响应面法优化奶子馕的制作工艺及品质分析

热伊汉古丽·萨地克 ，吐地·艾力，冯作山 ，阿丽耶·司马义 ，阿衣古丽·阿力木 *

1.新疆农业大学食品科学与药学学院（乌鲁木齐 830052）；2.新疆果品采后科学与技术重点实验室（乌鲁木齐 830052）；3.新疆慧光创新科技开发有限公司（乌鲁木齐 830052）

随着我国社会经济的不断发展，面食品在人们生活中逐渐成为不必缺少的主食和辅食产品，越来越受到人们的消费和喜爱[1]。馕在新疆发展有着3 000年的悠久历史，是新疆人重要的面食品，也是饮食文化中具有特色的重要食品。馕具有制作步骤简单、耐贮藏、携带方便、营养丰富等特点[2]。馕的品种也比较多，根据有关调查显示馕有50多个品种，最常见有肉馕、窝窝馕、片馕和芝麻馕。烤馕时所用的设备叫馕坑，在新疆维吾尔族人民日常生活中，馕坑可设在庭院、家门口，甚至一些集市和大城市里的街道上[3]。

牛奶中含有人体所必需的各种营养成分，如含有2.7%～3.5%的蛋白质、3%～5%的脂肪、4.5%～4.8%的乳糖，以及多种维生素和矿物微量元素。奶子馕营养价值高，较容易被人体吸收，被人们称为“最接近完美的食品”，是理想的天然食品之一[4]。奶子馕中的水分起着重要作用，制作过程中加水加得恰当，加得巧妙，不仅能保持其中的营养成分，还能使烹制的成品更加味美可口，有益于身体健康[5]。酵母菌是一种结构简单的真菌类单细胞微生物，其生殖方式为芽殖。酵母菌生长的最适温度为25～37 ℃，最适pH为4.5～5.0[6]。食盐由Na离子和Cl离子组成，在机体内有很大作用，主要功能是维持细胞和血液渗透压的平衡、酸碱平衡和水代谢平衡[7]。此次试验目的是以传统馕的制作工艺为基础，在其原有的原料中添加或改良一些营养成分的比例，可以得到品质更好的馕[8]。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试剂

天山牌小麦粉（新疆天山面粉有限责任公司）；加碘精制盐（新疆盐湖制盐有限责任公司）；白砂糖（乌鲁木齐市同得利商贸有限公司）；燕子即发酵母（乐斯福明光有限公司）；菜籽油（中粮昌吉粮油工业有限公司）；牛奶（新疆西域春乳业有限责任公司）。

1.2 试验仪器与设备

电子天平（PL203，梅特勒-托利多仪器上海有限公司）；电子计重称（JSB15-05，上海浦春计量仪器有限公司）；立式双速和面机（H20F，广东力丰机制造有限公司）；型物性测试仪（TA-XT Plus，英国Stable Micro System公司）；色差仪（NR200，深圳市三恩时科技有限公司）；电馕坑（新疆想象环保科技公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 奶子馕的制作流程

1.3.2 奶子馕的工艺流程操作

1) 原料：小麦粉、食盐、白砂糖、酵母、植物油和水，按比例精密称取原料备用。

2) 面团的制作：按照原料比例将小麦粉、食盐，白砂糖混合倒入和面机，调节速度搅拌到均匀为止。在混合粉中加入活化的酵母液、植物油，直至面团揉出筋膜。

3) 发面：待面团软硬适度，将其放在室温中（28～30 ℃），持续发面2 h。待其发酵至原体积2倍时取出。

4) 揉面：面团醒发好后，再进行揉面，主要目的是排除面团内部气体，避免加热过程中气体加热膨胀，形成气泡。

5) 成形：反复多次搓揉面团，排出面团在发酵过程中产生的气体，揉匀，揉透，至表面光滑。在光滑的面团上覆盖保鲜膜，避免面团和接触空气失水而产生硬皮现象，影响奶子囊的外观。

