双孢菇面包复合改良剂优化及其对面包品质的影响

张钰萌 鲍雨婷 孙 玥 李雪玲 梁 进

(1. 安徽农业大学茶与食品科技学院，安徽 合肥 230036；2. 安徽省农产品加工工程试验室，安徽 合肥 230036)

面包是经发酵再烘焙的一种谷物类食品，也是一种常见主食[1]。食用菌通常富含膳食纤维等生物活性物质，若将其应用于面包类烘焙产品中，可有效提高面包产品的风味口感和营养功效[2]。课题组[3]前期研究显示，含4%双孢菇粉的面包具有相对较高的抗氧化能力和较好的感官接受度。然而，双孢菇面包产品弹性缺乏，外观不佳呈深褐色。

谷朊粉是从小麦粉中提取的蛋白质浓缩物，通常将其添加到小麦粉中，以改善高纤维含量面包的面筋结构或增加产品的面筋强度[4]。蔗糖脂肪酸酯是一种非离子型乳化剂，又称蔗糖酯[5]，添加适量的SE可以增加面团韧性，提高面包体积[6]。纤维素酶是一种可以催化水解纤维素以及其他β-葡聚糖中(1,4)-β-d-糖苷键的水解酶[7]，添加纤维素酶可有效降低烘焙制品硬度、改善其烘焙品质[6]。然而，有关这些添加剂组合形成的复合改良剂对面包品质影响的研究尚未见报道。试验拟在前期研究所获得富含双孢菇面包优化配方的基础上，选择3种改良剂(谷朊粉、蔗糖脂肪酸酯和纤维素酶)来改善其烘焙品质，优化3种添加剂的配比，并进一步探讨复合改良剂对富含双孢菇面包微观结构的影响，旨在为双孢菇资源的有效利用及食用菌类烘焙食品的开发提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

双孢菇干：安徽多多利农业科技有限公司；

高筋小麦粉：风筝面粉有限公司；

安琪活性干酵母：安琪酵母股份有限公司；

谷朊粉、纤维素酶：河南万邦实业有限公司；

蔗糖脂肪酸酯：浙江和堂科技有限公司；

白砂糖：甘汁园双碳绵白糖，南京甘汁园糖业有限公司；

食用盐：安徽省盐业总公司。

1.2 仪器与设备

烤箱：KWS1538J-F5N型，广州格兰仕微波生活电器制造有限公司；

搅拌机：JYN-C901型，九阳股份有限公司；

发酵箱：YH-6D型，广州蒂特有限公司；

高速多功能粉碎机：800Y型，永康市铂欧五金制品有限公司；

超临界冷冻干燥机：Biosafer-10A型，赛飞(中国)有限公司；

扫描电镜：S-4800型，日本日立公司。

1.3 试验方法

1.3.1 面包的制作 根据GB/T 35869—2008并修改，面包的基础配方(以面粉质量计)：酵母1.5%、食盐1%、白砂糖6%。空白面包样品仅由小麦粉制作，对照面包样品为富含4%的双孢菇粉小麦面包。将原料放入搅拌机使面团搅拌至能拉出手套膜，35 ℃、RH 85%下醒发1.5 h，分割为质量相等的面团，成型后放入稍涂有油的模具中，35 ℃、RH 85%下继续醒发50 min，215 ℃烘烤24 min，脱模冷却至室温。

1.3.2 单因素试验 结合预试验结果，分别考察谷朊粉添加量(1%，2%，3%，4%，5%)、蔗糖脂肪酸酯添加量(0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%)和纤维素酶添加量(0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%)对面包比容、硬度和感官评分的影响。

1.3.3 响应面优化试验 在单因素试验基础上，选择对双孢菇面包品质特性有所改善的因素和水平区间进行优化，以比容、硬度和感官评分为指标，采用Design-Expert 8.0.6软件进行三因素三水平的Box-Behnken响应面分析试验设计。

