鷹嘴豆粉面包的加工工藝優(yōu)化及品質(zhì)分析

侯賀麗，楊玲玲，王夢月，朱靜，耿書寶，張陽陽

（信陽農(nóng)林學(xué)院食品學(xué)院，河南 信陽 464000）

鷹嘴豆（Cicer arietinum L.）是蝶形花科鷹嘴豆屬草本植物，別名雞豆、桃豆、諾胡提等，是印度和巴基斯坦重要的五谷之一。在我國新疆、青海、甘肅、山西和山東等地區(qū)均有種植，尤其以新疆木壘地區(qū)最為出名[1-2]。鷹嘴豆屬于五谷雜糧，富含蛋白質(zhì)、膳食纖維、氨基酸、礦物質(zhì)等多種營養(yǎng)素[3-4]，其中的蛋白質(zhì)功效比值和消化率均顯著高于其他食用豆類。因其脂肪含量少（5.50%），可用于減肥、保健。鷹嘴豆還有很高的藥用價值，研究表明鷹嘴豆膳食纖維具有促進腸道蠕動，改善腸道菌群穩(wěn)態(tài)進而促進脂質(zhì)代謝的作用[5]，其含有的鷹嘴豆肽可以增強小鼠的免疫功能和抑制腫瘤生長[6-7]，鷹嘴豆含有的植物甾醇、皂苷、異黃酮等生物活性成分具有降低血清膽固醇水平、冠心病發(fā)病率和提升小鼠體內(nèi)抗氧化和延緩衰老的能力[8-9]。鷹嘴豆富含亞油酸和亞麻酸兩種不飽和脂肪酸對預(yù)防心血管疾病、降血脂、防治糖尿病、增強免疫、抗炎癥、抗凝血等均具有一定的效果[10]。目前鷹嘴豆因其富含的營養(yǎng)和活性成分逐漸被應(yīng)用于食品、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域[11]。

隨著人們生活水平的提高，消費者對健康食品的需求日益增加，大量的功能性面包如低血糖生成指數(shù)（glycemic index，GI）面包、雜糧面包、營養(yǎng)面包等也應(yīng)運而生[12-14]。目前，鷹嘴豆作為功能食品也被應(yīng)用于食品加工中，如楊海燕等[15]將浸泡后的鷹嘴豆加壓蒸煮制作出具有酸甜風(fēng)味的鷹嘴豆軟罐頭；孫清瑞等[16]利用膨化技術(shù)，采用糊化、膨化、淋油等工藝研制出了酥脆的非油炸即食鷹嘴豆；李佳婷等[17]將不同比例的鷹嘴豆、豌豆復(fù)合粉加入到小麥粉中，研制出具備豆香風(fēng)味且富含膳食纖維的雜糧饅頭；張櫸等[18]在小麥粉中加入一定比例的鷹嘴豆粉制作面條，改善了面團特性及面條的營養(yǎng)品質(zhì)；田俊等[19]和張愛梅等[20]用鷹嘴豆粉代替部分面粉研制出了低糖、營養(yǎng)健康的無糖蛋糕以及雜糧蛋糕；徐箐[21]利用鷹嘴豆中的淀粉制備出低GI功能面包；武盟等[22]利用乳酸菌進行鷹嘴豆酸面團的發(fā)酵以減少鷹嘴豆粉棉子糖含量、改善面包風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)特性。為拓寬鷹嘴豆在食品加工中的應(yīng)用，本研究將鷹嘴豆粉加入到面包的工藝配方中，以期增加面包的蛋白質(zhì)和膳食纖維等營養(yǎng)含量、豐富產(chǎn)品的種類，同時提升鷹嘴豆的附加值，旨在為鷹嘴豆的后續(xù)發(fā)展提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鷹嘴豆粉：木壘縣農(nóng)家兄弟農(nóng)業(yè)發(fā)展有限責任公司；牛奶：內(nèi)蒙古伊利實業(yè)集團股份有限公司；黃油：新西蘭乳品牌有限公司；高筋面粉：河北金沙河面業(yè)集團有限責任公司；酵母粉：安琪酵母股份有限公司；硫酸銅、硫酸鉀、硼酸（均為分析純）：天津市巴斯夫化工有限公司；氫氧化鈉、濃硫酸、鹽酸（均為分析純）：天津市大茂化學(xué)試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

