马铃薯全粉面包感官品质改良研究

孟金明，刘秋鸣，刘发超，吴 娜

（红河学院理学院，云南 蒙自 661100）

马铃薯属茄科，营养丰富，是仅次于小麦、稻谷和玉米之后的第四大粮食作物[1]。马铃薯全粉是新鲜马铃薯经过一系列加工制成的细颗粒状、片屑状或粉末状的产品，它不仅具有马铃薯的风味而且几乎保留了马铃薯全部的营养成分[2-3]。将马铃薯全粉与面包粉混合，加入其他辅助材料，经过一系列工艺制作的面包叫做马铃薯全粉面包。与普通小麦面包相比，加入了马铃薯全粉的面包具有更高的营养价值与独特的天然风味，但由于马铃薯全粉加入后降低了面团面筋含量，使产品出现内部结构不均匀、形态不饱满、口感粗糙等问题[4-5]。面包改良剂是由多种乳化剂、增稠剂、酶和无机盐等食品添加剂复配而成的面包添加辅料，它能增强面包的抗老化机能，改善面包内部的组织结构，增加面包柔软度，增强面包的保水能力，减少面团发酵时间，提高面包生产效率等[6-7]。目前，常用的面包改良剂主要有：大豆分离蛋白、谷朊粉、明胶、VC、硬脂酰乳酸钠和α-淀粉酶等[8-9]。

2015 年我国农业部门就已提出 “马铃薯主粮化战略”，马铃薯作为主要粮食作物已逐渐被广大消费者接受[10-11]。马铃薯全粉面包的制作目前正处于初期阶段，工艺尚不成熟，且国内外对马铃薯全粉面包改良剂的研究鲜有报道，普通面包改良剂不能完全适用于马铃薯全粉面包，使得马铃薯全粉面包的发展受到束缚。因此以马铃薯全粉为原料进行马铃薯全粉面包的研制，通过探究不同改良剂对马铃薯全粉面包感官品质的影响，制作出消费者喜爱的马铃薯面包产品，不仅可以使面包产品拥有更丰富的营养价值和独特的口感，还能有效地提高马铃薯的开发利用率，符合“马铃薯主粮化战略”需求。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

马铃薯全粉，正阳现代农业服务有限公司；面包粉，山东宏莱面粉有限公司；谷朊粉，封丘县华丰粉业有限公司；大豆分离蛋白、明胶，河南超萌饴食品添加剂有限公司；面包酵母，安琪酵母有限公司；黄油，欧唛食品有限公司。

1.1.2 仪器与设备

TA.new plus 质构仪，上海瑞玢国际贸易有限公司；GSP-9160MBE 型隔水式恒温培养箱，上海博讯实业有限公司；海氏HM740 全自动和面机，青岛汉尚电器有限公司；CP224C 型电子天平，上海奥豪斯仪器有限公司；TRTF38 型控温式电烤箱，广州市铭睿电子科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

原辅料称重→原料混合、和面→醒面→分面→称重→造型→摆盘→发酵→烤制→冷却→包装→成品

1.2.2 操作要点

原辅料混合、和面：将称重好的面粉、马铃薯全粉倒入和面缸，辅料（不包括黄油）用搅拌棒搅打至溶解混匀，倒入和面缸；将原辅料混匀，搅拌直到撑开面团，观察有成膜状且拉破后边缘呈不规则锯齿状时，加入黄油继续搅拌至面团光滑。

醒面：和面完成后面筋为紧绷状态，用保鲜膜盖住，常温静置15 min，待手指沾面粉戳孔无回弹时即醒面完成。

发酵：恒温培养箱中进行醒发，温度32 ℃，湿度90%，醒发时间90 min 左右，待面团发至烤盘八分满即可烘烤。

烤制：提前10 min 将烤箱温度调整为上火185 ℃、底火170 ℃进行预热，预热结束后烤制25 min。

1.2.3 单因素试验设计

1.2.3.1 马铃薯全粉添加量对面包感官品质的影响

面包基础配方为：面包粉100%，食盐1.5%，白砂糖30%，酵母2%，黄油20%，蛋液11%，水适量。按基础配方称取200 g 面包粉，其余辅料依次按比例称取，再分别加入相当于面包粉质量4%、8%、12%、16%的马铃薯全粉，分析马铃薯全粉添加量对面包感官品质的影响。