1.3.4 比容测定 面包室温冷却1 h后，用菜籽替代法测定面包体积，用电子天平称量面包质量，面包比容表示为面包体积与面包质量之比。

1.3.5 质构特性测定 参照Xu等[8]的方法并修改，面包室温冷却1 h后，采用TA.XT Plus质构仪对面包进行TPA测试。测定前切除面包两端厚度为1.5 cm的面包片，切出2 cm厚的面包片，用P/36R作为测试探头，触发力0.049 N；测试速度2 mm/s；压缩程度50%；按压2次。

1.3.6 感官评价 根据Gomes-Ruffi等[9]、GB/T 20981—2007并适当修改。由12位测试者进行评分，品评前用纯净水漱口，感官评价总分为6个品评项目分数的总和(见表1)。

表1 面包感官评分标准Table 1 Sensory evaluation criteria of bread

1.3.7 微观结构测定 将面包样品冷冻干燥48 h后，在冻干面包的中心处切片取样。选取大小基本一致的切片固定于样品台上，抽真空喷铂，600倍下进行电镜扫描。

1.3.8 加权综合评分 选择面包比容、硬度和感官评分3个指标进行综合评分。其中，比容和硬度评分采用线性差值法[10]，硬度最小值规定为100分，最大值规定为10分，其他为Y1；比容最大值规定为100分，最小值规定为10分，其他为Y2。根据每个指标的重要程度，进行加权求和，得面包综合评分：

Y1=90×(ymax-y1)/(ymax-ymin)+10，

(1)

Y2=90×(y2-ymin)/(ymax-ymin)+10，

(2)

Y*=Y1×0.4+Y2×0.3+Y3×0.3，

(3)

式中：

Y*——综合得分；

Y1——硬度所得分值；

Y2——比容所得分值；

Y3——感官评分；

y1、y2——硬度和比容的实际测量值；

ymax、ymin——实际测量时的最大值和最小值。

1.3.9 数据分析与处理 所有试验重复3次，运用Origin Pro 9.0软件分析数据和绘制图表；采用SPSS 17.0软件中的单因素方差分析法对数据进行分析，显著性水平为P<0.05。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 谷朊粉添加量对双孢菇面包综合评分的影响 由图1可知，随着谷朊粉添加量的增加，面包比容逐渐增大，硬度降低，感官评分增加。这可能是由于谷朊粉中的麦谷蛋白、麦醇溶蛋白与面包混合粉中的面团基质相互作用，增强了面团的面筋网络结构，从而改善了双孢菇面包的品质。此外，研究[11]表明谷朊粉可以有效提高面筋蛋白网络结构和增加面团的持气能力，从而改善面包比容，降低面包芯硬度等。然而，谷朊粉含量过高会导致双孢菇面包硬度增大，感官评分降低，可能是由于高水平的谷朊粉增加了面团硬度，降低了面包的持气能力，从而导致面筋网络发酵不均匀。

图1 谷朊粉添加量对双孢菇面包综合评分的影响Figure 1 Effect of vital wheat gluten on comprehensive score of Agaricus bisporus bread

2.1.2 蔗糖脂肪酸酯添加量对双孢菇面包综合评分的影响 由图2可知，当蔗糖脂肪酸酯添加量为0.05%～0.15% 时，随着添加量的增大，面包硬度降低，比容和感官评分增加，面包综合得分增加。但随着蔗糖脂肪酸酯添加量的继续增加，其改善面包的作用并不明显，综合评分有所降低。这可能是由于蔗糖脂肪酸酯分子中多个亲水羟基与淀粉粒对水的竞争，限制了面筋网络的形成[12-13]。

图2 蔗糖脂肪酸酯添加量对双孢菇面包综合评分的影响Figure 2 Effect of sucrose fatty acid ester on comprehensive score of Agaricus bisporus bread

