雙孢菇面包復合改良劑優(yōu)化及其對面包品質的影響

張鈺萌 鮑雨婷 孫 玥 李雪玲 梁 進

(1. 安徽農業(yè)大學茶與食品科技學院，安徽 合肥 230036；2. 安徽省農產品加工工程試驗室，安徽 合肥 230036)

面包是經發(fā)酵再烘焙的一種谷物類食品，也是一種常見主食[1]。食用菌通常富含膳食纖維等生物活性物質，若將其應用于面包類烘焙產品中，可有效提高面包產品的風味口感和營養(yǎng)功效[2]。課題組[3]前期研究顯示，含4%雙孢菇粉的面包具有相對較高的抗氧化能力和較好的感官接受度。然而，雙孢菇面包產品彈性缺乏，外觀不佳呈深褐色。

谷朊粉是從小麥粉中提取的蛋白質濃縮物，通常將其添加到小麥粉中，以改善高纖維含量面包的面筋結構或增加產品的面筋強度[4]。蔗糖脂肪酸酯是一種非離子型乳化劑，又稱蔗糖酯[5]，添加適量的SE可以增加面團韌性，提高面包體積[6]。纖維素酶是一種可以催化水解纖維素以及其他β-葡聚糖中(1,4)-β-d-糖苷鍵的水解酶[7]，添加纖維素酶可有效降低烘焙制品硬度、改善其烘焙品質[6]。然而，有關這些添加劑組合形成的復合改良劑對面包品質影響的研究尚未見報道。試驗擬在前期研究所獲得富含雙孢菇面包優(yōu)化配方的基礎上，選擇3種改良劑(谷朊粉、蔗糖脂肪酸酯和纖維素酶)來改善其烘焙品質，優(yōu)化3種添加劑的配比，并進一步探討復合改良劑對富含雙孢菇面包微觀結構的影響，旨在為雙孢菇資源的有效利用及食用菌類烘焙食品的開發(fā)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

雙孢菇干：安徽多多利農業(yè)科技有限公司；

高筋小麥粉：風箏面粉有限公司；

安琪活性干酵母：安琪酵母股份有限公司；

谷朊粉、纖維素酶：河南萬邦實業(yè)有限公司；

蔗糖脂肪酸酯：浙江和堂科技有限公司；

白砂糖：甘汁園雙碳綿白糖，南京甘汁園糖業(yè)有限公司；

食用鹽：安徽省鹽業(yè)總公司。

1.2 儀器與設備

烤箱：KWS1538J-F5N型，廣州格蘭仕微波生活電器制造有限公司；

攪拌機：JYN-C901型，九陽股份有限公司；

發(fā)酵箱：YH-6D型，廣州蒂特有限公司；

高速多功能粉碎機：800Y型，永康市鉑歐五金制品有限公司；

超臨界冷凍干燥機：Biosafer-10A型，賽飛(中國)有限公司；

掃描電鏡：S-4800型，日本日立公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 面包的制作 根據(jù)GB/T 35869—2008并修改，面包的基礎配方(以面粉質量計)：酵母1.5%、食鹽1%、白砂糖6%。空白面包樣品僅由小麥粉制作，對照面包樣品為富含4%的雙孢菇粉小麥面包。將原料放入攪拌機使面團攪拌至能拉出手套膜，35 ℃、RH 85%下醒發(fā)1.5 h，分割為質量相等的面團，成型后放入稍涂有油的模具中，35 ℃、RH 85%下繼續(xù)醒發(fā)50 min，215 ℃烘烤24 min，脫模冷卻至室溫。

1.3.2 單因素試驗 結合預試驗結果，分別考察谷朊粉添加量(1%，2%，3%，4%，5%)、蔗糖脂肪酸酯添加量(0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%)和纖維素酶添加量(0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%)對面包比容、硬度和感官評分的影響。

1.3.3 響應面優(yōu)化試驗 在單因素試驗基礎上，選擇對雙孢菇面包品質特性有所改善的因素和水平區(qū)間進行優(yōu)化，以比容、硬度和感官評分為指標，采用Design-Expert 8.0.6軟件進行三因素三水平的Box-Behnken響應面分析試驗設計。