1.2.3.2 谷朊粉添加量对面包感官品质的影响

按照基础配方称取200 g 面包粉，其余辅料依次按面包基础配方称取，固定马铃薯全粉添加量为12%，分别加入相当于面包粉质量1%、2%、3%、4%、5%的谷朊粉，分析不同谷朊粉添加量对面包感官品质的影响。

1.2.3.3 大豆分离蛋白添加量对面包感官品质的影响

按照基础配方称取200 g 面包粉，其余辅料依次按面包基础配方称取，固定马铃薯全粉添加量为12%，再分别加入相当于面包粉质量0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%的大豆分离蛋白，分析大豆分离蛋白的添加量对面包感官品质的影响。

1.2.3.4 明胶添加量对面包感官品质的影响

按照基础配方称取200 g 面包粉，其余辅料依次按面包基础配方称取，固定马铃薯全粉添加量为12%，再分别加入相当于面包粉质量0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%的明胶，分析明胶添加量对面包感官品质的影响。

1.2.4 马铃薯全粉面包改良剂响应面优化试验

在单因素试验的基础上，根据Box-Behnken 中心组合设计原理，选取谷朊粉（A）、大豆分离蛋白（B）及明胶（C）添加量为自变量，以感官评分（Y）为响应值，进行3 因素3 水平响应面分析，对马铃薯全粉面包改良剂配方进行优化，试验因素水平见表1。

表1 响应面分析试验因素水平表Table 1 Factors and levels of response surface methodology 单位：%

挑选经过培训的10 名食品质量与安全专业的学生（男女各5 名），对马铃薯全粉面包进行感官评价，面包感官评分标准见表2[12]。

表2 马铃薯全粉面包感官评分标准Table 2 Sensory evaluation standards for potato whole flour bread

1.2.5 质构特性的测定

按照50 mm×50 mm×12.5 mm 的规格制取马铃薯面包片，每个样品制取两片，采用质构仪测定马铃薯全粉面包的质构特性。质构仪参数设定如下：探头为TA/36R，试验模式为TPA，目标模式为形变，目标值40%，间隔时间5 s，测前速度3.0 mm/s，测试速度1.0 mm/s，测后速度1.0 mm/s，触发力5 g。每组平行测定8 次，结果取平均值[13]。

1.2.6 数据分析

采用Origin 2017 软件进行数据的初步处理及作图，采用Design-Expert 10 软件进行响应面试验数据分析处理，SPSS Statistics 19.0 软件进行显著性分析，试验结果以±s）表示。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 马铃薯全粉添加量对马铃薯全粉面包感官品质的影响

由图1 可知，当马铃薯全粉添加量达到12%时，面包感官评分最高，面包的外观形态、表面色泽和内部瓤芯、纹理结构以及口感达到最佳状态，之后随着马铃薯全粉添加量的增加，感官评分逐步减少。马铃薯全粉添加量过多，阻碍了小麦粉面筋结构的形成，使面团发酵不足，导致内部气孔结构紧实，面包成饼状，口感发酸，感官评分降低[14]。显著性分析显示，马铃薯全粉添加量为12%时，感官评分与其他试验组相比均存在显著性差异（P＜0.05）。因此，马铃薯全粉最佳添加量为12%。

2.1.2 谷朊粉添加量对马铃薯全粉面包感官品质的影响

由图2 可知，当谷朊粉添加量达到3%时，面包感官评分最高，面包的外观形态、表面色泽和内部瓤芯、纹理结构以及口感达到最佳状态，随着谷朊粉添加量的增加，感官评分逐步降低。谷朊粉中的麦谷蛋白和麦原蛋白是组成面筋的主要成分，当谷朊粉加入后与小麦粉中的面筋相结合，发生了凝结作用，弥补了因马铃薯全粉加入造成的面筋筋力不足的缺陷，使面团内部构建起了立体蜂窝结构，面包变得松软可口[15]。但当谷朊粉添加量超过3%时，面筋筋力过大，面筋结构变得过度紧密聚实，酵母产生的气体难以撑起面团，导致面包发酵不足，口感发酸、过硬，使得面包感官品质下降[16]。通过显著性分析可知，谷朊粉添加量为3%时，感官评分与其他试验组相比均存在显著性差异（P＜0.05）。因此，谷朊粉最佳添加量为3%。

