高鈣燕麥粉面包的研制※

高紅梅 陳 濤 李 雪 丁志剛

(安徽科技學院,安徽 鳳陽 233100)

燕麥中含有豐富的淀粉、水溶性纖維、維生素和礦物質元素等，其中水溶性纖維以及β-葡聚糖能夠降低膽固醇、控制血糖；鋅能夠促進傷口愈合；鈣和錳能夠預防骨質疏松和補充鈣的攝入；燕麥中豐富的纖維素以及維生素B群，有助于身體消化吸收功能的正常運作[1]；而維生素B群還可以幫助解壓，適合快節(jié)奏的上班族和學業(yè)壓力大的學生群體，是一種兼顧營養(yǎng)又不致發(fā)胖的健康食品。雞蛋殼中含有大量的碳酸鈣,卻并沒有被有效利用,只有小部分作為飼料投入生產,大部分直接被丟棄。但其實碳酸鈣能夠被人體胃液消化吸收,可以作為一種有效的補鈣劑，中國居民每天的鈣含量攝入連推薦攝入量的50%都不到[2],可以利用它有效地補充中國居民的鈣含量攝入。

目前，國內外主要的燕麥產品為燕麥面包、燕麥餅干、燕麥飲料、燕麥香腸、燕麥掛面等，但將燕麥與人體所需宏量元素相結合的研究相對較少。若將燕麥粉、雞蛋殼粉加入到高筋面粉中可以制成美味并富含豐富營養(yǎng)元素的美食,同時解決了鈣含量攝入不足的問題。

本文利用感官評分和鈣含量值作為單因素實驗的決定值，通過響應面法對其工藝進行優(yōu)化。用Design Expert軟件進行模擬得到二次多項式回歸預測模型,最終得到最佳的工藝條件[3]。

1 材料與方法

1.1 實驗材料與主要設備

1.1.1 實驗材料

安琪金裝耐高糖活性干酵母，高筋小麥粉(蛋白質含量18%)，燕麥熟粉，無鹽黃奶油，雞蛋殼粉(碳酸鈣含量92%，2000目)，雞蛋，碳酸鈣(優(yōu)級純)，氫氧化鉀(分析純)，高氯酸(優(yōu)級純)，硫化鈉(分析純)，鹽酸(優(yōu)級純)，檸檬酸鈉(分析純)，乙二胺四乙酸二鈉(分析純)，硝酸(優(yōu)級純)。

1.1.2 主要設備及儀器

和面機HMJ-D3826：廣東小熊廚房電器有限公司；烤箱YXD-Z204：佛山市樂創(chuàng)網絡科技有限公司；電子天平LQ-C5001：上?，幮码娮涌萍加邢薰?；發(fā)酵箱YD-12：天津市壹達電器設備有限公司；馬弗爐YTH-2.5-10：余姚市金電儀表有限公司；電熱爐DK-98-Ⅱ：天津市泰斯特儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 高鈣燕麥粉面包的工藝流程

酵母活化+高筋小麥粉、燕麥粉及輔料→調制面團→分割、壓面、整形→基本發(fā)酵→整形→醒發(fā)→烘焙→冷卻、包裝

1.2.2 高鈣燕麥粉面包工藝操作要點

(1)調制面團:先在和面機放入除黃油外的其他輔料,加水量一般控制在面粉重量的45%～55%,再加入250g混合面粉攪拌15min,至面筋基本成形后加入融化的黃油繼續(xù)攪拌10min,到面團能夠形成透明薄膜為止。

(2)基本發(fā)酵:基本發(fā)酵的溫度為36℃,相對濕度為80%，時長為1h。

(3)整形:將面團均分成三份,用搟面杖將其制成吐司狀,放入刷好油的450g吐司模具中。

(4)醒發(fā):醒發(fā)的溫度為36℃,相對濕度為80%，時長為1h。

(5)烘焙:烤箱上層溫度為170℃，底層溫度為150℃。預熱10min后，正式進行烘焙，烘焙時間為25min左右。

(6)冷卻包裝:面包自然冷卻至室溫，然后用保鮮膜進行密閉包裝。

1.2.3 實驗基本配方

高筋面粉250g，酵母添加量1.2%，面包改良劑0.5%，砂糖11%，鹽1%，雞蛋1個，黃油10%，水45%～50%(包括液體輔料如雞蛋中的水分)。發(fā)酵的溫度為36℃，相對濕度為80%，時長為1h。醒發(fā)的溫度為36℃，相對濕度為80%，時長為1h?？鞠錅囟葹樯蠈?70℃，底層150℃，時長25min左右。

