葵花粕分離蛋白黑米面包的研制

李云玲，朱效兵，雍雅萍，蘇靖，郭海明

（1.河套學(xué)院農(nóng)學(xué)系，內(nèi)蒙古巴彥淖爾015000；2.農(nóng)牧業(yè)技術(shù)推廣中心，內(nèi)蒙古巴彥淖爾015000）

黑米面包是將具有特定風(fēng)味的黑米粉與面包粉混合，經(jīng)過基礎(chǔ)發(fā)酵、醒發(fā)和烘烤，所制成的蓬松狀食品。黑米不僅含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、粗纖維、維生素和礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分，還含有種類齊全的氨基酸，而且氨基酸間比例搭配較合理，另外，面包疏松的內(nèi)部組織更有利于人體消化吸收[1-2]。但黑米粉制作面包最大的困難是黑米粉缺乏面包制作過程中能保持發(fā)酵產(chǎn)生氣體的小麥粉面筋樣的蛋白質(zhì)，面包的比容小、口感粗糙?？梢岳每ㄆ煞蛛x蛋白和小麥活性面筋即谷朊粉來補(bǔ)充黑米中的面筋，使面包在發(fā)酵過程中氣室膜硬化固定，賦予黑米面包一個(gè)能包容氣體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使黑米面包出烤箱冷卻后不易塌陷?？ㄆ煞蛛x蛋白中含有9種必需氨基酸，是人體必需氨基酸的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)[3]，在黑米面包中加入葵花粕分離蛋白不僅能提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，還能增加產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益。本文以葵花粕分離蛋白、谷朊粉、黑米粉和面包粉等為原料制作面包，對(duì)黑米面包的制備工藝進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，研究結(jié)果可為高營(yíng)養(yǎng)黑米面包的開發(fā)提供參考[4]。

1 材料與方法

1.1 材料

黑米粉：市售過100目篩子；面包粉：內(nèi)蒙古恒豐集團(tuán)有限公司；葵花粕分離蛋白：河套學(xué)院農(nóng)學(xué)系食品理化檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室提取，魯花提供原材料；谷朊粉：安徽正源工貿(mào)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

ACS電子稱：中國(guó)凱豐集團(tuán)；SEC-2Y型電烤爐：珠海三麥機(jī)械有限公司；TQ328B電子天平：上海天平儀器廠生產(chǎn)；SUN-MATE醒發(fā)箱：珠海三麥機(jī)械有限公司。

1.3 方法

1.3.1 面包配方的單因素試驗(yàn)方法

面包的基礎(chǔ)配方[5]：水55%，鹽1%、糖10%、酵母1%及改良劑0.4%。研究黑米粉、谷朊粉、葵花粕蛋白的不同添加量對(duì)黑米面包品質(zhì)的影響。通過對(duì)測(cè)定終產(chǎn)品的比容、高徑比、體積、感官評(píng)定，以確定黑米面包的最佳配方，研制出營(yíng)養(yǎng)、天然、衛(wèi)生和方便的食品。

1.3.2 黑米面包品質(zhì)的評(píng)價(jià)方法[6]

面包體積：參照GB/T 14611-2008《糧油檢驗(yàn)小麥粉面包烘焙品質(zhì)試驗(yàn)直接發(fā)酵法》用菜籽替換法測(cè)定面包體積。

比容：面包體積與面包重量之比是面包比容，按下式計(jì)算：比容（mL/g）=面包體積（mL）/面包重量（g），參考GB/T 14611-2008《糧油檢驗(yàn)小麥粉面包烘焙品質(zhì)試驗(yàn)直接發(fā)酵法》對(duì)黑米面包進(jìn)行評(píng)價(jià)。

高徑比：面包的高（cm）與直徑（cm）之比，反映了面包的起發(fā)程度和形狀。

面包的感官評(píng)分見表1[7]：選取具備感官評(píng)價(jià)專業(yè)技能和素質(zhì)的評(píng)價(jià)員10人，對(duì)烘烤好的面包進(jìn)行品嘗并評(píng)價(jià)。根據(jù)中國(guó)農(nóng)科院《面包烘焙品質(zhì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)》制定，總分100分，面包體積35分，紋理結(jié)構(gòu)25分，彈柔性10分，平滑度10分，表皮色澤5分，面包芯色澤5分，表皮質(zhì)地與面包形狀5分，口感5分。

表1 黑米面包評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)表Table 1 Black rice bread score standard table

1.3.3 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.3.1 黑米粉添加量單因素試驗(yàn)

以黑米面包混粉質(zhì)量為基重，固定其他物料的添加量分別為水55%、糖10%、黃油4%、酵母1%、鹽1%、改良劑0.4%，進(jìn)行黑米粉添加量單因素試驗(yàn)，分別添加15%、20%、25%、30%及35%的黑米粉，共5個(gè)水平。

1.3.3.2 谷朊粉添加量單因素試驗(yàn)

