芋頭粉面包配方優化的研究

柳富杰 ，吳海鈴，盤艷梅，黃遠桃，吳國勇*

（1.廣西科技師范學院食品與生化工程學院，廣西 來賓 546199；2.廣西科技師范學院功能性食品配料工程技術研究中心，廣西 來賓 546199）

芋頭又叫芋魁、毛芋、香芋、芋奶，是天南星科多年生草本植物。芋頭原產地為印度，后經東南亞傳入我國，在我國有很長的種植歷史[1]。芋頭塊莖含有大量的易消化淀粉（淀粉含量約為干重的70%）、多糖、蛋白質、堿性物質以及人體需要的礦物質、微量元素等營養成分，且口感清爽，具有獨特的芋頭風味[2]。雖然我國每年的芋頭產量巨大，具有良好的應用發展前景，但是與芋頭相關的食品開發利用相較于其它品種的雜糧較低，芋頭食品有待進一步開發[3]。

面包是一種用五谷（一般是麥類）磨粉制作并加熱而制成的食品，面包具有美味可口、食用方便、營養價值高、風味多變等特點，因此深受國內外消費者的青睞。面包是歐美國家的主食，由于其適合工業生產、可儲存和易于食用等特點，國內越來越多的人開始把面包作為早餐、下午茶和旅游食品[4]。研究表明通過在面包中加入一些粗纖維、維生素、礦物質等營養強化劑可以達到強化面包營養的目的[5]，或者添加各種食物和食品添加劑可以改善面包的風味與品質。面包不再是為了改善生活而存在，它已經變成了人們生活的一部分[6]。目前我國面包行業也長期處于上升期，持續保持高景氣度。但是芋頭粉面包的相關研究不多，本研究擬將芋頭粉與面包結合在一起，希望研制一種新型的營養美味的芋頭粉面包。芋頭粉面包充分將芋頭與面包完美地融合，克服了傳統中芋頭食品不易深加工，無法開發新產品的缺點。通過芋頭粉面包的制作，既解決了人們日常生活所需，又滿足了人們對豐富營養價值的追求，符合年輕人所崇尚的便捷、美味、健康、綠色的飲食理念[7]。

本文以芋頭粉和小麥粉為原料制作芋頭粉面包，通過對比添加酵母和大豆分離蛋白兩種不同面粉改良劑、黃油和白砂糖添加量對芋頭粉面包比容和感官評分的影響，優化芋頭粉面包的配方，從而為芋頭粉面包的生產、芋頭的深加工等方面提供一定的理論依據，為功能性烘焙產品的開發利用奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 試驗材料

面粉：肇慶市福加德面粉有限公司；大豆分離蛋白：臨沂山松生物制品有限公司；高活性干酵母：安琪酵母股份有限公司；黃油：浙江金澳藝發食品科技有限公司；一級白砂糖：廣西東亞扶南精糖有限公司；食鹽：市售。芋頭粉：廣西來賓興賓區菜市場購買的新鮮芋頭，切片后于烘箱在60℃條件下烘干，經過粉碎機粉碎后過60目篩備用。

1.1.2 試驗儀器

FW177型中草藥粉碎機：天津市泰斯特儀器有限公司；JA12002型精密電子天平：上海舜宇恒平科學儀器有限公司；C21-ST2125型電磁爐：廣東美的生活電器制造有限公司；HTD-60型電熱烘爐：廣州市白云區宏泰烘焙設備廠；DHP-9082型電熱恒溫培養箱：上海一恒科技有限公司；TS-100B型臺式恒溫振蕩器：常州光啟實驗儀器有限公司。

1.2 芋頭粉面包的制作

1.2.1 芋頭粉面包的制作工藝流程

原料混勻→和面→靜置切塊→發酵（溫度28℃，相對濕度80%，時間120 min）→排氣→醒發（溫度35℃，相對濕度80%，時間60 min）→烘烤（烘烤溫度180℃，烘烤時間18 min）→冷卻→成品[8]。