1.3 實驗方案

1.3.1 高鈣燕麥粉面包工藝的單因素條件確定

燕麥粉添加量的確定：以基本配方中面粉總量250g不變?yōu)榛鶞?，燕麥粉的添加量為變量。分別添加15g、22.5g、30g、37.5g、45g，其他條件與基本配方相同。烘烤后進行感官評分和比容的測定，確定最佳添加量。

綿白糖添加量的確定：分別添加12.5g、20g、27.5g、35g、42.5g的綿白糖，其他條件與基本配方相同。烘烤后進行感官評分，確定最佳添加量。

黃油添加量的確定：分別添加17.5g、25g、32.5g、40g、47.5g的黃油，其他條件與基本配方相同。烘烤后進行感官評分，確定最佳添加量。

雞蛋殼粉添加量的確定：分別添加10g、15g、20g、25g、30g的雞蛋殼粉，其他條件與基本配方相同。烘烤后進行感官評分及鈣含量的測定，確定最佳添加量。

食鹽添加量的確定：分別添加1.25g、2.5g、3.75g、5g、6.25g的食鹽，其他條件與基本配方相同。烘烤后進行感官評分，確定最佳添加量。

1.3.2 響應面試驗的設計

本試驗以單因素實驗結果為依據，選取其中三個因素進行響應面試驗。根據中心組和Box-Behnken試驗設計原理,采用三因素三水平的響應面分析法來確定高鈣燕麥粉面包的最佳配方。

1.4 感官評定標準

將自然冷卻至室溫后的面包,交由本專業(yè)的7位同學組成的感官評定小組進行感官評價。以中國農業(yè)科學院《面包烘焙品質評分標準》為參考，由小組成員對產品進行感官評分，取其平均值作為最終感官評分值,感官評定標準見表1。

表1 高鈣燕麥粉面包的感官評價標準

1.5 比容的測定

用天平測得面包質量M，再用小米做填充劑，燒杯為容器。放入面包樣品與填充劑，用直尺刮平，容器體積減去所加入的填充劑體積即為面包樣品體積V。根據公式P=V/M得出比容P值[4]。

1.6 鈣含量的測定

本文采用EDTA滴定法對鈣含量進行測定。用干法灰化法對固體試樣進行處理，得到試樣待測液。利用待測液中鈣與EDTA和鈣紅指示劑的絡合物穩(wěn)定性不同，以顏色變化來確定滴定終點。根據EDTA用量來計算出鈣的含量[5]。

2 試驗結果與分析

2.1 單因素

2.1.1 燕麥粉添加量對面包品質的影響

參照實驗1.2.3，混合面粉總量250g保持不變，以燕麥粉添加量為變量。依次添加15g、22.5g、30g、37.5g、45g，其余指標不變，進行感官評價結果可知，燕麥粉添加量對于感官評分影響極大。在燕麥粉添加量為22.5g時達到峰值，超過22.5g時感官評分呈下降趨勢，同時比容值最高，面包品質最好。在添加量超過22.5g前，燕麥粉添加量增加，面包品質越好；燕麥粉添加量超過22.5g后，燕麥粉添加量增加面包品質減少，與感官評分規(guī)律相符。出現這種現象的原因是適量的燕麥粉添加不會對面團中面筋的生成產生影響，反而賦予了面包特殊的香味。但當添加量過多時，燕麥粉缺乏麩質,不利于酵母發(fā)酵，且燕麥粉中的蛋白質不是面筋蛋白類型,不適合面筋的形成，影響了面包的品質，造成比容減小和評分下降。

2.1.2 綿白糖添加量對面包品質的影響

參照實驗1.2.3，以綿白糖添加量為變量，依次添加12.5g、20g、27.5g、35g、42.5g，其余指標不變，進行感官評價，結果可知，隨著綿白糖添加量的提高,面包的感官評分逐漸升高到一個峰值再逐步下降。綿白糖含量在27g時,感官評分最高，可確定為最佳添加量。造成這種現象的原因是添加量不足時，制成的面包甜度不足，清淡無味；適量的綿白糖添加量，能夠有助于酵母的活化，并且使面包甜度適中；綿白糖添加量過多時，焦糖化作用使面包表皮顏色過深甚至發(fā)黑，面包口感太膩，故評分下降。