6) 调节馕坑温度：传统馕坑和现代电子馕坑的温度调节有一定的差别，试验所用电馕坑温度不能太高，也不能太低。馕坑温度太高会导致馕内部没有熟好而馕表面却已熟黑的现象，甚至会产生破裂的现象。如果馕坑温度太低，烤制出的馕不够蓬松，影响馕的感官品质。

7) 贴馕：贴馕需掌握一定技巧，力度的掌握是馕饼贴牢固的关键。

8) 扒馕：扒馕时用铁铲子把馕从坑内铲出来，需注意铲馕的角度，避免馕底部贴在馕坑，造成馕饼裂开的现象。

1.3.3 感官评定

按表1的标准对样品色泽、风味、形态、口感、组织结构进行综合评分，感官评分表见表1。

表1 奶子馕的感官评分表

1.3.4 质构测定

质构仪是模拟人体口感的感受器，将有关参数用数据来表达。选取出最优试验条件下的奶子馕进行质构测定。去除周围馕皮，将馕切成2 cm×2 cm×2 cm的小方块。测试条件：探头选用P36/R型，应变量为适合50%，测试前速度1 mm/s，测试中速度5 mm/s，测试后速度5 mm/s，重复3次，取平均值。

1.4 试验设计

其他原料添加量不变的条件下，在考察单因素酵母菌添加量、牛奶添加量、食盐添加量、水添加量的基础上，进行响应面法优化试验。按照上述单因素对奶子馕的感官和质构的影响进行评定，通过单因素分析得到奶子馕的最优配方。

1.4.1 单因素对奶子馕感官与质构的影响

在预测试验基础上，奶子馕中加入小麦粉、白砂糖、植物油等，在基本原料不变的情况下，测定并分析酵母、牛奶、食盐和水的添加量对奶子馕的质构的影响。

1.4.1.1 酵母菌添加量对奶子馕感官和质构的影响

以1 000 g的小麦粉为基准，分别添加1.2，2.4，3.6，4.2和6.0 g酵母，其他原料添加量固定不变制作奶子馕。分析不同酵母添加量对奶子馕的感官和质构的影响，并找出最佳酵母添加量。

1.4.1.2 牛奶添加量对奶子馕感官和质构的影响

以1 000 g的小麦粉为基准，分别添加120，125，130，135和140 g牛奶，其他原料添加量固定不变制作奶子馕。分析不同牛奶添加量对奶子馕的感官和质构的影响，并找出最佳牛奶添加量。

1.4.1.3 食盐添加量对奶子馕感官和质构的影响

以1 000 g的小麦粉为基准，分别添加7.0，10.5，14.0，17.5和21.0 g食盐，其他原料添加量固定不变制作奶子馕。分析不同食盐添加量对奶子馕的感官和质构的影响，并找出最佳食盐添加量。

1.4.1.4 水添加量对奶子馕感官和质构的影响

以1 000 g的小麦粉为基准，分别添加330，335，340，345和350 g水，其他原料添加量固定不变制作奶子馕。分析不同水添加量对奶子馕的感官和质构的影响，并找出最佳水分添加量。

1.4.2 响应面法优化试验

根据单因素试验结果，所测出来的数据进行处理，并采用Box-Behnken原理，以奶子馕的质构特性进行响应面试验，在单因素不同的条件下分析影响奶子馕的感官及质构与主要因素之间的相互作用，根据分析结果确定最佳复合改良剂的配方。

1.5 数据处理

不同添加量的单因素对奶子馕的感官和质构影响试验所测出的数据用SPSS 24，Origin 8.1软件进行处理和分析。

2 结果与分析

2.1 单因素感官影响

2.1.1 酵母菌添加量对奶子馕感官的影响

酵母被广泛应用于食品发酵中，其在生产过程中起着至关重要的作用。在发酵过程中酵母通过一系列反应将淀粉转为糖分，将糖分转化产成大量二氧化碳，使面团蓬松，烤制过程中面团受热膨胀，口感松软。酵母菌在发酵体系中的作用方式直接决定产品的品质[9]。由图1可知，随着酵母菌添加量增大，奶子馕的感官评分逐渐增大，感官评分升高基本呈线性快速增长趋势，并在酵母菌添加量3.6 g时达到最高值。添加量超过3.6 g后感官评分逐渐下降。

