馬鈴薯光頭餅的工藝優(yōu)化及貯存期風味變化

孫瑩，孟寧

（哈爾濱商業(yè)大學旅游烹飪學院，黑龍江哈爾濱150076）

馬鈴薯營養(yǎng)價值豐富，不僅含有蛋白質、維生素、碳水化合物及微量元素，還含有生理活性。其蛋白質為全價蛋白，含人體必需而又無法合成的8種氨基酸，其中賴氨酸和色氨酸含量較高，而這兩種正是谷物中的限制氨基酸，因此將馬鈴薯全粉和小麥粉配合有利于提高產品蛋白質的功效[1]。

光頭餅是哈爾濱、北京等地較流行的傳統風味小吃，主要由高筋粉與低筋粉復配制作而成。然而面粉中的蛋白質和氨基酸含量不平衡，賴氨酸含量較低，影響光頭餅的營養(yǎng)價值[2]。

本試驗將傳統的光頭餅配方進行創(chuàng)新，添加馬鈴薯全粉代替低筋面粉，不僅可以提高光頭餅的營養(yǎng)價值，又可以為馬鈴薯的主食化提供理論依據。本文主要以馬鈴薯粉和小麥粉為主要原料，通過響應面試驗法優(yōu)化其工藝參數，并且采用電子鼻考察馬鈴薯光頭餅貯存期的風味變化。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

高筋小麥粉、金良馬鈴薯粉、杞參綿白糖、安琪高活性干酵母、安琪面包改良劑、中鹽精制鹽、大慶老奶粉、雞蛋、黃油、水：哈爾濱家樂福超市。

JD200-3電子天平：沈陽天平儀器有限公司；16/13醒箱：廣州市澳聯斯廚具有限公司；KW-60紅外線電加熱食品烤箱：廣東順德億高電器有限公司；XZCF-02A-7L小型和面機：廣州市旭朗機械設備有限公司；Inose型智鼻：上海瑞玢國際貿易有限公司；尺子；量筒；燒杯。

1.2 方法

1.2.1 馬鈴薯光頭餅的基本配方

馬鈴薯粉15 g，小麥粉85 g，綿白糖17 g，奶粉4 g，改良劑 0.4 g，黃油 6 g，鹽 1 g，溫水 46 g，酵母 1.4 g。

1.2.2 馬鈴薯光頭餅的制作工藝

馬鈴薯粉、小麥粉混合→面團調制→分塊→整型→醒發(fā)→焙烤→冷卻→成品

1.2.3 馬鈴薯光頭餅的工藝操作要點

1）預混：根據基本配方將馬鈴薯粉、小麥粉、酵母、糖、奶粉、改良劑混合加入和面機中攪拌均勻。

2）面團調制：在混合粉中加入水、雞蛋，攪到面團光滑，再加入鹽、黃油，直至面團揉出筋膜。

3）面團分割、成型：將和好的面團制成50 g一個的劑子用手揉成型至表面光滑。

4）醒發(fā)：將揉好的面團放在烤盤上放進醒箱醒發(fā)，醒箱溫度保持在35℃，相對濕度70%的條件下。

5）將醒發(fā)好的面團放進烤箱烤制，上火190℃，下火170℃，烤制15 min，冷卻至室溫即可。

1.2.4 單因素試驗

比容反映的是面團體積膨脹度及保持能力。它直接影響到成品光頭餅的外形、口感、組織，故選取馬鈴薯光頭餅的比容作為因變量?；隈R鈴薯光頭餅的基礎配方，分別研究酵母量（0.6、1、1.4、1.8、2.2 g）、加水量（36、41、46、51、56g）、醒發(fā)時間（40、50、60、70、80min）、面團調制時間（17、21、25、29、33 min）對馬鈴薯光頭餅比容的影響。

1.2.5 馬鈴薯光頭餅的工藝優(yōu)化

以單因素試驗結果為基礎，把酵母量（A）、加水量（B）、醒發(fā)時間（C）、面團調制時間（D）作為自變量，把馬鈴薯光頭餅的比容作為目標函數，建立數學回歸方程，并通過響應面分析，優(yōu)化馬鈴薯光頭餅生產工藝參數。試驗設計方案的因素與水平設計見表1。

