面包復(fù)合改良劑的研究

許粟，黎代權(quán)，余茜，肖娟，蘇美棋，馬風(fēng)偉，馬立志，劉曉燕，梁建芬

（1.貴陽學(xué)院食品與制藥工程學(xué)院，貴州貴陽550005；2.貴州醫(yī)科大學(xué)神奇學(xué)院，貴州貴陽550004；3.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，北京100083）

面包是人類的主食之一，是以小麥粉經(jīng)發(fā)酵、焙烤制作而成。小麥粉的品質(zhì)、面包改良劑的選擇以及面包制作工藝技術(shù)，均能影響面包的加工品質(zhì)和食用品質(zhì)[1-3]。面包品質(zhì)改良劑是由一種或多種成分組成的能延緩面包的老化，改變面團(tuán)的筋力，提高面團(tuán)的機(jī)械加工性能的物質(zhì)，是一種多功能的食品添加劑[4]。一般包括氧化劑、還原劑、乳化劑及酶制劑等[5]。Laurikainen等[6]研究顯示，木聚糖酶可增加面團(tuán)的穩(wěn)定性和柔軟度，使麩皮面包彈性顯著提高。S.Moayedallaie等[7]研究顯示，脂肪酶與乳化劑雙乙酰酒石酸單甘油酯 （diacetyl tartaric acid ester of mono-glycerides，DATEM）可使面包比體積顯著增加。翟力等[8]研究結(jié)表明，添加了黃原膠能使面團(tuán)的吸水率、穩(wěn)定時間和拉伸阻力增加，延緩面包老化。Himmelstein等發(fā)現(xiàn)半纖維素酶能夠提高面團(tuán)可加工性和面包入爐急脹能力，延緩其老化[9]。Funami等[10-11]研究表明非離子多糖、食品親水膠體及乳化劑都可以與淀粉相互作用，能有效降低淀粉的回生速度。劉延奇等研究發(fā)現(xiàn)抗壞血酸可以利用其存在的羥基和羧基與淀粉分子結(jié)合，從而限制淀粉的回生[12]。根據(jù)以上研究表明在面包制作過程中適當(dāng)添加面包改良劑如親水膠體、乳化劑、酶制劑等可有效的改善面包的加工和食用品質(zhì)。與此同時，按一定比例在小麥粉中添加復(fù)合改良劑，具有比使用單一改良劑更好的面團(tuán)品質(zhì)改良效果[13]。因此，對面包復(fù)合改良劑進(jìn)行研究與開發(fā)有利于生產(chǎn)出品質(zhì)和口感更佳的面包食品。

本研究以面包粉為原料，研究親水膠體（阿拉伯膠）、乳化劑（卵磷脂）、酶制劑（α-淀粉酶）3種品質(zhì)改良劑對面包不同品質(zhì)的作用效果，通過測定發(fā)酵流變特性、面包比容、品質(zhì)的評定以及響應(yīng)面法確定3種改良劑復(fù)配的最佳添加量，以開發(fā)出作用效果好、被廣大消費(fèi)者所接受的面包。

1 材料和方法

1.1 原料與試劑

面包粉：北京佐竹精麥面粉有限公司；鮮酵母：河北馬利食品有限公司；白砂糖：中國糖業(yè)酒類集團(tuán)公司；食鹽：中鹽北京市鹽業(yè)公司；α-淀粉酶（5000 IU，分析純）：維信生物科技有限公司；卵磷脂（分析純）：嘉吉亞太食品系統(tǒng)（北京）有限公司；阿拉伯膠（分析純）：深圳市江源商貿(mào)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

BL-2200H電子天平：日本島津公司；Kenwood760和面機(jī)：英國Kenwood公司；SEZ-P醒發(fā)箱、SEZ-2YG烤箱：珠海三麥機(jī)械有限公司；SANYO冰箱：Biomedical Freezer；F3流變發(fā)酵測定儀：法國肖邦（CHOPIN）技術(shù)公司。