從微觀、中觀和宏觀3個(gè)層面，從企業(yè)、部門和產(chǎn)業(yè)多個(gè)維度探討產(chǎn)業(yè)集聚的環(huán)境空間效應(yīng)的形成格局、演變規(guī)律、情景模擬和政策調(diào)控是需要關(guān)注的重要領(lǐng)域?；谙到y(tǒng)動(dòng)力學(xué)、耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同論等方法和模型考慮產(chǎn)業(yè)集聚的環(huán)境空間效應(yīng)所具的依賴性、集聚性和擴(kuò)散性，制定產(chǎn)業(yè)集聚的環(huán)境空間效應(yīng)優(yōu)化政策。從動(dòng)態(tài)性和可視性的角度借助綜合集成技術(shù)分析環(huán)境空間效應(yīng)的擴(kuò)張與縮減、空間結(jié)構(gòu)變化和生態(tài)格局演變，為制定和完善源頭控制污染政策提供科學(xué)的理論支撐。

在1.3.1試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以黑米面包混粉為基重，固定其他物料的添加量分別為水55%、糖10%、黃油4%、酵母1%、鹽1%、改良劑0.4%，進(jìn)行谷朊粉添加量的單因素試驗(yàn)，分別添加2%、3%、4%、5%及6%的谷朊粉，共5個(gè)水平。

1.3.3.3 葵花粕分離蛋白添加量單因素試驗(yàn)

在1.3.1和1.3.2試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，固定其他物料的添加量分別為水55%、糖10%、黃油4%、酵母1%、鹽添加量1%、改良劑0.4%，進(jìn)行葵花粕蛋白添加量的單因素試驗(yàn)，分別添加1%、2%、3%、4%及5%的葵花粕分離蛋白，共5個(gè)水平。

2 結(jié)果分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 黑米粉、面包粉的不同比例對(duì)黑米面包品質(zhì)的影響

添加不同比例的黑米粉對(duì)面包品質(zhì)的影響見表2。

表2 添加不同比例黑米粉對(duì)面包品質(zhì)的影響Table 2 Effect of adding different proportions of black rice flour on bread quality

由表2可知，隨著黑米粉添加比例的增大，面包的高徑比、比容、體積及感官評(píng)分都呈下降趨勢(shì)，從感官評(píng)分看，當(dāng)黑米粉添加量大于30%時(shí)，混粉面團(tuán)不適合做面包。

2.1.2 谷朊粉的不同添加比例對(duì)黑米面包品質(zhì)的影響

從表3可知，隨著谷朊粉在混粉面團(tuán)中添加量的增加，面包的體積、比容及感官評(píng)分都出現(xiàn)了先上升后下降的趨勢(shì)，面包的高徑比出現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，當(dāng)谷朊粉的添加量大于4%時(shí)，面包的品質(zhì)開始下降，感官評(píng)分下降明顯。

2.1.3 葵花粕分離蛋白的不同添加比例對(duì)黑米面包品質(zhì)的影響

添加不同比例葵花粕分離蛋白對(duì)面包品質(zhì)的影響見表4。

表3 不同添加量谷朊粉對(duì)黑米面包高徑比、體積、比容、感官的影響Table 3 Effect of different added gluten powder on aspect ratio，volume，specific volume and sensory of black rice bread

表4 不同添加比例葵花粕分離蛋白對(duì)黑米面包品質(zhì)的影響Table 4 Effect of different ratio of sunflower meal protein isolate on the quality of black rice bread

從表4可知，隨著葵花粕分離蛋白在混粉面團(tuán)中添加比例的增加，黑米面包的比容呈下降趨勢(shì)，黑米面包的高徑比、體積、感官評(píng)分都呈先上升后下降的趨勢(shì)，但在葵花粕分離蛋白添加量為4%時(shí)，面包的比容、感官評(píng)分下降明顯。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果分析

2.2.1 響應(yīng)面優(yōu)化葵花粕分離蛋白黑米面包制備工藝

將葵花粕分離蛋白添加量（%）、黑米粉添加量（%）、谷朊粉添加量（%）三因素通過Design-Expert軟件進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以黑米面包的比容為響應(yīng)值進(jìn)行工藝參數(shù)優(yōu)化，預(yù)測(cè)葵花粕分離蛋白黑米面包加工的最佳工藝條件。試驗(yàn)中共17個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，4個(gè)零點(diǎn)用以估計(jì)試驗(yàn)的誤差，另13個(gè)為析因點(diǎn)。試驗(yàn)水平及編碼見表5。

2.2.3 模型回歸方程及方差分析

利用Design-Expert軟件進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)及回歸擬合，結(jié)果見表6。

表5 試驗(yàn)因素水平編碼Table 5 Test factor level code

表6 葵花粕分離蛋白黑米面包響應(yīng)面設(shè)計(jì)與比容評(píng)定結(jié)果表Table 6 Response surface design and specific volume evaluation results of black rice bread of sunflower meal protein isolate

