大豆膳食纤维在低糖面包中的应用研究

张秀凤，陈文静，马丽卿

(河南牧业经济学院，河南 郑州 450046)

1 前言

面包由于食用方便、制作简单，受到人们的青睐。随着饮食观念的转变，人们更加注重食品安全[1-2]。吴素萍等添加不同量的南瓜粉，通过二次发酵研制出一种新型南瓜营养保健食品[3]。刘颖等研究了降血糖面包的最佳配方以及工艺优化[4]。潘艳等将含有多种营养成分且具有多种功效的黑豆加入面包中，通过响应面分析得到黑豆面包的最佳配方[5]。程丽丽等将螺旋藻加入面包中，发现螺旋藻能使面包的硬度和咀嚼性变小，弹性变大，面包持水性增强，延缓面包老化[6]。

膳食纤维的生理功能起初并未得到重视，直到20世纪60年代，膳食纤维才被列为 “第七大营养素”[7]。膳食纤维具有调节血糖水平、肠胃功能、螯合胆固醇的作用。我国大豆加工业每年消耗大豆7000万吨以上，有500万吨以上的大豆种皮(含有70%的膳食纤维)残留在豆渣中用于饲料，大豆膳食纤维的功能性及高附加值得不到充分发挥，造成资源浪费。随着人们保健意识的增强，大豆膳食纤维食品层出不穷[8]。帕拉金糖又称为异麦芽酮糖，其甜味纯正起到遮蔽大豆腥味的作用,又不会产生龋齿，加工性能优良。因此，其在食品加工中是理想的蔗糖替代品[[9]。

2 材料和试剂

2.1 试验材料

大豆膳食纤维(郑州指南针生物科技有限公司)，帕拉金糖(郑州市食代添骄化工产品有限公司)，金象牌面包粉(江苏南顺食品有限公司)，白砂糖(桂林永福顺兴制糖有限公司)，彩虹牌酵母粉(乐斯福有限公司)，烘焙专用奶粉(佳木斯巨淇食品工业有限责任公司)，黄油(南侨·维佳有限公司)，面包改良剂(上海昕宜食品辅料有限公司)。

2.2 主要仪器及设备

和面机(LM-SSD-20，上海衡麦机械制造有限公司)，发酵箱(新麦SM32S，江苏无锡新麦机械有限公司)，烤箱(YXD系列，江苏无锡新麦机械有限公司)，电子秤(YX-801电子秤，太阳衡器有限公司)。

2.3 试验方法

2.3.1 基本配方

以高筋面包粉为基准，面包基本配方见表1。

表1 面包基本配方

2.3.2 基本工艺流程

粉料搅拌→加鸡蛋搅拌→加水搅拌→加黄油搅拌→静置→搓圆→发酵→焙烤→冷却→制品。

2.3.3 操作要点

(1)加黄油搅拌：待面团能拉出粗糙且均匀的膜，和面程度为五至六成时，加入黄油。

(2)静置：刚打好的面需要静置3-5 min，使面团的面筋网络结构恢复弹性，面包结构松软。

(3)搓圆、发酵：将面团分切成100 g/块的面团，搓圆至表面光滑无气泡，将搓好的面团放入不沾油烤盘中，放在相对湿度80%，38 ℃发酵箱中醒发。

(4)焙烤：放入烤炉烘烤前，在面团表面喷点水。

(5)冷却、制品：自然冷却至室温，包装成品。

2.3.4 单因素试验

(1)发酵时间对面包质量的影响

面团发酵是一个复杂的生化反应过程，淀粉在酶的作用下水解成糖，糖通过酵母中的酒精酶分解成酒精和二氧化碳，二氧化碳的产生使面团面筋网络结构中的细小气孔膨大，面团膨胀。发酵使面团产生良好延伸性，便于机械切割和整型，面包最后醒发和焙烤时获得最大体积。本试验采用一次性发酵法又称直接发酵法，操作简便，发酵时间短，口感和风味较好。

