響應面法優(yōu)化大麥苗面包的加工工藝

侯賀麗，黃卉卉，耿書寶，施麗麗，朱靜

(信陽農林學院 食品學院，河南 信陽 464000)

大麥是我國重要的糧食來源之一，主要產地是長江流域、黃河流域和青藏高原[1]。大麥中富含蛋白質、膳食纖維、礦質元素、氨基酸、抗氧化酶、維生素、葉綠素等多種成分，其中蛋白質含量高達28.2 g/100 g[2]，能夠增強體質、加快傷口愈合速度，優(yōu)化機體；大麥苗中膳食纖維含量為45 g/100 g，高于其它普通果蔬的幾十倍，具有潤腸通便、預防便秘，減肥美容的作用[3-4]。除此以外，大麥苗還有助于改善睡眠質量，提高記憶力，緩解疲勞，解毒抗癌、抗氧化、抗炎癥等功效[5-7]。隨著對大麥苗的營養(yǎng)價值和藥用價值研究的深入，其功效漸漸為大眾所知。

利用大麥苗粉制作相關的食品也越發(fā)常見，市場現有的產品有大麥苗蛋糕、大麥苗饅頭、大麥苗餅干、大麥苗面條、大麥苗酸奶、大麥苗茶以及大麥苗布丁等[8-11]，不同程度地提升了產品中的膳食纖維、礦物質等營養(yǎng)成分，同時改善了產品的色澤和品質。這些食品符合人們對于營養(yǎng)健康食品的消費需求，很受人們喜愛，具有良好的發(fā)展前景。目前，有關大麥苗面包的研究較少。

本試驗以大麥苗為主要原料，通過單因素試驗和響應面法對大麥苗面包的加工工藝進行優(yōu)化，對比不同條件下大麥苗粉的品質，最終得出大麥苗面包的最佳工藝。本試驗方法能生產出營養(yǎng)更加豐富、風味獨特、質地柔軟大麥苗面包，不僅豐富了面包的種類，也為以后的大麥苗的開發(fā)利用提供一定參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

富強高筋小麥粉，廊坊金沙河面業(yè)有限公司；大麥苗粉，亳州鴻碩生物科技有限公司；全脂甜奶粉，多美滋嬰幼兒食品有限公司；黃油，歐洲妙可藍多；安琪高活性干酵母，安琪酵母股份有限公司；精純碘鹽，孝感廣鹽華源制鹽有限公司；白砂糖，杭州卓達食品有限公司；雞蛋購于超市。

1.2 儀器與設備

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，山東盛泰儀器有限公司；ST-08C數顯消化爐，山東盛泰儀器有限公司；F30420210膳食纖維測定儀，意大利VELP公司；TMS-PRO美國FTC質構儀，北京盈盛恒泰科技有限責任公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 大麥苗面包的制作工藝流程 參考尤香玲等[12]甜面包的加工工藝流程，具體如下：

原輔料預處理→稱量→面團的攪拌→發(fā)酵→整形排氣制作→醒發(fā)→烘烤→面包的冷卻與包裝。

操作要點如下：

(1)原料預處理：將高筋面粉、大麥苗粉稱量后過80目篩，再加入白砂糖、酵母等輔料，混合均勻。

(2)面團的攪拌：將干性原輔料混合、攪拌均勻，再加入雞蛋和水，高速攪拌直至形成面筋，最后加入黃油繼續(xù)攪拌至面筋伸展完全。

(3)醒發(fā)：將攪拌好的面團放入溫度為30℃，濕度為80%的發(fā)酵箱里，醒發(fā)60 min。

(4)整形：取出發(fā)酵好的面團，用搟面杖排出面團中的氣泡，分成等份，整形。

(5)二次醒發(fā)：將整形后的面包胚放入模具，放入溫度為30℃，濕度為80%的發(fā)酵箱里，再次醒發(fā)30 min。

(6)烘焙：在面包胚表面刷一層蛋液，放入烤箱，上下火溫度設置180℃，烘烤時間15 min[13]。

1.3.2 基礎配方 高筋面粉95.00 g、大麥苗粉5.00 g、奶粉4.00 g、糖20.00 g、鹽1.00 g、雞蛋15.00 g、酵母1.50 g、黃油10.00 g、溫水50.00 g。

