天然酵母面包發(fā)酵粉配方優(yōu)化研究

柴虹宇，田曉玲，孫 佳，李 晗

（遼寧農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 營(yíng)口 115009）

天然酵母面包是利用谷物、水果等制備的天然酵母發(fā)酵液發(fā)酵而制作成的面包[1]。天然酵母發(fā)酵液營(yíng)養(yǎng)豐富，通過(guò)研究人員對(duì)天然酵母的成分分析，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部富含蛋白質(zhì)、B族維生素以及多種有益的礦物質(zhì)[2]。目前學(xué)者們對(duì)天然酵母的研究仍以發(fā)酵液為主，但天然酵母面包發(fā)酵液在存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中存在不易保存，菌活力易下降的問(wèn)題。將天然酵母面包發(fā)酵液制作成發(fā)酵粉，以期解決這一問(wèn)題。本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)天然酵母面包發(fā)酵粉工藝配方中影響因素的研究，得到天然酵母面包發(fā)酵粉的最佳工藝配方，為工業(yè)化生產(chǎn)天然酵母面包發(fā)酵粉提供理論支持。

1 材料與設(shè)備

1.1 試驗(yàn)材料

天然酵母發(fā)酵液采用遼寧農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院實(shí)訓(xùn)基地釀酒葡萄園中的葡萄自制；河套高筋面包粉、麥芽糖漿、玉米面、黃豆粉，均為市售。

1.2 設(shè)備

鼓風(fēng)干燥箱：蘇珀電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱；電子天平：花潮高科電子天平；醒發(fā)箱：新麥雙層自動(dòng)醒發(fā)箱；真空包裝機(jī)：緣昊雙倉(cāng)真空包裝機(jī)；干磨機(jī)：九陽(yáng)全自動(dòng)料理機(jī)。

2 試驗(yàn)方法

2.1 天然酵母面包發(fā)酵粉的基礎(chǔ)配方

天然酵母面包發(fā)酵粉的基礎(chǔ)配方為：高筋面粉100%，發(fā)酵液50%，熟玉米面50%，熟黃豆粉1%，麥芽糖1%。

2.2 天然酵母面包發(fā)酵粉的制備方法

將自制的天然酵母發(fā)酵液（發(fā)酵5 d）用紗布過(guò)濾，用保鮮盒稱(chēng)取發(fā)酵液并加入麥芽糖漿攪拌均勻后，密封，常溫放置備用。稱(chēng)取的熟黃豆粉、一半量熟玉米面與高筋粉混合，一同加入到發(fā)酵液中。在保鮮盒中輕微攪拌至成團(tuán)。將保鮮盒敞口置于醒發(fā)箱中，溫度為28℃，無(wú)濕度設(shè)置，發(fā)酵時(shí)間為2 h。取出發(fā)酵好的面團(tuán)加入另一半熟玉米面做成小顆粒團(tuán)，放入干燥箱中常溫鼓風(fēng)干燥2 h，取出打成粉末。將粉末倒入真空袋中，真空包裝。常溫放置7 d后測(cè)定。

2.3 CO 2失重法測(cè)定天然酵母面包發(fā)酵粉的發(fā)酵力

稱(chēng)取天然酵母面包發(fā)酵粉50 g，30℃恒溫備用。稱(chēng)取白砂糖2 g，NaCl 0.35 g，加水100 mL使之溶解，倒入250 mL錐形瓶中，將稱(chēng)量好的發(fā)酵粉倒入溶液中，混合均勻，并塞上軟棉塞。將裝有面糊的錐形瓶在電子天平上稱(chēng)重后，置于35℃醒發(fā)箱中靜置培養(yǎng)，開(kāi)始計(jì)時(shí)，每隔30 min稱(chēng)重一次，上一次的重量減去下一次的重量即為30 min內(nèi)失去CO2的重量,本試驗(yàn)測(cè)定0.5 h～1.5 h的CO2失重量[3]。CO2失重量越大說(shuō)明發(fā)酵粉的發(fā)酵力越強(qiáng)。

2.4 單因素試驗(yàn)

