板栗窩頭發酵條件、原料配比的工藝研究

王 巖，常 虹，*，周家華，趙麗芹

（1.北京市農林科學院農業綜合發展研究所，北京100097；2.內蒙古農業大學，內蒙古呼和浩特010000）

栗子不僅含有大量淀粉，而且含有蛋白質和維生素等多種招牌營養素，素有“干果之王”的美稱。栗子可代糧，與棗、柿子并稱為“鐵桿莊稼”、“木本糧食”，是一種價廉物美、富有營養的滋補品及補養的良藥[1-2]。玉米是主要糧食作物之一，是大宗谷物中最適合作為工業原料的品種，其加工空間大，產業鏈長，具備多次加工增值的潛力，加工品種多樣，被譽為“軟黃金”[3]。我國板栗、玉米產量都位于世界前列，目前，板栗的開發主要以糖炒板栗、板栗糕為主，而玉米以日常食用、甜玉米奶、飼料為主，板栗、玉米深加工發展尚在起步階段，其自身經濟價值、營養價值還未充分利用，而且以板栗、玉米為單一原料的食品的營養不均衡，口感、風味不佳是此類食品的一大缺陷[4]。目前，國內食品市場還未有一款兼顧營養與口味的粗糧食品。新型板栗窩頭，是對傳統窩頭的品質優化，傳統窩頭主要是玉米面與豆面為主，新型板栗窩頭中添加小麥粉、板栗粉、糯米粉，粗糧細作、細吃，營養均衡，口味好，是營養搭配的新時尚，與此同時，還可提升板栗、玉米附加值創造經濟效益。本文通過實驗確定板栗窩頭最佳的發酵條件，原料添加比例，為實際生產提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

板栗粉 自制；玉米粉 購于市場；小麥粉 古船標準粉；酵母粉 安琪牌高活性干酵母；水 北京市自來水。

電子天平 百靈LP-503；RXZ-280B型人工氣候箱 寧波江南儀器廠；電磁爐 九陽；蒸鍋 購于市場；質構儀 TA.XT TEXTURE ANALYSER；粉碎機 天津市泰斯特儀器有限公司；常規玻璃儀器及用品等。

1.2 實驗方法

1.2.1 板栗粉的制作 生板栗去殼→切碎→烘干（55℃、24h）→粉碎→過篩（100目）→粉碎→板栗粉。

1.2.2 板栗窩頭工藝流程 原料（小麥粉搭配一定比例板栗粉、玉米粉、糯米粉）→酵母（提前活化）→和面（手工和面）→成型（手工成型）→醒發→蒸制→成品[5]。

1.2.3 操作要點 提前將酵母（小麥粉質量的1.0%）活化約5min，然后將原料按比例稱取（100g小麥粉，17g板栗粉，8g玉米粉，8g糯米粉）與酵母液混合，攪拌約5min，再把攪拌均勻的面液（無面疙瘩，成均勻液體）分裝于蒸制容器中，置于恒溫發酵箱中發酵45min（濕度70%，溫度33℃），最后中火蒸制15min。

1.2.5 比容測定 電子天平測量窩頭質量M，精確到0.1g，通過小米體積置換法測量窩頭體積V，精確到0.1mL，二者比值的倒數極為比容γ，γ越大表示窩頭膨脹率越大[8]。

1.2.6 發酵條件單因素實驗

1.2.6.1 水分添加量的確定 稱量面粉100g，酵母粉1g共6份，分別添加面粉質量的70%、80%、90%、100%、120%、140%純凈水，在發酵溫度33℃，濕度75%條件下發酵45min，測量發酵體積，蒸制后測量硬度與比容。

1.2.6.2 酵母粉添加量的確定 稱取100g面粉，純凈水50g共4份，分別添加面粉質量的0.8%、0.9%、1.0%、1.1%的酵母粉，在發酵溫度33℃，濕度75%條件下發酵45min，測量發酵體積，蒸制后測量硬度與比容。

1.2.6.3 發酵濕度的確定 稱取100g面粉，50g純凈水，1g酵母粉共4份，分別置于濕度為65%、70%、75%、80%，溫度為33℃發酵箱中發酵45min，測量發酵體積，蒸制后測量硬度與比容。

1.2.7 發酵條件的正交實驗 在發酵條件單因素實驗基礎上，選取發酵濕度、活性干酵母粉添加量和水分添加量三個因素，以硬度為指標進行正交實驗[9]，每個因素取3個水平，正交實驗因素水平表如表1所示。

表1 發酵條件L9（33）正交實驗因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal array design

1.2.8 原料配比的單因素實驗

應用SPSS20.0軟件，計量資料以冠狀動脈狹窄率(%)表示，CCTA和CAG結果作相關性分析，P＜0.05為差異有統計學意義。

1.2.8.1 板栗粉添加量的確定 稱取面粉100g，純凈水100g，酵母1g共5份，分別添加面粉質量0%、5%、10%、15%、20%的板栗粉，在濕度為70%，溫度33℃發酵條件下發酵45min，測定發酵體積，蒸制后測定硬度與比容。

