混料試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化面包專用粉配方

班進(jìn)福，高振賢，張國叢，郭家寶，鄭書海，劉彥軍

(石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院//河北省小麥工程技術(shù)研究中心，河北 石家莊 050041)

隨著人們飲食結(jié)構(gòu)的改變，對優(yōu)質(zhì)面包專用粉的需求日益增加。由于單一品種品質(zhì)指標(biāo)在烤制面包時(shí)存在不足，通過小麥或小麥粉的合理搭配，可以彌補(bǔ)單一品種品質(zhì)的某些不足，將有限等級(jí)的小麥粉配制成多種專用小麥粉，從而提高小麥原糧的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和使用價(jià)值[1-4]，配粉研究已成為制粉產(chǎn)業(yè)的重要研究課題[5]。本研究以河北省4個(gè)主推小麥品種為材料，測定了小麥品質(zhì)指標(biāo)，采用混料試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化面包專用粉配方，通過實(shí)驗(yàn)室制作、評分和面包的質(zhì)構(gòu)儀測定，結(jié)合感官評價(jià)和質(zhì)構(gòu)儀測定兩種方法研制面包專用粉配方，旨在提高小麥專用粉加工品質(zhì)和產(chǎn)后經(jīng)濟(jì)效益，滿足人們消費(fèi)和市場需求。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

小麥品種：藁優(yōu)9415、冀師02-1、石優(yōu)20、石優(yōu)17，由趙縣農(nóng)場提供。

Perten9100近紅外(NIR)谷物品質(zhì)分析儀，瑞典波通公司；MLU202 實(shí)驗(yàn)?zāi)ィ瑹o錫布勒機(jī)械制造有限公司；2200型面筋指數(shù)儀，瑞典Perten公司；880508沉降值測定儀，德國布拉本德公司；810110型粉質(zhì)儀，德國布拉本德公司；8600.33.002型拉伸儀，德國布拉本德公司。

1.2 試驗(yàn)方法

蛋白質(zhì)含量測定：參考GB/T 24899—2010《糧油檢驗(yàn) 小麥粗蛋白質(zhì)含量測定 近紅外法》；濕面筋含量及面筋指數(shù)測定：參考GB/T 5506.2—2008《小麥和小麥粉 面筋含量 第2部分：儀器法測定濕面筋》；沉淀值測定：參考GB/T 15685—2011《糧油檢驗(yàn) 小麥沉降指數(shù)測定 SDS法》；粉質(zhì)參數(shù)測定：參考GB/T 14614—2019《糧油檢驗(yàn) 小麥粉面團(tuán)流變學(xué)特性測試 粉質(zhì)儀法》；拉伸參數(shù)測定：參考GB/T 14615—2019《糧油檢驗(yàn) 小麥粉面團(tuán)流變學(xué)特性測試 拉伸儀法》；面包制作和評分：參考中國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SB/T 10139—93《面包用小麥粉》。

面包烤出后，在室溫下冷卻20 min后測定面包體積，并稱重。在室溫下冷卻1 h后，裝入塑料袋并密封，在室溫下放置12 h后對面包進(jìn)行品質(zhì)評價(jià)。面包質(zhì)構(gòu)特性測定：采用英國的TA-XT2i型物性測定儀，測試選用探頭型號(hào)：SMSP/R36；儀器工作參數(shù)：測定模式auto；測試前探頭移動(dòng)速度2.0 mm/s；測試過程中探頭移動(dòng)速度1.0 mm/s；測試后探頭返回移動(dòng)速度1.0 mm/s；壓縮比例75%；停留時(shí)間5 s；起始力20 g；測定指標(biāo)為硬度、黏著性、彈性、黏聚性、膠著性、咀嚼度、回復(fù)性，堅(jiān)實(shí)度[6]。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)方案采用有約束單純性格子法混料試驗(yàn)設(shè)計(jì)。本試驗(yàn)在單純形混料設(shè)計(jì)中，采用四頂點(diǎn)正規(guī)單純形(正四面體)的三階格子點(diǎn)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，如圖1。

圖1 {4，3}單純形格子點(diǎn)設(shè)計(jì)

