玉米酵子面包生產配方的優化

陳岑，涂圣濤，樊金山，李靜

（江蘇農林職業技術學院生物工程系，江蘇句容212400）

玉米酵子面包生產配方的優化

陳岑，涂圣濤，樊金山，李靜

（江蘇農林職業技術學院生物工程系，江蘇句容212400）

以面包硬度和感官評分為評價指標，采用單因素試驗研究玉米酵子、水、白砂糖、鹽、黃油和雞蛋蛋液用量對酵子面包品質的影響。通過單變量多因素方差分析，選定對面包硬度和感官評分有顯著影響的因素，分別為水、白砂糖和雞蛋蛋液用量。在單因素試驗的基礎上，根據Box-Behnken中心組合試驗原理，設計三因素三水平響應面試驗設計，確定最優配方。試驗結果表明，玉米酵子面包最優配方為：以面粉重量為基重，玉米酵子8%，水48%，白砂糖22%，鹽1%，黃油15%和雞蛋蛋液22%。經驗證，采用優化工藝配方制作的玉米酵子面包硬度為280.944 g，感官評分為87.15，與預測值相符。

玉米酵子；面包；硬度；響應曲面法；配方

Abstract：The process formula of Jiaozi bread was studied.Using hardness and sensory scores of bread as evaluation indexes，the effect of Jiaozi，water，sugar，salt，butter and egg yolk proportion on the quality of bread were investigated by single-factor experiments.Water，sugar and yolk addition had significantly influenced on bread hardness and sensory scores by GLM （General Liner Model）univariant analysis.Based on the results of onefactor-at-a-time test，response surface analysis method of three factors three levels was established to determine the optimal formula according to the center（Box-Behnken）experimental design principle.The results showed that the optimal production formula were as follows：corn Jiaozi 8%，water 48%，sugar 22%，salt 1%，butter15%andeggyolk22%，basedonflourweight.Afterexperimentalverification，hardnessandsensoryscores produced by the optimal formula was 280.944 g and 87.15 respectively，consistent with the predicted values.

Key words：corn Jiaozi；bread；hardness；response surface analysis；formula

我國傳統面食發酵劑制作歷史悠久，種類繁多。其中酵子是傳統面食發酵劑重要的種類之一，是以面粉、玉米粉、米粉或麩皮等為基質，經自然發酵后風干成型的發酵劑[1]。酵子是一種多菌種混合發酵的發酵劑，有著單一酵母無可替代的優勢。由于酵子發酵進程緩慢，及多種微生物協同作用，致使最終產品的組織結構柔軟有彈性、口感風味獨特[2]，深受廣大老百姓的喜愛。在我國，酵子主要用于饅頭的發酵和生產，較少用于面包的生產中[3]。對酵子的開發利用既是對歷史的傳承，同時也為面包的發展開辟了一條新的道路。

本文通過單因素試驗和響應面試驗設計，探討了玉米酵子、水、糖、鹽、黃油和雞蛋蛋液用量對玉米酵子面包硬度及感官評分的影響。并通過響應面試驗設計分析，對玉米酵子面包生產配方進行優化，為酵子面包的開發提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

高筋小麥粉：濰坊風箏面粉有限責任公司；黃油：江門市鴻信食品有限公司；白砂糖、鹽、雞蛋：句容大潤發超市；玉米酵子：河南商丘市售。

1.2 儀器與設備

SAM20L攪拌機、SAM40SF發酵箱、SAM603F電氣層烤箱：無錫市雙麥機械有限公司；JY502型電子分析天平：上海浦春計量儀器有限公司；TA-XT Plus質構儀：英國Stable Micro System公司。

1.3 方法

1.3.1 面包制作工藝

玉米酵子活化（室溫浸泡30 min）→原輔料稱量、混勻→調制面團→發酵（28℃，相對濕度RH=75%，直至面團發酵成熟，體積擴大，且用手指沾一點面粉在面團中間戳一個洞，洞口不回縮）→分割（每個面團500 g）、滾圓→整形、裝模→醒發（38℃，RH=85%，2.5 h）→烘烤（40 min，溫度：上火180℃、下火190℃）→脫模→冷卻→成品。

1.3.2 指標測定

1.3.2.1 硬度[4-5]

將面包切成厚度為2 cm的均勻薄片，取中心3片，用質構儀測定面包片硬度。所用探頭為P/36R，設置參數：模式TPA；5 g力，測前速率2.0 mm/s，測試速率1.0 mm/s，測后速率1.0 mm/s，壓縮比例40%，間隔時間5 s。每個樣品重復3次，取平均值。

1.3.2.2 感官評定[6]

感官評定小組由有食品評價經驗的人員組成，共有15人，對面包的外觀、質地、滋味、香氣和喜愛程度進行評價；各項滿分各為20分，各項評分值和為感官評價總分。評定標準見表1。