图1 酵母菌添加量对奶子馕感官的影响

2.1.2 牛奶添加量对奶子馕感官的影响

牛奶营养全面，是人们公认的优质动物蛋白来源[10]。添加量过少会导致蛋腥味过浓，奶子馕干且松散，随着牛奶含量的增加，强化奶子馕中的乳蛋白和矿物质，可提高奶子馕的营养价值。牛奶用量过多会导致奶香味过重，奶子馕水分过高，容易造成奶子馕的塌陷[11]。由图2可知，随着牛奶添加量增大，奶子馕的感官评分逐渐增大，感官评分升高基本呈线性快速增长趋势，并在牛奶添加量130 g时达到最高值。添加量超过130 g后感官评分逐渐下降，可知牛奶添加量130 g时感官评分最佳。

图2 牛奶添加量对奶子馕感官的影响

2.1.3 食盐添加量对奶子馕感官的影响

食盐具有使蛋白质变性的作用，食盐对于面筋有收敛作用，添加食盐可以调节小麦粉的黏弹力，黏弹力是面类成形不可缺少的性状[12]。由图3可知，随着食盐添加量增大，奶子馕的感官评分呈先逐渐增大后有下降趋势，食盐添加量14.0 g时达到最高值，添加量超过14.0 g后感官评分逐渐下降。可知食盐添加量14.0 g时感官评分最佳。

图3 食盐添加量对奶子馕感官的影响

2.1.4 水添加量对奶子馕感官的影响

由图4可知，随着水添加量增大，奶子馕的感官评分呈先逐渐增大后出现下降趋势，并在水添加量340 g时达到最高值。添加量超过340 g后感官评分逐渐下降。可知水添加量340 g时，感官评分最佳[13]。

图4 水添加量对奶子馕感官的影响

2.2 单因素质构影响

2.2.1 酵母菌添加量对奶子馕质构的影响

酵母添加量影响奶子馕的形态和品质，添加过多或过少都会影响其发酵效果，当添加量过少时面团发酵不完全，奶子馕的比容和高径比较低，添加量过多时，面团成熟过度，使奶子馕出现孔洞及塌陷现象[14]。从图5可看出，酵母添加量1.2 g时，奶子馕的硬度最高，弹性最小，酵母添加量6.0 g时，硬度值为最低，弹性为最高；酵母用量逐渐增大时，硬度逐渐升高，图5显示酵母菌添加量最大时弹性最大，硬度最小。在发酵过程中酵母产生的二氧化碳能使面团体积膨大，会产生致密的蜂窝状结构，并使二氧化碳留在面团内从而有助于面筋的再进一步扩展，增大面团的体积。可知酵母菌添加量1.2 g时，奶子馕的膨胀体积小，硬度大，弹性差，发酵不完全感官评分不佳。酵母菌添加量6.0 g时，奶子馕的膨胀体积大，硬度小，弹性好，发酵较为完全。

2.2.2 牛奶添加量对奶子馕质构的影响

牛奶是奶子馕面团中溶解酵母、白砂糖、食盐的重要物质之一，牛奶含量对奶子馕品质及货架期的影响至关重要。从图6可看出，随着牛奶添加量逐渐增大，成品的硬度呈现逐渐减小趋势。牛奶添加量120～140 g范围内，弹性呈先增大后减少趋势。牛奶添加量大于130 g时，弹性逐渐减小。牛奶添加量120 g时，奶子馕的硬度最高，牛奶添加量偏低时，奶子馕的发酵性不好，硬度偏大，分析主要原因可能是当牛奶加入量少时，面团较硬，面筋蛋白难以吸水，面筋形成率低，难以伸展，发酵困难，硬度偏大。牛奶添加量继续增大到140 g时，面团中水分过高，易使面团过软，弹性偏低，不利于成型。