表1 因素水平表Table 1 Factors and levels of experiment

1.2.6 馬鈴薯光頭餅比容的測定

參考胡本瓊的測定方法并略作修改，采用排米法測定比容[3]。取一大燒杯用大米填滿，搖實，用直尺刮平，將大米倒入量筒量出體積V1，取馬鈴薯光頭餅樣品，放入燒杯內，加大米填滿，搖實，用直尺刮平，取出馬鈴薯光頭餅，將大米倒入量筒量出體積V2，光頭餅體積即為V1-V2，稱量馬鈴薯光頭餅的質量M，計算公式為：

1.2.7 電子鼻氣味測定

根據最優(yōu)工藝參數制成品質優(yōu)良的馬鈴薯光頭餅，每個樣品瓶放1 g馬鈴薯光頭餅，一共準備5個樣品瓶，并準備好7 d的樣品分別放置于常溫下和冰箱冷藏中，用電子鼻對氣味成分進行測定。樣品間隔5 s，樣品準備10 s，檢測時間60 s，清洗時間2 min，氣體流量1 L/min，等待時間10 s。再利用電子鼻自帶的軟件分析繪圖。

1.2.8 數據處理

試驗數據采用Statistics 8.0、Microsoft excel 2007版分析數據，采用Origin進行繪圖，以SPSS對各單因素進行差異顯著性的相關分析；采用軟件Design Expert對工藝優(yōu)化的數據進行分析；電子鼻數據采用電子鼻自帶軟件進行分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 酵母量對馬鈴薯光頭餅比容的影響

酵母量對馬鈴薯光頭餅比容的影響見圖1。

圖1 酵母量對馬鈴薯光頭餅比容的影響Fig.1 Effect of yeast content on specific volume of potato bald cake

由圖1可見，隨著酵母量的增多，馬鈴薯光頭餅的比容呈現先增大后減小的趨勢，在酵母量為1.4 g左右達到最大。

酵母對面包的膨脹度、適口性起重要作用。酵母在發(fā)酵過程中產生的二氧化碳使面團體積膨大、組織疏松，有助于面團面筋的進一步擴展，提高面團的保氣性能。因此，酵母量過多或過少都會對馬鈴薯光頭餅的比容產生不利的影響。當酵母用量少時，馬鈴薯光頭餅發(fā)酵不好，膨脹體積小，導致比容較?。憾斀湍赣昧窟^大時，容易導致光頭餅變形、塌陷，出爐時發(fā)生萎縮的幾率變大，馬鈴薯光頭餅的比容就變小[4]。

2.1.2 加水量對馬鈴薯光頭餅比容的影響

加水量對馬鈴薯光頭餅比容的影響見圖2。

圖2 加水量對馬鈴薯光頭餅比容的影響Fig.2 Effectofwatercontentonspecificvolumeofpotatobaldcake

從圖2可以看出，隨著加水量的增多，馬鈴薯光頭餅的比容呈現先增大后減少的趨勢，最大值在加水量為46 g左右，比容為3.29 mL/g。

加水量過多或過少都會對馬鈴薯光頭餅的比容產生不利的影響。這是因為加水量過少時，面粉不能與水分完全混合，面團結構形成的不充分加之水分少，酵母在醒發(fā)中由于面團筋力過強和缺乏水分就不能發(fā)酵產氣，使之馬鈴薯面團具有一定的孔狀結構，進而導致馬鈴薯光頭餅的比容變?。弘S著加水量的增大，馬鈴薯光頭餅的比容逐漸增大，一方面由于酵母的增殖速度隨著加水量的增大而增大，使馬鈴薯光頭餅發(fā)酵較好：另一方面，面團中面筋形成的二硫鍵、氫鍵和其他共價和非共價鍵要多，又經過揉搓，面筋網絡結構強化，進而導致馬鈴薯光頭餅的比容變大。而加水量過多時，面團的水化作用完全，雖然面團中面筋網絡結構形成的相對充分，但面團中面筋網絡結構發(fā)生水合，內部分子聯接力減弱，面團的流散性增大，面團的持氣能力下降，進而使馬鈴薯光頭餅的比容下降[5-7]。

