咖啡是全球备受青睐的饮品之一，其消费规模是可可饮料的2倍，是茶叶饮品的3倍。咖啡栽培种主要有小粒种咖啡（Coffea arabica，俗称阿拉比卡）、中粒种咖啡（Coffea robusta，俗称罗布斯塔）和大粒种咖啡（Coffea liberica），成熟并广泛商业化种植的经济作物品种只有小粒咖啡与中粒咖啡，二者分别占咖啡市场份额的 62%与37%。云南省小粒咖啡种植面积和产量达全国的98%以上，云南的特殊气候、地理条件使其具有口感醇厚、香气浓郁、果酸味明显等特点。针对云南小粒咖啡的研究多数集中在初精加工及应用基础方面，对云南小粒咖啡副产品的研究很少报道。

曲奇饼干作为一种传统休闲零食，因其口感酥脆、香味独特，深受广大消费者喜爱，始终呈现产业增长趋势，云南小粒咖啡风味独特，将其与饼干结合，能够改善风味和口感，还能提高营养物质含量，曲奇饼干添加咖啡具有良好的市场拓展空间。因此，通过探索黄油用量、云南小粒咖啡液用量、糖粉用量和淡奶油用量对曲奇饼干感官品质的影响，确定云南小粒咖啡曲奇饼干的最佳配方，以期为云南小粒咖啡曲奇饼干的研发提供理论指导。

（一）材料与设备

云南小粒咖啡A级豆，云南省德宏热带农业科研究所提供；黄油、淡奶油，新西兰恒天然集团公司提供；糖粉，广州福正东海食品有限公司提供；低筋面粉，河南中润谷物食品研究院有限公司提供；鸡蛋，市售。

ML4002E型电子天平，昆明标鑫科技有限公司产品；烘焙机，北京叁豆客科技有限公司产品；磨豆机、意式浓缩半自动咖啡机，深圳市格米莱科技有限公司产品；烤箱，美的集团电子商务有限公司产品；恒温水浴锅，长沙米淇仪器设备有限公司产品；无菌工作台、微生物培养箱，天津市泰斯特仪器有限公司产品；立式高压蒸汽灭菌锅，上海申安医疗器械厂产品。

（二）试验方法

1. 咖啡曲奇饼干制作工艺流程

云南小粒咖啡曲奇饼干工艺流程见图1。

2. 操作要点

1）咖啡液的制备。首先将咖啡生豆烘焙至深度，将磨豆机刻度调至3，等待意式浓缩咖啡机压力上升至1.5，温度为88 ℃开始萃取，萃取粉料液比为1∶1.8，萃取出咖啡液备用。

2）打发。黄油于室温下软化，加入糖粉，用打蛋器打发至蓬松发白。

3） 混合辅料。加入淡奶油、咖啡液、蛋黄搅拌均匀，再拌入过筛面粉。

4）裱花。将调制好的面团放入裱花工具内，裱花时速度要慢，手要稳，防止面团中途断裂，烤盘上摆放油纸装盘。

5）烘烤。将烤箱调至上下火180 ℃预热10 min后，再放入定型好的曲奇胚，烘烤20 min后取出放置于通风处冷却至室温。

3. 单因素试验设计

通过预试验确定基本配方及烘焙条件，以低筋面粉质量100 g，半颗鸡蛋黄，黄油50 g，淡奶油10 mL，糖粉15 g，咖啡液15 mL，上下火温度180 ℃，时间20 min为加工工艺基准。以感官评分为评定指标，分别考查咖啡液用量（14，16，18，20，22 mL）、黄油用量（50，55，60，65，70 g）、糖粉用量（12，14，16，18，20 g）、淡奶油用量（6，8，10，12，14 mL）对云南小粒咖啡曲奇饼干感官品质的影响。

