燕麦橘络面包的工艺优化与风味物质分析※

杨 芳 徐亚琪 王 清

(四川旅游学院，四川 成都 610100)

燕麦(AvenasativaL.)，又称莜麦，含有丰富的蛋白质、脂肪和人体必需的氨基酸等营养物质[1]；是谷类食品中最好的全价营养食品之一；是目前唯一经美国食品和药品管理局(FDA)确认可以在包装上注明有保健功能的谷物[2]。燕麦蛋白在促进人体生长发育和提高免疫力上优于一般的谷物蛋白[3]。燕麦富含丰富的水溶性膳食纤维，如β-葡聚糖，具有较高的营养价值[4-5]，其β-葡聚糖主要是由β-1,3和β-1,4糖苷键连接而成吡喃型非淀粉黏性多糖[6]，具有清肠、降胆固醇、调节血糖、提高免疫力等生理功能[7]。橘络是药食同源物质，是橘子中果皮与内果皮之间的维管束群[8]。橘络中含有一种叫“芦丁”的维生素，能使人的血管保持正常的弹性和密度，防止毛细血管渗血，可以有效减少高血压病人的脑溢血概率[9]。本文将燕麦粉、橘络结合小麦粉制成面包，以实现粗粮主食化[10]，提高蛋白质消化率和效价，达到粮食粗细搭配，营养互补的目的。在此基础上，对最佳工艺组面包和空白对照组面包进行挥发性风味成分分析，以期为燕麦橘络面包的进一步开发和生产提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

燕麦粉：山西绿色山区农副产品有限公司；橘络：河北省安国市瑞琪中药材有限公司；酵母、高筋粉、黄油、奶粉、食盐、白砂糖：市售。

1.2 仪器与设备

Agilent 7890B-7000C气相色谱-三重串联四级杆质谱联用仪：美国安捷伦公司；萃取头：美国Supelco公司；20mL顶空萃取瓶：上海安谱公司；YP-N型电子天平：上海精密仪器仪表有限公司；SC-20L型多功能搅拌机：珠海三麦机械有限公司；醒发箱：无锡新麦机械有限公司；T6110-Touch biszu 6×1/1GN烤箱：德国Bartscher有限公司；TMS-PRO型高精度专业食品物性分析仪：美国FTC公司。

1.3 方法

1.3.1 燕麦橘络面包的加工工艺

基础配方：小麦粉300g，水150mL，食用盐4g，黄油16g，奶粉10g，酵母5g，白砂糖50g，鸡蛋60g。燕麦粉取代部分小麦粉的方式加入。

工艺流程：原辅料准备→称量→蛋糖搅拌→面糊调制混合均匀→搅拌成面团→发酵→分块搓圆→醒发→入炉烘烤→出炉冷却→成品。

操作要点：小麦粉、燕麦粉和橘络粉在搅拌前过筛；酵母用28℃～30℃的温水活化；将小麦粉和橘络粉分别加入多功能搅拌机中，再加入鸡蛋、糖盐水、奶粉、酵母等，开至一挡，搅拌10min后，再加入黄油，继续搅拌5min，直至面团可以撕成薄膜状；将面团放入温度为30℃、湿度为85%的醒发箱中发酵15min，再将面团分割成约50g/个的小面团后，继续揉至面团表面光滑呈圆球状，并排尽面团中的气体，制成面包胚。将面包胚放入温度为30℃，湿度为85%的醒发箱内醒发60min。将醒发好的面包胚刷上蛋液，放入烤箱进行烘烤，下火温度160℃，上火温度180℃，时间13min。

1.3.2 单因素实验

经过前期预实验，将燕麦粉添加量、橘络粉用量、酵母用量、发酵时间设置为单因素变量，以感官评分、比容为评鉴指标，筛选出最佳单因素参数。

1.3.3 正交试验

根据正交设计原理和单因素实验的结果，以感官、比容和质构为评鉴指标。采用L9(34)正交试验对燕麦橘络面包的关键配方工艺进行优化，试验因素与水平设计见表1。

表1 燕麦橘络面包正交试验的因素水平及代码

1.3.4 检测方法

1.3.4.1 感官评鉴

选择10名经验型食品专业从业人员对给定的试验样品进行感官评价。参照GBT14216-2008《面包》的评价方法，制定成品燕麦橘络面包的感官评分标准，见表2。

表2 燕麦橘络面包感官评分标准

1.3.4.2 比容的测定

面包比容参照GB/T20981-2007《面包》中的体积差法测量。用小米置换法测定面包比容。计算公式为：

面包比容(mL/g)=面包体积(mL)/面包质量(g)