2.1.3 醒發(fā)時間對馬鈴薯光頭餅比容的影響

醒發(fā)時間對馬鈴薯光頭餅比容的影響見圖3。

從圖3可知，隨著醒發(fā)時間的增加，馬鈴薯光頭餅的比容先增大后減小，醒發(fā)時間維持在60 min左右可以相對保持馬鈴薯光頭餅的比容大小，時間過長或過短都會產生不利的影響。這主要是因為醒發(fā)時間過短時，面團起發(fā)不充分，面筋中的網絡結構不能完全展開，導致烤制的馬鈴薯光頭餅體積較小，比容?。憾寻l(fā)時間過長時，面團發(fā)酵充分，其中的面筋網絡結構被面團中的氣孔膨脹成孔洞，導致光頭餅體積變小，比容相應的變小[6]。

圖3 醒發(fā)時間對馬鈴薯光頭餅比容的影響Fig.3 Effect of fermentation time on specific volume of potato bald cake

2.1.4 面團調制時間對馬鈴薯光頭餅比容的影響

面團調制時間對馬鈴薯光頭餅比容的影響見圖4。

圖4 面團調制時間對馬鈴薯光頭餅比容的影響Fig.4 Effect of dough making time on specific volume of potato bald cake

從圖4分析可知，適宜的面團調制時間為25 min左右，這樣可以很好的保持馬鈴薯光頭餅比容的大小。面團調制過程是光頭餅加工的重要環(huán)節(jié)，面團調制時間不夠面筋不能充分形成面筋網，達不到良好的伸展性和彈性，這樣既不能保存發(fā)酵中所產生的氣體，又無法使面團軟化，做出來的光頭餅體積小，比容較小[6]。面團調制時間過長使已形成的面筋被打斷，導致光頭餅在發(fā)酵產氣時很難保住氣體，使光頭餅體積偏小，馬鈴薯光頭餅的面筋網絡結構塌陷，光頭餅的比容變小[7]。

2.2 馬鈴薯光頭餅的工藝優(yōu)化

2.2.1 模型回歸與方差分析

采用Design Expert 8.0對表中的數據進行多元回歸模擬，建立馬鈴薯光頭餅比容（Y）和酵母量（A）、加水量（B）、醒發(fā)時間（C）、面團調制時間（D）的二元多項回歸方程，得到簡化回歸模型方程式：

表2 試驗結果Table 2 The test results

式中自變量取各代碼值，因變量取計算值，由回歸方程可計算出馬鈴薯光頭餅比容Y值。為進一步確定各因素對馬鈴薯光頭餅比容的影響程度，用方差分析對所得模型的顯著性和回歸擬合性進行檢驗，結果見表3。

表3 回歸模型方差分析Table 3 Analysis of variance of regression model

續(xù)表3 回歸模型方差分析Continue table 3 Analysis of variance of regression model

方差分析結果表明，顯著性檢驗F=61.25，P＜0.0001，極顯著。而失擬項不顯著，F=0.23，P=0.9736＞0.05。R2=0.983 9，R2Adj=0.967 9，說明該模型能解釋96.79%響應面的變化，試驗誤差小，擬合度較好，可信度較高，可以用來反映實際生產過程中，酵母量（A）、加水量（B）、醒發(fā)時間（C）及面團調制時間（D）對馬鈴薯光頭餅比容（Y）的影響關系。

2.2.2 因素間互相效應分析

2.2.2.1 酵母量與加水量的交互作用對馬鈴薯光頭餅比容的影響

酵母量與加水量的交互作用對馬鈴薯光頭餅比容的影響見圖5。

圖5 酵母量與加水量的交互作用對馬鈴薯光頭餅比容的影響Fig.5 Effects of the interaction between yeast content and water content on specific volume of potato bald cake

由圖5可見，酵母量和加水量對馬鈴薯光頭餅比容的影響顯著。另外，結合響應面圖表明，當酵母量（A）和加水量（B）在0水平以內，二因素的交互作用對馬鈴薯光頭餅比容的影響具有較強的正相關交互關系，當酵母量（A）和加水量（B）分別為0水平時，馬鈴薯光頭餅的比容達到最大值，比容為3.4 mL/g：反之，當酵母量（A）、加水量（B）高于0水平時，二因素的交互作用對馬鈴薯光頭餅比容具有負相關交互關系。表明酵母量與和加水量過高或過低都會抑制馬鈴薯光頭餅比容，這與本章酵母量與加水量的單因素試驗結果相吻合。

