響應(yīng)面優(yōu)化大麥苗粉饅頭配方及營(yíng)養(yǎng)成分分析*

粟立丹，何 潔，彭德川，何江紅*

（四川旅游學(xué)院食品學(xué)院，成都 610100）

大麥苗是禾本科植物大麥的幼苗，大麥苗粉是摘取大麥生長(zhǎng)初期15～30 cm的嫰芽，經(jīng)割青、清洗、殺青、干燥及粉碎等工藝制作而成的粉末[1]。大麥苗粉營(yíng)養(yǎng)豐富，不僅含有豐富的蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、礦物質(zhì)和膳食纖維等營(yíng)養(yǎng)成分，還富含葉綠素、類(lèi)黃酮、抗氧化酶等功能性成分[2]。超氧化歧化酶（SOD）、過(guò)氧化氫酶等酶類(lèi)物質(zhì)具有清除自由基、分解體內(nèi)毒素等功能[3]；膳食纖維和黃酮類(lèi)化合物具有調(diào)節(jié)血糖、降血脂、抗疲勞及增強(qiáng)機(jī)體免疫等功能[4]。

饅頭是以小麥粉、水和酵母經(jīng)揉面、發(fā)酵蒸制而成的面食，是中國(guó)的傳統(tǒng)主食之一，具有簡(jiǎn)單易操作、價(jià)格低廉、營(yíng)養(yǎng)健康等優(yōu)點(diǎn)，深受消費(fèi)者喜愛(ài)[5]。研究表明，饅頭中不含丙烯酰胺等有害成分，與烘焙食品相比具有低脂肪、低熱量的營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)[6]。隨著健康飲食的日益重視，人們對(duì)饅頭的品質(zhì)要求日益增高，不僅要求其具有較好的感官品質(zhì)，還更注重其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。因此，本研究將大麥苗粉應(yīng)用于饅頭的研究中，制成一款大麥苗粉饅頭，既可以增加饅頭的花色、風(fēng)味和品種，還可充分利用大麥苗粉中的黃酮、膳食纖維等成分，提高饅頭的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，進(jìn)一步擴(kuò)大發(fā)酵面制品的研究范圍，為市場(chǎng)提供一款新型健康的發(fā)酵面制品。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大麥苗粉，江蘇攝亞生物科技有限公司；高筋面粉，河北金沙河集團(tuán)公司；白砂糖，廣州福正東海食品有限公司；干酵母，泡打粉，安琪酵母股份有限公司；豬油，展藝集團(tuán)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

醒發(fā)箱，廣東格蘭仕生活電器商業(yè)有限公司；和面機(jī)，小熊電器股份有限公司；電磁爐，北京開(kāi)創(chuàng)同和科技發(fā)展有限公司；TMS-Pro質(zhì)構(gòu)儀，北京盈盛恒泰科技有限責(zé)任公司；Hauswirt HE-56電子秤，青島漢尚電器有限公司；SC-80C全自動(dòng)色差儀，北京康光光學(xué)儀器有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 基礎(chǔ)配方

大麥苗粉饅頭的基本配方為：高筋面粉200 g、豬油6 g、泡打粉2 g，大麥苗粉、酵母、水和白砂糖為變量。

1.3.2 工藝流程

大麥苗粉饅頭的工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 工藝流程

1.3.3 操作要點(diǎn)

調(diào)制面團(tuán)：將高筋面粉、干酵母（溫水融化）、泡打粉、白砂糖、大麥苗粉均勻混合后加豬油，加水調(diào)制成團(tuán)，時(shí)間控制在8 min，調(diào)制成干濕均勻的絮狀，不粘手、可握成團(tuán)。

成型：揉至表面光滑，靜置5 min，面團(tuán)表面蓋上濕毛巾（在35℃的條件下），然后搓條下劑，將面團(tuán)搓成直徑約3 cm的圓條，用刀分割成長(zhǎng)約6 cm饅頭坯。