图6 牛奶添加量对奶子馕质构的影响

2.2.3 食盐添加量对奶子馕质构的影响

食品中适当的食盐用量不仅能改善口感，还可以增强面筋弹性[15]。从图7可以看出，随着食盐用量增大，奶子馕的弹性呈先增大后减小趋势，硬度呈逐渐增大趋势。食盐添加量14.0 g时奶子馕的弹性最高，之后随着食盐添加量的加大，奶子馕的弹性减小。食盐能改变面筋的物理性质，能使面团吸水性能增加，面筋强度增强，使面团膨胀而不致断裂，奶子馕品质得到改善。食盐添加量较多时，食盐的渗透压较大，会将酵母侵蚀死亡或者休眠，产气量随之降低，使发酵面团体积变小，导致质地变硬，难以发酵[16]。

图7 食盐添加量对奶子馕感官的影响

2.2.4 水添加量对奶子馕质构的影响

水在奶子馕面团中有溶解酵母、白砂糖、食盐的作用，水分对奶子馕品质及货架期的影响至关重要。水是奶子馕中水分来源的主要成分，从图8可看出，随着水添加量逐渐增大，成品的硬度呈逐渐减小趋势。水添加量在330～350 g范围内，弹性呈先增大后减少趋势。水添加量大于340 g时，弹性逐渐减小。水添加量为330 g时，奶子馕的硬度为最高，水添加量偏低时，奶子馕发酵不完全，硬度偏大，分析主要原因可能是当水添加量低时，面团较硬，面筋蛋白难以吸水，面筋形成率低，难以伸展，发酵困难，所以硬度偏大[17]。水添加量继续增大到350 g时，面团中水分过高，易使面团过软，弹性偏低，不利于成型。水添加量与酵母的繁殖能力也有一定关系。面团含水量较高时，酵母繁殖能力较强，发酵期间所产生的二氧化碳能将面团快速膨发，奶子馕体积大，弹性较好。因此，最佳水添加量在340 g。

图8 水添加量对奶子馕质构的影响

2.3 响应面法优化奶子馕制作工艺结果分析

2.3.1 响应面法试验方案及结果

以酵母菌添加量（A）、食盐添加量（B）、牛奶添加量（C）、水添加量（D）进行四因素三水平响应面试验，以硬度为响应值，试验方案及结果如表2和表3所示。

表2 响应面因素水平表 单位：g

表3 奶子制作响应面试验方案及结果

2.3.2 回归方程的方差分析

为研究奶子馕中酵母添加量、牛奶添加量、食盐添加量、水添加量对奶子馕感官和构质的影响，在单因素试验基础上，进行响应面曲面分析试验，在29个试验点中，应用Design Expert 8.05软件对表4试验结果进行回归拟合分析，得到二阶多项式方程：Y=90.13+0.47A+0.24B-0.93C+0.74D-2.33AB+0.17AC+0.4AD+1.75BC-0.33BD+0.04CD-3.16A2-1.74B2-0.31C2-2.02D2，对上述模型进行方差分析，结果见表4。

根据表4可知，模型结果极显著（P＜0.000 1），R2=74.81%，说明响应值硬度的变化有74.81%来源于酵母、牛奶、食盐和水的添加量，拟合程度好，误差小。各因素F值大小反映其对响应值影响的大小，通过回归方程可以确定最佳奶子馕制作基本配方条件[18]。由此可见，试验模型对奶子馕的酵母、食盐、牛奶和水的添加量进行分析与预测是可行的。

