混料试验设计优化面包专用粉配方

班进福，高振贤，张国丛，郭家宝，郑书海，刘彦军

(石家庄市农林科学研究院//河北省小麦工程技术研究中心，河北 石家庄 050041)

随着人们饮食结构的改变，对优质面包专用粉的需求日益增加。由于单一品种品质指标在烤制面包时存在不足，通过小麦或小麦粉的合理搭配，可以弥补单一品种品质的某些不足，将有限等级的小麦粉配制成多种专用小麦粉，从而提高小麦原粮的经济价值和使用价值[1-4]，配粉研究已成为制粉产业的重要研究课题[5]。本研究以河北省4个主推小麦品种为材料，测定了小麦品质指标，采用混料试验设计优化面包专用粉配方，通过实验室制作、评分和面包的质构仪测定，结合感官评价和质构仪测定两种方法研制面包专用粉配方，旨在提高小麦专用粉加工品质和产后经济效益，满足人们消费和市场需求。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

小麦品种：藁优9415、冀师02-1、石优20、石优17，由赵县农场提供。

Perten9100近红外(NIR)谷物品质分析仪，瑞典波通公司；MLU202 实验磨，无锡布勒机械制造有限公司；2200型面筋指数仪，瑞典Perten公司；880508沉降值测定仪，德国布拉本德公司；810110型粉质仪，德国布拉本德公司；8600.33.002型拉伸仪，德国布拉本德公司。

1.2 试验方法

蛋白质含量测定：参考GB/T 24899—2010《粮油检验 小麦粗蛋白质含量测定 近红外法》；湿面筋含量及面筋指数测定：参考GB/T 5506.2—2008《小麦和小麦粉 面筋含量 第2部分：仪器法测定湿面筋》；沉淀值测定：参考GB/T 15685—2011《粮油检验 小麦沉降指数测定 SDS法》；粉质参数测定：参考GB/T 14614—2019《粮油检验 小麦粉面团流变学特性测试 粉质仪法》；拉伸参数测定：参考GB/T 14615—2019《粮油检验 小麦粉面团流变学特性测试 拉伸仪法》；面包制作和评分：参考中国行业标准SB/T 10139—93《面包用小麦粉》。

面包烤出后，在室温下冷却20 min后测定面包体积，并称重。在室温下冷却1 h后，装入塑料袋并密封，在室温下放置12 h后对面包进行品质评价。面包质构特性测定：采用英国的TA-XT2i型物性测定仪，测试选用探头型号：SMSP/R36；仪器工作参数：测定模式auto；测试前探头移动速度2.0 mm/s；测试过程中探头移动速度1.0 mm/s；测试后探头返回移动速度1.0 mm/s；压缩比例75%；停留时间5 s；起始力20 g；测定指标为硬度、黏着性、弹性、黏聚性、胶着性、咀嚼度、回复性，坚实度[6]。

1.3 试验设计

试验方案采用有约束单纯性格子法混料试验设计。本试验在单纯形混料设计中，采用四顶点正规单纯形(正四面体)的三阶格子点试验设计，如图1。

图1 {4，3}单纯形格子点设计

图1中A，B，C，D4个顶点表示单一成分的混料，AB，AC，AD，BC，BD，CD三边上的点表示2种成分的混料，ABC，ACD，ABD，BCD四面上的点表示3种成分的混料，正四面体内的点则表示4种成分的混料。

试验由4种小麦粉组成，各自所占的百分比分别为：X1、X2、X3、X4，有如下约束条件：X1≥a1=0，X2≥a2=0，X3≥a3=0，X4≥a4=0.5则：

X1=[1-(a1+a2+a3+a4)]Z1+a1

X2=[1-(a1+a2+a3+a4)]Z2+a2

X3=[1-(a1+a2+a3+a4)]Z3+a3

X4=[1-(a1+a2+a3+a4)]Z4+a4

则：X1=0.5Z1、X2=0.5Z2、X3=0.5Z3、X4=0.5Z4+0.5。

由于是4种组分，故选择{4，3}单纯形格子点设计，设计方案见表1。

表1 {4，3}单纯形格子法混料试验设计表

1.4 数据处理

采用DPS17.10 Duncan新复极差法对数据进行多重比较分析，建立面包质构参数和感官评分与配比的回归方程分析。

2 结果与分析

2.1 小麦籽粒品质性状

供试小麦品种品质性状参数见表2。

表2 小麦品种品质性状

2.2 面包品质性状

面包加工品质性状见表3。

表3 面包加工品质性状

由表3可见，供试小麦品种硬度均值由大到小的顺序依次为：石优17、藁优9415、石优20和冀师02-1；面包黏着性，石优17显著大于其他3个小麦品种，冀师02-1最小；面包弹性的变化范围为0.942～0.948，差异不显著；面包回复性的变化范围为0.325～0.334，藁优9415的面包回复性显著低于冀师02-1和石优20；面包坚实度的变化范围为175～238，石优17的面包坚实度均显著高于其余三个小麦品种；面包评分的范围为76.5～87.0，藁优9415和冀师02-1的面包评分显著高于石优20和石优17。

