馬鈴薯面包復配改良劑的優(yōu)選及其對面包質(zhì)構(gòu)特性的影響

喻勤，王璽，林靜，崔立柱，閆晨苗，李鐵梅，夏凱，阮征，*，段盛林，*

（1.華南理工大學，廣東廣州510006；2.中國食品發(fā)酵工業(yè)研究院有限公司，北京100015；3.功能主食創(chuàng)制與慢病營養(yǎng)干預北京市重點實驗室，北京100015；4.河北工程大學，河北邯鄲056038）

馬鈴薯是公認的全營養(yǎng)食品，富含人體必需的7類營養(yǎng)物質(zhì)。其中馬鈴薯蛋白質(zhì)屬于優(yōu)質(zhì)蛋白，含有豐富的賴氨酸和色氨酸，經(jīng)加工熟化的馬鈴薯全粉，蛋白質(zhì)含量7.6%左右，與小麥粉配合使用，有利于提高主食類產(chǎn)品的營養(yǎng)價值[1]。十三五期間，農(nóng)業(yè)部提出馬鈴薯主食化戰(zhàn)略，以馬鈴薯作為第四主糧，改善國民的身體素質(zhì)及國民膳食營養(yǎng)結(jié)構(gòu)[2-3]。目前，我國北方的主食類產(chǎn)品多以小麥粉為主要原料，與小麥粉相比，馬鈴薯全粉具有吸水性強、糊化溫度低、糊化速度快的特點，且具有特殊的風味和滋味[4-6]。以馬鈴薯全粉部分替代小麥粉，用于制作面包類產(chǎn)品，能夠增強面包產(chǎn)品的柔軟度及適口性，對面包品質(zhì)的改良具有有利作用[7]，但是，隨著馬鈴薯全粉添加量的增多，會嚴重破壞面包面團的操作性能，成品的烘焙特性也呈現(xiàn)下降趨勢，當馬鈴薯粉用量大于15%時，面包成品的組織結(jié)構(gòu)及口感風味不佳[8-9]。

提高馬鈴薯粉在主食類產(chǎn)品中的有效添加量，能夠進一步推進馬鈴薯主食化，改善國民膳食營養(yǎng)結(jié)構(gòu)[10]。國內(nèi)外面包加工業(yè)經(jīng)常使用改良劑來改善面團操作性能及成品烘烤品質(zhì)，目前常用的面包改良劑主要有氧化劑、還原劑、乳化劑及酶制劑等[11-16]。試驗以20%的馬鈴薯全粉替代小麥粉，麥芽糖醇替代白砂糖，制作低糖面包產(chǎn)品，研究了不同種類的面包改良劑對面包體積、面團特性和質(zhì)構(gòu)特性等品質(zhì)的影響，對馬鈴薯面包復配改良劑進行優(yōu)化，得到最佳復配改良劑的配比，能夠有效改善面包的面團特性，延緩面包老化速率，為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的馬鈴薯粉面包提供一定的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小麥高筋粉、酵母、黃油：市售；馬鈴薯粉：樂陵希森馬鈴薯產(chǎn)業(yè)集團有限公司；單甘酯、雙乙酰酒石酸單 甘 酯 （diacetyl tartaric acid ester of mono（di）glycerides，DATEM）：杜邦營養(yǎng)與健康公司；抗壞血酸（vitamin C，VC）：山東魯維特制藥有限公司；脂肪酶（10 萬UI）：遼寧百隆生物工程有限公司；麥芽糖醇：山東福田藥業(yè)有限公司。

1.2 儀器與設備

TA-XTPLUS 質(zhì)構(gòu)儀：英國 Stable Micro Systems；MB23 水分測定儀：奧豪斯儀器（上海）有限公司；SECP 發(fā)酵箱、SEC-1Y-S 電烤箱：江蘇三麥機械有限公司；DCK202 攪拌機：廣東順德地一日用電器科技有限公司；CPC202C 電子天平：奧豪斯儀器（上海）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 馬鈴薯面包的制作及儲藏

馬鈴薯面包的制作基本配方見表1。

表1 馬鈴薯面包基本配方Table 1 Basic recipe for potato bread

面包制作工藝選用二次醒發(fā)法。

和面加水量：按照原料粉吸水率作適當增減，同時根據(jù)面團的狀態(tài)進行調(diào)整。

干粉類原料混合均勻，加入濕性原料攪拌均勻，最后加入黃油攪拌成筋后進行一次醒發(fā)，溫度28 ℃、相對濕度85%，分割稱重及整型后進行二次醒發(fā)，溫度 32 ℃、相對濕度 85%，于上火 175 ℃，下火 180 ℃的烤箱內(nèi)烘烤10 min～15 min 左右。