表1 感官評定標準Table 1 Standards of sensory evaluation for bread

1.3.3 單因素試驗

以面包硬度和感官評分為指標，在其它條件相同的情況下，以面粉重量為基重，分別考察不同用量的玉米酵子、水、白砂糖、鹽、黃油和蛋液對面包品質的影響，具體單因素試驗設計見表2。

表2 單因素試驗水平Table 2 Levels of one-factor-at-a-time test

1.3.4 響應曲面試驗設計

在單因素試驗的基礎上，通過單變量多因素方差分析，得到對面包硬度和感官影響顯著的3個主要因素。分別以硬度和感官評分為響應值，采用響應曲面分析法對玉米酵子面包工藝配方進行三因素三水平Box-Behnken中心組合試驗，響應曲面試驗因素水平見表3，利用Design-expert 8.0.6進行數據處理和回歸分析。

表3 響應曲面因素水平表Table 3 Factors and levels in the response surface design

1.3.5 數據統計

2 結果與討論

2.1 單因素試驗結果與分析

玉米酵子、水、糖、油和蛋液的添加量對面包硬度和感官品質的影響見圖1。

玉米酵子是多菌種發酵劑，當中的酵母等微生物是面團發酵的驅動力。由圖1（A）可以看出，隨著玉米酵子用量的增加，面包的感官品質呈現先上升后下降的趨勢。達到8%時，感官評分最高；而面包硬度變化差異不顯著。隨著酵子用量的增加，面團里的發酵菌數量增大，縮短面團發酵時間，產生更多的風味物質。若酵子添加量過多，面團發酵過度，口感偏酸，風味寡淡[7]。

圖1 玉米酵子、水、糖、鹽、油和蛋液對面包硬度和感官品質的影響Fig.1 Influence of corn Jiaozi，water，sugar，salt，butter and egg on hardness and sensory quality of bread

水是酵母生長繁殖的必需物質，營養物質需要借助水的介質作用被酵母所吸收。水有利于酵母生長，促進面團發酵，使面筋柔軟。由圖1（B）可知，面包硬度隨著加水量的增加，呈現先下降后平穩的變化趨勢；而面包的感官評分呈現先升高再降低的趨勢，當水用量達到45%時，感官評分獲得最大值。當水用量過少時，面筋蛋白吸水脹潤不充分，面筋形成不足，面團發硬，且酵母發酵活力受到影響，不利于產氣。當加水過量時，面團面筋柔軟過度，持氣性較差。適宜的加水量，有利于增強面筋的強度，促進酵母發酵產氣，形成良好的立體網狀結構[8-9]。

由圖1（C）可知，隨著白砂糖添加量的增加，面包硬度變化較小，感官評分呈現先上升后下降的趨勢。白砂糖不僅可以提供甜味，也是酵母的營養物質，有利于酵母生長，促進發酵，此外還可使面包表面呈現誘人的棕褐色和獨特的焦香味。適宜的添加量可以增加面包的口感和風味，添加過多，面包口感過甜，表面色澤加深[10]。當白砂糖用量為20%時，面包感官評分最高。

鹽是面包生產的基本原料之一。由圖1（D）可以看出，當鹽添加量為1%時，面包硬度最小。感官評分受鹽添加量的影響較小。添加一定量的鹽，可以調節發酵速度，增加面團中面筋質地密度，增強彈性，提高面筋的筋力[11]。

黃油在面包的制作過程中有著豐富風味的作用，可以增加面包的香味，使口感變得更加誘人。適量的黃油能夠增強面團可塑性，改善面包蜂窩狀結構[12]。從圖1（E）可以看出，當黃油添加量為15%時，面包硬度最小，感官評分最高。

雞蛋添加量對面包的硬度和感官品質的影響見圖1（F）。蛋液的添加量對面包硬度和感官評分影響較大。隨著蛋液添加量的增加，面包硬度變化先降低后平緩，而感官評分先升高后平緩。蛋黃中富含磷脂，是非常有效的天然乳化劑，可使油、水乳化均勻分散到面團中，使面包組織結構細膩，使面包柔軟有彈性[13]。此外，由于蛋液營養豐富，可以增加面包的營養價值。適宜的蛋液添加量可以改善面包品質，故蛋液添加量確定為20%。

2.2 多因素方差分析

分別以面包硬度和感官評分為自變量，將玉米酵子、水、糖、鹽、黃油和蛋液的用量作為固定變量，采用一般線性模型（General Linear Model）進行單變量多因素分析[14]，表4為多因素方差分析的結果。

表4 多因素方差分析表Table 4 Factorial analysis of variance

方差分析的模型檢驗F值分別為54.107和109.967，P值均為0.000，說明模型具有統計學意義。結合F值及P值的大小可以推測出，水和蛋液對面包硬度具有顯著的影響，而水、糖和蛋液對感官評分影響顯著。因此，在單因素試驗的基礎上，將水、糖和蛋液作為考察因素，設計響應面試驗，進一步優化面包配方。