醒發(fā)：將切好的饅頭坯放置到醒發(fā)箱醒發(fā)30min，醒發(fā)箱溫度38℃，相對(duì)濕度為70%。

蒸制：大火沸水蒸制12 min，關(guān)火后在蒸鍋內(nèi)悶5 min后開(kāi)蓋，取出自然冷卻得饅頭成品。

1.3.4 單因素實(shí)驗(yàn)

在預(yù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以高筋面粉200 g為基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)單因素實(shí)驗(yàn)，以饅頭感官評(píng)分為指標(biāo)，分別研究大麥苗粉添加量（10 g、20 g、30 g、40 g、50 g）、水添加量（120 g、130 g、140 g、150 g、160 g）、白砂糖添加量（5 g、10 g、15 g、20 g、25 g）、干酵母添加量（2 g、3g、4 g、5 g、6 g）對(duì)大麥苗粉饅頭品質(zhì)的影響。

1.3.5 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用Box-Behnken模型選取大麥苗粉、水、白砂糖、干酵母4個(gè)因素中3個(gè)主要因素設(shè)計(jì)響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)，以綜合品質(zhì)指數(shù)(Y)作為響應(yīng)值，對(duì)大麥苗粉饅頭配方進(jìn)行優(yōu)化。響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)因素及參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)因素及參數(shù) %

1.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)測(cè)定

1.4.1 比容

饅頭的比容按照方程式：SV=V/M進(jìn)行計(jì)算，式中：SV表示饅頭比容，單位為 mL/g；M表示饅頭質(zhì)量，單位為 g；V表示饅頭體積，單位為mL。 每組測(cè)3個(gè)平行樣，結(jié)果取其平均值。

1.4.2 感官評(píng)價(jià)

參照 GB/T 17320-2013《小麥品種品質(zhì)分類(lèi)》附錄A的實(shí)驗(yàn)室饅頭評(píng)定方法，并略調(diào)整，選取10（5男5女）名經(jīng)過(guò)感官評(píng)定訓(xùn)練評(píng)價(jià)員，以饅頭外觀、色澤、結(jié)構(gòu)、彈韌性、黏性及風(fēng)味為評(píng)定指標(biāo)，進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，評(píng)定結(jié)果取平均分。感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表

1.4.3 質(zhì)構(gòu)分析

將新制備的大麥苗粉饅頭冷卻后，切成厚2cm，邊長(zhǎng)3 cm的長(zhǎng)方塊，參照程晶晶等[7]的方法并略作調(diào)整，對(duì)饅頭質(zhì)構(gòu)進(jìn)行測(cè)定。測(cè)試條件為：探頭型號(hào)為P/27柱型探頭，樣品與探頭底端距離保持在3～5cm；測(cè)試前速率1 mm/s；測(cè)試中速率1 mm/s；測(cè)試后速率2 mm/s；兩次下壓間隔停留時(shí)間5 s，形變量50%，觸發(fā)力5 g。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)5次，去掉最高值和最低值后，最終結(jié)果取其平均值。

1.4.4 綜合品質(zhì)指數(shù)的確定

參照宋璐杉等[8]的綜合評(píng)價(jià)方法，選取感官、比容和內(nèi)聚性對(duì)成品饅頭的品質(zhì)進(jìn)行綜合性分析。綜合品質(zhì)指數(shù) CQI（Comprehensive quality index）的具體評(píng)定公式如下：

為使感官、比容和內(nèi)聚性三個(gè)指標(biāo)具有等效性和可比性，需對(duì)三個(gè)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)一化處理。其中：感官為實(shí)際感官分值；比容為實(shí)際比容×250/7；內(nèi)聚性為實(shí)際內(nèi)聚性×100。

1.4.5 營(yíng)養(yǎng)成分分析

參照GB 5009.88-2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中膳食纖維含量的測(cè)定》中的測(cè)定方法，分別測(cè)定饅頭空白組及大麥苗粉饅頭的總膳食纖維含量。