2.1.3 黃油添加量對面包品質的影響

參照實驗1.2.3，以黃油的添加量為變量，依次添加17.5g、25g、32.5g、40g、47.5g，其余指標不變，進行感官評價，結果可知，作為鎖住水分和延緩面筋衰老并提供奶香味等作用的黃油并不是添加量越多越好,它豐富的脂肪會影響口感和人體健康,同時含量過多的黃油本身含水量極少，會增加滲透壓，影響酵母活性。而添加量不足時，面包奶香味不足，膨脹率不足，口感較差。所以面包的感官評分會先上升后下降，在添加量為25g時，達到最高峰值。故黃油最佳添加量為25g，此時面包品質最好。

2.1.4 雞蛋殼粉添加量對面包品質的影響

參照實驗1.2.3，以雞蛋殼粉的添加量為變量，依次添加10g、15g、20g、25g、30g，其余指標不變，進行感官評價和鈣含量的測定，結果可知，在雞蛋殼粉添加量未超過20g之前，面包的感官評分緩慢下降，超過20g后，面包的感官評分下降明顯。造成這種現象的原因可能是雞蛋殼粉本身沒有味道或者刺鼻性氣味,而且顆粒十分細小[6]。在添加量不多時對面包的口感和風味影響比較小,在添加量過多時，其本身過高的硬度會比較明顯地影響到面包的口感和組織結構，所以感官評分下降較快。因為是制作具有一定補鈣功能的面包，所以鈣含量也十分重要，因此要結合圖1來確定雞蛋殼粉的最佳添加量。

圖1 雞蛋殼粉添加量對面包鈣含量的影響

根據《中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量》，我國居民每日鈣含量推薦攝入量應在600mg/d～1 200mg/d。而根據調查，中國居民每日鈣含量實際攝入量不到推薦值的一半[2]。因此本文將高鈣燕麥粉面包的鈣含量設定為滿足在200mg/100g之上。圖1中添加量為20g時滿足條件。結合前面的分析，雞蛋殼粉添加量在20g時，對感官評分的影響較小。綜上，將雞蛋殼粉的添加量定在20g。

2.1.5 食鹽添加量對面包品質的影響

參照實驗1.2.3，以食鹽的添加量為變量，依次添加1.25g、2.5g、3.75g、5g、6.25g，其余指標不變，進行感官評價的測定，結果可知，隨著食鹽添加量的增加，面包的感官評分先增加后下降，在2.5g時達到峰值，此時面包品質最好，故最佳食鹽添加量為2.5g。造成這種現象的原因是因為食鹽對于面包品質的影響主要在于調味及通過滲透壓調節(jié)酵母的生長發(fā)酵,影響面筋的形成等[7]。食鹽添加量過多時，較高的滲透壓會影響酵母活性，進而降低面包品質；在食鹽含量超過2%的面包中能略微感受到苦澀的味道,造成感官評分下降。

2.2 響應面試驗

2.2.1 響應面試驗優(yōu)化數據

面包的比容是面包品質評定中十分重要而且較為簡單的一項測定指標,也是最直觀的數據之一。根據單因素實驗的結果確定了在以混合面粉250g(高筋面粉∶燕麥粉為91∶9)為基準，以食鹽添加量(A)、黃油添加量(B)、綿白糖添加量(C)為響應因素，面包比容為響應值(R1)。根據中心組和Box-Behnken試驗設計原理，采用三因素三水平的響應面分析法來確定高鈣燕麥粉面包的最佳配方。響應面試驗因素水平見表2。為了研究所選因素對高鈣燕麥粉面包的比容的影響,列出試驗方案和結果見表3以及方差分析見表4，回歸模擬的可信度分析見表5。

表2 響應面試驗因素水平

表3 試驗方案和結果

表4 響應面試驗方差分析(比容)

表5 回歸模型的可信度分析

2.2.2 回歸方程的建立與分析

采用Design Expert軟件對試驗值采取二元回歸擬合,模擬出高鈣燕麥粉面包的比容對食鹽添加量、黃油添加量和綿白糖添加量的二次多項回歸方程：

R1=5.73+0.019A+0.017B+0.046C-7.500E-0.03AB-0.015AC-0.018BC-0.32A2-0.18B2-0.025C2

由表3、表4、表5的數據分析得出,p<0.000 1表示所得回歸方程的模型極顯著。失擬檢測p=0.407 4>0.05不顯著,表明此回歸的模型比較理想,可信度較高。復相關系數R2(Pred R-Squared)=97.43%,表示該模型與實際擬合程度較好,能說明97.43%響應值的變化,結果誤差小。校正后R2(Adj R-Squared)=99.31%,說明有99%的彈性值變異分布在三因素之內,總變異度有1%不能由該模型來解釋。