1.3.3 單因素試驗 以100 g高筋面粉為基礎，結合大麥苗面包的感官評分、面包比容、蛋白質含量和膳食纖維含量為評價指標，評價大麥苗粉添加量、酵母添加量、面團發(fā)酵時間、面包烘烤溫度與烘烤時間五個單因素對大麥苗面包品質的影響。大麥苗粉的添加量：2.00、3.00、4.00、5.00、6.00 g；酵母的添加量：0.50、1.00、1.50、2.00、2.50 g；面團發(fā)酵時間：40、60、80、100、120 min；面包烘烤溫度：160、170、180、190、200℃；面包的烘烤時間：10、15、20、25、30 min。

1.3.4 響應面試驗 為優(yōu)化大麥苗面包的加工工藝，在單因素試驗設計的基礎上，以大麥苗面包的感官評分、面包比容、蛋白質含量與膳食纖維含量為響應值，通過對單因素結果的比較分析，選取對大麥苗面包感官品質影響較大的三個因素三個水平作為響應區(qū)域，使用Box-behnken模型設計方法進行實驗[14]。響應面設計因素水平如表1所示。

表1 響應面試驗因素與水平設計

1.3.5 大麥苗面包的品質指標測定

1.3.5.1 感官評價 參照GB/T 20981—2021 面包質量通則中的面包評分要求制作感官評分表，對面包的滋味與口感、表面色澤、組織結構、形態(tài)以及雜質等指標進行感官評鑒，評分標準見表2。

表2 大麥苗面包感官評價表

1.3.5.2 面包指標測定 大麥苗面包中蛋白質的含量測定(按照GB 5009.5—2016中的凱氏定氮法測定)，膳食纖維含量(按照GB 5009.88—2014中的酶重量法測定)；比容(按照GB/T 20981—2007測定)。測定面包的理化指標的酸價、過氧化值(按照GB 5099-2016進行測定)。衛(wèi)生指標測定包括菌落總數測定(按照GB 4789.2—2016)，大腸菌群測定采用大腸菌群平板計數法(按照GB 4789.3—2016中第二法)，霉菌測定(按照GB 4789.5—2016)。

1.4 數據處理

采用Design-Expert 8.0.6 Trial和SPSS軟件進行數據處理和分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果與分析

2.1.1 大麥苗粉的添加量對大麥苗面包品質的影響 試驗結果見圖1。由圖1可知，隨著大麥苗粉的添加量增多，其蛋白質和膳食纖維含量也逐漸增加，面包比容和感官評分先上升后下降。當大麥苗粉的添加量為3.00 g時感官評分最高，此時的大麥苗面包表面呈現均勻的淺綠色，內部組織細膩，氣孔分布均勻，軟綿可口。當大麥苗粉添加量過多時，面包比容持續(xù)下降，主要是因為大麥苗里的膳食纖維會破壞面團中的面筋蛋白，導致面包的硬度增加，彈性與比容變小，感官評分下降[15]，且大麥苗氣味過重，影響面包的口感。綜上所述，大麥苗粉最佳添加量為3.00 g。

圖1 大麥苗粉添加量對面包品質的影響

2.1.2 酵母添加量對大麥苗面包品質的影響 由圖2可知，隨著酵母添加量的增加，大麥苗面包的感官評分先上升后降低，比容隨著酵母量的添加持續(xù)增加，速度先快后慢，蛋白質含量和膳食纖維含量無明顯變化。當酵母量為1.50 g時，大麥苗面包的感官評分最高，此時面包組織均勻，口感細膩可口，有淺淡的大麥苗粉清香混合著面包發(fā)酵后的香甜。當酵母添加過少時，大麥苗面包組織結構與彈性較差，主要是因為沒有發(fā)酵完全，酵母產生的CO2氣體較少，無法使面團膨脹充分，導致面包體積較小，口感較硬。酵母添加過量時，面團過度膨脹，使其口感粗糙，組織彈性降低，酸味加重。因此，酵母最佳添加量為1.50 g。

