基于模糊數學綜合評價法研制香蕉皮膳食纖維面包

何玲玲*，倪團結，謝曉娜，楊鄭州，何俊賀，石月峰

1. 百色學院農業(yè)與食品工程學院（百色 533000）；2. 廣西芒果生物學重點實驗室（百色 533000）；3. 廣西壯族自治區(qū)環(huán)境保護科學研究院（南寧 530022）

中國是世界上第二大香蕉生產國，品種多樣，主要分布于兩廣、福建、海南等區(qū)域[1-3]。我國香蕉主要用以鮮食或進行香蕉深加工產品開發(fā)[4-6]。香蕉皮約占香蕉鮮重的30%～50%，其營養(yǎng)價值高，富含黑色素、果膠、低聚糖、纖維素、半纖維素、木質素等膳食纖維，還含有蛋白質、水溶糖分、脂肪、多種維生素和多種無機鹽等營養(yǎng)成分[7-8]。大量的香蕉皮不處理或處理不當均會制約香蕉企業(yè)或蕉農種植業(yè)的健康發(fā)展，且造成環(huán)境污染，資源浪費[9-10]。

膳食纖維作為人類“第七大營養(yǎng)素”，具有降低血液中膽固醇水平、調節(jié)血糖、防止便秘、預防結腸癌等多種功能，被廣泛應用于功能性食品的開發(fā)[10-12]。隨著居民生活節(jié)奏加快，面包成為最受歡迎的早餐之一。模糊數學評價法具有客觀性、全面性，此次試驗應用模糊數學評價研制一款香蕉皮膳食纖維面包，以期提高香蕉加工企業(yè)的經濟效益，減少香蕉皮對環(huán)境造成的污染，并滿足消費者對高膳食纖維食物的需求。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

香蕉（南天黃）、食鹽、伊利純牛奶、綿白糖、鮮雞蛋、小米（市售）；高筋面粉（新鄉(xiāng)市新糧油加工有限責任公司）；黃油（恒天然商貿有限公司）；耐高糖活性干酵母（安琪酵母股份有限公司）；無水檸檬酸（食品級，鄭州九庭化工產品有限公司）。

ATX-224電子分析天平（常州市天之平儀器設備有限公司）；E1200Y-2電子天平（常州市天之平儀器設備有限公司）；101-3AB型電熱鼓風干燥箱（天津市泰斯特儀器有限公司）；SEC-3Y電烤箱（珠海式廣州三麥機械設備有限公司）；FW-80高速萬能粉碎機（上海勝啟有限責任公司）；SX-300馬福爐（上海博迅實業(yè)有限公司）；TA.XTplus質構儀（英國Stable Micro System公司）；LRH-250生化培養(yǎng)箱（上海一恒科學儀器有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程

原輔材料→預處理→面團調制→面團發(fā)酵→整形→醒發(fā)→烘烤→冷卻→包裝→成品

1.2.2 配方

1.2.3 操作要點

1.2.3.1 預處理

挑選新鮮香蕉皮，清洗，去除兩端，剪切成2 cm小塊，浸泡護色液（0.3%檸檬酸，煮沸2 min），取出平鋪燒烤紙，于60 ℃烘干，粉碎貯藏自封袋于干燥器；所有粉料、蛋液均過0.106 mm（140目）篩；干酵母于35 ℃溫水中活化5 min，和面用水溫度調節(jié)至32 ℃。

1.2.3.2 調制

先攪拌固體粉料至均勻，然后加入牛奶、蛋液、溫水，最后加入黃油。

1.2.3.3 發(fā)酵

將揉搓至光滑有彈性的面團放入發(fā)酵箱，發(fā)酵溫度為35 ℃，發(fā)酵箱內放置熱水，使相對濕度調控至60%～70%，發(fā)酵至面團體積膨脹2倍。

1.2.3.4 整形

把面團分割成20 g質量的面坯，搓圓，整形為面包形狀。

1.2.3.5 烘烤

面包放在吸油紙上，表面刷花生油，在烤箱醒發(fā)80 min，開始時上火150 ℃，下火170 ℃，烘烤8 min，然后調上火至200 ℃，上色后烘烤1 min即可。