1.3 方法

1.3.1 新鮮面團(tuán)、面包的制作流程

操作要點(diǎn)：

1）原輔料預(yù)處理：準(zhǔn)確稱取面粉100 g、酵母3 g、白砂糖10 g、食鹽1 g、水58 mL和添加劑（按試驗(yàn)分別添加單一改良劑和復(fù)合改良劑）。先將面粉與添加劑混勻，加入和面機(jī)，再將白砂糖、食鹽和鮮酵母分別用水溶解，加入和面機(jī)。

2）面團(tuán)攪拌：先將和面機(jī)調(diào)至min檔（43 r/min）攪拌3 min，然后將速度調(diào)為1檔（83 r/min）攪拌1 min，再轉(zhuǎn)至2檔（101 r/min）攪拌1 min，最后調(diào)至3檔（120 r/min）攪拌5 min后結(jié)束。此時面團(tuán)表面平滑光潔，面團(tuán)質(zhì)地柔軟，可被拉成均勻的薄膜。和好的面團(tuán)，溫度在（25±1）℃，面團(tuán)溫度通過調(diào)整加入面中的水溫來控制。

3）發(fā)酵：將調(diào)制好的面團(tuán)取出放在不銹鋼盆中并蓋上保鮮膜，在醒發(fā)箱中發(fā)酵。發(fā)酵溫度為30℃，發(fā)酵時間為40 min。

4）分割整形：取出發(fā)酵好的面團(tuán)將其分割為100g/個的面塊，進(jìn)行壓片、排氣，卷為長約8 cm、直徑約4 cm的圓柱形，置于聽型面包模具中。

5）醒發(fā)：整形好的面團(tuán)接縫處朝下，置于面包聽中，進(jìn)入溫度（37±1）℃、相對濕度85%的醒發(fā)箱中醒發(fā)45 min。

6）烘烤：醒發(fā)好的面團(tuán)進(jìn)行烘烤，烘烤條件為面火溫度150℃、底火溫度170℃，烘烤25 min?？緺t內(nèi)放置一盆清水以調(diào)節(jié)烤箱溫度。

7）冷卻及裝袋：烤完取出面包聽，將面包從烤聽中輕輕磕出，放在室溫（25±1）℃冷卻，1 h后裝入保鮮袋密封。

1.3.2 單因素試驗(yàn)

通過單因素試驗(yàn)研究3種改良劑：阿拉伯膠（不同添加量：0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%）、α-淀粉酶（不同添加量：6、7、8、9、10 mg/kg）、卵磷脂（不同添加量：0.35%、0.40%、0.45%、0.50%、0.55%）對面團(tuán)產(chǎn)氣量的影響，最終確定改良劑的添加量。

1.3.2.1 發(fā)酵流變特性的測定

將調(diào)制好的面團(tuán)放入發(fā)酵流變儀中，（添加單一改良劑測定條件：面團(tuán)315 g、砝碼質(zhì)量：1 kg、溫度38℃、測定3 h；添加復(fù)合改良劑測定條件：面團(tuán)250 g、砝碼質(zhì)量：1 kg、溫度38℃、測定3 h）測定面團(tuán)在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的總CO2氣體的量以及面團(tuán)的持氣量。發(fā)酵流變儀主要是對面團(tuán)在發(fā)酵過程中產(chǎn)生CO2氣體的量以及面團(tuán)的持氣力進(jìn)行評價(jià)。

1.3.2.2 面包比容的測定（油菜籽排除法）

參考GB/T14612-2008《糧油檢驗(yàn)小麥粉面包烘焙品質(zhì)試驗(yàn)中種發(fā)酵法》，面包出爐5min內(nèi)，稱取面包的重量；用油菜籽置換法測面包的體積，記錄每個面包的重量和體積，分別取平均值W和V。面包比容計(jì)算公式如下：