圖2 酵母添加量對面包品質的影響

2.1.3 發(fā)酵時間對大麥苗面包品質的影響 由圖3可知，面團發(fā)酵時間對大麥苗面包的體積、口感和組織結構等有明顯影響，感官評分變化明顯，面包比容以先快后慢的速度持續(xù)增長；但對蛋白質含量和膳食纖維含量的影響不明顯。當發(fā)酵時間為80 min時，大麥苗面包的感官評分最高，此時面包表面完整，顏色分布均勻，組織細膩且柔軟可口，有大麥苗的清香。當發(fā)酵時間過短時，面包內部氣孔會比較小，彈性較差，口感較硬。當發(fā)酵時間大于80 min時，面包的酸味增加，氣孔較大，分布不均勻，組織彈性受到影響。綜上所述，大麥苗面包的最佳發(fā)酵時間為80 min。

圖3 發(fā)酵時間對面包品質的影響

2.1.4 烘烤溫度對大麥苗面包品質的影響 由圖4可知，烘烤溫度對大麥苗面包的感官評分影響較大，對蛋白質含量和膳食纖維含量無太大影響，面包比容隨著溫度的上升先上升后下降，但幅度較小。烘烤溫度主要對大麥苗面包的外形顏色影響明顯，溫度160℃～180℃，感官評分增加緩慢。溫度低時大麥苗面包表皮顏色淺，內部組織由于溫度較低而不易成熟，容易發(fā)粘；溫度在180 ℃時，大麥苗面包感官評分最高，外觀最佳，組織細膩。當大麥苗面包的溫度繼續(xù)升高時，感官評分下降，原因是過高的溫度，使面包表面焦黃干裂，內部水分蒸發(fā)較快，面包整體變硬，口感降低。綜上分析，大麥苗面包的烘烤溫度在180 ℃時品質最佳。

圖4 烘烤溫度對面包品質的影響

2.1.5 烘烤時間對大麥苗面包品質的影響 由圖5可知，烘烤時間對大麥苗面包品質的影響較大，面包比容先升高后降低，但對蛋白含量和膳食纖維含量沒有較大影響。當烘烤時間為20 min時，面包的感官評分達到最高，此時面包形態(tài)完整無開裂，顏色淺綠，分布均勻，組織松軟，口感細膩有彈性，有大麥苗粉的清香與面包的香甜。當烘烤時間過短時，其內部組織沒有完全烤熟，會出現濕軟粘牙現象，影響口感。當烘烤時間過長，面包表面顏色過深、表皮開裂，口感較硬。綜上分析，大麥苗面包最佳烘烤時間為20 min。

圖5 烘烤時間對面包品質的影響

2.2 響應面試驗設計結果與分析

2.2.1 響應面試驗設計及結果 由單因素結果可知，大麥苗粉添加量、發(fā)酵時間和烘烤時間對大麥苗面包品質的影響較大，酵母添加量與烘烤溫度對面包品質的影響沒有其它三個單因素明顯，故選取大麥苗粉添加量、發(fā)酵時間和烘烤時間作為響應面的三水平。在暫定的四個響應值中，大麥苗面包的感官評分相對面包比容、蛋白質含量與膳食纖維含量的影響變化更加明顯，所以選取大麥苗面包的感官評分作為響應值，采用Design-Expert軟件對響應面結果數據進行分析，大麥苗面包的具體感官評分數據見表4。

表4 響應面試驗設計及結果

2.2.2 回歸模型擬合及方差分析 對表4得出的數據進行二次多項式回歸擬合，可得到這樣一個預測模型：Y=88.36+1.96A+1.45B+5.81C-0.075AB-0.25AC+0.025BC-5.43A2-3.16B2-8.38C2。

根據表5分析可知，由回歸方差分析模型顯著性，因P<0.0001，達到極其顯著，所以判定該模型為顯著性，且失擬項不顯著，為0.5144。該模型R2=0.9967，R2Adj=0.9923，所以該模型與實際試驗有很好的擬合性，設計可行。自變量和指標之間的線性關系顯著，該模型可以用于準確分析與預測大麥苗面包配方的感官評分。影響大麥苗面包感官評分各個因素中，其作用大小依次為烘烤時間(C)>大麥苗粉添加量(A)>發(fā)酵時間(B)。