1.2.2 芋頭粉面包基礎配方

以高筋面粉質量為基準（100%），添加純凈水（65%）、白砂糖（15%）和食鹽（1%），其余添加輔料的比例按高筋面粉的質量為100%進行計算。

1.3 面包品質的測定

1.3.1 面包失重率的測定

芋頭粉面包冷卻2 h后，取適量面包測定初始的質量，放在空氣相對濕度75%，溫度25℃的恒溫恒濕箱內，每隔24 h測定其質量[9]。失重率按式（1）計算。

式中：m0為面包初始質量，g；m1為面包存放72 h后質量，g。

1.3.2 面包比容的測定

取一個待測面包樣品，稱量后放入一定容積的容器中，將小顆粒填充劑（小米或油菜籽）加入容器中，完全覆蓋面包樣品并搖實填滿，用直尺將填充劑刮平，取出面包，將填充劑倒入量筒中測量體積，容積體積減去填充劑體積得到面包體積[10]。面包比容按式（2）計算。

式中：P 為面包比容，mL/g；V 為面包體積，mL；M為面包質量，g。

1.3.3 面包老化度的測定

將芋頭粉面包放置72 h后取面包瓢10 g，放入孔徑為100目的標準篩中，并放入10個直徑5 mm不銹鋼球，以120 r/min頻率振蕩5 min，稱取篩下物質量，以單位時間內篩下面包屑質量作為衡量面包老化度的標準[10]。面包老化度按式（3）計算。

式中：Y為面包老化度，g/min；m0為篩下面包屑的質量，g；t為振蕩時間，min。

1.4 面包感官評價的測定

感官評定參照GB/T 20981—2007《面包》和白健[6]的方法并進行適當的修改，具體參見表1。評定小組由15名經過專業訓練的食品專業技術人員組成，專業人員分別按外觀形態、表面色澤、組織、滋味與口感和彈性等指標進行評分，滿分為100分，最后結果取所有人評分的平均值。

表1 感官評價Table 1 sensory evaluation table

1.5 試驗內容

1.5.1 芋頭粉添加量對面包品質的影響

取高筋面粉100 g，固定酵母添加量1.0%和黃油添加量10.0%，將芋頭粉按面包粉質量的8.0%、10.0%、12.0%、14.0%、16.0%比例分別添加，其他輔料按照芋頭粉面包基礎配方添加，添加完成后按照芋頭粉面包制作工藝進行試驗。對制作完成的面包進行感官評價，并測定老化度、失重率、比容。

1.5.2 黃油添加量對面包感官品質的影響

取高筋面粉100 g，固定酵母添加量1.0%，芋頭粉按照試驗最優添加量添加，黃油按面包粉質量的8.0%、10.0%、12.0%、14.0%、16.0%比例分別添加，其他輔料按照芋頭粉面包基礎配方添加，添加完成后按照芋頭粉面包制作工藝進行試驗。對制作完成的面包進行感官評價，并測定老化度、失重率、比容。

1.5.3 酵母添加量對面包感官品質的影響

取高筋面粉100 g，固定酵母添加量1.0%，黃油添加量和芋頭粉添加量均按照試驗最優添加量添加，將酵母按面包粉質量的0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%比例分別添加，其他輔料按照芋頭粉面包基礎配方添加，添加完成后按照芋頭粉面包制作工藝進行試驗。對制作完成的面包進行感官評價，并測定老化度、失重率、比容。

1.5.4 大豆分離蛋白對芋頭粉面包品質的影響

取高筋面粉100 g，黃油添加量和芋頭粉添加量均按照試驗最優添加量添加，大豆分離蛋白添加量按照面包粉質量的0%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%和3.0%比例分別添加，其他輔料按照芋頭粉面包基礎配方添加，添加完成后按照芋頭粉面包制作工藝進行試驗。對制作完成的面包進行感官評價，并測定老化度，失重率，比容。

1.6 響應面試驗

根據Box-Behnken中心組合試驗設計原理，在單因素的基礎上，選取對感官評分有較大影響的因素：X1大豆分離蛋白、X2黃油、X3芋頭粉，以-1、0、1 分別代表自變量的低、中、高水平，以感官評分為（Y）試驗考察指標（即響應值），設計因素及水平編碼見表2。