將冷卻后的面包產(chǎn)品放置于4 ℃冷藏室，加速老化速率，分別于0、1、3、5 d 取出待測樣品進行質(zhì)構(gòu)測定[17-18]。

1.3.2 面包品質(zhì)的評定

面包出爐冷卻后，30 min 內(nèi)進行面包體積及重量的測定，并對面包內(nèi)部和外部特征進行評價，重復測定3 次，取平均值。參考GB/T 20981-2007《面包》中“6.5 比容”的方法二測定面包比容。冷卻1 h 后測定0 d 樣品的質(zhì)構(gòu)特性。

1.4 試驗設計

根據(jù)馬鈴薯粉替代高筋小麥面粉制備的面包存在面團黏性大，延展性及可持氣性差且老化速率高等問題，選取單甘酯、DATEM、VC、脂肪酶 4 種改良劑進行面團特性影響的單因素試驗，判斷加工性能以及最佳添加量。然后根據(jù)結(jié)果選取3 種具有顯著良性變化的改良劑進行正交試驗，以試驗過程中以質(zhì)構(gòu)特性硬度為主要評價標準，獲得最佳復配改良劑的配比。

1.4.1 面包改良劑單因素試驗

依據(jù)預試驗的數(shù)據(jù)結(jié)果，選定單甘酯、DATEM、脂肪酶、VC4 種改良劑分別對馬鈴薯面包品質(zhì)進行研究，其添加量梯度如表2 所示。單因素試驗以質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的硬度、黏度、彈性、咀嚼性為評價指標。

表2 單因素試驗不同改良劑用量Table 2 Single factor experiment with different dosage of modifie

1.4.2 質(zhì)構(gòu)特性分析

面包的質(zhì)構(gòu)特性是在食用品質(zhì)中很重要的參考因素，由于其改良劑配方的差異，樣品在組成成分含量和結(jié)構(gòu)方面也會有所差別，導致質(zhì)構(gòu)特點存在差異。目前，對食品質(zhì)構(gòu)進行評價的基本方法是感官評價，但由于評價個體的主觀性，會使評價結(jié)果存在一定差異。所以，本試驗利用質(zhì)構(gòu)儀，采用全質(zhì)構(gòu)分析（texture profile analysis，TPA）測定模式，模擬人口腔的咀嚼運動，對面包進行測定，測其硬度、黏度、彈性等指標，來客觀評價產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)特性變化。

將不同儲藏期的面包產(chǎn)品，放置至室溫后，切取3 cm 厚度的中間層，放置于質(zhì)構(gòu)儀探頭面積下的載物臺上，進行測定。每個樣品進行3 次平行測定，計算平均值及標準差。

質(zhì)構(gòu)儀的試驗參數(shù)如下：

探頭為P/36 柱狀探頭；運行模式為TPA 方案；探頭感應力為5 g；測前、測中和測后速率均為5 mm/s；目標模式為應變70%。

1.4.3 正交試驗

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，選擇L9（33）正交試驗表，進行質(zhì)構(gòu)特性分析，確定最佳復配改良劑比例。

1.4.4 統(tǒng)計分析方法

采用DPS 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行完全隨機的單因素統(tǒng)計分析方法，考察改良劑對4 ℃保藏馬鈴薯面包質(zhì)構(gòu)特性的顯著性差異分析。統(tǒng)計結(jié)果均用均數(shù)±標準差表示，多組均數(shù)間比較用方差分析，兩組比較應用獨立樣本檢驗，所有統(tǒng)計過程均用SPSS 軟件進行，P＜0.05 表示差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 同種改良劑不同添加量的單因素試驗

2.1.1 對照組無改良劑面包的性質(zhì)

未添加改良劑的馬鈴薯面包性質(zhì)如表3 所示。在加工過程中，無改良劑的馬鈴薯面包面團黏性較大，有粘壁現(xiàn)象；而且面筋形成較差；面團持氣性較差，面包成品的體積較小。

表3 無改良劑馬鈴薯面包的性質(zhì)Table 3 Properties of potato bread without modifier

由表3 的結(jié)果可知，產(chǎn)品硬度隨儲藏時間的延長明顯增大，彈性呈現(xiàn)降低的趨勢，導致不同儲藏時間產(chǎn)品在咀嚼性方面的差異，口感逐漸變差。影響產(chǎn)品口感的主要因素是產(chǎn)品老化導致產(chǎn)品變硬，咀嚼度是對產(chǎn)品適口性的客觀表征，故選擇硬度和咀嚼度作為后續(xù)試驗考察的重點指標。

2.1.2 不同比例的單甘酯對面包特性的影響

單甘酯在面團加工過程中能改善面團組織結(jié)構(gòu)，使面包松軟，體積增大，富有彈性；降低面包老化速率，延長產(chǎn)品貨架期。添加不同比例的單甘酯對面包特性的影響見表4。

