复合杂粮面包配方优化的研究
2019-05-31李次力卢雨菲遇世友杨萍
李次力，卢雨菲，遇世友，杨萍
（哈尔滨商业大学 食品工程学院，黑龙江 哈尔滨 150076）
近年来，杂粮面包发展尤为突出。常雪妮等[1]采用一次发酵法和正交试验生产出南瓜大豆复合保健面包。师文添[2]利用单因素试验和正交试验研制出色泽诱人、组织细密均匀、风味独特的南瓜红薯面包。李燮昕和张淼[3]研制出芳香味浓、营养丰富的紫薯全粉甜面包。但目前杂粮面包中杂粮种类较少，营养比较单一，另外杂粮添加量也比较低，一般占总量的25 %～30%。黑米具有保护心血管系统，减轻糖尿病和并发症，预防某些癌症发生等功能[4]。而薏米的营养和药用价值在杂粮中独占鳌头，因此，被称世界禾本科植物之王”[5]。燕麦是具有独特营养和健康益处的粮食作物，其脂肪、蛋白质、矿物质元素和不饱和脂肪酸含量均居谷物之首[6]。小米的营养成分比较齐全、丰富，人体对其消化吸收率较高[7]。荞麦的优点有18种氨基酸（其中人体所需的8种必需氨基酸）组成合理、热量很低、不饱和脂肪酸含量较高、蛋白质生物价较高等[8]。黑米、薏米、荞麦、燕麦、小米营养物质丰富，富含功能性物质，以往相关研究将其单一加入面包中。如果经过试验，将其混合加入面包中，通过响应面法优化该复合杂粮面包的最佳工艺配方，为复合杂粮面包的研究和生产提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
麦芯小麦粉：益海嘉里金龙鱼粮油食品股份有限公司；高活性干酵母、白砂糖：安琪酵母有限公司；多美鲜动物黄油：上海市高夫食品有限公司；荞麦面、黑米面、小米面、燕麦米、薏仁米：黑龙江泓翔园食品；谷朊粉：安徽安特食品股份有限公司；全脂乳粉、食用盐、鸡蛋：市售。
1.2 设备与仪器
精密电子天平：上海瑶新电子科技有限公司；CS-85A 面团搅拌机：广州市番禺区昌盛机电设备有限公司；中药粉碎机：广州市渲龙厨具有限公司；XF 系列醒发箱、XYF-3HP 烤箱：广州市赛思达机械设备有限公司；TA-new plus 质构仪：英国 Stable Micro Systems；Brabender 粉质仪：德国 Brabender 公司。
1.3 方法
1.3.1 杂粮复合面包工艺流程
杂粮磨粉过筛→配料→搅拌→发酵→松弛及整形→装模醒发→烘烤
1.3.1.1 配料
普通面包基本配方：高筋面粉250 g，白砂糖45 g，鸡蛋 40 g，黄油 20 g，酵母 2.5 g，奶粉 15 g，食用盐1.8 g，温水 90 g。
1.3.1.2 操作要点
将高筋面粉（或杂粮小麦复合粉），白砂糖，奶粉，鸡蛋，酵母放入面团搅拌机，注意避免酵母与糖和蛋液直接接触，防止提前发酵。打开面团搅拌机，慢速混匀，缓慢加入热水。待揉出粗膜，加入室温融化的黄油。持续搅拌，保持面团温度。在面团搅拌结束前5 min 加入食用盐，待面团揉至完全扩展，关闭面团搅拌机，此时面团终温保持在25℃～30℃。将面团放入设定温度和湿度的醒发箱（温度38℃，湿度75%）中发酵1 h。取出面团，松弛10 min。将面团搓圆，排出发酵产生的气体，整形后放入模具中，进行装模醒发，醒发45 min。预热烤箱，上下火160℃。醒发后盖上模具盖，调整上下火至150℃，放入烘烤50 min。
将出炉后的面包立刻脱模，冷却至室温，观察颜色，切片观察内部组织，再进行品尝。
1.3.2 杂粮复合面包试验研究
1.3.2.1 单因素试验
添加复合杂粮粉（等比例）的量分别为20%、25%、30%、35%、40%、45%，确定杂粮复合粉最高添加比例，再在普通面包配方基础上，分别探讨酵母、白砂糖、谷朊粉的添加量对面包面团质构的影响（见表1）。试验设计2个平行，以面团质构的硬度及弹性参数为评价标准。
表1 单因素试验Table 1 Single factor test
1.3.2.2 响应面试验
以质构仪分析参数中的硬度值和复合杂粮面包感官评分为响应值，在最大添加杂粮粉的基础上建立三因素三水平的响应面试验，其因数水平见表2。