表2 因素水平Table 2 Factor level

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 芋頭粉添加量對面包感官品質的影響

芋頭粉添加量對芋頭粉面包感官得分、比容的影響見圖1，芋頭粉添加量對芋頭粉面包失重率、老化度的影響見圖2。

圖1 芋頭粉添加量對芋頭粉面包感官得分和比容的影響Fig.1 Effect of taro flour addition on sensory score and specific volume of taro flour bread

圖2 芋頭粉添加量對芋頭粉面包老化度和失重率的影響Fig.2 Effect of taro flour addition on aging degree and water holding capacity of taro flour bread

由圖1和圖2可知隨著芋頭粉添加量的增加，芋頭粉面包的比容、感官評價和失重率呈現先升高再降低的趨勢；老化度呈現先降低后升高的趨勢。這是因為芋頭粉中缺乏面筋蛋白，當添加量過多時會導致面粉中面筋蛋白含量相對減少，會導致面包面筋網形成不完全[11]，持氣性差。所以當芋頭粉添加量為12%時繼續增加芋頭粉添加量，芋頭粉面包比容下降。當芋頭粉添加量為12.0%時，此時芋頭粉面包的感官評分最好，當芋頭粉添加量不足12.0%時，芋頭粉面包風味過淡，影響面包的口感；當芋頭粉添加量大于12.0%時，芋頭粉中不含面筋蛋白，影響面包發酵，面包的組織變差，比容下降，感官得分也開始下降。芋頭粉的添加量影響著面包的失重率和老化度。芋頭粉添加量為12.0%時，此時面包老化度最低，面包品質最好。綜合考慮以上試驗結果，認為12.0%的芋頭粉添加量為芋頭粉面包的最適添加量。

2.1.2 黃油添加量對面包感官品質的影響

黃油添加量對芋頭粉面包感官得分、比容的影響見圖3，黃油添加量對芋頭粉面包老化度、失重率的影響見圖4。

圖3 黃油添加量對芋頭粉面包感官得分和比容的影響Fig.3 Effect of butter addition on sensory score and specific volume of taro flour bread

圖4 黃油添加量對芋頭粉面包老化度和失重率的影響Fig.4 Effect of butter addition on aging degree and water holding capacity of taro flour bread

由試驗結果可知，改變黃油的添加量對面包的品質指標影響較大，這是因為添加的黃油可以在制作過程給面包提供大量的能量，增加面包的蓬松性；另一方面黃油的乳化性較強，將其揉入面團中可以有效地保持面團的水分，改善濕黏性，增加延伸度[12]。由圖3和圖4可知，隨著黃油添加量的增加，芋頭粉面包的比容和感官評分呈現先升高再降低的趨勢；老化度和失重率呈現先降低后升高的趨勢。其中在黃油添加量為12%時面包老化度最低，該條件下失重率和比容較好，面包具有最好組織結構和柔軟度。綜合以上結果，認為12%的黃油為在芋頭面包的最適添加量。

2.1.3 酵母添加量對面包感官品質的影響

酵母添加量對芋頭粉面包感官得分、比容的影響見圖5，酵母添加量對芋頭粉面包老化度、失重率的影響見圖6。

圖5 酵母添加量對芋頭粉面包感官得分和比容的影響Fig.5 Effect of yeast addition on sensory score and specific volume of taro flour bread

圖6 酵母添加量對芋頭粉面包老化度和失重率的影響Fig.6 Effect of yeast addition on aging degree and water holding capacity of taro flour bread

酵母是制作面包過程中常用的添加劑之一。酵母在面包發酵過車中會發酵產生大量的CO2，這些氣體留在網狀組織內，使面包內部結構呈疏松多孔狀，體積增大，賦予面包制品特有的香味[10]。由圖5和圖6可知，當酵母添加量為1.0%時，面包的感官評分最高，此時的面包組織均勻，彈性好，松軟香甜，比容最大；當酵母添加量為少于1.0%時，面包醒發時間長，比容小，品質差；當酵母添加量超過1.0%時，面包醒發時間明顯縮短，但失重率和老化度過高，且面包中有濃烈的酸味，影響面包口感；綜合以上試驗結果，認為1.0%的酵母為在芋頭面包的最適添加量。