2.2.2.2 酵母量與醒發(fā)時間的交互作用對馬鈴薯光頭餅比容的影響

酵母量與醒發(fā)時間的交互作用對馬鈴薯光頭餅比容的影響見圖6。

圖6 酵母量與醒發(fā)時間的交互作用對馬鈴薯光頭餅比容的影響Fig.6 Effects of the interaction between yeast content and fermentation time on specific volume of potato bald cake

由圖6可見，酵母量和醒發(fā)時間對馬鈴薯光頭餅比容的影響顯著（0.01＜P＜0.05）。另外，結合響應面圖表明，當酵母量（A）和醒發(fā)時間（C）在0水平以內，兩因素的交互作用對馬鈴薯光頭餅比容的影響具有較強的正相關交互關系，當酵母量（A）和醒發(fā)時間（C）分別為0水平時，馬鈴薯光頭餅的比容達到最大值，比容為3.4 mL/g。反之，當酵母量（A）、加水量（B）高于0水平時，兩因素的交互作用對馬鈴薯光頭餅比容具有負相關交互關系。表明酵母量與和醒發(fā)時間過高或過低都會抑制馬鈴薯光頭餅比容，這與本章酵母量與醒發(fā)時間的單因素試驗結果相吻合。

2.2.2.3 酵母量與面團調制時間的交互作用對馬鈴薯光頭餅比容的影響

酵母量與面團調制時間的交互作用對馬鈴薯光頭餅比容的影響見圖7。

圖7 酵母量與面團調制時間的交互作用對馬鈴薯光頭餅比容的影響Fig.7 Effects of the interaction between yeast content and dough making time on specific volume of potato bald cake

對所得的回歸方程進行響應面分析，由圖7可知，當固定加水量（B）和醒發(fā)時間（C）分別為0水平時，酵母量（A）與面團調制時間（D）的交互作用對馬鈴薯光頭餅的比容有顯著的影響（0.01＜P＜0.05）。當酵母量（A）在0水平、面團調制時間（D）在0水平以內時，二者對馬鈴薯光頭餅比容的影響呈正相關交互關系：而當酵母用量（A）、面團調制時間（D）分別高于上述水平時，二者的交互作用對馬鈴薯光頭餅比容的影響呈明顯的負相關關系。故二因素在0水平時，馬鈴薯光頭餅的比容取得最大值，比容為3.4 mL/g。

2.2.2.4 加水量與面團調制時間的交互作用對馬鈴薯光頭餅比容的影響

加水量與面團調制時間的交互作用對馬鈴薯光頭餅比容的影響見圖8。

圖8 加水量與面團調制時間的交互作用對馬鈴薯光頭餅比容的影響Fig.8 Effects of the interaction between water content and dough making time on specific volume of potato bald cake

圖9 醒發(fā)時間與面團調制時間的交互作用對馬鈴薯光頭餅比容的影響Fig.9 Effects of the interaction between fermentation time and dough making time on specific volume of potato bald cake

由圖8可見，加水量和面團調制時間對馬鈴薯光頭餅比容的影響顯著（0.01＜P＜0.05）。另外，結合響應面圖表明，當加水量（B）與面團調制時間（D）在0水平以內，兩因素的交互作用對馬鈴薯光頭餅比容的影響具有較強的正相關交互關系，當加水量（B）與面團調制時間（D）分別為0水平時，馬鈴薯光頭餅的比容達到最大值，比容為3.4 mL/g：反之，當加水量（B）與面團調制時間（D）高于0水平時，兩因素的交互作用對馬鈴薯光頭餅比容具有負相關交互關系。表明加水量與面團調制時間過高或過低都會抑制馬鈴薯光頭餅比容，這與本章加水量與面團調制時間的單因素試驗結果相吻合。