1.2.4 香蕉皮膳食纖維面包配方的正交試驗

根據香蕉皮膳食纖維面包預試驗和單因素試驗配方，選取香蕉皮粉添加量、干酵母添加量、綿白糖添加量、發(fā)酵時間為考察因素，利用L9(34)正交設計表優(yōu)化面包生產配方，正交試驗的因素和水平設計見表2。

表2 正交試驗因素和水平設計

1.2.5 感官評價

由10位人員組成感官評定小組，要求評定前24 h不吸煙、不飲酒、不食用辛辣等刺激性食物。每次評定樣品需用30 ℃左右的溫水漱口，評定間隔時間設為15 min，感官評分標準如表3所示。

表3 面包評分標準

1.2.6 面包感官評價模糊數學法模型的建立

評價因素集是由香蕉皮膳食纖維面包質量相關的主要因素集合，評價因素集W=（外觀，口感，組織形態(tài)，色澤）；評價因素權重集采用用戶調查法及二元比對法，確定外觀、口感、組織形態(tài)、色澤的權重。隨機選取20位不同年齡段消費者，對面包品質評價指標進行對比分析，重要因素得1分，次要得0分，自身對比得1分。各項評價指標得分與總分200的比重即為權重，計算可得面包感官指標的權重X={0.12，0.38，0.28，0.22}；評價得分集V=（優(yōu)，良，中，差）=（90，80，70，60）。食品感官指標綜合評判結果用Y表示，Y=X×R，其中X表示感官指標權重，R為模糊矩陣。

1.2.7 面包成品相關指標的測定

水分測定參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》，酸度測定參照GB 12456—2008《食品安全國家標準 食品中總酸的測定》，比容測定參照GB/T 20981—2007《食品安全國家標準 面包》，膳食纖維測定參照GB 5009.88—2014《食品安全國家標準 食品中膳食纖維的測定》，微生物（菌落總數、大腸菌群、霉菌）測定參照GB 4789—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗》，致病菌測定參照GB 29921—2013《食品安全國家標準 食品中致病菌限量》，面包質構采用TA質構儀檢測。

2 結果與分析

2.1 香蕉皮粉添加量對產品品質的影響

控制耐高糖活性干酵母添加量2 g、綿白糖添加量20 g、發(fā)酵時間120 min，不同香蕉皮粉添加量對香蕉皮膳食纖維面包品質影響見表4。香蕉皮粉添加量為4.0 g時，面包品質較優(yōu)，面包的內部均勻，孔洞細密，無結塊且成型好，口感松軟細膩呈均一的巧克力色。香蕉皮粉添加量低于4.0 g時，面包外觀飽滿度不足，表皮無光澤，面包內部色澤較淺，松軟度不夠。香蕉皮粉添加量過多，面包表面出現裂痕、塌陷，內部面包色澤偏深，口感較差，因此香蕉皮粉添加量選取4.0 g。

表4 香蕉皮粉對面包品質的影響

2.2 耐高糖活性干酵母添加量對產品品質的影響

控制香蕉皮粉添加量4.0 g、綿白糖添加量20 g、發(fā)酵時間120 min，不同耐高糖活性干酵母添加量對香蕉皮膳食纖維面包品質影響見表5。耐高糖活性干酵母添加量為2.0 g時，面包品質較優(yōu)，面包的內部均勻，孔洞細密，無結塊且成型好，口感松軟細膩呈均一的巧克力色。耐高糖活性干酵母添加量低于2.0 g時，面包發(fā)酵很慢，面包的內部有少量結塊，成型較差。耐高糖活性干酵母添加量過多，面包隨著酵母添加量加大而產生少許酸味，口感較差，因此耐高糖活性干酵母添加量選取2.0 g。

表5 耐高糖活性干酵母添加量對面包品質的影響

2.3 綿白糖添加量對產品品質的影響

控制香蕉皮粉添加量4.0 g、耐高糖活性干酵母添加量2.0 g、發(fā)酵時間120 min，不同綿白糖添加量對香蕉皮膳食纖維面包品質影響見表6。綿白糖添加量為20 g時，面包品質較優(yōu)，面包的內部均勻，孔洞細密，無結塊且成型好，口感松軟細膩呈均一的巧克力色。綿白糖添加量低于20 g時，面包外面逐漸出現脫皮，甚至裂痕現象，且面包會出現孔洞較粗大的現象，而且綿白糖太少會影響到面包口感。當添加量過多時，面包表面有輕微脫皮現象，口感偏甜發(fā)膩，因此綿白糖添加量選取20 g。