1.3.4.3 TPA质构分析

参考赵亚娟[11]等的测定方法，选用P50的柱形探头进行压缩测试，测试模式为TPA，设置检测参数为：高度30mm、形变量50mm、速度60mm/min、最小感应力0.375N，触发力5N，两次挤压间隔时间5s。将面包样品置于探头正下方测试硬度、弹性、咀嚼性、胶黏性、内聚性。

1.3.5 挥发性风味成分的测定

1.3.5.1 顶空固相微萃取(HS-SPME)

取燕麦橘络面包样品2.0g置于20mL固相微萃取仪采样瓶中，样品瓶置于60℃恒温套管中预热30min后，用100μm PDMS萃取头顶空萃取30min，然后在气相色谱进样口250℃下热解吸2min进样，采用GC-MS分析其挥发性风味成分。

1.3.5.2 气质联用检测(GC-MS)

GC条件：毛细管色谱柱Agilent DB-1MS(60m×250μm,0.25μm)；自动1∶1分流进样，进样口温度250℃；柱温35℃，保留3min，以5℃/min的速度升至235℃，保留10min；检测器温度230℃；载气He，流速1mL/min。

MS条件:EI电离源，电子能量70eV，扫描范围10m/z～550m/z，离子源温度230℃；四极杆温度150℃；接口温度280℃。

1.3.6 数据分析与处理

用Excel表格进行数据统计，试验结果以平均值或平均值±标准差的形式表示。使用SPSS 22.0统计软件进行相关性分析，P<0.05时差异显著并用*表示，P<0.01时表示差异极显著并用**表示。GC-MS试验数据处理由GC-MS数据分析软件系统完成，同时与NSIT 2011谱库相匹配，报道匹配度大于70(最大值为100)的鉴定结果。采用峰面积归一化法计算各挥发性成分的相对含量。

2 结果与分析

2.1 单因素实验结果

2.1.1 燕麦粉添加量对面包品质的影响

根据燕麦橘络面包的加工工艺，小麦粉和燕麦粉共300g，燕麦粉(18g、30g、42g、54g、66g)制作面包。根据感官和比容对面包品质进行评价，结果可知，燕麦粉的最佳添加量为30g，此时面包感官评分最高，比容最大。随着燕麦添加量的增加，由于面团中面筋蛋白的减少，从而影响面团发酵，面包的比容变小，感官品质下降。

2.1.2 橘络粉添加量对面包品质的影响

根据燕麦橘络面包的加工工艺，小麦粉270g，燕麦粉30g，橘络粉添加量(3g、6g、9g、12g、15g)制作面包。根据感官和比容对面包品质进行评价，结果可知，橘络粉添加量达到一定程度后，橘络粉会影响面筋蛋白生成网状结构，故橘络粉的最佳添加量为9g。

2.1.3 酵母用量对面包品质的影响

根据燕麦橘络面包的加工工艺，小麦粉270g，燕麦粉30g，橘络粉9g，酵母用量(3g、5g、7g、9g、11g)制作面包。根据感官和比容对面包品质进行评价，结果可知，酵母的最佳添加量为5g，此时面包的感官评分最高，比容最大；当酵母的添加量低于5g时，由于酵母进行有氧呼吸和酒精发酵产生的CO2气体不足以使面团膨胀，从而延缓了面团发酵速度；当酵母用量高于5g时，酵母产生的CO2气体过多，面团发酵过度，气孔较大，有酸味。

2.1.4 发酵时间对面包品质的影响

根据燕麦橘络面包的加工工艺，小麦粉270g，燕麦粉30g，橘络粉9g，酵母用量5g，发酵时间(10min、15min、20min、25min、30min)制作面包。根据感官和比容对面包品质进行评价，结果可知，发酵时间是影响燕麦橘络面包品质的关键因素，当发酵时间在10min～20min时，发酵不充分，面包成品过硬，质地粗糙，比容小，感官评分低；当发酵时间大于20min，因发酵过度，面团弹性较差，气孔大小不均，感官评分低。所以燕麦橘络面包的最佳发酵时间为20min。