图2 谷朊粉添加量对马铃薯全粉面包感官品质的影响Fig.2 Effects of gluten additions on sensory quality of potato whole flour bread

2.1.3 大豆分离蛋白添加量对马铃薯全粉面包感官品质的影响

由图3 可知，随着大豆分离蛋白添加量的增加，面包的感官评分呈先上升后下降的趋势，大豆分离蛋白添加量为0.15%时，面包感官评分最高，为93 分。大豆分离蛋白在面包生产中具有增加面团保水性，增白面包瓤芯颜色的作用，当加入的大豆分离蛋白适量时，面团的持水量增量，黏性降低，表皮变得光滑，面包感官品质得到改善，但当大豆分离蛋白添加过多时，面包黏性过低，反而使面团变硬，口感变差，降低了面包的感官品质[17]。通过显著性分析发现，大豆分离蛋白添加量为0.15%时，感官评分与其他试验组相比均存在显著性差异（P＜0.05）。因此，大豆分离蛋白最佳添加量为0.15%。

图3 大豆分离蛋白添加量对马铃薯全粉面包感官品质的影响Fig.3 Effects of soybean protein isolate additions on sensory quality of potato whole flour bread

2.1.4 明胶添加量对马铃薯全粉面包感官品质的影响

由图4 可知，随着明胶添加量的增加，面包的感官评分呈先上升后下降的趋势，明胶添加量为0.10%时，面包感官评分最高，为95 分。面团在明胶作用下发酵得更充分，成品形体丰满，冠大明显，松软度增加，口感变好，但当明胶添加量过多时，面包的黏弹性过高，瓤芯颜色偏黄，口感粘牙，感官品质变差[18]。通过显著性分析发现，明胶添加量为0.10%时，感官评分与其他试验组相比均存在显著性差异（P＜0.05）。因此，明胶最佳添加量为0.10%。

图4 明胶添加量对马铃薯全粉面包感官品质的影响Fig.4 Effects of gelatin additions on sensory quality of potato whole flour bread

2.2 响应面试验结果与分析

2.2.1 响应面试验设计及结果

在单因素试验的基础上选取谷朊粉（A）、大豆分离蛋白（B）及明胶（C）添加量为自变量，以感官评分（Y）为响应值，设计3 因素3 水平响应面优化试验，试验设计及结果见表3。

表3 Box-Behnken 试验设计方案及结果Table 3 Box-behnken experimental design scheme and results

2.2.2 响应面回归模型的建立及方差分析

使用Design-Expert 10 软件对表3 中得到的试验结果进行多元线性回归拟合，得到马铃薯全粉面包的感官评分（Y）对应谷朊粉添加量（A）、大豆分离蛋白添加量（B）和明胶添加量（C）的回归方程模型：Y=93.44-0.35A-0.40B-0.42C+0.97AB-0.38AC-0.78BC-0.83A2-1.58B2-1.98C2。对回归模型进行显著性检验，结果见表4。

表4 回归模型方差分析Table 4 Variance analysis of regression equation model

由表4 可知，模型的P＜0.000 1（P＜0.01），极显著，失拟项的P=0.800 9（P＞0.05）不显著，模型拟合性较好。R2=0.978 8，R2adj=0.951 6，说明模型具有较好的可信度，该回归模型能很好地对响应值进行预测，因此本模型适用于分析和预测马铃薯全粉面包改良剂的最优配比。从表中还可以得出，自变量一次项A、B、C 对马铃薯全粉面包的感官评分影响显著（P＜0.05）；交互项中，AB、BC 的P＜0.01，说明AB、BC 的交互作用较强[19-20]。一次项A 的F 值为7.28，B 的F 值为9.51，C 的F 值为10.74，根据F 值的大小可知各改良剂对马铃薯全粉面包的感官评分影响大小为：C＞B＞A，即明胶＞大豆分离蛋白＞谷朊粉。