2.1.3 纤维素酶添加量对双孢菇面包综合评分的影响

由图3可知，添加适量纤维素酶后，面包比容增大，硬度降低，感官评分上升，综合得分增加。研究[14]表明，纤维素酶可水解样品中存在的纤维素结晶结构，并使纤维素分子间更多的羟基暴露并与水分子结合，产生部分可溶性的微结晶，进而使面包变软，改良样品比容增大，硬度降低，组织结构更均匀，与Hung等[15]的结果相似。当纤维素酶添加量>0.15%时，可能是由于样品中的可溶性纤维含量过多，使面筋蛋白含量偏低，不利于面筋网络形成，导致面包评分有所下降，与严晓鹏等[16-17]的结论类似。

图3 纤维素酶添加量对双孢菇面包综合评分的影响Figure 3 Effect of cellulase on comprehensive score of Agaricus bisporus bread

2.2 Box-Behnken响应面试验

2.2.1 响应面试验结果 在单因素试验的基础上，选择谷朊粉添加量、蔗糖脂肪酸酯添加量和纤维素酶添加量为自变量，以面包硬度、比容、感官得分为评分指标进行加权评分得综合评分，运用Design-Expert 8.0软件进行Box-Behnken响应面试验设计，因素水平见表2，试验设计与结果见表3。

表2 Box-Behnken试验设计因素水平Table 2 Factor level of Box-Behnken test design

表3 响应面试验设计及结果Table 3 Response surface test design and results

对试验结果进行统计分析，得回归方程为：

Y*=82.27+8.24A+1.33B+8.10C-1.19AB-7.04AC+0.012BC-10.23A2-7.39B2-21.39C2。

(4)

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

2.2.2 响应面分析及最佳配方确定 由图4可知，A与B的交互作用不显著，A与C的交互作用显著(P<0.05)，B与C的交互作用不显著，即谷朊粉添加量和纤维素酶添加量两因素的交互作用对综合评分有显著影响。

图4 各因素交互作用对双孢菇面包综合评分的响应曲面图Figure 4 Response surface of vital wheat gluten,sucrose fatty acid ester and cellulase to comprehensive score of Agaricus bisporus bread

经软件分析可得，改良双孢菇面包的最佳配方为谷朊粉添加量3.35%，蔗糖脂肪酸酯添加量0.15%，纤维素酶添加量0.16%，此条件下，面包综合评分为84.30。为了证实软件预测结果，以此配方进行实验验证，得出改良双孢菇面包综合评分为85.75(n=3)，与理论预测值基本一致，说明该模型以及响应具有实际的应用价值，用来预测改良双孢菇面包配方是有效的。

2.3 面包横截面和微观结构

由图5可知，与小麦面包相比，添加双孢菇粉使双孢菇面包和改良面包的色泽更暗。双孢菇面包体积最小，小麦面包和改良面包的体积差距不大。改良后的面包气孔更加均匀，面包体积比未改良时高，结构也较其他面包均匀。小麦面包的面筋蛋白网络基质均匀且连续，淀粉颗粒在面筋网络结构的包裹下紧密相连；双孢菇面包的微观结构呈不规则、不均匀，淀粉粒之间的联系不紧密的网络结构但其面筋基质中的淀粉颗粒似乎存在紧密的无定形物质，并且表面较均匀。综上，改良双孢菇面包的组织结构品质优于未改良的，与文献[18]的结果一致。

从左至右依次为小麦面包、双孢菇面包、改良面包图5 小麦面包、双孢菇面包和改良面包的截面图和微观结构Figure 5 The cross section and microstructure of wheat bread,Agaricus bisporus bread and improved bread

3 结论

探讨了3种复合添加剂对双孢菇面包品质改良的影响。结果表明，3种添加剂可显著改善双孢菇面包品质。其中，谷朊粉可以增强面筋网络结构，蔗糖脂肪酸酯可以替代部分油脂改善面包口感和质地，适量添加纤维素酶可以使面包更加松软。改良双孢菇面包的最优配方为谷朊粉添加量3.35%、蔗糖脂肪酸酯添加量0.15%、纤维素酶添加量0.16%，此时，面包气孔更加均匀，面包体积更高。同时，改良双孢菇面包的面筋网络结构得到了增强，结构较为紧凑。后续还需针对面包改良工艺及其参数进行优化，以期延长双孢菇面包贮藏期，进一步提高其改良应用效果。