在基礎(chǔ)配方不變的基礎(chǔ)上，以發(fā)酵液的添加量（30%、40%、50%、60%、70%），玉米面的添加量（30%、40%、50%、60%、70%），黃豆粉的添加量（0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%）進(jìn)行單因素試驗(yàn)，通過(guò)測(cè)定發(fā)酵粉的發(fā)酵力來(lái)判定天然酵母面包發(fā)酵液的品質(zhì)。

2.5 響應(yīng)面試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以Design-Expert 12軟件為輔助手段進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)，采用Box-Behken中心組合做響應(yīng)面分析試驗(yàn)。以天然酵母面包發(fā)酵粉的失重量為響應(yīng)值，得出的數(shù)據(jù)使用Design-Expert 12軟件進(jìn)行分析，得出天然酵母面包發(fā)酵粉的最佳工藝配方[4]。

3 結(jié)果與分析

3.1 發(fā)酵液添加量對(duì)天然酵母面包發(fā)酵粉的影響

在基礎(chǔ)配方及其他條件不變的情況下，研究發(fā)酵液的添加量對(duì)天然酵母面包發(fā)酵粉的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1 發(fā)酵液添加量對(duì)天然酵母面包發(fā)酵粉發(fā)酵力的影響

發(fā)酵液添加量直接影響面團(tuán)的軟硬度和后期的干燥效果，由圖1可知，當(dāng)發(fā)酵液添加量為50%時(shí)，發(fā)酵粉的CO2失重量最高。這是由于當(dāng)發(fā)酵液添加過(guò)少時(shí)，不利于微生物的生長(zhǎng)，導(dǎo)致干燥前微生物生長(zhǎng)不充分，微生物含有量低。而當(dāng)發(fā)酵液添加過(guò)多時(shí)，干燥階段水分揮發(fā)不完全，儲(chǔ)存時(shí)微生物仍在繼續(xù)生長(zhǎng)，營(yíng)養(yǎng)消耗，脹袋，產(chǎn)品品質(zhì)下降。因此確定發(fā)酵液添加量為50%。

3.2 玉米面添加量對(duì)天然酵母面包發(fā)酵粉的影響

在基礎(chǔ)配方及其他條件不變的情況下，研究玉米面的添加量對(duì)天然酵母面包發(fā)酵粉的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 玉米面添加量對(duì)天然酵母面包發(fā)酵粉發(fā)酵力的影響

玉米面的添加能夠提高面團(tuán)的營(yíng)養(yǎng)、降低面團(tuán)的筋性，同時(shí)提高產(chǎn)品的溶解性。由圖2可知，當(dāng)玉米面添加量為60%時(shí)，發(fā)酵粉的CO2失重量最高，這是由于當(dāng)玉米面的添加量較低時(shí)，面團(tuán)筋性較大，導(dǎo)致干燥不完全。當(dāng)玉米面的添加量較高時(shí)，影響了微生物的生長(zhǎng)，導(dǎo)致發(fā)酵力不足。因此確定玉米面添加量為60%。

3.3 大豆粉添加量對(duì)天然酵母面包發(fā)酵粉的影響

在基礎(chǔ)配方及其他條件不變的情況下，研究大豆粉的添加量對(duì)天然酵母面包發(fā)酵粉的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 大豆粉添加量對(duì)天然酵母面包發(fā)酵粉發(fā)酵力的影響

添加大豆粉能夠提高天然酵母面包發(fā)酵粉的蛋白質(zhì)和多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量，同時(shí)大豆及其脂肪酸能夠維持酵母形態(tài)不變，降低殘?zhí)堑茸饔肹5]，起到保持發(fā)酵粉中微生物的活力的作用。由圖3可知，當(dāng)大豆粉添加里為0.8%時(shí)，天然酵母面包發(fā)酵粉的CO2失重量最高，隨著大豆粉添加量的增加，天然酵母面包發(fā)酵粉CO2失重量有所下降，這是由于大豆粉添加量的增加一方面加快了細(xì)菌的發(fā)酵速度，一方面發(fā)酵粉的豆腥味也隨之增加，影響了天然酵母面包發(fā)酵粉的發(fā)酵力，因此最終確定大豆粉添加量為0.8%。