表5 回歸方程方差分析表

2.2.3 響應面交互作用分析 根據回歸模型的方差分析，使用Design-Expert軟件繪制出大麥苗粉添加量(A)、發(fā)酵時間(B)和烘烤時間(C)對大麥苗面包感官評分影響的響應面圖與等高線圖，見圖6-8。

圖6 大麥苗粉添加量和發(fā)酵時間對面包感官評分的響應面圖

由圖6知，大麥苗粉添加量和發(fā)酵時間對面包的感官評分影響明顯，但兩者的交互作用等高線接近于圓形，其交互作用不顯著。再根據等高線疏密程度可以判斷，大麥苗面包感官評分的影響順序為A>B。

由圖7知，感官評分受到大麥苗粉添加量和烘烤時間的影響較大，先升高后降低，兩者相互作用的等高線為橢圓形，為交互作用顯著。根據等高線疏密程度判斷大麥苗面包感官評分的影響程度為C>A。

圖7 大麥苗粉添加量和烘烤時間對面包感官評分的響應面圖 圖8 發(fā)酵時間和烘烤時間對面包感官評分的響應面圖

由圖8知，大麥苗面包的感官評分受到烘烤時間和發(fā)酵時間的影響，兩者相互作用的等高線為橢圓形，判定其交互作用顯著。由等高線疏密程度判斷大麥苗面包感官評分的影響順序為C>B。

根據本次的響應面試驗，使用Design-Expert軟件進行大麥苗面包工藝的優(yōu)化分析，所得出理論最佳工藝為：大麥苗粉添加量3.00 g，發(fā)酵時間95.49 min，烘烤時間22.97 min，感官評分為88.0951分?？紤]實際情況，經調整將工藝參數設定為：大麥苗粉添加量3.00 g，發(fā)酵時間95 min，烘烤時間23 min。用此工藝參數進行驗證試驗，重復試驗3次，取平均感官評分為87.60分，發(fā)現實際與理論值接近，說明該數學模型可靠，可用于大麥苗面包最佳工藝的預測，本次試驗成立。

2.3 大麥苗面包的品質測定

2.3.1 營養(yǎng)指標 以感官評分為響應值優(yōu)化得出的最佳配方與普通面包(不添加大麥苗粉的面包)的營養(yǎng)指標對比，見表6。本文研制面包中蛋白質比普通面包高9.91 %，膳食纖維含量比普通面包高22.4 %，比容較普通面包低，但此條件下的大麥苗面包組織均勻，富有彈性，且具有大麥苗清香，營養(yǎng)也更加豐富。

表6 大麥苗面包與普通面包營養(yǎng)對比結果

2.3.2 衛(wèi)生指標 利用最佳工藝參數制得的面包衛(wèi)生指標檢測見表7。

表7 麥苗面包衛(wèi)生指標檢測

由表7可知，該面包的衛(wèi)生指標均符合國標限值范圍。

3 結論

本文通過單因素試驗分析，確定對大麥苗面包品質影響最大的三個因素：大麥苗粉添加量、發(fā)酵時間、烘烤時間；再結合響應面分析法對大麥苗面包的工藝進行優(yōu)化，得到最佳工藝為：大麥苗粉添加量3.00 g，發(fā)酵時間95 min，烘烤時間為23 min。在最優(yōu)工藝下面包的比容為4.37 mL/g，蛋白含量為12.31 g/100g，膳食纖維含量為3.33 g/100g，感官評分為87.6分。蛋白質含量高出普通對照面包9.91 %，膳食纖維高出普通對照面包22.4 %。該條件下生產出來的面包形態(tài)完整，表面呈淺綠色，內部組織細膩有彈性，氣孔均勻，松軟可口，擁有面包發(fā)酵后香甜與大麥苗粉的清香。大麥苗面包比普通面包營養(yǎng)價值更加豐富，且口感較好，更符合當代人的健康需求，相信將會有十分廣闊的前景。