2.3 響應曲面試驗設計及結果

2.3.1 回歸模型的建立與分析

按照Box-Benhnken的中心組合試驗設計原理，結合單因素試驗結果，選取水、糖和蛋液3個因素，分別以面包硬度和感官評分為響應值，進行三因素三水平的響應曲面試驗，試驗設計與結果見表5。

表5 Box-Benhnken設計方案及結果Table 5 Experimental design and results for response surface analysis

采用Design Expert 8.0.6軟件對試驗結果進行多元回歸擬合，得出水用量（A）、白砂糖用量（B）、蛋液添加量（C）與硬度和感官評分2個響應值之間的二次回歸方程：Y（硬度）=+336.55-19.87A+20.49B-22.90C-1.43AB-5.22AC+73.33BC-103.30A2-28.44B2-41.21C2；Y（感官評分）=+84.91+3.77A+7.09B+2.81C-1.92AB+0.77AC-1.14BC-4.70A2-6.61B2-4.20C2。

表6為回歸方程方差分析結果。

面包硬度模型P＜0.000 1，極顯著，失擬項P值為0.073 1，不顯著；感官評分模型 P＜0.000 1，極顯著，失擬項P值為0.179 7，說明試驗模型建立合理，試驗設計可行，多項回歸方程模型能準確反映水、糖和蛋液添加量對面包硬度和感官評分的影響。此外，硬度模型決定系數R2=0.986 6，調整決定系數感官評分模型決定系數R2=0.975 8，調整決定系數說明模型擬合度較好，誤差較小，可以用于玉米酵子面包配方優化試驗的分析與預測。

表6 回歸方程方差分析表Table 6 Analysis of variance for the fitted regression model

另外，從表5回歸模型系數顯著性檢驗結果可以得出，面包硬度模型中一次項A、B和C極顯著；二次項A2、B2和C2極顯著；交互項BC極顯著，其他交互項不顯著。感官評分模型中一次項A、B和C極顯著；二次項A2、B2和C2極顯著；交互項均不顯著。結果表明各個影響因素對于面包硬度和感官評分的影響不是簡單的線性關系。

2.3.2 因素間的交互作用

圖2和圖3是根據回歸方程，做響應面三維圖，反應各因素之間的交互作用[15]。

響應曲面坡度越陡峭，說明響應值受到相應因素變化的影響較為顯著。由圖2可知，糖和蛋液的交互作用顯著，響應曲面陡峭，與方法分析結果一致。從圖3可以看出，每組因素交互作用下，面包感官均有最大值。

圖2 各兩因素交互作用對面包硬度影響的響應面圖Fig.2 Response surface for the effects of three process parameters on bread hardness

2.3.3 配方的優化組合及驗證

根據Box-Behnken中心組合設計試驗結果進行二次多項式回歸方程計算，得到最佳配方為：水用量48.25%、糖用量21.84%、蛋液用量22.07%，硬度的預測值為276.743，感官評分的預測值為87.107 1。為了方便生產操作，將最佳配方修改為水用量48%、糖用量22%、蛋液用量22%，在此最佳條件下，玉米酵子面包的硬度為280.944 g，感官評分為87.15，與Design-Expert 8.0.6給出的最優配方酵子面包硬度和感官評分的預測值較為吻合，可見該試驗設計方法可靠有效。

圖3 各兩因素交互作用對感官評分影響的響應面圖Fig.3 Response surface for the effects of three process parameters on sensory scores

3 結論

首先通過單因素試驗，確定玉米酵子、水、白砂糖、鹽、黃油和雞蛋蛋液用量各因素在單一因素變化的情況下的最佳值。利用單變量多因素方差分析篩選出對面包硬度有顯著影響的因素為水和雞蛋蛋液用量；對感官評分有顯著影響的因素是水、白砂糖以及雞蛋蛋液用量。在單因素試驗的基礎上，按照Box-Benhnken的中心組合試驗設計原理，分別以面包硬度和感官評分為響應值，設計三因素三水平響應面試驗設計，進行進一步優化。方差分析發現模型顯著性（P＜0.05），準確度和精密度均較高。響應曲面分析研究了各因素交互作用對響應值的影響。最終通過回歸方程得出最優的玉米酵子面包配方參數為：水用量48%、糖用量22%、雞蛋蛋液用量22%，而其他原料的用量為單因素試驗的最佳值，分別為玉米酵子8%，鹽1%和黃油15%。從而提高酵子面包質量，為我國傳統面食發酵劑在面包生產中的應用提供借鑒。

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Optimization of Production Formula of Corn Jiaozi Bread

CHEN Cen，TU Sheng-tao，FAN Jin-shan，LI Jing
（Department of Bioengineering，Jiangsu Polytechnic College of Agriculture and Forestry，Jurong 212400，Jiangsu，China）

2017-02-21

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.20.020

江蘇農林職業技術學院面上項目（2014kj18）

陳岑（1987—），女（漢），講師，博士，研究方向：食品微生物與生物技術。