參照GB 5009.5-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》中的檢測(cè)方法，分別測(cè)定空白組饅頭及大麥苗粉饅頭的蛋白質(zhì)含量。

參照GB 5009.124-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中氨基酸的測(cè)定》中的檢測(cè)方法，分別測(cè)定空白組饅頭及大麥苗粉饅頭的氨基酸含量。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、作圖采用Microsoft Excel 2010軟件和Origin8.0軟件處理，響應(yīng)面數(shù)據(jù)采用Design Ex-pert 8.0處理，用SPSS22.0軟件進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 大麥苗粉添加量對(duì)饅頭感官品質(zhì)的影響

從圖2可以看出，大麥苗粉的添加量對(duì)饅頭的感官評(píng)分有明顯影響，隨著大麥苗粉添加量遞增，感官總分先增加后減少。當(dāng)大麥苗粉添加量達(dá)到15%時(shí)，此時(shí)大麥苗粉饅頭的色澤最佳，饅頭組織細(xì)密，富有彈性，滋味口感最好，感官評(píng)分也達(dá)到最大值。當(dāng)添加量低于15%時(shí)，大麥苗粉添加量較少，對(duì)饅頭的感官品質(zhì)影響不明顯，與傳統(tǒng)饅頭差別不大。當(dāng)添加量大于15%時(shí)，大麥苗粉饅頭色澤加深，表面粗糙，硬度增大，開(kāi)始黏牙，咀嚼性差，感官評(píng)分開(kāi)始下降。因此，大麥苗粉的最適添加量為15%。

圖2 大麥苗粉添加量對(duì)饅頭感官的影響

2.1.2 水添加量對(duì)饅頭感官品質(zhì)的影響

從圖3可知，饅頭的感官評(píng)分隨著水的添加量的不同，呈現(xiàn)先增大、后減小的趨勢(shì)，加水量較少時(shí)，各種原料與水混合呈絮狀，面團(tuán)難以搓圓整型，蒸出的饅頭表面不平整，饅頭干癟、發(fā)硬、不松軟及彈性差。而當(dāng)加水量較大時(shí)，面團(tuán)稀軟，粘度大，持氣性差，外型不易保持，易塌陷。因此，和面時(shí)水的最適添加量為70%。

圖3 水添加量對(duì)饅頭感官品質(zhì)的影響

2.1.3 白砂糖添加量對(duì)饅頭感官品質(zhì)的影響

從圖4可以看出，隨著白砂糖添加量的逐步遞增，感官評(píng)分先增加、后減少。當(dāng)白砂糖添加量達(dá)到7.5%時(shí)，此時(shí)大麥苗粉饅頭在色澤，組織，口感，外形，香氣都具有最大值，此時(shí)感官總分也達(dá)到最大值，當(dāng)白砂糖添加量低于7.5%，饅頭甜味不夠，大麥苗粉的青草味過(guò)大，滋味不夠豐富。當(dāng)白砂糖添加量高于7.5%時(shí)，大麥苗粉饅頭甜度增加，掩蓋了大麥苗的風(fēng)味，滋味口感也開(kāi)始下降，感官總分開(kāi)始減小。因此白砂糖添加量為7.5%。

圖4 白砂糖添加量對(duì)饅頭感官品質(zhì)的影響

2.1.4 酵母添加量對(duì)饅頭感官品質(zhì)的影響

從圖5可以看出，隨著酵母添加量的逐步遞增，感官評(píng)分略有變化。當(dāng)酵母添加量達(dá)到2%時(shí)，此時(shí)大麥苗粉饅頭在色澤、組織、口感、外形及香氣都具有最大值，此時(shí)感官總分也達(dá)到最大值，當(dāng)酵母添加量低于2%，饅頭不夠蓬松，發(fā)酵香味不突出，滋味不夠豐富。當(dāng)酵母添加量高于2%時(shí)，大麥苗粉饅頭發(fā)酵過(guò)度，發(fā)酵產(chǎn)氣、產(chǎn)酸增加，饅頭組織過(guò)于蓬松，且掩蓋了大麥苗的風(fēng)味，滋味口感也開(kāi)始下降，感官總分開(kāi)始減小。因此酵母添加量在2%左右最佳。