1.3.4 比容測定 面包室溫冷卻1 h后，用菜籽替代法測定面包體積，用電子天平稱量面包質量，面包比容表示為面包體積與面包質量之比。

1.3.5 質構特性測定 參照Xu等[8]的方法并修改，面包室溫冷卻1 h后，采用TA.XT Plus質構儀對面包進行TPA測試。測定前切除面包兩端厚度為1.5 cm的面包片，切出2 cm厚的面包片，用P/36R作為測試探頭，觸發(fā)力0.049 N；測試速度2 mm/s；壓縮程度50%；按壓2次。

1.3.6 感官評價 根據(jù)Gomes-Ruffi等[9]、GB/T 20981—2007并適當修改。由12位測試者進行評分，品評前用純凈水漱口，感官評價總分為6個品評項目分數(shù)的總和(見表1)。

表1 面包感官評分標準Table 1 Sensory evaluation criteria of bread

1.3.7 微觀結構測定 將面包樣品冷凍干燥48 h后，在凍干面包的中心處切片取樣。選取大小基本一致的切片固定于樣品臺上，抽真空噴鉑，600倍下進行電鏡掃描。

1.3.8 加權綜合評分 選擇面包比容、硬度和感官評分3個指標進行綜合評分。其中，比容和硬度評分采用線性差值法[10]，硬度最小值規(guī)定為100分，最大值規(guī)定為10分，其他為Y1；比容最大值規(guī)定為100分，最小值規(guī)定為10分，其他為Y2。根據(jù)每個指標的重要程度，進行加權求和，得面包綜合評分：

Y1=90×(ymax-y1)/(ymax-ymin)+10，

(1)

Y2=90×(y2-ymin)/(ymax-ymin)+10，

(2)

Y*=Y1×0.4+Y2×0.3+Y3×0.3，

(3)

式中：

Y*——綜合得分；

Y1——硬度所得分值；

Y2——比容所得分值；

Y3——感官評分；

y1、y2——硬度和比容的實際測量值；

ymax、ymin——實際測量時的最大值和最小值。

1.3.9 數(shù)據(jù)分析與處理 所有試驗重復3次，運用Origin Pro 9.0軟件分析數(shù)據(jù)和繪制圖表；采用SPSS 17.0軟件中的單因素方差分析法對數(shù)據(jù)進行分析，顯著性水平為P<0.05。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 谷朊粉添加量對雙孢菇面包綜合評分的影響 由圖1可知，隨著谷朊粉添加量的增加，面包比容逐漸增大，硬度降低，感官評分增加。這可能是由于谷朊粉中的麥谷蛋白、麥醇溶蛋白與面包混合粉中的面團基質相互作用，增強了面團的面筋網(wǎng)絡結構，從而改善了雙孢菇面包的品質。此外，研究[11]表明谷朊粉可以有效提高面筋蛋白網(wǎng)絡結構和增加面團的持氣能力，從而改善面包比容，降低面包芯硬度等。然而，谷朊粉含量過高會導致雙孢菇面包硬度增大，感官評分降低，可能是由于高水平的谷朊粉增加了面團硬度，降低了面包的持氣能力，從而導致面筋網(wǎng)絡發(fā)酵不均勻。

圖1 谷朊粉添加量對雙孢菇面包綜合評分的影響Figure 1 Effect of vital wheat gluten on comprehensive score of Agaricus bisporus bread

2.1.2 蔗糖脂肪酸酯添加量對雙孢菇面包綜合評分的影響 由圖2可知，當蔗糖脂肪酸酯添加量為0.05%～0.15% 時，隨著添加量的增大，面包硬度降低，比容和感官評分增加，面包綜合得分增加。但隨著蔗糖脂肪酸酯添加量的繼續(xù)增加，其改善面包的作用并不明顯，綜合評分有所降低。這可能是由于蔗糖脂肪酸酯分子中多個親水羥基與淀粉粒對水的競爭，限制了面筋網(wǎng)絡的形成[12-13]。

圖2 蔗糖脂肪酸酯添加量對雙孢菇面包綜合評分的影響Figure 2 Effect of sucrose fatty acid ester on comprehensive score of Agaricus bisporus bread

2.1.3 纖維素酶添加量對雙孢菇面包綜合評分的影響

由圖3可知，添加適量纖維素酶后，面包比容增大，硬度降低，感官評分上升，綜合得分增加。研究[14]表明，纖維素酶可水解樣品中存在的纖維素結晶結構，并使纖維素分子間更多的羥基暴露并與水分子結合，產生部分可溶性的微結晶，進而使面包變軟，改良樣品比容增大，硬度降低，組織結構更均勻，與Hung等[15]的結果相似。當纖維素酶添加量>0.15%時，可能是由于樣品中的可溶性纖維含量過多，使面筋蛋白含量偏低，不利于面筋網(wǎng)絡形成，導致面包評分有所下降，與嚴曉鵬等[16-17]的結論類似。

