响应面法优化藜麦面包的配方及加工工艺

魏玮

天津现代职业技术学院（天津 300350）

藜麦被誉为谷物中的“营养黄金”，它是藜科藜属植物[1]。藜麦作为一种单体植物，可以满足人体对于基本营养的需求，因而也被联合国粮农组织正式推荐为最适宜人类的完美全营养食品。藜麦中含有维生素、多酚、类黄酮类、皂苷和植物甾醇类物质且具有对于人体有益的多种功效。藜麦含有高蛋白，其不饱和脂肪酸占83%。同时，藜麦在糖脂代谢过程中，其所含的低果糖、低葡萄糖也发挥了有益的功效[2-3]。

面包是小麦面粉经过酵母发酵后烘烤而得到的常见谷物食品，其中含有多种营养物质如蛋白质、脂肪、碳水化合物、少量维生素等，并且还含有钙、钾、镁、锌等矿物质。经过烘烤后的面包产品易于人体的消化、吸收且方便携带与食用，在日常生活中深受人们喜爱。但市场中面包的功能性成分含量并不显著。近年来，焙烤市场中出现了多种全麦面包，其营养单调、口味单一。随着生活水平的不断提高，人们对面粉类主食的品种、口味、营养等有了更高的要求。在面团调制时添加一定量的藜麦粉不但可以丰富焙烤类产品的营养价值，还可以使面包制品别具特色[4-5]。

试验以青海产地的白色藜麦为研究对象，采用二次发酵法，将藜麦磨粉后与高筋面粉等材料进行混合，制备出营养丰富的藜麦面包。试验过程中利用响应面分析法优化并确定藜麦面包制作的最佳工艺和配方，为相关产品的加工制备提供一定理论依据。

1 材料方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 藜麦粉的制备

选用青海西宁产的白色藜麦。藜麦除去杂质，经高速粉碎机粉碎后呈粉末状，过筛，冷藏备用。

1.1.2 其他材料

高筋小麦粉（金焙1#面包粉，中粮集团有限公司）；干酵母（安琪酵母股份有限公司）；食用盐（中盐天津市长芦盐业有限公司）；黄油（安佳牌）；鲜鸡蛋（市售）。

1.2 仪器与设备

N-20粉碎机（广州旭朗机械设备有限公司）；SM-25搅拌机、SM-40SP醒发箱、SJ-493烤箱（新麦机械中国有限公司）；TA.XT Plus质构仪（英国Stable Micro Systems）；ES-A精密型电子天平（天津市德安特传感技术有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 藜麦面包制作工艺流程[6-8]

原辅料称取→调制面团→一次醒发→分割、搓圆、排气泡→松弛→整形→二次醒发→烘烤→冷却→包装

1.3.2 操作要点

1.3.2.1 原辅料的调配

将主料（高筋粉、藜麦粉）称量、混匀后，放入温水（30 ℃左右）活化的酵母，加入其他辅料（白砂糖、鸡蛋、盐）置于立式和面机内搅拌，采用120 r/min，搅拌2 min；采用230 r/min搅拌3 min，加入室温软化的黄油后继续搅拌，采用230 r/min搅拌3 min；采用120 r/min搅拌4 min，直至面团光滑柔软且能拉出筋膜，此时面团测温约25 ℃。

1.3.2.2 一次醒发

设定一次醒发温度35 ℃、湿度75%、醒发时间30 min，让面团进行发酵。

1.3.2.3 分割、搓圆、排气

分割面团每个60 g，搓圆并排气泡。

1.3.2.4 整形

将面团松弛20 min后，整形成橄榄形。

1.3.2.5 二次醒发

二次醒发，醒发温度38 ℃、湿度80%、醒发时间30 min。

1.3.2.6 烘烤

将面团置于烤箱中，设定上火230 ℃、下火180 ℃、烘烤时间32 min，即完成藜麦面包的制作。

1.3.2.7 冷却

在常温下自然冷却1 h，成品。

1.3.3 藜麦面包质构的测定

采用自然冷却法，面包烘烤出炉后冷却至室温25 ℃，切成3份大小相等、厚度为5 cm的方块。采用TA.XT Plus质构仪检测面包质构特性，检测过程中选用P-100探头。测定条件：起始力5 N，触发模式Auto，测前速率2.0 mm/s，测试速率1.0 mm/s，测后速率1.0 mm/s，探头对准样品中间，压缩50%，间隔5 s。每组试验进行3次平行试验取平均值[9-11]。

1.3.4 面包品质的评价[12]

面包成品由20名感官评审员从面包成品的色泽、外观形态、组织状态、口感及风味5个方面进行评价，取最终评分的平均值。感官评分标准见表1。

表1 藜麦面包感官评分标准

1.3.5 藜麦面包制作的单因素试验[13]

按照藜麦面包制作工艺流程，以高筋粉和藜麦粉总质量100 g为基准，通过改变藜麦粉、酵母及黄油的添加量，采用感官评分，并确定各个因素与藜麦面包的品质关系。藜麦粉添加量为8%，10%，12%，14%和16%；酵母粉添加量为0.50%，0.75%，1.00%，1.25%和1.50%；黄油添加量为4.50%，5.00%，5.50%，6.00%和6.50%。其余辅料添加量为水42%、食盐1.5%、鸡蛋17%。