4. Box-behnken响应面试验设计

在单因素试验结果的基础上，以感官评分为响应值，咖啡液用量、黄油用量、糖粉用量及淡奶油用量为自变量，运用Design Expert 8.0.6软件进行配方优化试验设计。

响应面试验因素与水平见表1。

5. 感官评价

参照《饼干质量通则》（GB/T 20980—2021）中感官评分标准。采用模糊评判法，由20名云南省德宏热带农业科学研究所在职员工组成评定小组，分别从色泽（20分）、形态（20分）、口感（20分）、组织状态（20分）与香气（20分）5个方面对云南小粒咖啡曲奇饼干的感官品质进行评价。

感官评价标准见表2。

6. 饼干理化及微生物特性测定

水分参照《食品安全国家标准 食品中水分的测定》第一法（GB 5009.3—2016）；碱度、过氧化值、微生物指标（菌落总数、大肠菌群）参照《饼干质量通则》（GB/T 20980—2021）[12]；蛋白质含量参照《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》第一法（GB 5009.5—2016）；脂肪含量参照《食品中脂肪的测定》第一法（GB 5009.6—2016）。

7. 数据处理

试验数据运用Microsoft Excel 2013和Design Expert 8.0.6软件进行分析和处理。

（一）单因素试验结果

1. 咖啡液用量对云南小粒咖啡曲奇饼干感官评分的影响

咖啡液用量对曲奇饼干感官品质的影响见图2。

咖啡液的添加会改变面团的色泽及软硬程度。由图2可知，咖啡液的添加能够影响饼干的色泽、香味、口感，其感官评分呈现倒“V”型变化趋势，咖啡液添加到18 mL时，感官评分最高为88.3分。这是由于咖啡液与淡奶油结合色泽感强，咖啡香味适宜，味道层次丰富。另外，当咖啡液用量低于18 mL或高于18 mL，感官评分显著降低（p<0.05），随着咖啡液用量的增加，水分含量过高而导致产品质构较软、不酥脆，分析原因可能是在曲奇饼干中，面粉水分过多会导致烘焙后成品残留水分过高，曲奇饼干冷却后进一步呈现松软状态、不香脆；且咖啡气味过度冲鼻，入口回味微苦，从而降低了曲奇饼干的整体感官评分。因此，确定最佳咖啡液用量为16~20 mL。

2. 黄油用量对云南小粒咖啡曲奇饼干感官评分的影响

黄油用量对曲奇饼干感官品质的影响见图3。

黄油可明显提高曲奇饼干的营养价值，调节口感，增加酥脆性，且在面团体系中，黄油通过水合抑制性阻碍面筋蛋白水合，削弱其弹性、提升其可塑性，但黄油过量会使曲奇饼干难以成型且易碎，不利于包装，且太多的油脂摄入不益于身体健康。由图3可知，黄油用量对曲奇饼干组织和形态的影响较大，对感官评分影响显著（p<0.05），当黄油用量为65 g时，感官评分最高，此时饼干酥脆性适宜、香气浓郁、结构完整、颜色均匀；当黄油用量低于 65 g时，曲奇饼干口感偏硬，口感和酥脆性较差，香气不足，表面颜色不均匀，感官评分随之降低，这是由于黄油用量较少时面团成型较难且较硬；当黄油用量大于65 g时，其表面油光且伴有网状龟裂，分析原因是油脂包裹效应导致面筋形成度（GFI）下降，降低面团的黏性和弹性，且曲奇饼干易碎孔洞较大。因此，初步确定黄油的最佳用量为60~70 g。