如表4 所示，添加不同比例的單甘酯能夠明顯降低面包產(chǎn)品的硬度，改善黏度、彈性和咀嚼性等感官指標，另外單甘酯添加不同比例對面包感官的改善不存在明顯的劑量依賴效應，添加1%的單甘酯能夠達到較好的改良效果。

表4 添加不同比例單甘酯對面包特性的影響Table 4 Effects of different proportions of monoglyceride on bread properties

隨儲藏時間的增加，添加量1%單甘酯的面包質(zhì)構(gòu)特性變化見表5。添加量為0%、1%單甘酯面包隨儲藏時間的硬度變化對比見圖1。

由表5 和圖1 可知，單甘酯添加量為1%時，面包在4 ℃保藏5 d，硬度變化趨勢明顯低于對照組，且加工過程中面團無粘壁現(xiàn)象，筋度增強，形成面筋較好。單甘酯對于馬鈴薯面包有顯著良性影響，使面包芯的硬度顯著降低，且老化速率有所降低。

表5 儲存時間對添加量1%單甘酯面包質(zhì)構(gòu)特性變化的影響Table 5 Effect of texture properties of bread by adding 1%monoglyceride with storage time

圖1 對比添加量為0%、1%單甘酯面包隨儲藏時間的硬度變化Fig.1 Comparison of hardness of 0%and 1%monoglyceride bread with storage time

2.1.3 不同比例的脂肪酶對面包特性的影響

脂肪酶主要作用于甘油三酯，可以將甘油三酯水解生成甘油二酯、甘油一酯或甘油，反應如下：

通過水解甘油三酯，形成單甘酯和甘油類產(chǎn)物，增加對面團的乳化作用，可以改變面包產(chǎn)品的質(zhì)地和結(jié)構(gòu)。但是脂肪酶過多，生成的甘油脂類增多，阻止了其與谷蛋白結(jié)合，而谷蛋白可以使面團筋度增強，使得成品面包硬度的增加高于對柔軟度的改善[19-20]。添加不同比例脂肪酶對面包質(zhì)構(gòu)特性的影響見表6。

表6 添加不同比例脂肪酶對面包質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 6 Effects of different amounts of lipase on bread properties

如表6 所示，在面包中添加0.01‰的脂肪酶可以顯著改善硬度，改善面包內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)以及面包芯的柔軟度等指標[21]。

隨儲藏時間的增加，添加量0.01‰脂肪酶的面包質(zhì)構(gòu)特性變化見表7。添加量為0‰、0.01‰脂肪酶面包隨儲藏時間的硬度變化對比見圖2。

表7 儲藏時間對添加量0.01‰脂肪酶面包的質(zhì)構(gòu)特性變化的影響Table 7 Effect of texture properties of bread by adding 0.01 ‰lipase with storage time

圖2 對比添加量為0 ‰、0.01‰脂肪酶面包隨儲藏時間的硬度變化Fig.2 Comparison of hardness of bread by adding 0 ‰and 1‰lipase with storage time

由表7 及圖2 可知，添加0.01‰脂肪酶的馬鈴薯面包在冷藏過程中硬度有所增加，但隨著儲藏時間的延長，硬度變化不太明顯，整體變化優(yōu)于對照組樣品。脂肪酶添加量0.01‰時，面包芯柔軟度增加，并且在面團加工過程中其面團筋度增強，面團表面光滑，無粘壁現(xiàn)象，且形成的面包體積較大，表面色澤較好。添加0.01‰比例的脂肪酶的面包在儲藏5 d 后，其硬度、彈性和咀嚼性的感官指標保持也相對較好。

2.1.4 不同比例的DATEM 對面包特性的影響

DATEM 作為乳化劑其與小麥粉中的蛋白質(zhì)結(jié)合能力較強，可以形成大分子的網(wǎng)絡面筋，而且還能增強蛋白質(zhì)分子和淀粉的聯(lián)結(jié)作用，形成致密的面筋網(wǎng)絡[22]，提高面團的黏彈性和柔軟度，增強面團耐攪拌性。添加不同比例DATEM 對面包特性的影響見表8。

在加工過程中，加入DATEM 后面團的粘壁現(xiàn)象減弱，可以成團，面團筋度也有所改善。由表8 可知，DATEM 添加量0.3%、0.5%時，初期面包的各項質(zhì)構(gòu)特性符合預期要求。

表8 添加不同比例DATEM 對面包特性的影響Table 8 Effect of DATEM on bread properties

隨儲藏時間的增加，添加量0.5%DATEM 的面包質(zhì)構(gòu)特性變化見表9。添加量為0%、0.5%DATEM 面包隨儲藏時間的硬度變化對比見圖3。

表9 添加量0.5%DATEM 面包隨儲藏時間的質(zhì)構(gòu)特性變化Table 9 Effect of texture properties of bread by adding 0.5%DATEM with storage days