XYF-3D力嘉電熱烤箱：廣州市番禺區(qū)石樓盛世食品機械廠；ST-04凱氏定氮儀、ST-08C數(shù)顯消化爐：山東盛泰儀器有限公司；F30420210膳食纖維測定儀：意大利VELP公司；FTC質(zhì)構(gòu)儀：北京盈盛恒泰科技有限責任公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 鷹嘴豆粉面包的制作工藝流程

參考戴媛等[23]面包的加工工藝流程，并稍加修改，具體內(nèi)容如下。

原輔料→稱量→過篩→面團調(diào)制→搓圓→面團發(fā)酵→排氣、整形→醒發(fā)→表面刷蛋液→烘烤→冷卻→成品

1.3.2 操作要點

1.3.2.1 原料預(yù)處理

將高筋面粉和鷹嘴豆粉稱量后過80目篩，加入其余干性輔料（白砂糖、鹽、酵母等），混合均勻。

1.3.2.2 面團調(diào)制

分次加入牛奶將面團揉至光滑，放入軟化的黃油繼續(xù)揉搓、摔打30 min，直至拉扯面團出現(xiàn)薄膜。

1.3.2.3 發(fā)酵

將揉好的面團搓圓至表面無裂紋，放進容器在溫度（30±1）℃、相對濕度80%的發(fā)酵箱中發(fā)酵60 min。

1.3.2.4 排氣、整形

取出發(fā)酵完成的面團，用手按壓拍打進行排氣或用搟面杖排出面團中的氣泡，分成等份搓圓、整形。

1.3.2.5 醒發(fā)

將面包胚放入模具中，置于發(fā)酵箱中，溫度設(shè)置為（30±1）℃、相對濕度80%，體積醒發(fā)至2倍。

1.3.2.6 烘焙

取出模具，在面包胚表面刷蛋液，放入烤箱烘烤，上下火溫度設(shè)置180℃，烘烤時間15 min[24]。

1.3.2.7 冷卻

烘烤完畢后，立即取出、脫模，自然環(huán)境下冷卻至室溫（25±1）℃。

1.3.3 單因素試驗

以100 g高筋面粉為基礎(chǔ)，分別設(shè)置鷹嘴豆粉添加量為 10、15、20、25、30 g，白砂糖添加量為 5、10、15、20、25 g，發(fā)酵時間為 30、45、60、75、90 min，烘焙溫度為170、180、190、200、210 ℃，烘焙時間為 15、20、25、30、35 min。以感官評分和營養(yǎng)評價為指標，考察各因素變化對面包品質(zhì)的影響。

1.3.4 響應(yīng)面試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，利用SPSS方差分析，選擇對面包品質(zhì)影響較顯著的3個因素，利用Box-Behnken試驗設(shè)計進行三因素三水平的響應(yīng)面試驗，分別以鷹嘴豆粉面包的感官評分（Y）、蛋白質(zhì)含量和膳食纖維含量為響應(yīng)值，獲得鷹嘴豆粉面包的最佳工藝參數(shù)。響應(yīng)面試驗的因素與水平設(shè)計見表1。

表1 響應(yīng)面試驗因素與水平設(shè)計Table 1 Response surface test factors and horizontal design

1.3.5 指標測定

1.3.5.1 感官評價

參照GB/T 20981—2007《面包質(zhì)量通則》中的面包評分要求制作感官評分表，由10名食品專業(yè)人員針對面包的滋味與口感、表面色澤、組織結(jié)構(gòu)、形態(tài)以及雜質(zhì)等指標進行感官評分，評分標準見表2。