2.2.3 试验因素的交互作用分析

各因素交互作用对马铃薯全粉面包感官评分的影响见图6。曲面的倾斜程度越大，说明研究因素之间的交互作用对面包感官评分的影响越大[21-22]。从图6 可知，谷朊粉和大豆分离蛋白交互形成的曲面坡度陡峭，说明此两因素的交互作用对感官评分的影响较大，其等高线图呈椭圆形说明两者交互作用显著；谷朊粉和明胶交互形成的曲面坡度较平缓，说明两者交互作用对感官评分的影响较小，且交互作用不显著；大豆分离蛋白和明胶交互形成的曲面坡度较大，说明二者对感官评分的交互影响较大，并且等高线图近似椭圆形，说明两者交互作用显著。

图6 各因素交互作用对马铃薯全粉面包感官评分影响的响应面图及等高线图Fig.6 Response surface plots and contour maps showing interaction effects of various factors on the sensory scores of potato whole flour bread

2.2.4 最佳发酵条件的预测与验证

利用Design-Expert 软件对该模型优化求解，得出马铃薯全粉面包改良剂的最优配方为：大豆分离蛋白添加量0.139%，谷朊粉添加量2.667%，明胶添加量0.098%；模型预测得到的面包感官评分为93.549 分。在验证试验的实际操作中，结合单因素试验的结果，按照面包的基础配方及工艺条件，加入12%的马铃薯全粉，马铃薯全粉面包改良剂的配方调整为：大豆分离蛋白添加量0.14%，谷朊粉添加量2.67%，明胶添加量0.10%，由以上配方制作出的马铃薯全粉面包成品的感官评分为93 分，实测值与模型的预测值只有较小差异，表明该线性回归方程模型可以用来优化马铃薯全粉面包改良剂配方。

2.3 质构特性测定结果与分析

对添加面包改良剂（按最优配方）的马铃薯全粉面包与未添加改良剂的马铃薯全粉面包分别进行质构特性测定，测定结果见表5。

由表5 可知，未添加改良剂的马铃薯全粉面包硬度、弹性、咀嚼性的测定值均明显高于添加改良剂的马铃薯全粉面包的测定值，而未添加改良剂的马铃薯全粉面包的黏聚性及回复性的测定值稍低于添加改良剂的马铃薯全粉面包。面包的硬度越高，口感越差，适度的弹性可增加面包的耐咀嚼性，而弹性过高则会导致面包口感弹牙，降低面包感官品质；面包的黏聚性与弹性成反比，面包的弹性越低，黏聚性越高，面包的黏聚性过高会导致口感粘牙；回复性为面包受到下压力后恢复原来形态的能力，代表面包的松软度，回复性高表示面包松软[23]。从质构特性值可以得出：添加了改良剂的马铃薯全粉面包比未添加改良剂的马铃薯全粉面包结构更为蓬松，口感更为柔软，耐咀嚼性较好，且咀嚼时不费力，产品感官品质得到明显提高。

表5 马铃薯全粉面包质构特性Table 5 Textural properties of potato whole flour bread

3 结论

基于现有的面包配方及工艺基础，以面包粉和马铃薯全粉为原料制作马铃薯全粉面包，以谷朊粉、大豆分离蛋白及明胶为马铃薯全粉面包改良剂，以感官评分为评定标准，通过单因素试验和响应面分析试验对马铃薯全粉的添加量以及马铃薯全粉面包改良剂配方进行了优化。结果表明：以面包粉100%，食盐、白砂糖、酵母、黄油、蛋液添加量分别为1.5%、30%、2%、20%、11%，水适量的面包基础原料配方下，添加12%马铃薯全粉及马铃薯全粉面包改良剂（大豆分离蛋白0.14%，谷朊粉2.67%，明胶0.10%），以静置、分割、整形、醒发、烘烤、冷却等工艺流程为面包的基础工艺，由以上条件制得的马铃薯全粉面包，形态体积饱满、表皮均匀有光泽、瓤芯呈淡黄色、纹理结构呈细蜂窝状、口感松软细腻，具有淡马铃薯芳香气味。该研究结果为马铃薯的加工工艺提供理论依据，提高农产品的附加价值，符合“马铃薯主粮化战略”需求。