式中：SV為面包比容，mL/g；V為樣品面包體積平均值，mL；W為樣品面包質(zhì)量平均值，g。

1.3.2.3 面包品質(zhì)的評定

面包的品質(zhì)的評定主要通過感官評價(jià)法，評分標(biāo)準(zhǔn)參照美國烘焙學(xué)院在1937年所設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。

1.3.3 響應(yīng)面法優(yōu)化試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)，采用三因素三水平的響應(yīng)面法，試驗(yàn)因子編碼及水平見表1。

表1 響應(yīng)面三因素三水平試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 1 Response surface three-factor five-level experimental design

1.4 數(shù)據(jù)處理

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面法，按照Design Expert軟件中的 Central Composite Design模型，對試驗(yàn)設(shè)計(jì)各組的CO2產(chǎn)氣量進(jìn)行方差分析、回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 卵磷脂的單因素試驗(yàn)

卵磷脂的添加量對面團(tuán)產(chǎn)氣量的影響見圖1。

圖1 卵磷脂的添加量對面團(tuán)產(chǎn)氣量的影響Fig.1 Effect of the amount of lecithin added on the gas production of dough

由圖1可以看出：隨著卵磷脂添加量的增加（0.35%～0.55%），面團(tuán)的產(chǎn)氣量呈先升高后下降的趨勢，且趨勢變化顯著；當(dāng)卵磷脂添加量為0.45%時，面團(tuán)的產(chǎn)氣量最大且為3 026 mL。因此，卵磷脂的最適添加量為0.45%。

2.1.2 α-淀粉酶的單因素試驗(yàn)

α-淀粉酶的添加量對面團(tuán)產(chǎn)氣量的影響見圖2。

圖2 α-淀粉酶的添加量對面團(tuán)產(chǎn)氣量的影響Fig.2 Effect of the amount of α-amylase added on the gas production of dough

由圖2可以看出：隨著α-淀粉酶添加量的增加（6 mg/kg～10 mg/kg），面團(tuán)的產(chǎn)氣量呈先升高后下降的趨勢，且趨勢變化顯著；當(dāng)α-淀粉酶的添加量為8 mg/kg時，面團(tuán)的產(chǎn)氣量最大且為2 971 mL。因此，α-淀粉酶的最適添加量為8 mg/kg。

2.1.3 阿拉伯膠的單因素試驗(yàn)

阿拉伯膠的添加量對面團(tuán)產(chǎn)氣量的影響見圖3。

圖3 阿拉伯膠的添加量對面團(tuán)產(chǎn)氣量的影響Fig.3 Effect of the amount of gum arabic on the gas production of dough

由圖3可以看出，隨著阿拉伯膠的添加量的增加（0.5%～1.5%），面團(tuán)的產(chǎn)氣量呈先升高后下降的趨勢，且趨勢變化顯著；當(dāng)阿拉伯膠的添加量為1%時，面團(tuán)的產(chǎn)氣量最大且為3 697 mL。因此，阿拉伯膠的最適添加量為1%。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)結(jié)果

響應(yīng)面分析試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果見表2，回歸模型方差分析表見表3。

表2 響應(yīng)面分析試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 2 Response surface analysis test design and results

表3 回歸模型方差分析表Table 3 Regression model analysis of variance

按照Design Expert軟件中的Central Composite Design模型，對試驗(yàn)設(shè)計(jì)各組的CO2產(chǎn)氣量進(jìn)行回歸分析，得回歸方程為：

式中：Y為CO2氣體產(chǎn)量；A、B、C分別為上述3個自變量的編碼值。

試驗(yàn)所選模型的失擬項(xiàng)p=0.118 4＞0.05，失擬項(xiàng)差異不顯著，表明該方程對試驗(yàn)擬合度好，試驗(yàn)誤差小。因此，可使用此數(shù)學(xué)模型對所得的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。該模型相關(guān)系數(shù)是0.968 4，校正決定系數(shù)是0.927 8，該模型能解釋97.71%響應(yīng)值變化，僅有2.29%的變異不能用此模型解釋；它和校正決定系數(shù)接近，表明此模型是合適的。一次項(xiàng)A、B、C不顯著，二次項(xiàng) A2、B2、C2極顯著，交互項(xiàng) AB、AC、BC 顯著，說明各因數(shù)對面團(tuán)發(fā)酵過程中產(chǎn)生CO2氣體的影響顯著。