表2 鷹嘴豆粉面包感官評價Table 2 Sensory evaluation table of chickpea powder bread

1.3.5.2 質(zhì)構(gòu)特性的測定

參考羅文珊等[25]的方法，待面包冷卻至室溫（25±1）℃后切成大小、厚度統(tǒng)一為3 cm的方塊。采用FTC質(zhì)構(gòu)儀檢測面包質(zhì)構(gòu)特性，選擇ILC-25N的力臂。測定條件：形變量50%、測試速度60 mm/min、起始力0.1 N、循環(huán)次數(shù)為2次、壓縮之間停留時間2 s。

1.3.5.3 營養(yǎng)指標的測定

食品中蛋白質(zhì)和膳食纖維含量的測定分別參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質(zhì)的測定》和GB 5009.88—2014《食品安全國家標準食品中膳食纖維的測定》進行測定。

1.3.5.4 衛(wèi)生指標的測定

參照GB 7099—2015《食品安全國家標準糕點、面包》中的要求進行衛(wèi)生指標的測定；酸價測定參照GB 5009.229—2016《食品安全國家標準食品中酸價的測定》進行測定；過氧化值的測定參照GB 5009.227—2016《食品安全國家標準食品中過氧化值的測定》進行測定；菌落總數(shù)測定參照GB 4789.2—2016《食品安全國家標準食品微生物學(xué)檢驗菌落總數(shù)測定》進行測定；大腸菌群測定參照GB 4789.3—2016《食品安全國家標準食品微生物學(xué)檢驗大腸菌群計數(shù)》進行測定；霉菌的測定參照GB 4789.15—2016《食品安全國家標準食品微生物學(xué)檢驗霉菌和酵母計數(shù)》進行測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Design-Expert 8.0.6 Trial和SPSS軟件進行數(shù)據(jù)處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1 鷹嘴豆粉添加量對面包品質(zhì)的影響

鷹嘴豆粉添加量對面包質(zhì)構(gòu)的影響見表3。鷹嘴豆粉添加量對面包品質(zhì)的影響見圖1。鷹嘴豆中蛋白質(zhì)的持水性較低、泡沫穩(wěn)定性較差引起面包結(jié)構(gòu)比較粗糙，其中的膳食纖維也會破壞面筋蛋白的三維結(jié)構(gòu)，從而影響面包硬度等品質(zhì)[26-27]。

表3 鷹嘴豆粉添加量對面包質(zhì)構(gòu)的影響Table 3 The effect of chickpea powder amount on bread texture

圖1 鷹嘴豆粉添加量對面包品質(zhì)的影響Fig.1 The effect of chickpea powder amount on bread quality

由表3和圖1可知，當鷹嘴豆粉添加量為15 g時，面包的咀嚼性最低，黏附性最低，面包組織松軟、結(jié)構(gòu)細膩、口感最好。當添加量為10 g時，面包中鷹嘴豆風(fēng)味不夠明顯，味道偏淡；當添加量超過20 g時，蛋白質(zhì)和膳食纖維的含量也隨之增加，硬度逐漸升高，咀嚼性、黏附性先降低后升高，面包的口感和組織結(jié)構(gòu)變得粗糙，進而影響其感官品質(zhì)。分析可知，鷹嘴豆粉面包中鷹嘴豆粉最適添加量為15 g，故選取10 g～20 g的鷹嘴豆粉進行響應(yīng)面設(shè)計。