圖5 酵母添加量對(duì)饅頭感官品質(zhì)的影響

2.2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 響應(yīng)面模型的建立和方差分析

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，利用Box-Behnken設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。取綜合品質(zhì)指數(shù) CQI（Y）為響應(yīng)值，選取大麥苗粉添加量（X1）、水分添加量（X2）、白砂糖添加量（X3）三個(gè)因素進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，完成3個(gè)因素和3個(gè)水平共17次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中的析因?qū)嶒?yàn)為12次，而通過(guò)另外5次中心點(diǎn)重復(fù)實(shí)驗(yàn)估計(jì)誤差[9]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3，方差分析見(jiàn)表4。

表3 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

表4 回歸方程的方差分析

運(yùn)用軟件對(duì)表3中的數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多元回歸擬合分析，得到饅頭配方與綜合品質(zhì)指數(shù)之間的二次多項(xiàng)回歸方程為：

由表4可知，對(duì)大麥苗粉饅頭建立的模型P<0.0001，說(shuō)明不同實(shí)驗(yàn)組別間差異極顯著，大麥苗粉添加量(X1)、水添加量 (X2)、白砂糖添加量(X3)之間存在顯著的線性關(guān)系，方法具有較高的可靠性。失擬項(xiàng)差異不顯著 （P=0.7059＞0.05），表明預(yù)測(cè)值擬合度好，實(shí)驗(yàn)誤差小。模型擬合系數(shù)R2=0.9948，校正擬合系數(shù)R2adj=0.9880，表明模型擬合程度較好[10]。因此該模型適合用于大麥苗粉饅頭的配方優(yōu)化。由顯著性分析結(jié)果可知，一次項(xiàng) X1、X2，二次項(xiàng) X12、X22、X32對(duì)Y值有極顯著影響，交互項(xiàng)X1X2、X1X3對(duì)Y值影響顯著，交互項(xiàng)X2X3對(duì)Y值影響不顯著。進(jìn)一步分析F值的大小可知，對(duì)大麥苗粉饅頭綜合品質(zhì)影響程度大小為：大麥苗粉添加量(X1)＞水分添加量 (X2)＞白砂糖添加量(X3)。

2.2.2 最優(yōu)配方的確定及驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

通過(guò)軟件分析可以得出大麥苗粉饅頭的最佳配方為：大麥苗粉添加量13.80%，水添加量70.10%，白砂糖添加量7.40%，在此條件下，綜合品質(zhì)評(píng)分可達(dá)86.97?？紤]實(shí)際操作的可行性，驗(yàn)證試驗(yàn)將響應(yīng)因素值調(diào)整為大麥苗粉添加量14.0%，水添加量70.00%，白砂糖添加量7.50%，在此條件下得到大麥苗粉饅頭綜合品質(zhì)評(píng)分可達(dá)（87.19±0.12），平均值與預(yù)測(cè)值的誤差為0.12%。因此說(shuō)明此響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)合理，具有現(xiàn)實(shí)性。

2.3 大麥苗粉饅頭營(yíng)養(yǎng)成分分析

2.3.1 大麥苗粉對(duì)饅頭總膳食纖維含量的影響

按照響應(yīng)面優(yōu)化后的最佳配方制作大麥苗粉饅頭（實(shí)驗(yàn)組）和空白對(duì)照饅頭（對(duì)照組），結(jié)合文中1.4.5中的方法對(duì)2個(gè)樣品進(jìn)行總膳食纖維的檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果為：對(duì)照組總膳食纖維含量為4.62 g/100 g，實(shí)驗(yàn)組總膳食纖維含量為7.29 g/100 g。由此可見(jiàn)，大麥苗粉饅頭總膳食纖維含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于空白對(duì)照組，說(shuō)明大麥苗粉能有效提高饅頭中膳食纖維含量，可以促進(jìn)人體膳食纖維攝入。