2.3 基于混料试验设计的面包品质状况研究

不同小麦粉配比的面包品质性状结果见表4，利用Scheffe混料回归分析，分别以面包硬度、弹性、回复性、坚实度和评分为目标参数，得到原料成分对面包品质的回归方程。

表4 不同原料配比面包品质性状结果表

(1)硬度(最小值)

y1=613.76Z1+692.00Z2+609.09Z3+

692.15Z4+473.21Z1Z2+603.33Z1Z3-

78.54Z1Z4-208.64Z2Z3-

159.58Z3Z4(R2=0.889 6)

根据上述回归方程和有关约束条件，得到该回归方程在Z1=0，Z2=0.406 3，Z3=0.592 9，Z4=0.000 7时面包硬度取得最小值592.506 5。由于Z1=2X1，Z2=2X2，Z3=2X3，Z4=(X4-0.5)/0.5，所以当X1=0，X2=0.203 15，X3=0.296 45，X4=0.500 4，该面包硬度最小。将上述编码计算式代入硬度方程与规范变量之间的回归方程，得到：

y1=-692.15+1 384.60X1+1 384.00X2+

1 537.34X3+1 384.29X4+

1 892.86X1X2+2 413.31X1X3-

314.17X1X4-834.56X2X3-

638.30X3X4

(2)弹性(最大值)

y2=0.948 1Z1+0.938 0Z2+0.948 0Z3+

0.947 8Z4-0.034 9Z1Z2-

0.049 8Z1Z3-0.011 2Z1Z4+

0.034 5Z2Z3+0.018 4Z3Z4

(R2=0.909 1)

根据上述回归方程和有关约束条件，得到该回归方程在Z1=0，Z2=0，Z3=0.494 3，Z4=0.505 7时面包弹性取得最大值0.952 5。由于Z1=2X1，Z2=2X2，Z3=2X3，Z4=(X4-0.5)/0.5，所以有当X1=0，X2=0，X3=0.247 15，X4=0.252 85，该面包弹性最大。将上述编码计算式代入弹性方程与规范变量之间的回归方程，得到：

y2=-0.947 8+1.918 6X1+1.876 0X2+

1.859 2X3+1.895 6X4-

0.139 6X1X2-0.199 2X1X3-

0.044 8X1X4+0.138 0X2X3+

0.073 6X3X4

(3)回复性(最大值)

y3=0.320 9Z1+0.328 0Z2+0.341 4Z3+

0.321 8Z4+0.088 9Z1Z2+

0.028 8Z1Z3+0.045 8Z1Z4-

0.024 5Z2Z3-0.019 4Z3Z4

(R2=0.608 5)

根据上述回归方程和有关约束条件，得到该回归方程在Z1=0.470 2，Z2=0.529 8，Z3=0，Z4=0时面包回复性取得最大值0.346 8。由于Z1=2X1，Z2=2X2，Z3=2X3，Z4=(X4-0.5)/0.5，所以有当X1=0.235 1，X2=0.264 9，X3=0，X4=0.500 0，该面包回复性最大。将上述编码计算式代入回复性方程与规范变量之间的回归方程，得到：

y3=-0.321 8+0.550 2X1+0.656 0X2+

0.721 6X3+0.643 6X4+

0.355 6X1X2+0.115 2X1X3+

0.183 2X1X4-0.098 0X2X3-

0.077 6X3X4

(4)坚实度(最小值)

y4=134.14Z1+148.00Z2+143.48Z3+

142.38Z4+14.57Z1Z2+5.35Z1Z3-

34.92Z1Z4-78.72Z2Z3-

21.35Z3Z4(R2=0.513 6)