2.1.2 白砂糖添加量對面包品質(zhì)的影響

白砂糖添加量對面包質(zhì)構(gòu)的影響見表4。白砂糖添加量對面包品質(zhì)的影響見圖2。

表4 白砂糖添加量對面包質(zhì)構(gòu)的影響Table 4 The effect of sugar content on bread texture

圖2 白砂糖添加量對面包品質(zhì)的影響Fig.2 The effect of sugar content on bread quality

由表4和圖2可知，隨著白砂糖添加量的增加，硬度和咀嚼性先減小后增大?？赡苡捎谔菍λ志哂形阶饔?，增加了面包的持水性，使產(chǎn)品變得松軟，黏附性逐漸增強[28]。當添加量達到15 g時，面包甜度適中，組織結(jié)構(gòu)松軟、細膩，氣孔均勻，咀嚼性最低，口感最佳；當添加量低于15 g時，面包甜度低，口感較差；當添加量超過15 g時，美拉德反應(yīng)速率加快，面筋蛋白交聯(lián)程度降低，導(dǎo)致面包口感過甜、體積變小，硬度和咀嚼性增加，同時白砂糖添加量增多，反水化作用表現(xiàn)明顯，導(dǎo)致面團吸水率降低、黏附性減弱。白砂糖添加量對感官評分的影響差異顯著，但對營養(yǎng)指標蛋白質(zhì)含量和膳食纖維含量的影響差異不顯著（圖2）。分析可知，鷹嘴豆粉面包中白砂糖最適添加量為15 g。

2.1.3 發(fā)酵時間對面包品質(zhì)的影響

發(fā)酵時間對面包質(zhì)構(gòu)的影響見表5。發(fā)酵時間對面包品質(zhì)的影響見圖3。

表5 發(fā)酵時間對面包質(zhì)構(gòu)的影響Table 5 The effect of fermentation time on bread texture

圖3 發(fā)酵時間對面包品質(zhì)的影響Fig.3 The effect of fermentation time on bread quality

由表5和圖3可知，發(fā)酵時間不足時，酵母菌在面團內(nèi)部的生長繁殖產(chǎn)生的氣體少，導(dǎo)致面包氣孔小，質(zhì)地較硬，面包膨大不明顯，風(fēng)味不足。隨著發(fā)酵時間的延長，面包的質(zhì)構(gòu)也發(fā)生變化，當發(fā)酵時間為60 min時，其中硬度、黏附性和咀嚼性均為最小值，面包的口感、風(fēng)味均較好，感官評分最高達90.1分。面包發(fā)酵時間過長，導(dǎo)致體積過度膨脹，面包發(fā)酸，組織氣密性差。分析可知，鷹嘴豆粉面包的最佳發(fā)酵時間為60 min。

2.1.4 烘焙時間對面包品質(zhì)的影響

烘焙時間對面包質(zhì)構(gòu)的影響見表6。烘焙時間對面包品質(zhì)的影響見圖4。

表6 烘焙時間對面包質(zhì)構(gòu)的影響Table 6 The effect of baking time on bread texture

圖4 烘焙時間對面包品質(zhì)的影響Fig.4 The effect of baking time on bread quality

由表6和圖4可知，烘焙時間為20 min時，面包色澤金黃，無焦黑現(xiàn)象，面包鮮香味明顯，組織蓬松有彈性。隨著烘焙時間的延長，面包硬度和黏附性逐漸增加，面包的咀嚼性呈先降低后升高趨勢。烘焙時間過短時，面包內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一定程度濕軟，影響口感，且色澤不足，烘焙時間過長，面包表層顏色逐漸變得焦黑，出現(xiàn)糊味，且由于水分的流失面包也逐漸變硬。綜上所述，隨著烘焙時間的變化，烘焙時間對感官評分的影響差異顯著，但對營養(yǎng)指標的影響差異不顯著。分析可知，鷹嘴豆粉面包的最佳烘焙時間為20 min，故選取15 min～25 min的烘焙時間進行響應(yīng)面設(shè)計。

