板栗窝头发酵条件、原料配比的工艺研究

王 岩，常 虹，*，周家华，赵丽芹

（1.北京市农林科学院农业综合发展研究所，北京100097；2.内蒙古农业大学，内蒙古呼和浩特010000）

栗子不仅含有大量淀粉，而且含有蛋白质和维生素等多种招牌营养素，素有“干果之王”的美称。栗子可代粮，与枣、柿子并称为“铁杆庄稼”、“木本粮食”，是一种价廉物美、富有营养的滋补品及补养的良药[1-2]。玉米是主要粮食作物之一，是大宗谷物中最适合作为工业原料的品种，其加工空间大，产业链长，具备多次加工增值的潜力，加工品种多样，被誉为“软黄金”[3]。我国板栗、玉米产量都位于世界前列，目前，板栗的开发主要以糖炒板栗、板栗糕为主，而玉米以日常食用、甜玉米奶、饲料为主，板栗、玉米深加工发展尚在起步阶段，其自身经济价值、营养价值还未充分利用，而且以板栗、玉米为单一原料的食品的营养不均衡，口感、风味不佳是此类食品的一大缺陷[4]。目前，国内食品市场还未有一款兼顾营养与口味的粗粮食品。新型板栗窝头，是对传统窝头的品质优化，传统窝头主要是玉米面与豆面为主，新型板栗窝头中添加小麦粉、板栗粉、糯米粉，粗粮细作、细吃，营养均衡，口味好，是营养搭配的新时尚，与此同时，还可提升板栗、玉米附加值创造经济效益。本文通过实验确定板栗窝头最佳的发酵条件，原料添加比例，为实际生产提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

板栗粉 自制；玉米粉 购于市场；小麦粉 古船标准粉；酵母粉 安琪牌高活性干酵母；水 北京市自来水。

电子天平 百灵LP-503；RXZ-280B型人工气候箱 宁波江南仪器厂；电磁炉 九阳；蒸锅 购于市场；质构仪 TA.XT TEXTURE ANALYSER；粉碎机 天津市泰斯特仪器有限公司；常规玻璃仪器及用品等。

1.2 实验方法

1.2.1 板栗粉的制作 生板栗去壳→切碎→烘干（55℃、24h）→粉碎→过筛（100目）→粉碎→板栗粉。

1.2.2 板栗窝头工艺流程 原料（小麦粉搭配一定比例板栗粉、玉米粉、糯米粉）→酵母（提前活化）→和面（手工和面）→成型（手工成型）→醒发→蒸制→成品[5]。

1.2.3 操作要点 提前将酵母（小麦粉质量的1.0%）活化约5min，然后将原料按比例称取（100g小麦粉，17g板栗粉，8g玉米粉，8g糯米粉）与酵母液混合，搅拌约5min，再把搅拌均匀的面液（无面疙瘩，成均匀液体）分装于蒸制容器中，置于恒温发酵箱中发酵45min（湿度70%，温度33℃），最后中火蒸制15min。

1.2.5 比容测定 电子天平测量窝头质量M，精确到0.1g，通过小米体积置换法测量窝头体积V，精确到0.1mL，二者比值的倒数极为比容γ，γ越大表示窝头膨胀率越大[8]。

1.2.6 发酵条件单因素实验

1.2.6.1 水分添加量的确定 称量面粉100g，酵母粉1g共6份，分别添加面粉质量的70%、80%、90%、100%、120%、140%纯净水，在发酵温度33℃，湿度75%条件下发酵45min，测量发酵体积，蒸制后测量硬度与比容。

1.2.6.2 酵母粉添加量的确定 称取100g面粉，纯净水50g共4份，分别添加面粉质量的0.8%、0.9%、1.0%、1.1%的酵母粉，在发酵温度33℃，湿度75%条件下发酵45min，测量发酵体积，蒸制后测量硬度与比容。