根据上述回归方程和有关约束条件，得到该回归方程在Z1=0.020 1，Z2=0.516 5，Z3=0.437 4，Z4=0.026 1时面包坚实度取得最小值127.75。由于Z1=2X1，Z2=2X2，Z3=2X3，Z4=(X4-0.5)/0.5，所以有当X1=0.010 05，X2=0.258 25，X3=0.218 7，X4=0.513 05，该面包坚实度最小。将上述编码计算式代入坚实度方程与规范变量之间的回归方程，得到：

y4=-142.38+338.12X1+296.00X2+

329.66X3+284.75X4+58.29X1X2+

21.38X1X3-139.67X1X4-

314.89X2X3-85.40X3X4

(5)面包评分(最大值)

y5=86.31Z1+85.00Z2+85.62Z3+

84.97Z4+9.58Z1Z2+12.99Z1Z3-

0.177 1Z1Z4+2.218 0Z2Z3-

1.303 8Z3Z4(R2=0.936 3)

根据上述回归方程和有关约束条件，得到该回归方程在Z1=0.527 2，Z2=0.000 1，Z3=0.472 7，Z4=0时评分取得最大值89.23。由于Z1=2X1，Z2=2X2，Z3=2X3，Z4=(X4-0.5)/0.5，所以有当X1=0.263 6，X2=0.000 05，X3=0.236 35，X4=0.500 0，该面包评分最高。将上述编码计算式代入面包评分方程与规范变量之间的回归方程，得到：

y5=-84.97+172.96X1+170.00X2+

173.85X3+169.95X4+38.34X1X2+

51.97X1X3-0.71X1X4+8.87X2X3-

5.22X3X4

当面包感官评价值最大(y=89.23)时，对应的原料配方为：X1(藁优9415)∶X2(冀师02-1)∶X3(石优20)∶X4(石优17)为0.263 6∶0.000 05∶0.236 35∶0.500 0。

2.4 经济效益分析

由于单一小麦品种在加工品质存在不足，通过小麦或小麦粉的合理搭配，进而研制成面包专用粉，提高了面包感官品质；单一小麦品种生产普通小麦粉，市售约4.80元/kg，而面包专用粉市售价格约9.80元/kg，差价5.00元/kg，因此通过专用粉配方研究，既提高了小麦粉加工品质，又增加了小麦产后经济效益。

3 讨论

利用配麦、配粉工艺，改善和提高了专用小麦粉的加工品质和食用品质[7-8]。张艳等[9]用优质面包小麦中优9507与普通小麦京冬8号和京411进行配粉，测定粉质参数和面包、面条、馒头加工品质，结果表明：用50%的京冬 8号或40%的京411与中优9507搭配，面包评分仍然超过85分；李兴林等[10]研究弱筋、低蛋白质含量品种矮早781和皖麦18号面包小麦品种相搭配，结果表明：强面筋品种的搭配品质比弱面筋品种表现好，后者不适宜搭配制作面包专用粉。李兴林等[11]以面包小麦品种作试验材料，研究混合粉的搭配效应，结果表明：混合粉的品质性状可以分为两大类，一大类是表现“加性效应”的性状，如蛋白质含量，和面曲线的峰高和zeleny-沉降值等，数值高低主要由混合粉中原料和配粉比决定的；另一大类是表现“部分显性效应”的性状，如和面时间．面包体积和面包比容等，它们的数值高低主要受硬质小麦的原料和配粉比的影响。对面包品质与小麦籽粒品质的关系已有较多研究[1，12]，但由于分析方法的不同和样品选取的差异，常导致分析结果相差很大。赵乃新等[13]研究表明，面团形成时间与面包心平滑度显著相关，与面包总评分、面包体积、纹理结构和弹柔性的相关性不显著；稳定时间与面包体积、面包心平滑度、纹理结构和弹柔性相关性不显著。王光瑞等[14]认为抗延阻力与面包总评分、面包体积、面包心平滑度、纹理结构、弹柔性相关性不显著；殷贵鸿等[15]则认为抗延阻力、最大抗延阻力、抗延比值和能量与面包体积、面包比容、面包评分均负相关。班进福等[6]通过对河北省 9个强筋小麦品种的面包加工品质指标测定表明：面包评分与面包质构的黏聚性极显著正相关，与面包质构的硬度、胶着性、咀嚼度、坚实度均极显著负相关。

本研究采用混料试验设计，结合感官评价和质构仪分析，得出了面包质构特性硬度、弹性、回复性、坚实度和面包感官评价与4种小麦品种添加比例的回归模型；得到面包专用粉最优配方比例：藁优9415∶冀师02-1∶石优20∶石优17=0.263 6∶0.000 05∶0.236 35∶0.500 0。