圖3 對比添加量為0%、0.5%DATEM 面包隨儲藏時間的硬度變化Fig.3 Comparison of hardness of bread by adding 0%and 0.5%DATEM with storage time

如表9、圖3 所示，隨著儲藏時間的延長，面包質(zhì)構(gòu)特性發(fā)生不良改變，相比對照組有所下降，對面包品質(zhì)無優(yōu)化效果，所以不作為正交試驗的考查因素。

2.1.5 不同比例的VC對面包特性的影響

添加不同比例VC對面包質(zhì)構(gòu)特性的影響見表10。

由表10 可知，在加入VC之后，馬鈴薯面包的硬度和咀嚼性有所增強。在面包實際加工過程中，添加量為0.035‰時，面包面團筋度增強，粘壁現(xiàn)象有所改善，面團可操作性增強，面包芯組織細膩，氣孔均勻，在面包面團增筋降黏方面有一定的良性作用。

隨儲藏時間的增加，添加量0.035‰VC的面包質(zhì)構(gòu)特性變化見表11。添加量為0‰、0.035‰VC面包隨儲藏時間的硬度變化對比見圖4。

表10 添加不同比例VC對面包質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 10 Effect of different proportion of VCascorbic acid on bread properties

表11 添加量0.035‰VC面包隨儲藏時間的質(zhì)構(gòu)特性變化Table 11 Effect of texture properties of bread by adding 0.035‰VCwith storage time

圖4 對比添加量為0‰、0.035‰VC面包隨儲藏時間的硬度變化Fig.4 Comparison of hardness of bread by adding 0 ‰and 0.035‰VCwith storage time

如表11、圖4 所示，在儲藏過程中，加入VC的馬鈴薯面包硬度變化與對照組相差不大，說明其對于減緩面包老化的效果不明顯。

2.2 正交試驗結(jié)果與分析

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，選定單甘酯、脂肪酶和VC為考察因素，確定各因素水平和試驗設計如表12。以面包硬度為評價指標，復配改良劑對面包硬度的影響見圖5。

表12 正交試驗因素水平表Table 12 Orthogonal experimental factor level table

圖5 復配改良劑對面包硬度的影響Fig.5 Effect of compound improver on bread hardness

如圖5 所示，隨著儲藏時間增加，面包硬度指標均呈現(xiàn)上升趨勢，但是相比對照組，加入復配改良劑后，硬度的增長速率明顯減緩，復配改良劑對馬鈴薯面包的硬度變化具有改良作用，能夠起到延緩馬鈴薯面包老化的效果。對比4 ℃儲藏5 d 后面包硬度變化情況，見表13。硬度變化/%=（第5 天面包硬度-第0天面包硬度）/第0 天面包硬度，并對正交試驗結(jié)果進行極差分析。

表13 復配改良劑的正交試驗設計及結(jié)果Table 13 Orthogonal test design and results of compound improver

由表13 正交試驗的直觀分析結(jié)果可知，復配面包改良劑的影響因素依次為單甘酯＞VC＞脂肪酶，最佳改良劑配比應為：A3B2C3，即單甘酯1.5%，脂肪酶0.01‰，VC0.05‰。按照最佳改良劑配比進行馬鈴薯面包的效果驗證，馬鈴薯面包在4 ℃條件下儲藏5 d 后，硬度變化百分比為56 %，優(yōu)于試驗最優(yōu)組H 組硬度變化59 %、對照組硬度變化127%，具有明顯延緩面包老化的效果。

2.3 復配改良劑對面包比容的影響

按照 GB/T 20981-2007《面包》中“6.5 比容”的方法二測定面包比容，見表14。

表14 添加復方改良劑前后面包體積變化Table 14 Effect of compound improver on the volume of potato bread

如表14 所示，添加復配改良劑的馬鈴薯面包相比對照組面包體積增大83.5%。

3 結(jié)論

通過研究高達20%馬鈴薯粉替代量的面包質(zhì)構(gòu)及老化特性，測定多個單因素改良劑對產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)特性的影響，并結(jié)合實際制作過程中的可操作性的情況，確定最佳復配改良劑的配比，三因素三水平的正交試驗結(jié)果表明：影響面包品質(zhì)的主次因子按順序分別是單甘酯、VC、脂肪酶；復配改良劑的最佳配比為：單甘酯1.5%，脂肪酶0.01‰，VC0.05‰。經(jīng)試驗驗證，添加最佳復配改良劑的面包與對照組產(chǎn)品相比，體積增加83.5%；4 ℃條件下儲藏5 d 后，與對照組相比，硬度變化改善71%，說明該復配改良劑能夠明顯改善添加20%馬鈴薯粉的面包面團的持氣性和成品老化速率，對延長馬鈴薯面包貨架期、推進馬鈴薯原料主食化具有重要意義。