圖3 纖維素酶添加量對雙孢菇面包綜合評分的影響Figure 3 Effect of cellulase on comprehensive score of Agaricus bisporus bread

2.2 Box-Behnken響應面試驗

2.2.1 響應面試驗結果 在單因素試驗的基礎上，選擇谷朊粉添加量、蔗糖脂肪酸酯添加量和纖維素酶添加量為自變量，以面包硬度、比容、感官得分為評分指標進行加權評分得綜合評分，運用Design-Expert 8.0軟件進行Box-Behnken響應面試驗設計，因素水平見表2，試驗設計與結果見表3。

表2 Box-Behnken試驗設計因素水平Table 2 Factor level of Box-Behnken test design

表3 響應面試驗設計及結果Table 3 Response surface test design and results

對試驗結果進行統(tǒng)計分析，得回歸方程為：

Y*=82.27+8.24A+1.33B+8.10C-1.19AB-7.04AC+0.012BC-10.23A2-7.39B2-21.39C2。

(4)

表4 回歸模型方差分析表?Table 4 Variance analysis of regression model

2.2.2 響應面分析及最佳配方確定 由圖4可知，A與B的交互作用不顯著，A與C的交互作用顯著(P<0.05)，B與C的交互作用不顯著，即谷朊粉添加量和纖維素酶添加量兩因素的交互作用對綜合評分有顯著影響。

圖4 各因素交互作用對雙孢菇面包綜合評分的響應曲面圖Figure 4 Response surface of vital wheat gluten,sucrose fatty acid ester and cellulase to comprehensive score of Agaricus bisporus bread

經軟件分析可得，改良雙孢菇面包的最佳配方為谷朊粉添加量3.35%，蔗糖脂肪酸酯添加量0.15%，纖維素酶添加量0.16%，此條件下，面包綜合評分為84.30。為了證實軟件預測結果，以此配方進行實驗驗證，得出改良雙孢菇面包綜合評分為85.75(n=3)，與理論預測值基本一致，說明該模型以及響應具有實際的應用價值，用來預測改良雙孢菇面包配方是有效的。

2.3 面包橫截面和微觀結構

由圖5可知，與小麥面包相比，添加雙孢菇粉使雙孢菇面包和改良面包的色澤更暗。雙孢菇面包體積最小，小麥面包和改良面包的體積差距不大。改良后的面包氣孔更加均勻，面包體積比未改良時高，結構也較其他面包均勻。小麥面包的面筋蛋白網(wǎng)絡基質均勻且連續(xù)，淀粉顆粒在面筋網(wǎng)絡結構的包裹下緊密相連；雙孢菇面包的微觀結構呈不規(guī)則、不均勻，淀粉粒之間的聯(lián)系不緊密的網(wǎng)絡結構但其面筋基質中的淀粉顆粒似乎存在緊密的無定形物質，并且表面較均勻。綜上，改良雙孢菇面包的組織結構品質優(yōu)于未改良的，與文獻[18]的結果一致。

從左至右依次為小麥面包、雙孢菇面包、改良面包圖5 小麥面包、雙孢菇面包和改良面包的截面圖和微觀結構Figure 5 The cross section and microstructure of wheat bread,Agaricus bisporus bread and improved bread

3 結論

探討了3種復合添加劑對雙孢菇面包品質改良的影響。結果表明，3種添加劑可顯著改善雙孢菇面包品質。其中，谷朊粉可以增強面筋網(wǎng)絡結構，蔗糖脂肪酸酯可以替代部分油脂改善面包口感和質地，適量添加纖維素酶可以使面包更加松軟。改良雙孢菇面包的最優(yōu)配方為谷朊粉添加量3.35%、蔗糖脂肪酸酯添加量0.15%、纖維素酶添加量0.16%，此時，面包氣孔更加均勻，面包體積更高。同時，改良雙孢菇面包的面筋網(wǎng)絡結構得到了增強，結構較為緊湊。后續(xù)還需針對面包改良工藝及其參數(shù)進行優(yōu)化，以期延長雙孢菇面包貯藏期，進一步提高其改良應用效果。