面团中黄油20 g，白砂糖3.5 g，奶粉2 g，鸡蛋液10 g，食盐1.6 g，小苏打0.5 g，碳酸氢铵0.2 g，30 ℃左右温水适量，在温度35 ℃、相对湿度75%的条件下进行第1 次发酵，发酵时间2 h，接着进行第2 次发酵，发酵时间1 h，烤箱预热10 min，220 ℃上下火烘烤13 min。经检测，饼干中水分、酸度、酸价和过氧化值均符合GB/T 20980—2021《饼干质量通则》[26]的理化要求。通过全质构分析测定方法，与未加入马铃薯雪花粉的苏打饼干和市售的太平苏打饼干相比，马铃薯苏打饼干硬度降低，脆度上升，口感更好。加入马铃薯雪花粉对苏打饼干的硬度和脆度影响显著（P＜0.05）。通过最优工艺参数制作的马铃薯苏打饼干外形完整，表面呈浅褐黄色，口感硬脆细腻，组织结构层次分明，发酵香味及马铃薯特征风味浓郁，是一种安全、健康、方便的休闲食品。该产品的生产开发前景广阔，对我国开展马铃薯主粮化战略具有重要意义。