2.1.5 烘焙溫度對面包品質(zhì)的影響

烘焙溫度對面包質(zhì)構(gòu)的影響見表7。烘焙溫度對面包品質(zhì)的影響見圖5。

圖5 烘焙溫度對面包品質(zhì)的影響Fig.5 The effect of baking temperature on bread quality

由表7和圖5可知，170℃時面包的硬度和咀嚼性最低，但表面色澤較淺，面包的熟度不夠、黏度大，口感不好。當烘焙溫度為180℃時，面包的硬度、咀嚼性、黏附性指標為最好，此時面包的品質(zhì)最高。在此溫度下烘焙的面包結(jié)構(gòu)松軟，氣孔大小一致，具有面包獨特香味，此時感官評分最高，為89.8分。當面包烘焙溫度不足時，面包內(nèi)部濕軟、有黏牙感。當面包烘焙溫度逐漸升高時，面包表面色澤越來越深，出現(xiàn)焦糊味，組織結(jié)構(gòu)變硬，口感降低。綜上所述，隨著烘焙溫度逐漸升高，對感官評分的影響差異顯著，但對營養(yǎng)指標的影響差異不顯著。分析可知，鷹嘴豆粉面包的最佳烘焙溫度為180℃，故選取170℃～190℃的烘焙溫度進行響應(yīng)面設(shè)計。

2.2 響應(yīng)面試驗設(shè)計結(jié)果與分析

2.2.1 響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果

根據(jù)單因素試驗結(jié)果中鷹嘴豆粉添加量、烘焙溫度、烘焙時間、白砂糖添加量和發(fā)酵時間對感官評分和營養(yǎng)成分影響程度的大小，最終確定以鷹嘴豆粉添加量、烘焙溫度、烘焙時間3個因素進行響應(yīng)面試驗設(shè)計，以感官評分為響應(yīng)值。響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果見表8。

表8 響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果Table 8 Response surface test design and results

2.2.2 回歸模型擬合及方差分析

對表8的數(shù)據(jù)進行回歸分析，得到感官評分Y的三元二次回歸方程：感官評分Y=92.80－6.88A－7.12B－3.50C ＋2.00AB ＋3.75AC －14.75BC －9.15A2－14.65B2－10.90C2。

感官評分的回歸模型方差分析見表9。

表9 感官評分的回歸模型方差分析Table 9 Regression model analysis of variance for sensory score

由表9可知，感官評分回歸模型P<0.000 1，達到極顯著水平，并得出R2=0.995 9，R2Adj=0.990 6，說明該模型能夠較好地反映響應(yīng)值的變化。模型的一次項A、B、C（P<0.01）的影響均為極顯著；模型的二次項 A2、B2、C2（P<0.01）的影響也為極顯著；模型的交互項AC、BC（P<0.01）的影響為極顯著，AB的影響顯著（P<0.05）。失擬項P=0.159 1不顯著，表示回歸模型與預(yù)測值之間的擬合度較好，可以利用上述方程模型對響應(yīng)面法優(yōu)化鷹嘴豆粉面包配方進行分析和預(yù)測。分析得出3個因素對感官評價的影響順序為B（烘焙溫度）>A（鷹嘴豆粉添加量）>C（烘焙時間）。

2.2.3 響應(yīng)面交互作用分析

在交互項中鷹嘴豆粉添加量（A）與烘焙溫度（B）、烘焙溫度（B）與烘焙時間（C）、鷹嘴豆粉添加量（A）與烘焙時間（C）之間的交互作用對產(chǎn)品感官評分的影響均為顯著，結(jié)果見圖6、圖7和圖8。

圖6 鷹嘴豆粉添加量和烘焙溫度交互作用的響應(yīng)面圖Fig.6 Response surface plot of interaction of chickpea powder amount and baking temperature

圖7 烘焙溫度和烘焙時間交互作用的響應(yīng)面圖Fig.7 Response surface plot of interaction of baking temperature and baking time

圖8 鷹嘴豆粉添加量和烘焙時間交互作用的響應(yīng)面圖Fig.8 Response surface plot of interaction of chickpea powder amount and baking time