1.2.6.3 发酵湿度的确定 称取100g面粉，50g纯净水，1g酵母粉共4份，分别置于湿度为65%、70%、75%、80%，温度为33℃发酵箱中发酵45min，测量发酵体积，蒸制后测量硬度与比容。

1.2.7 发酵条件的正交实验 在发酵条件单因素实验基础上，选取发酵湿度、活性干酵母粉添加量和水分添加量三个因素，以硬度为指标进行正交实验[9]，每个因素取3个水平，正交实验因素水平表如表1所示。

表1 发酵条件L9（33）正交实验因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal array design

1.2.8 原料配比的单因素实验

应用SPSS20.0软件，计量资料以冠状动脉狭窄率(%)表示，CCTA和CAG结果作相关性分析，P＜0.05为差异有统计学意义。

1.2.8.1 板栗粉添加量的确定 称取面粉100g，纯净水100g，酵母1g共5份，分别添加面粉质量0%、5%、10%、15%、20%的板栗粉，在湿度为70%，温度33℃发酵条件下发酵45min，测定发酵体积，蒸制后测定硬度与比容。

1.2.8.2 玉米粉添加量的确定 称取面粉100g，纯净水100g，酵母1g共6份，分辨添加面粉质量0%、4%、8%、12%、16%、20%的玉米粉，在湿度为70%，温度33℃发酵条件下发酵45min，测定发酵体积，蒸制后测定硬度与比容。

1.2.8.3 糯米粉添加量的确定 称取面粉100g，纯净水100g，酵母1g共6份，分辨添加面粉质量0%、4%、8%、12%、16%、20%的糯米粉，在湿度为70%，温度33℃发酵条件下发酵45min，测定发酵体积，蒸制后测定硬度与比容。

1.2.9 原料配比的正交实验 在配料单因素实验基础上，原料中板栗粉、糯米粉、玉米粉对窝头品质影响较大，为了得出最佳拌料量，以硬度为指标对三者进行了正交实验，因素水平见表2。

表2 原料配比L9（33）正交实验因素水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal array design

2 结果与分析

2.1 发酵条件单因素结果分析

2.1.1 水分添加量的确定 分别设定70%、80%、90%，100%、120%、140%水分添加量，测定水分添加对窝头发酵的影响。实验结果见表3。

表3 水分添加量单因素实验结果分析表Table 3 Design and results of single factor tests

从表3可知，面团发酵体积与比容都随着水分含量增高成先升后降的趋势，添加100%的水面团发酵体积最大。硬度与水分添加量成反比，添加140%的水，硬度最小。这是因为水分对面团的发酵有重要影响，淀粉吸水体积变大，面粉中的蛋白吸水后，胀润形成面筋网络构成制品骨架，同时是酵母繁殖的有利因素，水分越多酵母繁殖速度越快，从而面团体积大使硬度变小。

水分添加超过100%后，面团体积变小，因为水分过量后面团持气性下降。添加水分过多不仅对发酵体积有下降作用，整体质量增加使比容值也下降。水分添加超过100%后，面团粘度增加，面团渐变成面液，对面团的成型有影响；根据三项测量指标确定水分添加120%。

2.1.2 酵母粉添加量的确定 根据酵母粉使用说明，100g面粉适宜1g酵母的用量，设定0.8%、0.9%、1.0%、1.1%四个酵母添加量，测量不同酵母添加量对发酵的影响。实验结果见表4。

由表4可知，当添加1.0%酵母时发酵体积最大，硬度最小；添加0.9%比容值最大。酵母在面团中的发酵主要是利用生命活动产生的二氧化碳使面团发起膨松，同时伴随着一系列的生物化学、物理和化学变化产生其他风味物质，并赋予发酵食品特有的色、香、味及其内部组织。随着酵母添加量增加，面团体积逐渐增大，添加量1.0%与1.1%发酵体积相近，硬度也相近，因为面团中所含营养物质有限，一定量的营养物质不能使更多的酵母发挥作用；当酵母添加量超过1.0%后，比容值有所下降，可能酵母添加过多影响持气性使面团体积下降导致。根据三项测量指标确定酵母添加1.0%。