依據(jù)3個一次項(xiàng)回歸系數(shù)絕對值的大小可知因素主效應(yīng)關(guān)系為：卵磷脂＞α-淀粉酶＞阿拉伯膠。

2.3 CO2氣體響應(yīng)面法分析與優(yōu)化

2.3.1 CO2氣體響應(yīng)面法分析

根據(jù)模型的回歸方程，固定一個因素在編碼值0水平，分析另外兩個因素對CO2產(chǎn)量的影響，Design Expert軟件生成3個三維響應(yīng)面見圖4～圖6。

圖4 阿拉伯膠和卵磷脂添加量對面團(tuán)產(chǎn)生CO2氣體量的影響Fig.4 Effect of the amount of gum arabic and lecithin added on the amount of CO2gas produced in the dough

從圖4可以看出，α-淀粉酶的添加量為8 mg/kg時，阿拉伯膠和卵磷脂添加量對面團(tuán)產(chǎn)生CO2氣體量的影響。當(dāng)卵磷脂添加量不變時，隨著阿拉伯膠添加量的升高，面團(tuán)產(chǎn)生的CO2氣體量先升高后降低；當(dāng)阿拉伯膠的添加量不變時，隨著卵磷脂的添加量升高，面團(tuán)產(chǎn)生的CO2氣體量有相同的變化趨勢。CO2氣體的變化速率顯示卵磷脂的主效應(yīng)大于阿拉伯膠，與統(tǒng)計(jì)結(jié)果相符。

圖5 阿拉伯膠和α-淀粉酶添加量對面團(tuán)產(chǎn)生CO2氣體量的影響Fig.5 Effect of the amount of gum arabic and α-amylase added on the amount of CO2gas produced in the dough

從圖5可以看出，卵磷脂的添加量為0.45%時，阿拉伯膠和α-淀粉酶添加量對面團(tuán)產(chǎn)生CO2氣體量的影響。當(dāng)阿拉伯膠添加量不變時，隨著α-淀粉酶添加量的升高，面團(tuán)產(chǎn)生的CO2氣體量先升高后降低；當(dāng)α-淀粉酶添加量不變時，隨著阿拉伯膠添加量的升高，面團(tuán)產(chǎn)生的CO2氣體量有相同的變化趨勢。CO2氣體的變化速率顯示α-淀粉酶的主效應(yīng)大于阿拉伯膠，與統(tǒng)計(jì)結(jié)果相符。

圖6 α-淀粉酶和卵磷脂添加量對面團(tuán)產(chǎn)生CO2氣體量的影響Fig.6 Effect of the amount of α-amylase and lecithin added on the amount of CO2gas produced in the dough

從圖6可以看出，阿拉伯膠的添加量為1%時，α-淀粉酶和卵磷脂添加量對面團(tuán)產(chǎn)生CO2氣體量的影響。當(dāng)α-淀粉酶添加量不變時，隨著卵磷脂的添加量升高，面團(tuán)產(chǎn)生的CO2氣體量先升高后降低；當(dāng)卵磷脂添加量不變時，隨著α-淀粉酶添加量的升高，面團(tuán)產(chǎn)生的CO2氣體量有相同的變化趨勢。CO2氣體的變化速率顯示卵磷脂的主效應(yīng)大于α-淀粉酶，與統(tǒng)計(jì)結(jié)果相符。