1.3.6 藜麦面包制作的响应面试验[14-17]

在单因素试验基础上，选取藜麦粉添加量（%）、酵母添加量（%）及黄油添加量（%）这3个因素为自变量，以感官评分为响应值，依据Box-Behnken中心组和设计原理进行响应面分析，对藜麦面包的制作进行三因素三水平的响应面分析试验，优化藜麦面包的最佳工艺配方，分析因素与水平见表2。

表2 响应面试验因素水平 单位：%

2 结果与分析

2.1 藜麦粉添加量对面包品质及硬度的影响

从图1可看出，藜麦粉添加量12%时，此时面包感官品质评分最佳。藜麦粉添加量在增大的过程中，感官评分呈现先增大后减小趋势，这是由于藜麦粉中存在着较为丰富的微量元素，利于面包的发酵，但随着藜麦粉添加量的增大，面包中的多酚类物质也逐渐增加，使面包的风味下降。同时，藜麦粉量添加16%时，面包硬度下降明显，出现塌陷现象，表皮出现褶皱，使面包的整体品质下降。综合分析，选用藜麦粉添加量12%为宜。

图1 藜麦粉添加量对面包感官品质评价及硬度的影响

2.2 酵母粉添加量对面包品质及硬度的影响

从图2可看出，酵母粉添加量对面包外观品质的影响较大。添加量过少会导致面团起发不足，面包的风味不足，内部产生的气孔较小，影响面包体积，且面包质地较硬，回弹力差；添加量过大会导致面包内部发酵过度，气孔过大，使得面包外观产生裂痕，硬度增加，影响面包品质。综合分析，选择酵母粉添加量1%为宜。

图2 酵母粉添加量对面包感官品质及硬度的影响

2.3 黄油添加量对面包品质及硬度的影响

从图3可看出，黄油量的不断增加，使面包的感官品质评分先增后减。黄油添加量过少，无法完全包裹面筋蛋白质，造成发酵后的二氧化碳气体易溢出，使面包体积缩小，硬度变大，感官评分降低。黄油添加量过大则起到反水化作用，影响面筋网络的形成，限制发酵面团体积膨胀。综合分析，选用黄油添加量5%为宜。

图3 黄油添加量对面包感官品质及硬度的影响

2.4 藜麦面包响应面分析试验

2.4.1 响应面分析试验结果

试验结果见表3，利用Design Expert 10.0.3对试验结果进行二元回归拟合，得到回归方程：Y=95.06+ 0.34A+0.40B+0.89C-0.23AB-0.30AC-0.23BC-6.06A2-3.48B2-0.45C2。方差分析可见表4。

表3 响应面试验结果

表4 方差分析结果

对表4数据进行分析：P＜0.000 1表面回归模型高度显著；失拟相P=0.687 2＞0.05，表明回归模型可信度相对较高；决定系数R2=0.998 3，表明模型具有很好的拟合度；信噪比为58.783＞4，表明试验精度很高。因而，该回归模型能将藜麦粉添加量、酵母添加量和黄油添加量这3个因素对藜麦面包的感官评分的影响较为准确地进行模拟，其中的一次项A、B、C及二次项A2、B2、C2极显著，二次项AC显著，AB、BC不显著，各个因素影响面包感官评分的大小依次为C（黄油添加量）＞B（酵母粉添加量）＞A（藜麦粉添加量）。

通过对回归方程及表4、图4～图6的分析，得出最佳工艺条件：藜麦粉添加量12%、酵母粉添加量1.00%、黄油添加量5.48%。在最佳工艺条件下，面包感官评分预测值为95.5分。

图4 藜麦粉添加量和酵母粉添加量交互作用的响应面

图5 黄油添加量和藜麦粉添加量交互作用的响应面

图6 黄油添加量和酵母粉添加量交互作用的响应面

2.4.2 响应面分析验证试验

根据最佳工艺条件（藜麦粉添加量12%、酵母粉添加量1.00%、黄油添加量5.48%），进行3组平行验证试验，得到的感官评分分别为96.1，95.7和96.0分，平均值为95.9分，与预测值相比，相对误差仅为0.42%，说明利用响应面法优化藜麦面包的工艺条件是具有可靠性的。此条件下生产的面包硬度为532.12 g。试验说明该数学模型可靠，可利用于藜麦面包最优工艺参数的预测，且试验成立。

3 结论

藜麦加工成粉后添加到面包的生产过程中，利用单因素试验和响应面试验确定藜麦面包的最优配方：藜麦粉添加量12%、酵母粉添加量1.00%、黄油添加量5.48%，此时产品感官评分平均值为95.9分，硬度为532.12 g，且与预测值基本符合。即在该优化方案下制作出的藜麦面包表皮金黄饱满，内部质地细腻平滑，气孔细密均匀且有弹性，并具藜麦独特的香味。该方法以期促进藜麦面包工业化生产，丰富面包品种，为藜麦食品的开发添加新品种。