3.4 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.4.1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用Box-Behken中心組合進(jìn)行三因素三水平的響應(yīng)面設(shè)計(jì)試驗(yàn)，因素水平見(jiàn)表1，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 響應(yīng)面因素水平表

以CO2失重量為響應(yīng)值，運(yùn)用Design Expert12軟件對(duì)表2的數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，得到預(yù)測(cè)模型如下：

表2 響應(yīng)面分析試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

對(duì)該預(yù)測(cè)模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果見(jiàn)表3?；貧w模型各項(xiàng)方差分析表明，該模型P值<0.001，A、C、AB、BC、A2、B2、C2都是高度顯著的，且失擬項(xiàng)P值>0.05，不顯著。由此確定該模型是高度顯著的。同時(shí)模型確定系數(shù)R2=0.9991，調(diào)整確定系數(shù)R2adj=0.9980，說(shuō)明該模型與實(shí)際試驗(yàn)有很好的擬合度。

表3 方差分析表

3.4.2 各因素交互作用對(duì)天然酵母面包發(fā)酵粉發(fā)酵力的影響

根據(jù)回歸分析的結(jié)果，運(yùn)用Design Expert12軟件做出發(fā)酵液（A）、玉米面（B）、大豆粉（C）三者對(duì)天然酵母面包發(fā)酵粉影響的響應(yīng)曲面圖和等高線，結(jié)果見(jiàn)圖4～6。

圖4 發(fā)酵液添加量和玉米面添加量對(duì)天然酵母面包發(fā)酵粉發(fā)酵力的影響

由圖4可知，發(fā)酵液添加量和玉米面添加量?jī)烧咧g存在交互作用，由等高線可以判斷發(fā)酵液添加量比玉米面添加量對(duì)天然酵母面包發(fā)酵粉的影響更大。

由圖5可知，發(fā)酵液添加量和大豆粉添加量?jī)烧咧g存在交互作用，由等高線可以判斷發(fā)酵液添加量比大豆粉添加量對(duì)天然酵母面包發(fā)酵粉的影響更大。

圖5 發(fā)酵液添加量和大豆粉添加量對(duì)天然酵母面包發(fā)酵粉發(fā)酵力的影響

由圖6可知，玉米面添加量和大豆粉添加量?jī)烧咧g存在交互作用，由等高線可以判斷大豆粉添加量比與玉米面添加量對(duì)天然酵母面包發(fā)酵粉的影響更大。

圖6 玉米面添加量和大豆粉添加量對(duì)天然酵母面包發(fā)酵粉發(fā)酵力的影響

通過(guò)Design-Expert12軟件優(yōu)化，得到天然酵母面包發(fā)酵粉最佳配方為：發(fā)酵液添加量51.7%、玉米面添加量58.8%、大豆粉添加量為0.82%，此時(shí)天然酵母發(fā)酵粉的CO2失重量為0.85 g。應(yīng)用這組理論最佳數(shù)據(jù)平行試驗(yàn)5次，發(fā)現(xiàn)CO2失重量與理論值接近，說(shuō)明該回歸方程能夠真實(shí)的反映各因素配比對(duì)天然酵母面包發(fā)酵粉發(fā)酵力的影響。

4 結(jié)論

天然酵母面包發(fā)酵粉的工藝配方對(duì)其產(chǎn)品發(fā)酵力有很大的影響，本試驗(yàn)通過(guò)單因素試驗(yàn)確定3個(gè)因素：發(fā)酵液、玉米面、大豆粉對(duì)天然酵母面包發(fā)酵粉發(fā)酵力的影響情況，并以單因素試驗(yàn)的結(jié)果為基礎(chǔ)，采用Box-Behnken設(shè)計(jì)對(duì)這3種影響因素進(jìn)行了優(yōu)化，并得到優(yōu)化模型：

最終得到天然酵母面包發(fā)酵粉的最優(yōu)配方為：發(fā)酵液添加量51.7%、玉米面添加量58.8%、大豆粉添加量為0.82%，此時(shí)天然酵母發(fā)酵粉的CO2失重量為0.85 g。此時(shí)天然酵母面包發(fā)酵粉的發(fā)酵力可以滿(mǎn)足天然酵母面包生產(chǎn)的需要。