由圖6分析可知，開口朝下，響應(yīng)值開始隨因素的增大而增大，達到極值點后，再隨著因素水平的增大而逐漸減小，說明該模型在此水平取值范圍內(nèi)存在穩(wěn)定點，即響應(yīng)面的最高點。且響應(yīng)曲面較平滑，表示A、B兩因素之間的交互作用顯著。由圖7分析可知，響應(yīng)面曲面相對圖6較為陡峭，響應(yīng)值變化較大，表示B、C之間的交互作用較大；由圖8分析可知，響應(yīng)面曲面比較平滑，表示A、C兩因素之間的交互作用比較大，且響應(yīng)值隨著每個因素水平的增大而增大，在到達極值點后又隨著因素的增大而逐漸減小，說明此模型在取值范圍內(nèi)也存在穩(wěn)定點，該點就是響應(yīng)面的最高點。

2.2.4 驗證試驗

通過本次響應(yīng)面優(yōu)化試驗，得到鷹嘴豆粉面包的理論最佳工藝參數(shù)為鷹嘴豆粉添加量12.93 g、烘焙溫度177.65℃、烘焙時間19.64 min。在此條件下，理論最高感官評分為95.195 5分。為方便實際操作，將各參數(shù)取值為鷹嘴豆粉添加量13 g、烘焙溫度178℃、烘焙時間20 min。用此工藝參數(shù)進行驗證試驗，重復(fù)試驗3次，得平均感官評分為96分，與理論值接近。此配方下的蛋白質(zhì)含量為10.97 g/100 g，膳食纖維含量為4.03 g/100 g。說明該數(shù)學(xué)模型可靠，可用于鷹嘴豆粉面包最佳工藝參數(shù)的預(yù)測。

2.3 鷹嘴豆粉面包的品質(zhì)分析

2.3.1 面包品質(zhì)對比

以感官評分為響應(yīng)值優(yōu)化得出的最佳配方與普通面包（不添加鷹嘴豆粉的面包）的營養(yǎng)指標對比，結(jié)果見表10。

表10 驗證試驗與普通面包的營養(yǎng)指標對比Table 10 Comparison of nutritional indexes between validation experiment and ordinary bread

由表10可知，最佳工藝配方下制得的面包的蛋白質(zhì)含量比普通面包高28.6%，膳食纖維含量比普通面包高38.0%，感官評分也高于普通面包，可以看出鷹嘴豆粉的加入提高了面包的感官及營養(yǎng)指標。

2.3.2 衛(wèi)生指標

衛(wèi)生指標測定結(jié)果見表11。

表11 衛(wèi)生指標測定結(jié)果Table 11 Health indicators measurement results

由表11可知，該面包的衛(wèi)生指標均符合國標限值。

3 結(jié)論

通過單因素試驗，確定對鷹嘴豆粉面包感官評分有主要影響的3個因素：鷹嘴豆粉添加量、烘焙時間和烘焙溫度。以單因素試驗結(jié)果為基礎(chǔ)，結(jié)合響應(yīng)面試驗以及驗證試驗確定鷹嘴豆粉面包的最佳工藝參數(shù)為以100 g高筋面粉為基準，添加鷹嘴豆粉13 g、白砂糖15 g、發(fā)酵時間60 min、烘焙溫度178℃、烘焙時間20 min。在此工藝條件下的鷹嘴豆粉面包感官評分平均分為96，且蛋白質(zhì)含量為10.97 g/100 g，比普通面包高28.6%，膳食纖維含量為4.03 g/100 g，比普通面包高38.0%。

該配方下生產(chǎn)的鷹嘴豆粉面包色澤金黃、形態(tài)飽滿、組織均勻、氣孔細密有彈性，有鷹嘴豆粉的獨特香味。在制作面包的過程中加入鷹嘴豆粉，提高了面包的營養(yǎng)指標，滿足了人們對營養(yǎng)飲食的多樣化需求，同時也賦予了面包特有的鷹嘴豆香味，為鷹嘴豆在食品工業(yè)中的應(yīng)用提供了新途徑。