根據(jù)表6中試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元擬合，獲得葵花粕分離蛋白黑米面包比容對(duì)編碼自變量因素葵花粕分離蛋白添加量、黑米粉添加量、谷朊粉添加量的二次多項(xiàng)式回歸方程如下：

不同模型顯著性方差分析見表7。

表7 面包比容模型方差分析比較Table 7 Variance analysis of bread specific volume model

由表7方差分析可知，葵花粕分離蛋白黑米面包二次方模型的擬合效果優(yōu)于線性模型及三次模型，對(duì)擬合的回歸方程各項(xiàng)系數(shù)的可靠性，可由二次回歸模型的方差分析及相關(guān)系數(shù)評(píng)定，見表8。

表8 面包比容二次回歸模型的方差分析Table 8 Variance analysis of quadratic regression model for specific volume of bread

從表8方差分析中可知，響應(yīng)值比容的二次模型的F=85.45，P＜0.01表明方程顯著，方程中一次項(xiàng)及二次項(xiàng)X2、X2的P值均＜0.01，表明其對(duì)面包比容的影響高度顯著，交互項(xiàng)X1X3、X1X2、X2X3對(duì)比容響應(yīng)值不顯著；模型的校正決定系數(shù)調(diào)整R2=0.976 1，說明該模型僅有2.4%不能用此模型來解釋，能解釋97.6%的響應(yīng)值的變化，復(fù)相關(guān)系數(shù)為0.990 0，說明該二次模型擬合效果良好。

2.2.4 葵花粕分離蛋白黑米面包制備工藝的響應(yīng)面分析及優(yōu)化

根據(jù)模型做出相應(yīng)的響應(yīng)面圖，分析圖片可以對(duì)影響面包比容的任何兩種因素交互效應(yīng)進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，并預(yù)測(cè)最佳因素水平范圍，等高線的進(jìn)行反映交互效應(yīng)的強(qiáng)弱大小，橢圓形表示兩因素之間的交互作用顯著。比較兩組圖響應(yīng)面最高點(diǎn)和等高線可知，在所選范圍內(nèi)存在極值，即響應(yīng)面最高點(diǎn)，同時(shí)也是等高線最小橢圓的中心點(diǎn)。等高線及響應(yīng)曲面見圖1～圖2。

圖1表明當(dāng)黑米在30%時(shí)，比容隨著葵花粕分離蛋白的濃度增大呈減小的趨勢(shì)，當(dāng)葵花粕分離蛋白在2%時(shí)，比容隨著葵花粕分離蛋白的濃度增大呈先增大后減小的趨勢(shì)；從圖1中可以看出，黑米粉和葵花粕分離蛋白對(duì)面包的比容影響較大。

圖1 X2=0，S=f（X1，X3）的等高線及響應(yīng)曲面Fig.1Contour lines and response surfaces for X2=0，S=f（X1，X3）

圖2 X2=0，S=f（X1，X3）的等高線及響應(yīng)曲面Fig.2Contour lines and response surfaces for X2=0，S=f（X1，X3）

圖2表明當(dāng)黑米在30%時(shí)，比容隨著谷朊粉的濃度增大呈先增大后減小的趨勢(shì)，當(dāng)谷朊粉在3%時(shí)，比容隨著黑米的濃度增大呈先增大后減小的趨勢(shì)；從圖2中可以看出，黑米粉和谷朊粉對(duì)面包的比容影響較大。

綜上所述，只有當(dāng)黑米粉、葵花粕分離蛋白、谷朊粉的比例都處于一定的范圍時(shí)，才能獲得理想的面包比容，對(duì)二次多項(xiàng)式的方程進(jìn)行模擬尋優(yōu)，得到最優(yōu)組合如表9所示。

表9 最佳配方的參數(shù)組合Table 9 Parameter combination of optimal recipe

2.2.5 模型驗(yàn)證試驗(yàn)

為了驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性，在預(yù)測(cè)最佳條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，得到實(shí)際比容6.36，與預(yù)測(cè)值基本保持一致，可見本試驗(yàn)的參數(shù)組合有效。

3 結(jié)論

黑米粉與小麥粉混合后，改變了面團(tuán)的加工性質(zhì)，隨著葵花粕分離蛋白在混粉中添加比例的增加，黑米面包的高徑比、體積、感官評(píng)分都呈先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)葵花粕分離蛋白添加量1%～3%時(shí)，黑米面包具有良好的品質(zhì)，繼續(xù)增加葵花粕分離蛋白的添加比例，面包的品質(zhì)逐漸變差，通過單因素和響應(yīng)面試驗(yàn)得到生產(chǎn)葵花粕分離蛋白黑米面包的最佳配方為：黑米粉30%，谷朊粉3%，葵花粕分離蛋白2%。按最佳配方生產(chǎn)的面包比容為6.36。為葵花粕分離蛋白黑米面包的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。