表2 复合杂粮面包响应面分析因素及水平Table 2 Factors and levels of response surface analysis of composite multigrain bread
使用Design-Expert 软件进行数据处理和回归分析，以确定复合杂粮面包的最佳工艺配方。
1.3.3 质构特性测定
用质构仪对未醒发的面团的质构（弹性，硬度）进行测定。将面团取7 g，高度在19 mm～20 mm 的球体。采用圆柱型探头TA-4/1000，测试方式为质地剖面分析（texture profile analysis，TPA）式。试验参数为：测试距离30 mm，测试速率5 mm/s，返回速率2 mm/s，循环两次。
1.3.4 面包品质评价指标
根据国家标准GB/T 20981-2007《面包》，感官评分由8 位面点专业人员进行感官评分。复合杂粮面包的感官评价评分标准如表3所示。
表3 复合杂粮面包感官评价评分标准Table 3 Sensory evaluation scores for composite multigrain bread
2 结果与讨论
2.1 单因素试验结果
2.1.1 杂粮复合粉的添加量对面包面团质构的影响
杂粮复合粉的添加量对面包面团质构的影响见图1，粉质分析见表4。
图1 杂粮复合粉的添加量对面包面团质构的影响Fig.1 Effect of the amount of multi-grain composite powder on the texture of bread dough
表4 粉质参数统计Table 4 Statistics of powder parameters
杂粮复合在一起富含多种人体必需营养素，但杂粮中的蛋白质含量普遍较高筋小麦粉中蛋白质的含量低。高筋小麦粉的蛋白质含量≥18%，而大多数杂粮的蛋白质含量低于12%。蛋白质的含量对面包面团的面筋形成有很大的影响，主要表现在面包面团的硬度和弹性方面。
通过试验，杂粮粉添加量在40%之后变劣明显，面团稳定时间下降严重，硬度增大大明显，弹性明显减小。因此杂粮最大添加比例为40%。
2.1.2 谷朊粉的添加量对面包面团质构的影响
谷朊粉的添加量对面包面团质构的影响见图2。
图2 谷朊粉的添加量对面包面团质构的影响Fig.2 Effect of the amount of gluten powder on the texture of bread dough
以普通面包配方为基础，加入谷朊粉，以面包面团的质构参数（硬度、弹性）为参考值，可以看出，谷朊粉的添加量与硬度呈负相关关系，与弹性呈正相关关系。谷朊粉添加量越多，面包面团硬度越小，弹性越大，但超过3%后，面团品质改良速率明显减慢。
2.1.3 白砂糖的添加量对面包面团质构的影响
白砂糖的添加量对面包面团质构的弹性、硬度变化影响见图3。
普通市售面包白砂糖用量通常在16 %～20 %之间，白砂糖添加量越多，面包面团硬度越小，弹性越大。但若添加量超过20%，使酵母细胞内渗透压增加，酵母细胞水量平衡失调，发酵速度变慢。
图3 白砂糖的添加量对面包面团质构的影响Fig.3 Effect of the amount of sugar added on the texture of bread dough
2.1.4 酵母的添加量对面包面团质构的影响
酵母的添加量对面包面团质构的影响见图4。
图4 酵母的添加量对面包面团质构的影响Fig.4 Effect of the amount of yeast added on the texture of bread dough
酵母主要影响面包的组织、气孔数及其大小、弹性、韧性等。通过试验，当酵母的添加量增多，硬度减小，弹性增大，组织清晰呈海绵状，气孔大小均匀，有弹性，但超过2.2%后，面包发酵酸味明显增大，且面包面团硬度和弹性改变速率下降。
2.2 响应面试验
2.2.1 响应面试验结果
通过响应面试验，得到17组面包的质构特性(硬度)与感官评价的数据，结果见表5。
表5 复合杂粮面包响应面分析结果Table 5 Response surface analysis results of composite multigrain bread