2.2.2.5 醒發(fā)時間與面團調制時間的交互作用對馬鈴薯光頭餅比容的影響

醒發(fā)時間與面團調制時間的交互作用對馬鈴薯光頭餅比容的影響見圖9。

對所得的回歸方程進行響應面分析，由圖9可知，當固定酵母量（A）和加水量（B）分別為0水平時，醒發(fā)時間（C）與面團調制時間（D）的交互作用對馬鈴薯面團成品光頭餅的比容有顯著的影（0.01＜P＜0.05）。當醒發(fā)時間（C）與面團調制時間（D）在0水平以內時，二者對馬鈴薯面團成品光頭餅比容的影響呈正相關交互關系；而當醒發(fā)時間（C）與面團調制時間（D）分別高于上述水平時，二者的交互作用對馬鈴薯光頭餅比容的影響呈明顯的負相關關系。故二因素在0水平時，成品光頭餅的比容取得最大值，比容為3.4 mL/g。

因加水量與醒發(fā)時間交互作用不顯著，故不作分析。

2.2.2.6 驗證試驗

根據軟件Design Expert 8.0的求解方程，得出馬鈴薯光頭餅工藝參數條件：酵母量1.60 g，加水量48.13 g，醒發(fā)時間63.60 min，面團調制時間25.49 min。此條件下面團焙烤后光頭餅比容為3.40 mL/g。為便于實際操作，將最佳工藝條件修正為酵母量1.60 g，加水量48 g，醒發(fā)時間64 min，面團調制時間26 min。釆用修正條件進行試驗，測定馬鈴薯成品光頭餅的比容，3次重復試驗結果得到的比容平均值為3.39 mL/g，與理論預測值無統計學差異，證明回歸模型方程是可靠的。

2.3 馬鈴薯光頭餅儲存期的風味變化

2.3.1 利用電子鼻分析常溫儲存條件下馬鈴薯光頭餅的風味變化

利用電子鼻分析常溫儲存條件下馬鈴薯光頭餅的風味變化，結果見圖10。

圖10 常溫儲存條件下馬鈴薯光頭餅的風味變化Fig.10 The change of potato bald cake flavor at room temperature

圖11 冰箱儲存條件下馬鈴薯光頭餅的風味變化Fig.11 The change of potato bread flavor under refrigerator storage conditions

傳感器在對每個樣品進行檢測時的時間為120 s，在進行數據分析與處理時，選擇每個傳感器的最大響應強度值進行分析。當第一主成分與第二主成分的總貢獻率超過70%～85%的方法即可使用[8]。根據傳感器優(yōu)化分析數據可知，第一主成分貢獻率為77.2%，第二主成分的貢獻率為10.9%，總貢獻率達到98.4%，因此電子鼻傳感器陣列能夠有效地解釋其中氣味差異的98.4%，僅有1.8%的氣味差異在檢測中損失，沒有得以分析，故用電子鼻來評價氣味差異的方法是可行的且試驗數據有效性較高。此時的傳感器可以作為分析的目標傳感器，所選傳感器S7_S8_S9_S11_S14最敏感[9-10]。

傳統光頭餅中的風味物質主要有烷烴類、烯類、有機酸類、醇類、醛類、酯類、芳香類和雜環(huán)類化合物[11]，而添加馬鈴薯粉的光頭餅風味物質的種類增加，使馬鈴薯光頭餅更具濃郁的香味。從圖10可以看出，這7組樣品分別分布在不同的位置，表明不同儲存天數的馬鈴薯光頭餅樣品之間的區(qū)分明顯，相同儲存天數的馬鈴薯光頭餅樣品的聚合度更高。也就是說不同儲存天數樣品風味之間存在著差異，可以被很好地區(qū)分出來，而同組樣品間氣味基本沒差別[12]。另外1 d～5 d馬鈴薯光頭餅與6 d～7 d的馬鈴薯光頭餅已經被分成了兩個集團，區(qū)分度大，明顯看出未添加防腐劑的馬鈴薯光頭餅在6 d～7 d風味與剛焙烤出的馬鈴薯光頭餅有很大差異。

2.3.2 利用電子鼻分析冰箱儲存條件下馬鈴薯光頭餅的風味變化

利用電子鼻分析冰箱儲存條件下馬鈴薯光頭餅的風味變化，結果見圖11。

傳感器在對每個樣品進行檢測時的時間為120 s，在進行數據分析與處理時，選擇每個傳感器的最大響應強度值進行分析。在馬鈴薯光頭餅的主成分分析中，貢獻率越大，說明主成分可以較好地反應原來多指標的信息[8]。當第一主成分與第二主成分的總貢獻率超過70%～85%的方法即可使用。根據傳感器優(yōu)化分析數據可知，第一主成分貢獻率為75.1%，第二主成分的貢獻率為17.9%，總貢獻率為98%。此時所選用的傳感器可以作為分析的目標傳感器，所選傳感器為S2_S4_S8_S9_S11_S12_S14，此傳感器組合是最敏感的。