3. 糖粉用量对云南小粒咖啡曲奇饼干感官评分的影响

糖粉用量对曲奇饼干感官品质的影响见图4。

糖粉作为一种天然甜味剂，对曲奇饼干具有一定的增甜作用，会影响饼干的质地组织、酥脆性、色泽和滋味，并具有防腐效果，可延长曲奇饼干的贮藏时间。由图4可知，添加糖粉对感官评分影响显著（p<0.05），能够改变曲奇饼干色泽、口感，随着糖粉用量的增加，曲奇饼干的感官评分先上升后下降，当糖粉用量为18 g时，此时甜度适中、甜而不腻、颜色均匀、质地细腻，感官评分达到最大，为89.87分；当糖粉用量低于18 g时，甜味略淡，色泽略淡，曲奇饼干成色较差；当糖粉用量高于18 g时，口感过于甜腻，曲奇饼干表面颜色过深，由于焙烤时焦糖化反应和美拉德反应发生剧烈，使曲奇饼干表面颜色加深，且表面产生裂缝，感官评分呈下降的趋势。因此，确定最佳糖粉用量为16~20 g。

4. 淡奶油用量对云南小粒咖啡曲奇饼干感官评分的影响

淡奶油用量对曲奇饼干感官品质的影响见图5。

淡奶油不仅可改善饼干的质地、香气和口感，还可补充蛋白质，提高饼干的营养价值和消化特性。由图5可知，淡奶油对曲奇饼干的口感和香味影响较大，在淡奶油用量为6~10 mL，感官评分随淡奶油用量的增大而升高，在其用量为10 mL时为最高91.76 分，此时曲奇饼干口感风味、质地组织最佳；当淡奶油用量大于10 mL后，感官评分开始显著下降（p<0.05），淡奶油用量在14 mL时，面团过软且过黏，难以成型，烘烤时间和烘烤温度一致时，曲奇饼干外脆内软，感官评分最低。因此，确定最佳淡奶油用量为8~12 mL。

（二）响应面优化结果与分析

1. 响应面设计与结果

采用Design Expert 8.0.6软件生成的四因素三水平响应面试验设计（含29组试验）。

响应面试验设计及结果见表3。

通过对各组试验的感官评分进行分析，建立了咖啡液用量（A）、黄油用量（B）、糖粉用量（C）和淡奶油用量（D）与感官评分（Y）的二次多项式模型：

Y=91.95-2.99A-3.08B-2.49C-1.28D +2.49AB-

5.41AC-0.41AD-1.70BC+2.16BD+4.59CD-

5.69A2-8.73B2-7.26C2-10.22D2.

2. 显著性检验及方差分析

采用Box-behnken Design 8.0.6对云南小粒咖啡曲奇饼干的感官评分模型进行方差分析及显著性检验。

回归模型方差分析见表4。

由表4可知，回归模型具有高度统计学意义（p< 0.01），模型拟合优度指标显示：决定系数R²=0.992 3，表明99.23%的感官评分变异可归因于咖啡液（A）、黄油（B）、糖粉（C）和淡奶油（D）4种配料的用量；校正决定系数R2adj=0.984 7进一步证实模型可解释98.47%的试验数据变异。失拟检验结果（p= 0.124 3>0.05）显示模型不存在显著失拟现象，表明回归方程与实际观测值吻合良好[24]。模型参数分析显示，所有一次项（A、B、C、D）和二次项（A²、B²、C²、D²）均达到极显著水平（p<0.01），说明各配料用量及其二次效应对感官品质均产生重要影响。通过比较F值发现，各因素排序为黄油用量（B）>咖啡液用量（A）>糖粉用量（D）>淡奶油用量（C）。该模型具有较高的预测精度，适用于云南小粒咖啡曲奇饼干感官品质的优化设计。