表4 酵母粉添加量单因素实验结果分析表Table 4 Design and results of single factor tests

2.1.3 发酵湿度的确定 酵母菌适宜湿度范围[10]，设定65%、70%、75%、80%四个湿度进行测量。其实验结果见表5。

表5 发酵湿度单因素实验结果分析表Table 5 Design and results of single factor tests

由表5可知，湿度75%时，面团硬度最小，比容值最大，发酵体积最大。湿度的增加使面团硬度增加，发酵体积减小，因为酵母菌繁殖最适宜湿度为60%～78%，湿度过大影响酵母菌活性，导致面团发酵体积减小，比容值减小，硬度增加。根据三项测量指标确定湿度为75%。

2.2 发酵条件正交实验结果分析

通过单因素实验表明，水分的添加可以使窝头硬度降低，但是过多的水分使窝头黏度增加，酵母粉和湿度的增加可以增加发酵体积和提高发酵速度，也间接的降低了窝头硬度，但是过多的酵母粉会使发酵过量，蒸制后窝头皮肉分离，内部有较大空洞。因此为得到最佳的发酵工艺，选取水分添加量100%、120%、140%，发酵湿度70%、75%、80%及酵母添加量0.8%、1.0%、1.2%三因素进行L9（33）正交实验，以硬度为实验指标。实验结果及极差分析见表6。

表6数据分析结果表明，8号实验的硬度最小。据极差R值可以看出，在发酵条件中影响硬度的因素排列顺序为A＞B＞C，即发酵湿度影响最大，水分添加量影响最小。发酵条件理想组合为A1B2C1，即湿度为70%，酵母粉添加量为1.0%，水分添加量100%。由于正交实验中无此实验条件组合，因此还需进行验证性实验。由验证实验结果可知，在湿度为70%，酵母粉添加酵母粉添加量为1.0%，水添加量100%蒸制后的窝头硬度为11079.36g，比8号组合的硬度小；比容为1.83，粘性、外观较好，因此可以确定A1B2C1，为最佳发酵条件组合。

表6 发酵条件的L9（33）正交实验极差分析表Table 6 Variance analysis of orthogonal tests

2.3 原料配比单因素实验结果分析

2.3.1 板栗粉添加量的确定 设定0%、5%、10%、15%、20%五个添加量，测量板栗粉对窝头性质的影响。

表7 板栗粉添加量单因素实验结果分析表Table 7 Design and results of single factor tests

由表7可知，添加15%板栗粉面团的发酵体积、硬度、比容均为最优，随着板栗粉添加量的增加，窝头比容程下降趋势，面团硬度下降，发酵速度减缓，达到需要的发酵体积（初始发酵体积的1.5~2倍），与空白相比其时间延长，说明添加板栗粉会延迟发酵时间。可能板栗中的糖类、脂肪等营养物质是酵母活力增加的因素，所以发酵体积增大，从而使比容值增加硬度下降；板栗中膳食纤维会吸水，又会对酵母繁殖产生抑制，所以发酵时间延长。根据比容值、发酵体积、硬度等指标确定板栗添加量为15%。

2.3.2 玉米粉添加量的确定 设定0%、4%、8%、12%、16%、20%六个添加量，测量玉米粉对窝头性质的影响。实验结果见表8。

由表8可知，添加10%玉米粉发酵体积最大，硬度最小；添加15%玉米粉比容值最大，达到1.6，仅比空白少0.2。玉米的添加赋予窝头天然金黄色，玉米与面粉混合口感好，玉米粉中的膳食纤维含量高对人体有益，同样因为玉米粉中含有膳食纤维吸水，酵母活性受到抑制，面团发酵速度减缓，使达到所需发酵体积（初始发酵体积的1.5～2倍）时间延长。随着玉米粉添加量的增加，硬度先降后升，硬度有所下降的原因是玉米颗粒较粗，使添加玉米粉的窝头面团组织较空白相比疏松从而硬度降低；当添加过多后，玉米粉中纤维含量高，又使硬度回升，最后趋于平稳。根据测定指标确定玉米粉添加量为10%。