圖1中A，B，C，D4個(gè)頂點(diǎn)表示單一成分的混料，AB，AC，AD，BC，BD，CD三邊上的點(diǎn)表示2種成分的混料，ABC，ACD，ABD，BCD四面上的點(diǎn)表示3種成分的混料，正四面體內(nèi)的點(diǎn)則表示4種成分的混料。

試驗(yàn)由4種小麥粉組成，各自所占的百分比分別為：X1、X2、X3、X4，有如下約束條件：X1≥a1=0，X2≥a2=0，X3≥a3=0，X4≥a4=0.5則：

X1=[1-(a1+a2+a3+a4)]Z1+a1

X2=[1-(a1+a2+a3+a4)]Z2+a2

X3=[1-(a1+a2+a3+a4)]Z3+a3

X4=[1-(a1+a2+a3+a4)]Z4+a4

則：X1=0.5Z1、X2=0.5Z2、X3=0.5Z3、X4=0.5Z4+0.5。

由于是4種組分，故選擇{4，3}單純形格子點(diǎn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方案見表1。

表1 {4，3}單純形格子法混料試驗(yàn)設(shè)計(jì)表

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用DPS17.10 Duncan新復(fù)極差法對數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較分析，建立面包質(zhì)構(gòu)參數(shù)和感官評分與配比的回歸方程分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥籽粒品質(zhì)性狀

供試小麥品種品質(zhì)性狀參數(shù)見表2。

表2 小麥品種品質(zhì)性狀

2.2 面包品質(zhì)性狀

面包加工品質(zhì)性狀見表3。

表3 面包加工品質(zhì)性狀

由表3可見，供試小麥品種硬度均值由大到小的順序依次為：石優(yōu)17、藁優(yōu)9415、石優(yōu)20和冀師02-1；面包黏著性，石優(yōu)17顯著大于其他3個(gè)小麥品種，冀師02-1最小；面包彈性的變化范圍為0.942～0.948，差異不顯著；面包回復(fù)性的變化范圍為0.325～0.334，藁優(yōu)9415的面包回復(fù)性顯著低于冀師02-1和石優(yōu)20；面包堅(jiān)實(shí)度的變化范圍為175～238，石優(yōu)17的面包堅(jiān)實(shí)度均顯著高于其余三個(gè)小麥品種；面包評分的范圍為76.5～87.0，藁優(yōu)9415和冀師02-1的面包評分顯著高于石優(yōu)20和石優(yōu)17。

2.3 基于混料試驗(yàn)設(shè)計(jì)的面包品質(zhì)狀況研究

不同小麥粉配比的面包品質(zhì)性狀結(jié)果見表4，利用Scheffe混料回歸分析，分別以面包硬度、彈性、回復(fù)性、堅(jiān)實(shí)度和評分為目標(biāo)參數(shù)，得到原料成分對面包品質(zhì)的回歸方程。

表4 不同原料配比面包品質(zhì)性狀結(jié)果表

(1)硬度(最小值)

y1=613.76Z1+692.00Z2+609.09Z3+

692.15Z4+473.21Z1Z2+603.33Z1Z3-

78.54Z1Z4-208.64Z2Z3-

159.58Z3Z4(R2=0.889 6)

根據(jù)上述回歸方程和有關(guān)約束條件，得到該回歸方程在Z1=0，Z2=0.406 3，Z3=0.592 9，Z4=0.000 7時(shí)面包硬度取得最小值592.506 5。由于Z1=2X1，Z2=2X2，Z3=2X3，Z4=(X4-0.5)/0.5，所以當(dāng)X1=0，X2=0.203 15，X3=0.296 45，X4=0.500 4，該面包硬度最小。將上述編碼計(jì)算式代入硬度方程與規(guī)范變量之間的回歸方程，得到：

y1=-692.15+1 384.60X1+1 384.00X2+

1 537.34X3+1 384.29X4+

1 892.86X1X2+2 413.31X1X3-

314.17X1X4-834.56X2X3-

638.30X3X4

(2)彈性(最大值)

y2=0.948 1Z1+0.938 0Z2+0.948 0Z3+

0.947 8Z4-0.034 9Z1Z2-

0.049 8Z1Z3-0.011 2Z1Z4+

0.034 5Z2Z3+0.018 4Z3Z4

(R2=0.909 1)