由表4可以看出，在上述選取的因素中對高鈣燕麥粉面包比容的影響程度的強弱順序依次為:綿白糖添加量(C)>食鹽添加量(A)>黃油添加量(B)。

2.2.3 多因素交互作用分析

利用Design Expert軟件，通過響應面分析可以得出食鹽添加量(A)、黃油添加量(B)和綿白糖添加量(C)這三個因素的三維響應曲面圖和等高線圖，從中可以分析出這三個因素兩兩之間的交互作用強弱和對比容的影響程度。結果如圖2，圖3和圖4。

圖2食鹽添加量和黃油添加量對高鈣燕麥粉面包比容影響的三維響應曲面圖和等高線圖

由圖2可以看出，隨著食鹽添加量的提高,高鈣燕麥粉面包的比容先高后低呈一個曲線；當黃油的添加量逐漸增加時，比容大小也先升高到一個峰值，然后逐步下降。等高線圖呈現出一個似橢圓的圖,表明食鹽添加量和黃油添加量2個因素有一定的交互作用，而食鹽添加量對面包比容的影響相對顯著一點。

由圖3可以看出，在混合面粉總量不變的情況下,隨著食鹽添加量和綿白糖添加量的增加,面包的比容也先升高后降低,呈現出不同的峰形。由此可見適當地改變食鹽添加量和綿白糖添加量能夠使面包品質更好。從等高線圖中也可以看出食鹽添加量和綿白糖添加量之間有交互作用，綿白糖添加量對面包比容的影響明顯高于食鹽。

由圖4可知,隨著黃油添加量和綿白糖添加量的增加,面包比容先增加后減少。橢圓形的等高線圖表明黃油添加量和綿白糖添加量這兩個因素之間存在著交互作用。在等高線圖中可以明顯看出綿白糖對面包比容的影響程度大于黃油。

從圖2、圖3、圖4可以看出,食鹽添加量和綿白糖添加量對高鈣燕麥粉面包比容的影響較為顯著,食鹽最佳添加量在1.75g～2.75g之間,綿白糖最佳添加量在29g～35g之間;而黃油添加量對面包比容的影響相對不大,最佳添加量在20.5g～26.5g之間。

2.3 高鈣燕麥粉面包制作工藝優(yōu)化

以混合面粉250g(高筋面粉∶燕麥粉為91∶9)為基準，根據二元回歸擬合方程所建立的模型對影響因素進行優(yōu)化分析,得出高鈣燕麥粉面包的最優(yōu)添加配比為:食鹽添加量2.51g,黃油添加量25.03g,綿白糖添加量34.42g。為方便生產,將模型得到的參數進行修正得到加工中的實際添加量為食鹽2.5g,黃油為25g,綿白糖為34g。在最優(yōu)條件下模型預測的高鈣燕麥粉面包的比容值為5.751 4 mL/g。

2.4 驗證性試驗

為檢驗該最優(yōu)條件是否正確,將采用計算出的最優(yōu)條件做高鈣燕麥粉面包驗證性試驗。這里做三組平行驗證性試驗,數據見表6。

由表6可知，測得面包其平均值為5.76mL/g，與預測值5.75mL/g只相差0.01，故利用二元回歸擬合方程對高鈣燕麥粉面包的制作工藝優(yōu)化的條件具有可靠性。其鈣含量平均值為248.46mg/100g，鈣含量遠高于一般食品,能夠作為補鈣食品食用。

表6 驗證性試驗數據

3 結論

以單因素實驗結果為依據，通過應用Box-Behnken分析法,利用Design Expert軟件進行分析處理,得到影響面包比容的因素從大到小依次為:綿白糖添加量>食鹽添加量>黃油添加量。通過軟件給出的回歸方程得到最優(yōu)工藝參數為:食鹽2.5g,黃油25g,綿白糖34g。

當燕麥粉添加量22.5g、雞蛋殼粉添加量20g、食鹽添加量2.5g、黃油添加量25g、綿白糖添加量34g時,做出的高鈣燕麥粉面包的比容為5.76mL/g,鈣含量值為248.46mg/100g，能夠散發(fā)出熟燕麥特殊的香氣，又擁有面包的奶香味，同時面包帶有較為明顯的甜味,呈現出淡淡的棕色，風味純正,符合大部分消費者的口味,能夠補充中國居民日常鈣含量的攝入。