表4 回归方程系数显著性及方差分析

2.3.3 最佳配方验证

为检验响应面优化结果的可靠性，采用最优配比制作奶子馕并制作出响应面图，无麸质制品缺乏面筋蛋白，面团的持气能力差，故制品蓬松度、韧性较小，通过单因素及多因素中心旋转组合分析，得到奶子馕的最佳配方：酵母菌添加量3.53 g、牛奶添加量130.23 g、食盐添加量13.68 g、水添加量341.21 g，产品感官评分为95.75分，相对误差0.94%，产品质量稳定，可接受性良好[19]。

奶子馕在生产过程中充分保留膳食纤维，木聚糖酶可降解纤维素、半纤维素，使不溶性糖分解为可溶性聚糖，可溶聚糖具有优良的吸水能力，从而增大膳食纤维利用率[20]。从图9可知，奶子馕的硬度、黏性、咀嚼性等，酵母菌添加量5.17 g时，馒头硬度、胶黏性、回复性最小。同时，酵母菌发酵过程中也能降解奶子馕中纤维素，两者交互作用较为明显，这在响应面交互作用分析中得到验证[21]。牛奶具有特殊风味，在食品行业中牛奶及奶制品品质多并大量生产，传统馕基础下，加入牛奶制作奶子馕可以得到更好效果，因为牛奶含有大量水分，添加量过多时，造成奶子馕感官评分的下降，过少达不到理想的效果[22]。食盐也是在食品加工工业中应用最为广泛的辅材料之一，可使面团中的糖度分布均匀，发生稳定乳化作用，提高制品的感官品质。研究发现奶子馕中添加适量的食盐，有助于提高感官评分，对奶子馕风味有改善作用[23]。水在制作奶子馕过程中必不可少，适量的水分能够降低奶子馕的硬度、内聚性及咀嚼性。研究表明水与双乙酰酒石酸单双甘油酯有较好的交互作用，对奶子馕品质有一定改良效果，2种改良剂均对奶子馕感官品质有一定提升[24]。

图9 奶子馕感官评分曲面图

3 讨论

通过单因素试验研究酵母、牛奶、食盐、水等原料添加量对奶子馕感官品质和质构的影响，其中酵母添加量对奶子馕感官品质的影响规律是随着酵母添加量的增加，奶子馕感官评分呈先上升后下降趋势，这是因为少量的酵母添加使面糊发酵缓慢，成品奶子馕体积小、内部组织较差、感官评分较低。过量的酵母添加在焙烤过程中使面糊膨胀炸裂，加快面糊中水分的流失，影响口感。牛奶营养成分丰富，改善产品营养，提高奶子馕的感官评分。牛奶添加量对奶子馕感官品质的影响规律同样是先上升后下降趋势。这是因为牛奶添加量过少会导致蛋腥味过浓，奶子馕干且松散，随着牛奶添加量的增加，强化奶子馕中的乳蛋白和矿物质，提高奶子馕营养的营养价值。牛奶用量过多也会导致奶香味过重，奶子馕水分过高，容易造成奶子馕的塌陷。食盐添加量对奶子馕感官品质影响的试验过程中，随着食盐用量的增加，感官评分呈现先上升后下降趋势。水添加量对奶子馕感官品质的影响规律是随着水添加量的增加，奶子馕感官评分呈先上升后下降趋势。水分对奶子馕的老化速度、面筋形成速度及整体的软硬程度都有极大影响。水添加量较少使馕饼口感干硬，外观干瘪。水添加较多，馕松软造成操作难度加大，对口感和储存的时间长短都有影响。

4 结论

通过单因素试验及响应面试验确定奶子馕感官和质构最佳的酵母、牛奶、食盐、水的基本配方添加量：酵母3.53 g、食盐13.68 g、牛奶130.23 g、水341.21 g时，奶子馕的感官评分95.75分，感官最佳，质构较好。分析奶子馕的质构特性，根据奶子馕的硬度和弹性，结果表明适当添加奶子馕基本配方会对奶子馕的质构有一定改善作用。