续表5 复合杂粮面包响应面分析结果Continue table 5 Response surface analysis results of composite multigrain bread
用软件对表5 的感官评分进行多元回归拟合，得到3个因素对感官评分的二次多元回归模型：Q=84.67+1.04A+0.96B+1.41C+0.43AB+0.34AC+0.14BC-0.38A2-2.07B2-1.40C2。为了验证回归方程的有效性，对此回归模型进行方差分析，进一步确定了每个因素对复合杂粮面包感官评分的影响程度，结果见表6。
表6 响应面回归方差分析Table 6 Response surface regression variance analysis
从表6可以看出，该回归模型F 检验极显著（P〈0.01）；其决定系数 R2=0.957 3，R2adj=0.902 4，表明此模型与实际试验结果拟合程度很好，可信度高。各单因素对复合杂粮面包面团品质的影响大小依次为：酵母的添加量〉谷朊粉的添加量〉糖的添加量。
2.2.2 复合杂粮面包最佳配方确定
2.2.2.1 添加谷朊粉和白砂糖对复合杂粮面包感官评分交互影响
添加谷朊粉和白砂糖对复合杂粮面包感官评分交互影响如图5所示。
感官评分随添加谷朊粉和白砂糖的量增加先增大后降低。感官评分的最大值在底面的同心圆中。糖的添加量在17%～19%，谷朊粉添加量在2.4%～2.6%。
图5 添加谷朊粉和白砂糖量对复合杂粮面包感官评分交互影响的响应面图Fig.5 Response surface diagram of the effect of adding gluten and sugar on the sensory score of composite multigrain bread
2.2.2.2 添加谷朊粉和酵母对复合杂粮面包感官评分交互影响
添加谷朊粉和酵母对复合杂粮面包感官评分交互影响如图6所示。
图6 添加谷朊粉和酵母量对复合杂粮面包感官评分交互影响的响应面图Fig.6 Response surface diagram of the effect of adding gluten and yeast on the sensory score of composite multigrain bread
随着谷朊粉量和酵母量的增加，感官评分先上升后下降。感官评分的最大值在底面的同心圆中。酵母的添加量在1.8%～2.0%，谷朊粉添加量在2.4%～2.6%。
2.2.2.3 添加酵母和白砂糖对复合杂粮面包感官评分交互影响
添加糖和酵母量对复合杂粮面包感官评分交互影响如图7所示。
感官评分随糖和酵母添加量的增加先增大后降低。感官评分的最大值在底面的同心圆中。酵母的添加量在1.8%～2.0%，白砂糖添加量在17%～19%。
根据响应面分析，可得3个因素的最佳添加量，为容易操作，取小数点后一位。分别为谷朊粉2.5%，白砂糖18%，酵母1.8%，此时复合杂粮面包的感官评分为84.674 分。通过验证试验可知，根据此配方研制出的复合杂粮面包的感官评分为84.43 分，与预测值接近，表明通过响应面法优化的复合杂粮面包的最佳配方是准确、可靠的。
图7 添加白砂糖和酵母量对复合杂粮面包感官评分交互影响的响应面图Fig.7 Response surface diagram of the effect of adding sugar and yeast on the sensory score of composite multigrain bread
3 结论
本试验主要研究了黑米、荞麦、燕麦、小米、薏米复合杂粮在新型杂粮面包中的最大添加量，并研究了添加谷朊粉、白砂糖和酵母的量对复合杂粮面包面团的质构及面包品质的影响。在单因素的基础上，以感官评分为响应值，通过响应面法确定复合杂粮面包的最佳配方。当5种杂粮等比例添加量为40%时，谷朊粉2.5%，白砂糖18%，酵母1.8%，此时复合杂粮面包的感官评分为84.674 分。通过验证试验可知，按此配方研制出的复合杂粮面包的感官评分为84.43 分，品质最好。