采用基本配方，设置不同发酵时间：50 min、60 min、70 min、80 min、90 min，以感官评价和面包比容作为评价指标，确定最佳发酵时间。

(2)大豆膳食纤维的添加量对面包质量的影响

采用基本配方，设置不同的大豆膳食纤维添加量：1%、3%、5%、7%、9%，以感官评价和面包比容作为评价指标，确定最佳大豆膳食纤维添加量。

(3)帕拉金糖添加量对面包质量的影响

采用基本配方，设置不同的帕拉金糖对白砂糖的取代量：30%、40%、50%、60%、70%，以感官评价和面包比容作为评价指标，确定最佳帕拉金糖添加量。

2.3.5 数据分析

每个处理选取3组进行感官评分，采用SPSS Statistics 20.0统计分析软件，对感官评分进行显著性分析，结果表示为平均值±标准偏差。

2.3.6 低糖大豆膳食纤维面包的Box-Behnken试验设计

在单因素的基础上，利用Box-Behnken试验设计进行响应面分析。因素水平见表2，Box-Behnken试验设计见表3。

表2 低糖大豆膳食纤维面包响应面实验因素和水平表

2.4 评价方法

2.4.1 感官评价

采用评分标准制，由10位有经验的感官评价人员组成感官评价小组，对每组面包进行感官评价，满分为100分。面包品质评分细则见表4。

2.4.2 面包比容的测定

根据GB/T20891-2007，对烘烤后的面包进行质量和体积测定，用小米作填充物。面包的比容P按照下式计算：

表3 Box-Behnken试验设计表

表4 面包品质评分细则

P=V/M

式(1)

式中：

P—面包比容/(mL/g)；

V—面包体积/mL；

m—面包质量/g。

根据GB/T20891-2007，面包的比容应在7.0 mL/g以下。

3 试验方法

3.1 发酵时间对面包质量的影响

发酵时间对面包比容的影响(表5)。

表5 不同发酵时间的面包比容

由表8可知，发酵时间为50-90 min时，面包比容随发酵时间的延长而增大。发酵时间越长，面包比容越大。

发酵时间对面包质量的影响(图1)。

图1 发酵时间对面包感官品质的影响

由图1可知，当发酵时间在50-70 min时，感官评分不断升高；当发酵时间大于70 min时，感官评分呈缓慢降低趋势。当发酵时间为70 min时，面包综合品质评分最高；当发酵时间低于60 min时，发酵不足，面包体积小，风味较淡，口感欠佳，面包表皮颜色深，内瓤较湿；当发酵时间超过70 min时，面团膨胀体积过大，有轻微的酒精味，当焙烤完冷却后，面易塌陷收缩变形。面包表皮颜色较浅，有皱纹，内部气孔较大，不均匀，有酸味。发酵70 min的感官评分与发酵80 min的感官评分差异不显著(P>0.05)，与发酵60 min的感官评分差异显著(P<0.05)。综合面包比容及感官评价，确定最佳发酵时间为70 min。

3.2 大豆膳食纤维添加量对面包质量的影响

大豆膳食纤维添加量对面包比容的影响(表6)。

表6 大豆膳食纤维不同添加量的面包比容

由表9可知，当大豆膳食纤维添加量为1%-3%时，面包比容随大豆膳食纤维添加量的升高而增大；当大豆膳食纤维添加量为3%-9%时，面包比容随大豆膳食纤维添加量的升高而降低。大豆膳食纤维添加量在一定范围内可增加面包比容，超出一定范围后，过量的大豆膳食纤维会破坏面筋网络结构，使得面包体积缩小，面包比容降低。

大豆膳食纤维添加量对面包质量的影响(图2)。

图2 大豆膳食纤维添加量对面包感官品质的影响

由图2可知，大豆膳食纤维添加量为1%-3%时，感官评分缓慢升高；大豆膳食纤维添加量为3%-9%时，感官评分逐渐降低。大豆膳食纤维添加量超过5%时，面包外部较硬形成外壳，颜色较暗，内部气孔粗糙，口感粗糙，颜色稍黄，内瓤较湿，有大豆膳食纤维的异味，弹性较差，面包体积偏小，这是大豆膳食纤维吸水率较大，且吸水过程缓慢造成的。当增加大豆膳食纤维用量时，相应水用量也增大。因此，大豆膳食纤维添加量越大，面包综合品质越差。为了维持一定的大豆膳食纤维添加量，在不影响面包品质的情况下，大豆膳食纤维最佳添加量为3%。大豆膳食纤维添加量为3%的感官评分与大豆膳食纤维添加量为1%的感官评分差异不显著(P<0.05)，与大豆膳食纤维添加量为5%的感官评分差异显著(P<0.05)。综合面包比容及感官评价，大豆膳食纤维最佳添加量为3%。