2.2 正交试验结果

2.2.1 感官评分分析

燕麦橘络面包正交试验分组和感官评分如表3所示。

表3 燕麦橘络面包正交试验感官评分

由表3可知，第3试验组A1B3C3D3即燕麦24g，橘络12g，酵母7g，发酵时间25min时，面包的感官评分最高。可能与该组中酵母添加量最多，发酵时间最长，面团有充足的条件进行发酵有关。由极差分析可知，各因素对面包品质影响为：酵母用量(C)>发酵时间(D)>橘络用量(B)>燕麦添加量(A)。同时，由表4可知，橘络用量、酵母用量和发酵时间三个因素对燕麦橘络面包的感官品质有显著性影响。

表4 燕麦橘络面包感官评定方差分析

2.2.2 比容分析

比容是衡量面包品质的重要因素，由于燕麦粉和橘络粉不含面筋蛋白，与对照组相比，添加了燕麦粉和橘络粉的面包比容变小。根据图1可知，第3试验组即A1B3C3D3组为最佳，原因是在酵母用量增多和发酵时间延长的外力作用下，面团的发酵能力增强，故比容也相应增大。

2.2.3 TPA质构(硬度、弹性、咀嚼性、胶黏性、内聚性)分析

TPA质构分析具体见表5、表6。

由表6可知，硬度与内聚性、弹性呈显著性负相关，与咀嚼性和胶黏性呈显著性正相关且相关系数分别达到0.992和0.971；弹性与咀嚼性、胶黏性呈显著性负相关且相关系数达到-0.805和-0.854；咀嚼性与胶黏性呈显著正相关且相关系数达到0.976。所以，结合表5和表6，根据质构指标，硬度、咀嚼性和胶黏性最小，弹性较大，筛选出第3试验组为最佳组合。

图1 燕麦橘络面包正交试验比容数据

/N/Ratio/mm/mJ/N12.47±0.670.47±0.0023.98±0.23143.27±10.236.45±1.05128.07±4.150.43±0.0023.20±0.15276.52±44.8511.91±1.85223.30±1.650.44±0.0023.34±0.58238.47±22.5510.20±0.72316.93±1.620.45±0.0023.32±0.34175.66±12.687.54±0.65420.20±2.390.46±0.0523.29±1.30214.70±37.539.32±2.02528.04±1.760.46±0.0022.34±0.81290.16±11.5113.02±0.98632.22±2.740.45±0.0220.77±0.83298.39±31.8213.90±1.51722.49±0.970.44±0.0123.19±1.08230.25±14.269.93±0.48834.39±0.980.40±0.0421.66±1.60325.53±47.6913.34±1.45925.58±0.600.42±0.0222.43±0.45254.42±5.1512.09±1.73

表6 燕麦橘络面包质构各参数之间的相关性分析

*在0.05水平(双侧)上显著相关，**在0.01水平(双侧)上显著相关。

2.2.4 挥发性风味成分分析

燕麦橘络面包的风味物质主要是由加工过程中添加的燕麦粉、橘络粉、小麦粉、奶油等原辅料及原辅料中的物质在发酵和烘焙等环节产生。[12]

最佳工艺组与空白对照组样品在相同的取样和分析条件下进行分析，得GC-MS总离子流图(图2)。由图2可知，最佳工艺组和空白对照组样品的挥发性风味成分在种类及相对百分含量方面都存在较大差异。主要挥发性风味成分的种类及相对含量见表7。

图2 顶空固相微萃取后的总离子流谱图

/min/%/%45.877.59A12.601.523.07A26.523.063.85A3beta.-12.520.65-A4D-13.7029.15-A53,4-15.3811.11-A61,2,3,4--1,6--4-27.260.380.6713.9637.34B13--1-4.47-19.58B22--1-4.564.0214.83B3[S-(R∗,R∗)]-2,3-6.291.732.93B41-8.375.14-B51--3-11.980.35-B615.822.72-0.452.56C12.92-1.07C23-5.300.45-C36.29-1.4914.7212.89D11.635.23-D22-1.970.560.28D33-2.781.502.78D43.390.42-D55.844.486.57D69.060.54-D715.711.993.264.278.79E12,3-2.140.610.75E24.603.668.047.537.18F13.833.907.18F27.200.45-F38.820.74-F43,5--4-36.972.44-2.199.61G12.41-0.41G210.66-1.50G3-1,2-13.42-7.15G419.090.480.55G521.470.33-G62,4-26.971.38-1.851.10H112.381.851.10