1.2.8.2 玉米粉添加量的確定 稱取面粉100g，純凈水100g，酵母1g共6份，分辨添加面粉質量0%、4%、8%、12%、16%、20%的玉米粉，在濕度為70%，溫度33℃發酵條件下發酵45min，測定發酵體積，蒸制后測定硬度與比容。

1.2.8.3 糯米粉添加量的確定 稱取面粉100g，純凈水100g，酵母1g共6份，分辨添加面粉質量0%、4%、8%、12%、16%、20%的糯米粉，在濕度為70%，溫度33℃發酵條件下發酵45min，測定發酵體積，蒸制后測定硬度與比容。

1.2.9 原料配比的正交實驗 在配料單因素實驗基礎上，原料中板栗粉、糯米粉、玉米粉對窩頭品質影響較大，為了得出最佳拌料量，以硬度為指標對三者進行了正交實驗，因素水平見表2。

表2 原料配比L9（33）正交實驗因素水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal array design

2 結果與分析

2.1 發酵條件單因素結果分析

2.1.1 水分添加量的確定 分別設定70%、80%、90%，100%、120%、140%水分添加量，測定水分添加對窩頭發酵的影響。實驗結果見表3。

表3 水分添加量單因素實驗結果分析表Table 3 Design and results of single factor tests

從表3可知，面團發酵體積與比容都隨著水分含量增高成先升后降的趨勢，添加100%的水面團發酵體積最大。硬度與水分添加量成反比，添加140%的水，硬度最小。這是因為水分對面團的發酵有重要影響，淀粉吸水體積變大，面粉中的蛋白吸水后，脹潤形成面筋網絡構成制品骨架，同時是酵母繁殖的有利因素，水分越多酵母繁殖速度越快，從而面團體積大使硬度變小。

水分添加超過100%后，面團體積變小，因為水分過量后面團持氣性下降。添加水分過多不僅對發酵體積有下降作用，整體質量增加使比容值也下降。水分添加超過100%后，面團粘度增加，面團漸變成面液，對面團的成型有影響；根據三項測量指標確定水分添加120%。

2.1.2 酵母粉添加量的確定 根據酵母粉使用說明，100g面粉適宜1g酵母的用量，設定0.8%、0.9%、1.0%、1.1%四個酵母添加量，測量不同酵母添加量對發酵的影響。實驗結果見表4。

由表4可知，當添加1.0%酵母時發酵體積最大，硬度最小；添加0.9%比容值最大。酵母在面團中的發酵主要是利用生命活動產生的二氧化碳使面團發起膨松，同時伴隨著一系列的生物化學、物理和化學變化產生其他風味物質，并賦予發酵食品特有的色、香、味及其內部組織。隨著酵母添加量增加，面團體積逐漸增大，添加量1.0%與1.1%發酵體積相近，硬度也相近，因為面團中所含營養物質有限，一定量的營養物質不能使更多的酵母發揮作用；當酵母添加量超過1.0%后，比容值有所下降，可能酵母添加過多影響持氣性使面團體積下降導致。根據三項測量指標確定酵母添加1.0%。

表4 酵母粉添加量單因素實驗結果分析表Table 4 Design and results of single factor tests

2.1.3 發酵濕度的確定 酵母菌適宜濕度范圍[10]，設定65%、70%、75%、80%四個濕度進行測量。其實驗結果見表5。

表5 發酵濕度單因素實驗結果分析表Table 5 Design and results of single factor tests

由表5可知，濕度75%時，面團硬度最小，比容值最大，發酵體積最大。濕度的增加使面團硬度增加，發酵體積減小，因為酵母菌繁殖最適宜濕度為60%～78%，濕度過大影響酵母菌活性，導致面團發酵體積減小，比容值減小，硬度增加。根據三項測量指標確定濕度為75%。

2.2 發酵條件正交實驗結果分析

通過單因素實驗表明，水分的添加可以使窩頭硬度降低，但是過多的水分使窩頭黏度增加，酵母粉和濕度的增加可以增加發酵體積和提高發酵速度，也間接的降低了窩頭硬度，但是過多的酵母粉會使發酵過量，蒸制后窩頭皮肉分離，內部有較大空洞。因此為得到最佳的發酵工藝，選取水分添加量100%、120%、140%，發酵濕度70%、75%、80%及酵母添加量0.8%、1.0%、1.2%三因素進行L9（33）正交實驗，以硬度為實驗指標。實驗結果及極差分析見表6。