3. 响应面交互作用分析

3D曲面图变化和等高线能展现两因素之间的交互作用，3D曲面图越陡表明各因素对感官评分影响越显著，相同区域内等高线越密集交互作用就越显著，相反交互作用不突出。

咖啡液用量与黄油用量交互作用曲面图和等高线图见图6，咖啡液用量与糖粉用量交互作用曲面图和等高线图见图7。

咖啡液用量与淡奶油用量交互作用曲面图和等高线图见图8，黄油用量与糖粉用量交互作用响应面图和等高线图见图9。

黄油用量与淡奶油用量交互作用曲面图和等高线图见图10，糖粉用量与淡奶油用量交互作用曲面图和等高线图见图11。

从3D曲面图坡度和等高线密度变化来分析，图6、图7、图10、图11曲面图坡度较陡峭，等高线较密集且呈椭圆形，表明AB、AC、BD、CD两因素间的交互作用对响应值影响极显著（p<0.01）；图9响应面图拱形较平缓，等高线相对稀疏，说明BC交互作用对感官评分影响较小，与方差分析结果BC的p=0.003 5<0.05的结果一致；图8曲面图的坡度明显平缓，等高线图呈圆形且分散，说明AD交互作用对饼干感官评分影响不明显，与表4中AD的p=0.407 9> 0.05对感官评分的影响不显著结果一致。综合以上分析并结合图表，咖啡液用量、黄油用量和糖粉用量对曲奇饼干感官评分的影响均大于淡奶油用量；等高线最密集的是图 11，其次是图7、图6、图10、图9，最后是图8，这说明交互作用的大小是CD> AC>AB>BD>BC>AD，与方差分析结果一致。

4. 云南小粒咖啡曲奇饼干配方优化确定与验证性试验

通过软件对配方进行分析预测，得到最优配方为咖啡液用量17.47 mL，黄油用量63.73 g，糖粉用量17.83 g，淡奶油用量9.75 mL，在此条件下得到的曲奇饼干感官评分为92.84分。为便于试验操作，确定曲奇饼干的最终配方为咖啡液用量17.5 mL，黄油用量64 g，糖粉用量18 g，淡奶油用量10 mL。在此最优配方下进行3次平行试验，得到感官评分为（92.16±0.005）分，与预测值相近，进一步验证云南小粒咖啡曲奇饼干模型准确，试验结果稳定，从而证明优化的曲奇饼干配方可靠，具有应用价值。

5. 云南小粒咖啡曲奇饼干产品指标

感官指标见表5，微生物及理化指标测定结果见表6。

由表5和表6可知，采用优化配方制作的云南小粒咖啡曲奇饼干具有以下品质特征：外观呈现均匀的烘焙色泽、香气浓郁怡人、组织细腻且酥脆度适中，保留了小粒咖啡的独特风味特征。经检测，该产品水分为3.14%，蛋白质质量浓度为12.35 g/100 g，脂肪质量浓度为21.47 g/100 g，过氧化值为0.12 g/100 g，碱度为0.15%，菌落总数为3.67×102 CFU/g，未检出大肠菌群，各项理化指标和微生物指标均达到《饼干质量通则》（GB/T 20980—2021）的规范要求，产品品质符合标准。

通过单因素试验及响应面法分析云南小粒咖啡曲奇饼干最佳配方：以低筋面粉为主要原料，咖啡液用量 17.5 mL，黄油用量64 g，糖粉用量18 g，淡奶油用量10 mL，在此条件下烤制的曲奇饼干感官评分为（92.16±0.005）分，此时曲奇饼干具有独特的咖啡香气、口感酥脆、甜度适宜、色泽均匀、组织形态良好。云南小粒咖啡曲奇饼干中蛋白质为12.35 g/100 g，脂肪为21.47 g/100 g，说明其具有高蛋白、低脂肪的特点，水分为3.14%，过氧化值为0.12 g/100 g，碱度为0.15%，细菌菌落总数及大肠菌群数均符合国家标准要求。此外，研究发现采用咖啡液作为原料时，咖啡香气在烘烤过程中易挥发，咖啡风味特征不够突出。这提示后续研究应着重解决烘焙食品中咖啡风味的保持问题，通过改进工艺或添加风味保护剂等方法可进一步提升产品的咖啡特色，为开发更具市场竞争力的咖啡风味烘焙食品提供理论依据和技术支持。