2.3.2 大麥苗粉對(duì)饅頭蛋白質(zhì)含量的影響

結(jié)合文中1.4.5中的方法對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組2個(gè)樣品進(jìn)行蛋白質(zhì)含量的檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果為：對(duì)照組蛋白質(zhì)含量為7.51 g/100 g，實(shí)驗(yàn)組蛋白質(zhì)含量為7.18 g/100 g。由此可見(jiàn)，大麥苗粉的添加對(duì)饅頭中蛋白質(zhì)含量無(wú)明顯影響。

2.3.3 大麥苗粉對(duì)饅頭氨基酸種類(lèi)的影響

結(jié)合文中1.4.5的方法對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組2個(gè)樣品進(jìn)行氨基酸含量的檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表5所示。

表5 大麥苗粉饅頭氨基酸含量

由表5可知，實(shí)驗(yàn)組的氨基酸總量為6.70 g/100 g，對(duì)照組的氨基酸總量為6.39 g/100 g，二者氨基酸總量差異不明顯。但大麥苗粉的添加對(duì)組氨酸、異亮氨酸、纈氨酸、丙氨酸、精氨酸、天門(mén)冬氨酸、賴(lài)氨酸、甘氨酸、亮氨酸和蘇氨酸的含量有一定提升，尤其是賴(lài)氨酸含量比對(duì)照組增加了46%，賴(lài)氨酸為小麥粉的第一限制氨基酸，決定蛋白質(zhì)的質(zhì)量，人體缺少賴(lài)氨酸會(huì)直接影響機(jī)體對(duì)蛋白質(zhì)的利用[11]。因此，在饅頭中添加大麥苗粉，補(bǔ)充了小麥粉氨基酸含量缺陷。豐富了饅頭氨基酸種類(lèi)和含量，更好地維持人們的飲食營(yíng)養(yǎng)平衡，進(jìn)一步促進(jìn)人們的身體健康。

3 結(jié)論

本研究通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)，結(jié)合綜合品質(zhì)指數(shù)評(píng)價(jià)分析，得到了大麥苗粉饅頭的綜合品質(zhì)評(píng)分與大麥苗粉添加量、水添加量以及白砂糖添加量的模型。通過(guò)饅頭配方與綜合品質(zhì)評(píng)分之間的二次多項(xiàng)回歸方程Y=85.4-6.85 X1+4.00 X2-0.85 X3+1.13 X1X2-0.96 X1X3+0.76 X2X3-13.24 X12-10.53 X22-10.62 X32，能夠較好地預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過(guò)響應(yīng)面優(yōu)化得到最佳配方為：大麥苗粉添加量14.00%，水添加量70.00%，白砂糖添加量7.50%，各因素對(duì)饅頭綜合品質(zhì)評(píng)分影響程度大小為：大麥苗粉添加量＞水分添加量＞白砂糖添加量。

與傳統(tǒng)饅頭相比，在饅頭中添加大麥苗粉，對(duì)饅頭的品質(zhì)有一定改善，使產(chǎn)品色澤翠綠，口感清新，香氣濃郁，并帶有大麥苗特殊的芳香。同時(shí)提高了饅頭中膳食纖維的含量和氨基酸總含量，對(duì)增加消費(fèi)者每日膳食纖維和氨基酸的攝入量起到一定的促進(jìn)作用。研究表明，大麥苗粉饅頭具有獨(dú)特的品質(zhì)特征和食用價(jià)值，實(shí)驗(yàn)結(jié)果開(kāi)拓了大麥苗粉的應(yīng)用，豐富了饅頭種類(lèi)，為大麥苗粉饅頭的進(jìn)一步研究和工業(yè)生產(chǎn)提供了配方優(yōu)化和營(yíng)養(yǎng)分析的理論基礎(chǔ)。