表6數據分析結果表明，8號實驗的硬度最小。據極差R值可以看出，在發酵條件中影響硬度的因素排列順序為A＞B＞C，即發酵濕度影響最大，水分添加量影響最小。發酵條件理想組合為A1B2C1，即濕度為70%，酵母粉添加量為1.0%，水分添加量100%。由于正交實驗中無此實驗條件組合，因此還需進行驗證性實驗。由驗證實驗結果可知，在濕度為70%，酵母粉添加酵母粉添加量為1.0%，水添加量100%蒸制后的窩頭硬度為11079.36g，比8號組合的硬度小；比容為1.83，粘性、外觀較好，因此可以確定A1B2C1，為最佳發酵條件組合。

表6 發酵條件的L9（33）正交實驗極差分析表Table 6 Variance analysis of orthogonal tests

2.3 原料配比單因素實驗結果分析

2.3.1 板栗粉添加量的確定 設定0%、5%、10%、15%、20%五個添加量，測量板栗粉對窩頭性質的影響。

表7 板栗粉添加量單因素實驗結果分析表Table 7 Design and results of single factor tests

由表7可知，添加15%板栗粉面團的發酵體積、硬度、比容均為最優，隨著板栗粉添加量的增加，窩頭比容程下降趨勢，面團硬度下降，發酵速度減緩，達到需要的發酵體積（初始發酵體積的1.5~2倍），與空白相比其時間延長，說明添加板栗粉會延遲發酵時間。可能板栗中的糖類、脂肪等營養物質是酵母活力增加的因素，所以發酵體積增大，從而使比容值增加硬度下降；板栗中膳食纖維會吸水，又會對酵母繁殖產生抑制，所以發酵時間延長。根據比容值、發酵體積、硬度等指標確定板栗添加量為15%。

2.3.2 玉米粉添加量的確定 設定0%、4%、8%、12%、16%、20%六個添加量，測量玉米粉對窩頭性質的影響。實驗結果見表8。

由表8可知，添加10%玉米粉發酵體積最大，硬度最小；添加15%玉米粉比容值最大，達到1.6，僅比空白少0.2。玉米的添加賦予窩頭天然金黃色，玉米與面粉混合口感好，玉米粉中的膳食纖維含量高對人體有益，同樣因為玉米粉中含有膳食纖維吸水，酵母活性受到抑制，面團發酵速度減緩，使達到所需發酵體積（初始發酵體積的1.5～2倍）時間延長。隨著玉米粉添加量的增加，硬度先降后升，硬度有所下降的原因是玉米顆粒較粗，使添加玉米粉的窩頭面團組織較空白相比疏松從而硬度降低；當添加過多后，玉米粉中纖維含量高，又使硬度回升，最后趨于平穩。根據測定指標確定玉米粉添加量為10%。

表8 玉米粉添加量單因素實驗結果分析表Table 8 Design and results of single factor tests

2.3.3 糯米粉添加量的確定 設定0%、4%、8%、12%、16%、20%六個添加量，測量糯米粉對窩頭性質的影響。實驗結果見表9。

表9 糯米粉添加量單因素實驗結果分析表Table 9 Design and results of single factor tests

由表9可知，添加5%糯米粉發酵體積最大，添加10%糯米粉硬度最小、比容值最大。糯米粉的添加可以使窩頭變得粘糯，不宜散碎[11]。糯米粉中的糖類等營養物質有助于酵母繁殖，使發酵體積增加，當過多添加，粘性增大影響發酵。添加10%糯米粉與添加5%糯米粉發酵體積相差無幾，比容值與硬度值卻差別很大，所以最佳添加量確定為10%。

2.4 原料配比正交實驗結果

三種配料的添加對窩頭品質的影響比較明顯，因此為得到最佳的原料配方：選取板栗粉添加量13%、15%、17%，糯米粉添加量8%、10%、12%及玉米粉添加量8%、10%、12%三因素進行L9（33）正交實驗，以硬度為實驗指標。實驗結果及極差分析見表10。

從表10可以看出，影響窩頭硬度的3個因素的依次順序為A＞C＞B，即板栗粉添加量＞玉米粉添加量＞糯米粉添加量。正交結果表明，三者添加量的最優組合為A3B1C1，即板栗粉17%，糯米粉8%，玉米粉8%。驗證實驗表明，此時硬度達到10379.42g，比正交表中1號組合的硬度更小。

表10 原料配方的L9（33）正交實驗極差分析表Table 10 Variance analysis of orthogonal tests

3 結論

本文在對板栗窩頭發酵條件、原料配比的單因素實驗基礎上，通過正交實驗優化了最佳發酵工藝及原料配比，結果顯示：最適的發酵條件為濕度70%，酵母粉添加量1.0%，水添加量100%；原料配方為：板栗粉添加量17%，糯米粉添加量8%，玉米粉添加量8%。根據以上最佳條件制作的板栗窩頭，不但保留了板栗、玉米粉所具有的色、香、味、形及特有的營養物質，而且具有食用方便、衛生和長期保藏的特性。本研究為加工風味獨特的板栗窩頭，提供一定的生產依據。

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