從圖11可以看出，第一主成分與第二主成分的積累貢獻率達到了98%，足夠收集特征性信息。冰箱儲存1 d～7 d的電子鼻主成分分析圖中，這7組樣品分別分布在不同的位置，表明冷藏條件下儲存1 d～7 d的馬鈴薯光頭餅之間存在著差異，因此可以被很好地區(qū)分出來。從主成分PC 1和PC 2兩個主軸上看，馬鈴薯光頭餅的主成分分析圖并沒有呈現一個很好的單向趨勢，而是集中在一起。即隨著時間的變化，其信號并不是單方向發(fā)生變化的[8-10]，因此不同儲存天數的馬鈴薯光頭餅風味存在差異，但不顯著。

3 結論

在光頭餅中添加馬鈴薯粉以提高其營養(yǎng)價值對于改善居民營養(yǎng)膳食、豐富馬鈴薯制品種類具有重要的意義。通過本研究得到：修正條件下馬鈴薯光頭餅工藝參數的優(yōu)化組合為酵母用量1.6 g，加水量48 g，醒發(fā)時間64 min，面團調制時間26 min。此工藝條件下生產的馬鈴薯光頭餅的比容為3.39 mL/g，馬鈴薯光頭餅的品質優(yōu)良。常溫條件下，1 d～5 d馬鈴薯光頭餅與6 d～7 d的馬鈴薯光頭餅區(qū)分度大，明顯看出未添加防腐劑的馬鈴薯光頭餅在6 d～7 d風味與剛焙烤出的馬鈴薯光頭餅有很大差異。在冰箱冷藏條件下，不同儲存天數的馬鈴薯光頭餅風味差異不顯著。通過電子鼻主成份分析可以發(fā)現，電子鼻可以間接反映馬鈴薯光頭餅風味的變化，但是不能對貨架期的準確時間做出預測，以后的研究還將結合微生物檢測試驗進一步確定馬鈴薯光頭餅的貨架期。

參考文獻：

[1]趙文亞.添加馬鈴薯全粉對面包品質的影響 [J].食品研究與開發(fā),2008,29(8):114-115

[2]楊勇,任建,曠宇.黑豆面包的研制及其質構特性的研究[J].農產品加工,2008,7:131-132

[3]胡木瓊.面包屮比容的測定[J].計量與測試技術,2000,44(6):22-22

[4]游新勇,莎娜,王國澤,等.馬鈴薯全粉面包的加工工藝研究[J].廣東農業(yè)科學,2012,56(7):117-118

[5]陳代園.馬鈴薯面包冷凍面團關鍵生產技術研究[D].福州:福建農林大學,2013:31-32

[6]聶凌鴻,魏園園,石長春,等.馬鈴薯面包加工工藝研究[J].江蘇調味副食品,2017(1):22-23

[7]王樹林,劉暉,周青平,等.裸燕麥面包配方和工藝研究[J].食品工業(yè)科技,2007,45(2):179-184

[8]楊銘鐸,鄧云,石長波,等.油炸過程與油炸食品品質的動態(tài)關系研究[J].中國糧油學報,2006,23(5):93-97

[9]劉明,潘磊慶,屠康,等.電子鼻檢測雞蛋貨架期新鮮度變化[A].農業(yè)工程學報,2010,26(4):319-321

[10]伍慧方,薛璐,胡志和,等.借助電子鼻對中式傳統奶酪貨架期進行預測[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2010,44(2):151-154

[11]齊琳娟,李為喜,董曉麗,等.小麥麩皮和大豆粉對面包營養(yǎng)成分及風味的影響[J].中國糧油學報,2013,28(1):18-19

[12]尹芳緣,黃潔,王敏敏,等.用電子鼻區(qū)分霉變燕麥及其傳感器陣列優(yōu)化[J].農業(yè)工程學報,2013,29(20):267-268