2.3.2 復(fù)合改良劑配方優(yōu)化

用Design Expert軟件進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化，所得到的優(yōu)化的結(jié)果為：阿拉伯膠添加量1.01%，卵磷脂添加量0.44%，α-淀粉酶添加量7.96 mg/kg。在此優(yōu)化條件下，響應(yīng)面模型所預(yù)測的CO2最大產(chǎn)氣量為4 095 mL。

2.3.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

對響應(yīng)面法優(yōu)化的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，即使用阿拉伯膠添加量1.01%，卵磷脂添加量0.44%，α-淀粉酶添加量7.96 mg/kg這一組合，進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證。在此條件下，面團(tuán)產(chǎn)生CO2氣體量為4 103 mL，誤差值為0.12%接近且都高于Design Expert軟件得到的預(yù)測值。由此證明試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃侠?，試?yàn)結(jié)果理想。

2.4 優(yōu)化結(jié)果與空白和只添加單一改良劑的結(jié)果比較

2.4.1 面團(tuán)產(chǎn)氣量及面包比容的比較

表4比較了空白、阿拉伯膠與復(fù)配最優(yōu)組合面團(tuán)的產(chǎn)氣量及面包的比容。

表4 空白、阿拉伯膠與復(fù)配最優(yōu)組合面團(tuán)產(chǎn)氣量及面包比容的比較Table 4 Comparison of gas production volume in dough and specific bread volume of blank，gum arabic and compound additives

由表4可以看出，復(fù)配后的添加劑對于提升面團(tuán)在發(fā)酵過程中CO2氣體產(chǎn)量較空白和只添加阿拉伯膠有非常明顯的效果，差異顯著。說明本試驗(yàn)的復(fù)配添加劑對于促進(jìn)面團(tuán)產(chǎn)生CO2氣體是有意義的。當(dāng)添加阿拉伯膠時，面包的比容較空白差異不顯著；當(dāng)添加復(fù)合添加劑后，面包的比容較添加阿拉伯膠和空白有較大提高，差異顯著。因此，說明該復(fù)合添加劑對于提升面包的比容有較大的促進(jìn)作用。

2.4.2 面包品質(zhì)的比較

應(yīng)用不同的添加劑獲得面包的外觀及斷面分別如圖7，圖8所示，其感官評價(jià)結(jié)果如表5所示。

圖7 空白、添加阿拉伯膠及添加復(fù)合添加劑的面包體積的比較Fig.7 Comparison of bread volume with blank，added gum arabic and adding compound additives

圖8 空白、添加阿拉伯膠及添加復(fù)合添加劑的面包質(zhì)構(gòu)的比較Fig.8 Comparison of bread texture with blank，gum arabic and additive additives

表5 阿拉伯膠與復(fù)合改良劑對面包感官評分的影響結(jié)果品質(zhì)評定結(jié)果Table 5 Quality evaluation results of adding composite additives，single additives and blank bread

由表5可知：當(dāng)只添加單一改良劑時，面包的品質(zhì)較空白有所提高，但是改良效果并不是很顯著；當(dāng)添加復(fù)合改良劑后，面包的品質(zhì)有顯著改善，感官評價(jià)分?jǐn)?shù)達(dá)到88分，說明該復(fù)合添加劑可以顯著的改善面包的品質(zhì)。

3 結(jié)論

通過本次研究，最適復(fù)合改良劑的配方為阿拉伯膠添加量1.01%，卵磷脂添加量0.44%，α-淀粉酶添加量7.96 mg/kg；最適添加劑的應(yīng)用使面團(tuán)的產(chǎn)氣量由空白的603 mL/100 g提升至1 641 mL/100 g，面包的比容由2.64 mL/g提升至3.70 mL/g，面包的感官品質(zhì)評分由72分提升至88分，添加復(fù)合改良劑后，面包的品質(zhì)得到顯著提高，較空白和只添加單一添加劑相比有很顯著的提升，添加復(fù)合改良劑后的面包不論是從比容還是從口感、色澤方面，都有顯著的改善。由此說明復(fù)配的添加劑顯著的改善了面包的各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)。