3.3 帕拉金糖添加量对面包质量的影响

帕拉金糖添加量对面包比容的影响(表7)。

表7 帕拉金糖不同添加量的面包比容

由表7可知，帕拉金糖添加量对白砂糖取代量为30%-70%时，面包比容差异不显著。因此，帕拉金糖添加量对面包比容影响不大。帕拉金糖添加量，即帕拉金糖对白砂糖的取代量，对面包质量的影响见图3。

图3 帕拉金糖对白砂糖的取代量对面包感官品质的影响

由图3可知，随着帕拉金糖添加量逐渐增多，感官评分降低。当取代量超过40%时，帕拉金糖不影响面团面筋网络结构的形成，面包都很松软，面包品质较好，只是甜度上有差别，取代30%的白砂糖，甜度最为适宜，超过40%，甜味较淡。因此，当帕拉金糖对白砂糖的取代量为30%时，面包综合品质评分最佳。帕拉金糖对白砂糖取代量为30%的感官评分与帕拉金糖对白砂糖取代量为40%的感官评分相比，差异显著(P<0.05)。综合面包比容及感官评价，帕拉金糖取代白砂糖的最佳取代量为30%。

3.4 Box-Behnken试验结果及分析

将表3中的三因素三水平进行试验设计，得出低糖大豆膳食纤维面包配方的Box-Behnken试验结果，见表8。

表8 响应面试验结果

经Design Expert.V8.0.6 数据处理软件对设计的17组实验结果进行分析，得出二次多项式模型的显著性和回归拟合程度结论。

感官评分(Y)、帕拉金糖对白砂糖的取代量(A)、大豆膳食纤维添加量(B)、发酵时间(C)的三元二次的回归方程如下所示：

Y=96.00-2.25A-2.75B+0.25C-2.75AB-1.25AC+0.25BC-11.63A2-16.63B2-14.62C2

感官评分的回归模型方差分析结果见表9。

由回归模型方差分析可知，大豆膳食纤维添加量对低糖大豆膳食纤维面包感官品质有显著影响，帕拉金糖对白砂糖的取代量对低糖大豆膳食纤维面包感官品质的影响较大，对豆膳食纤维添加量的影响较小。发酵时间对低糖大豆膳食纤维面包感官品质影响不显著。从三个因素单独比较，三个因素对低糖大豆膳食纤维面包感官品质影响大小为:大豆膳食纤维添加量>帕拉金糖对白砂糖的取代量>发酵时间，即B>A>C。

采用Design Expert.V8.0.6数据处理软件得到了回归方程的响应面图与等高线图，见图4-图6。

表9 低糖大豆膳食纤维面包感官评分的回归模型方差分析

注：当P<0.05时，“*”表示显著；当P<0.01时，“**”表示极显著；当P>0.05时，表示不显著

图4 帕拉金糖对白砂糖的取代量和大豆膳食纤维添加量对面包影响的响应面与等高线

图5 帕拉金糖对白砂糖的取代量和发酵时间对面包影响的响应面与等高线

图6 大豆膳食纤维添加量和发酵时间对面包影响的响应面与等高线

在其他因素不变的情况下，发现帕拉金糖对白砂糖的取代量(A)和大豆膳食纤维添加量(B)交互作用显著，帕拉金糖对白砂糖取代量(A)和发酵时间(C)交互作用显著，大豆膳食纤维添加量(B)和发酵时间(C)交互作用不显著。

通过对响应面曲线和等高线图的分析,得出低糖大豆膳食纤维面包的最优配方及工艺为：帕拉金糖对白砂糖的取代量为29.18%，大豆膳食纤维添加量为2.94%，发酵时间为69.83min。

4 结论

通过单因素试验及响应面分析确定，低糖大豆膳食纤维面包的最佳配方和最佳工艺条件：帕拉金糖对白砂糖的取代量为29.18%，大豆膳食纤维添加量为2.94%，发酵时间为69.83min。本试验将大豆膳食纤维加入面包中并用一定量的帕拉金糖取代部分蔗糖，开发面包新品种，符合当今人们对营养的需求，具有广泛的发展前景。