表6 綿白糖添加量對面包品質的影響

2.4 發(fā)酵時間對面包品質的影響

控制香蕉皮粉添加量4.0 g、耐高糖活性干酵母添加量2.0 g、綿白糖添加量20 g，不同發(fā)酵時間對香蕉皮膳食纖維面包品質影響見表7。發(fā)酵時間為120 min時，面包品質較優(yōu)：面包的內部均勻，孔洞細密，無結塊且成型好，口感松軟細膩呈均一的巧克力色。發(fā)酵時間少于120 min時，面包內部孔洞較粗大，口感粗糙，表面有裂痕、塌陷，成型差。發(fā)酵時間高于120 min時，面包表面出現脫皮現象，口味偏酸。因此發(fā)酵時間選取120 min。

表7 發(fā)酵時間對面包品質的影響

2.5 模糊感官評定及模糊矩陣建立

在單因素試驗的基礎上，采用L9(34)正交設計表設計制備9組香蕉皮膳食纖維面包，由10名評價人員對其外觀、口感、組織形態(tài)、色澤分別進行等級評價，評價結果見表8。

表8 面包正交試驗感官評價結果

將表4中各個樣品質量因素各個等級評價人數除以總評價人數得到模糊矩陣，樣品1～9號的模糊矩陣為Rj。

表9 面包配方綜合結果

2.6 正交試驗結果與分析

模糊綜合評價總分由表9的綜合評價結果分別乘以其對應的分值（優(yōu)90分、良80分、中70分、差60分）并進行加和，得樣品1～9號的感官總分，見表10。

表1 面包基本配方 單位：g

表10 面包配方正交試驗結果和分析

通過正交試驗結果分析，得到最優(yōu)香蕉皮膳食纖維面包生產配方A2B2C3D1（評定結果屬于“良好”）；極差分析得到最優(yōu)百香果凍生產配方A2B2C2D2。極差R大小表明各因素對于產品品質影響主次順序為A＞C＞D＞B，香蕉皮粉添加量、綿白糖添加量和發(fā)酵時間對面包品質影響較顯著，其次是耐高糖活性干酵母添加量。

根據正交優(yōu)化得到最佳配方A2B2C3D1，以及依據極差分析最優(yōu)生產果凍配方A2B2C2D2，針對兩種配方進行驗證試驗，3組平行試驗，工藝配方A2B2C3D1和A2B2C2D2感官得分分別為88.65和85.34分。配方A2B2C3D1制備的面包外觀有少許裂痕無脫皮，顏色呈巧克力色，切開面包，其內部組織結構均勻，孔洞細密，松軟有彈性，口感略甜，具有香蕉皮的獨特風味，無其他異味，備受感官評價員喜愛。因此，香蕉皮膳食纖維面包的最佳配方為香蕉皮粉添加量4.0 g、耐高糖活性干酵母添加量2.0 g、綿白糖添加量30 g、發(fā)酵時間110 min。

2.7 驗證試驗

2.8 香蕉皮膳食纖維面包成品質量指標

對香蕉皮膳食纖維面包成品各項指標進行檢測，測定結果見表11。

由表11可知：通過對香蕉皮膳食纖維面包成品進行品質分析，其各項指標均符合相關標準，且成品面包中膳食纖維含量13.08%、硬度5.63、黏附性1.87、膠黏性4.13、彈性20.03、咀嚼性37.05，面包產品吃起來爽口不粘牙，松軟有彈性，面包外觀飽滿完整，有光澤呈鮮亮的巧克力顏色，同時能作為消費者一款膳食纖維補充食品。

表11 面包成品質量指標

3 結論

采用模糊數學綜合評價法研制出香蕉皮膳食纖維面包，最優(yōu)面包配方為香蕉皮粉添加量4.0 g、耐高糖活性干酵母添加量2.0 g、綿白糖添加量30 g、發(fā)酵時間110 min。產品外觀飽滿完整無裂痕，脫皮，內部孔洞細密均勻，松軟有彈性，口感細膩，具有獨特香蕉皮風味。產品質量指標符合GB 20981—2007《面包》。該生產工藝簡單，設施條件要求不高，為香蕉深加工企業(yè)及膳食纖維面包開發(fā)提供參考，同時減少環(huán)境污染，可適用于家庭小型制作或工業(yè)化生產。