由表7可知，面包中共检测出35种挥发性物质，其中烃类6种，醇类6种，醚类3种，醛类7种，酮类2种，羧酸类4种，酯类6种，呋喃类1种。

最佳工艺组检出的烃类挥发性成分以萜烯类为主，萜烯类化合物气味强烈且呈味阈值较低[13]，对样品的风味有突出贡献。如：有橙子香气及柠檬样香气的D-柠檬烯，有香脂香气的beta.-月桂烯[14]。而空白对照组的烃类物质大部分为饱和烃类且含量较低，由于饱和烃阈值较高，对其风味无明显贡献。

醇类主要来自原辅料中脂质的氧化降解。最佳工艺组含量最高的是具有水果芬芳香气的1-己醇；同时含有清甜的玫瑰样花香的苯乙醇和具有蘑菇香气的1-辛烯-3-醇。这三种物质对最佳工艺组的风味起到一定的贡献作用，而这三种物质在空白对照组中未检出。空白对照组中检测出量较多的饱和醇，虽然饱和醇阈值较高[15]，但在空白对照组中含量较高，所以对其风味有一定的贡献。

醛类风味物质阈值一般较低[16]，主要来自原辅料中脂质的氧化与降解，大多具有脂肪香味[14]。3-甲基丁醛稀释后具有愉快的果香，是重要的风味成分[15]。己醛是亚油酸的主要氧化产物，具有青草香、脂肪香，庚醛有水果香味，壬醛有强烈的油脂气息，它们对整体风味的形成起着重要作用。最佳工艺组含有的醛类物质种类比空白对照组多且相对比例大，所以最佳工艺组脂肪香气更浓。

酮类主要也由脂质氧化和降解产生。2,3-丁二酮具有强烈的奶油香气，乙偶姻是令人愉快的奶油香味。最佳工艺组和空白对照组均检测出这两种酮类物质，这与制作面包时加入奶油有关。空白对照组酮类物质相对含量更大，所以，从酮类物质角度分析，空白对照组面包油脂气味更浓郁。

羧酸类物质主要产生于面包发酵环节。最佳工艺组含有的羧酸类物质种类比空白对照组多，但相对比例相当，对样品风味贡献相当。其中乙酸有刺鼻的醋酸味，戊酸有令人不愉快的气味。

酯类物质一般呈现香果香和奶香，对食品风味的贡献较大。其可能产生于面团发酵再烘焙环节。其中：乙酸乙酯具有水果香酒香；乙酸辛酯有略带花香与清香的脂蜡香气；壬酸乙酯带果香及玫瑰样香气；2,4-二叔丁基苯酚己酸酯有酒香气。空白对照组酯类物质种类多且相对含量更多，从酯类物质角度分析，空白对照组风味更为浓郁。

呋喃类：两组样品均只检测出呋喃甲基安非他明一种物质，且含量相当，因此对风味贡献相当。

综上，最佳工艺组面包燕麦风味浓郁。综合挥发性风味化合物的相对百分含量和阈值，最佳工艺组面包的特征风味物质可能是：D-柠檬烯，1-己醇，1-辛烯-3-醇，苯乙醇，己醛，壬醛，3-甲基丁醛，乙偶姻，乙酸，2,4-二叔丁基苯酚己酸酯。但具体呈味机制还有待进一步研究。结合感官评鉴，空白对照组风味优于最佳工艺组，这可能与空白对照组酯类物质含量多，羧酸类物质含量少有关；另外也可能与在最佳工艺组中加入了药食同源的橘络有关。对于燕麦橘络面包的品质改良还有待进一步研究。

3 结论

通过单因素实验和正交试验，以感官、比容和TPA质构为评价指标，得出燕麦橘络面包的最佳工艺和配方为：小麦粉276g、燕麦粉24g、橘络12g、酵母7g、水150mL、食用盐4g、黄油16g、奶粉10g、白砂糖50g、鸡蛋60g、发酵时间25min时，燕麦橘络面包感官评分最高89.00分，TPA质构分析中硬度、咀嚼性和胶黏性最低，弹性和内聚性最高。

通过顶空固相微萃取(HS-SPME)结合气质联用(GC-MS)对燕麦橘络面包的主要挥发性成分分析可知，空白对照组样品的风味优于最佳工艺组，具体呈味机制和样品品质改良还有待继续研究。本研究结果将对燕麦橘络面包的进一步开发利用提供一定的理论支撑。