根據(jù)上述回歸方程和有關(guān)約束條件，得到該回歸方程在Z1=0，Z2=0，Z3=0.494 3，Z4=0.505 7時(shí)面包彈性取得最大值0.952 5。由于Z1=2X1，Z2=2X2，Z3=2X3，Z4=(X4-0.5)/0.5，所以有當(dāng)X1=0，X2=0，X3=0.247 15，X4=0.252 85，該面包彈性最大。將上述編碼計(jì)算式代入彈性方程與規(guī)范變量之間的回歸方程，得到：

y2=-0.947 8+1.918 6X1+1.876 0X2+

1.859 2X3+1.895 6X4-

0.139 6X1X2-0.199 2X1X3-

0.044 8X1X4+0.138 0X2X3+

0.073 6X3X4

(3)回復(fù)性(最大值)

y3=0.320 9Z1+0.328 0Z2+0.341 4Z3+

0.321 8Z4+0.088 9Z1Z2+

0.028 8Z1Z3+0.045 8Z1Z4-

0.024 5Z2Z3-0.019 4Z3Z4

(R2=0.608 5)

根據(jù)上述回歸方程和有關(guān)約束條件，得到該回歸方程在Z1=0.470 2，Z2=0.529 8，Z3=0，Z4=0時(shí)面包回復(fù)性取得最大值0.346 8。由于Z1=2X1，Z2=2X2，Z3=2X3，Z4=(X4-0.5)/0.5，所以有當(dāng)X1=0.235 1，X2=0.264 9，X3=0，X4=0.500 0，該面包回復(fù)性最大。將上述編碼計(jì)算式代入回復(fù)性方程與規(guī)范變量之間的回歸方程，得到：

y3=-0.321 8+0.550 2X1+0.656 0X2+

0.721 6X3+0.643 6X4+

0.355 6X1X2+0.115 2X1X3+

0.183 2X1X4-0.098 0X2X3-

0.077 6X3X4

(4)堅(jiān)實(shí)度(最小值)

y4=134.14Z1+148.00Z2+143.48Z3+

142.38Z4+14.57Z1Z2+5.35Z1Z3-

34.92Z1Z4-78.72Z2Z3-

21.35Z3Z4(R2=0.513 6)

根據(jù)上述回歸方程和有關(guān)約束條件，得到該回歸方程在Z1=0.020 1，Z2=0.516 5，Z3=0.437 4，Z4=0.026 1時(shí)面包堅(jiān)實(shí)度取得最小值127.75。由于Z1=2X1，Z2=2X2，Z3=2X3，Z4=(X4-0.5)/0.5，所以有當(dāng)X1=0.010 05，X2=0.258 25，X3=0.218 7，X4=0.513 05，該面包堅(jiān)實(shí)度最小。將上述編碼計(jì)算式代入堅(jiān)實(shí)度方程與規(guī)范變量之間的回歸方程，得到：

y4=-142.38+338.12X1+296.00X2+

329.66X3+284.75X4+58.29X1X2+

21.38X1X3-139.67X1X4-

314.89X2X3-85.40X3X4

(5)面包評分(最大值)

y5=86.31Z1+85.00Z2+85.62Z3+

84.97Z4+9.58Z1Z2+12.99Z1Z3-

0.177 1Z1Z4+2.218 0Z2Z3-

1.303 8Z3Z4(R2=0.936 3)

根據(jù)上述回歸方程和有關(guān)約束條件，得到該回歸方程在Z1=0.527 2，Z2=0.000 1，Z3=0.472 7，Z4=0時(shí)評分取得最大值89.23。由于Z1=2X1，Z2=2X2，Z3=2X3，Z4=(X4-0.5)/0.5，所以有當(dāng)X1=0.263 6，X2=0.000 05，X3=0.236 35，X4=0.500 0，該面包評分最高。將上述編碼計(jì)算式代入面包評分方程與規(guī)范變量之間的回歸方程，得到：

y5=-84.97+172.96X1+170.00X2+

173.85X3+169.95X4+38.34X1X2+

51.97X1X3-0.71X1X4+8.87X2X3-

5.22X3X4

當(dāng)面包感官評價(jià)值最大(y=89.23)時(shí)，對應(yīng)的原料配方為：X1(藁優(yōu)9415)∶X2(冀師02-1)∶X3(石優(yōu)20)∶X4(石優(yōu)17)為0.263 6∶0.000 05∶0.236 35∶0.500 0。