表8 玉米粉添加量单因素实验结果分析表Table 8 Design and results of single factor tests

2.3.3 糯米粉添加量的确定 设定0%、4%、8%、12%、16%、20%六个添加量，测量糯米粉对窝头性质的影响。实验结果见表9。

表9 糯米粉添加量单因素实验结果分析表Table 9 Design and results of single factor tests

由表9可知，添加5%糯米粉发酵体积最大，添加10%糯米粉硬度最小、比容值最大。糯米粉的添加可以使窝头变得粘糯，不宜散碎[11]。糯米粉中的糖类等营养物质有助于酵母繁殖，使发酵体积增加，当过多添加，粘性增大影响发酵。添加10%糯米粉与添加5%糯米粉发酵体积相差无几，比容值与硬度值却差别很大，所以最佳添加量确定为10%。

2.4 原料配比正交实验结果

三种配料的添加对窝头品质的影响比较明显，因此为得到最佳的原料配方：选取板栗粉添加量13%、15%、17%，糯米粉添加量8%、10%、12%及玉米粉添加量8%、10%、12%三因素进行L9（33）正交实验，以硬度为实验指标。实验结果及极差分析见表10。

从表10可以看出，影响窝头硬度的3个因素的依次顺序为A＞C＞B，即板栗粉添加量＞玉米粉添加量＞糯米粉添加量。正交结果表明，三者添加量的最优组合为A3B1C1，即板栗粉17%，糯米粉8%，玉米粉8%。验证实验表明，此时硬度达到10379.42g，比正交表中1号组合的硬度更小。

表10 原料配方的L9（33）正交实验极差分析表Table 10 Variance analysis of orthogonal tests

3 结论

本文在对板栗窝头发酵条件、原料配比的单因素实验基础上，通过正交实验优化了最佳发酵工艺及原料配比，结果显示：最适的发酵条件为湿度70%，酵母粉添加量1.0%，水添加量100%；原料配方为：板栗粉添加量17%，糯米粉添加量8%，玉米粉添加量8%。根据以上最佳条件制作的板栗窝头，不但保留了板栗、玉米粉所具有的色、香、味、形及特有的营养物质，而且具有食用方便、卫生和长期保藏的特性。本研究为加工风味独特的板栗窝头，提供一定的生产依据。

[1]杨芙莲，张璐，刘迪.速溶即食板栗粉的研究[J].食品技术，2004，23（6）：45.

[2]徐娟，梁丽松，王贵禧.不同品种板栗贮藏前后淀粉糊化特性研究[J].食品科学，2008，29（2）：436-437.

[3]任葵.玉米营养特性、生理价值及国内外新加工技术和利用途径[J].中国粮油学报，1993，8（9）：20.

[4]赵刚.中国休闲食品发展现状与未来趋势[J].中外食品信息工业，2001（3）：9.

[5]贾素贤，王若兰，范鹏举.苦荞法式小面包制备工艺及配方的研究[J].河南工业大学学报：自然科学版，2012，33（1）：39-41.

[6]钱平，李里特，李艳青.馒头老化过程中质地测试指标的确定[J].食品工业科技，2001，12（1）：84-86.

[7]石晓，浮吟梅.高粱馒头工艺与品质研究[J].粮食与食品工业，2006，13（4）：13-15.

[8]宋贤良，张建广，洗沛枝，等.变性淀粉对面包品质的影响[J].粮食与饲料工业，2011，21（3）：28-30.

[9]李颖.牛乳馒头工艺研艺[J].粮食工程，2009，17（3）：8-9.

[10]白建民，刘长虹，马喆.和面条件对馒头品质的影响[J].食品工业科技，2010，31（7）：117-118.

[11]张国治.糯米粉的品质分析及速冻汤圆品质改良[J].冷饮与速冻食品业，2006，12（2）：39-40.