2.4 經(jīng)濟(jì)效益分析

由于單一小麥品種在加工品質(zhì)存在不足，通過小麥或小麥粉的合理搭配，進(jìn)而研制成面包專用粉，提高了面包感官品質(zhì)；單一小麥品種生產(chǎn)普通小麥粉，市售約4.80元/kg，而面包專用粉市售價(jià)格約9.80元/kg，差價(jià)5.00元/kg，因此通過專用粉配方研究，既提高了小麥粉加工品質(zhì)，又增加了小麥產(chǎn)后經(jīng)濟(jì)效益。

3 討論

利用配麥、配粉工藝，改善和提高了專用小麥粉的加工品質(zhì)和食用品質(zhì)[7-8]。張艷等[9]用優(yōu)質(zhì)面包小麥中優(yōu)9507與普通小麥京冬8號(hào)和京411進(jìn)行配粉，測定粉質(zhì)參數(shù)和面包、面條、饅頭加工品質(zhì)，結(jié)果表明：用50%的京冬 8號(hào)或40%的京411與中優(yōu)9507搭配，面包評分仍然超過85分；李興林等[10]研究弱筋、低蛋白質(zhì)含量品種矮早781和皖麥18號(hào)面包小麥品種相搭配，結(jié)果表明：強(qiáng)面筋品種的搭配品質(zhì)比弱面筋品種表現(xiàn)好，后者不適宜搭配制作面包專用粉。李興林等[11]以面包小麥品種作試驗(yàn)材料，研究混合粉的搭配效應(yīng)，結(jié)果表明：混合粉的品質(zhì)性狀可以分為兩大類，一大類是表現(xiàn)“加性效應(yīng)”的性狀，如蛋白質(zhì)含量，和面曲線的峰高和zeleny-沉降值等，數(shù)值高低主要由混合粉中原料和配粉比決定的；另一大類是表現(xiàn)“部分顯性效應(yīng)”的性狀，如和面時(shí)間．面包體積和面包比容等，它們的數(shù)值高低主要受硬質(zhì)小麥的原料和配粉比的影響。對面包品質(zhì)與小麥籽粒品質(zhì)的關(guān)系已有較多研究[1，12]，但由于分析方法的不同和樣品選取的差異，常導(dǎo)致分析結(jié)果相差很大。趙乃新等[13]研究表明，面團(tuán)形成時(shí)間與面包心平滑度顯著相關(guān)，與面包總評分、面包體積、紋理結(jié)構(gòu)和彈柔性的相關(guān)性不顯著；穩(wěn)定時(shí)間與面包體積、面包心平滑度、紋理結(jié)構(gòu)和彈柔性相關(guān)性不顯著。王光瑞等[14]認(rèn)為抗延阻力與面包總評分、面包體積、面包心平滑度、紋理結(jié)構(gòu)、彈柔性相關(guān)性不顯著；殷貴鴻等[15]則認(rèn)為抗延阻力、最大抗延阻力、抗延比值和能量與面包體積、面包比容、面包評分均負(fù)相關(guān)。班進(jìn)福等[6]通過對河北省 9個(gè)強(qiáng)筋小麥品種的面包加工品質(zhì)指標(biāo)測定表明：面包評分與面包質(zhì)構(gòu)的黏聚性極顯著正相關(guān)，與面包質(zhì)構(gòu)的硬度、膠著性、咀嚼度、堅(jiān)實(shí)度均極顯著負(fù)相關(guān)。

本研究采用混料試驗(yàn)設(shè)計(jì)，結(jié)合感官評價(jià)和質(zhì)構(gòu)儀分析，得出了面包質(zhì)構(gòu)特性硬度、彈性、回復(fù)性、堅(jiān)實(shí)度和面包感官評價(jià)與4種小麥品種添加比例的回歸模型；得到面包專用粉最優(yōu)配方比例：藁優(yōu)9415∶冀師02-1∶石優(yōu)20∶石優(yōu)17=0.263 6∶0.000 05∶0.236 35∶0.500 0。