2.1.4 大豆分離蛋白添加量對芋頭粉面包的影響

大豆分離蛋白添加量對芋頭粉面包感官評價、比容的影響見圖7，對芋頭粉面包老化度、失重率的影響見圖8。

圖8 大豆分離蛋白添加量對芋頭粉面包老化度和失重率的影響Fig.8 Effect of soybean protein isolate addition on aging degree and water holding capacity of taro flour bread

大豆分離蛋白由氨基酸組成，具有親水、持濕和增稠的特性。因此，大豆分離蛋白可以增強面團的流變特性，從而起到改善面包體積和質地的效果[13]。有研究表明高筋小麥粉中加入適量的大豆分離蛋白后，面團中的蛋白質含量增加，面包體積增大，表皮色澤得到明顯改善[14]。由圖7和圖8可知，芋頭粉面包的比容和感官評價指標隨著大豆分離蛋白的添加量增加呈現先升高再降低的趨勢。當大豆分離蛋白添加量為2.0%時比容和感官評價指標達到最高。面包的老化度隨著大豆分離蛋白添加量的增加呈現先降低后增大的趨勢。在添加量為2.0%時達到最低，這是因為加入的大豆分離蛋白與水具有較強的結合能力，具有保水的作用。當大豆分離蛋白添加量為2.0%時所制得的面包表面光滑，色澤一致，內部組織均勻，口感細膩，與王燕[10]的研究結果一致。此時面包的感官評價、比容達到最高，失重率、老化度達到最低，說明此時的面包品質最好，口味最佳。通過對比分別添加酵母和大豆分離蛋白的試驗結果，決定選擇添加大豆分離蛋白作為芋頭粉面包的改良劑，且2.0%的大豆分離蛋白為最適添加量。

2.2 響應面試驗結果

試驗方案及結果見表3。

表3 響應面試驗方案及試驗結果Table 3 Response surface experimental scheme and experimental results

試驗結果經過Design Expert軟件處理，得到感官評價指標Y對自變量X1、X2和X3的響應面二次回歸方程：Y=-162.075+42.425X1+10.963X2+24.506X3＋1.350X1X2＋0.275X1X3＋0.1375X2X3-13.950X12-0.665 6X22-1.1469X32。

響應面試驗中，大豆分離蛋白添加量、黃油添加量、芋頭粉添加量對感官評價影響的方差分析見表4。

表4 回歸模型方差分析表Table 4 Analysis of variance of regression model

回歸方程方差分析結果表明響應面試驗中復合相關系數R2=0.975 1，R2adj=0.943 1，說明該模型與試驗數據擬合程度高。在P＜0.05為差異性顯著的條件下，回歸方程P值＜0.000 1，方程顯著，失擬項P值為0.883 5，表示失擬項不顯著，回歸方程顯著。證明建立的回歸方程模型符合實際情況，回歸方程有效。

表4中直觀地反映出這3個因素對感官評價的顯著性，各因素的F值表示各因素對響應值的影響程度，F值越大表示該因素對響應值的影響越大[15]。從表4可以看出3個因素對感官評價的影響均為顯著，且大小排列依次為大豆分離蛋白添加量>芋頭粉添加量>黃油添加量。

經過Design Expert8.0.6對數據處理得出的最優條件是：大豆分離蛋白添加量為2.2%，黃油添加量為11.7%，芋頭粉添加量為11.7%，響應面模型預測的感官得分為91.3分。采用上述優化條件進行驗證試驗，測得的感官評價為91.8分，與理論預測值91.3分相差不大，因此，基于響應曲面法所得的工藝條件參數較合理準確。

3 結論

本文選取芋頭粉和小麥面粉為主要原料，并添加大豆分離蛋白作為改良劑制作芋頭粉面包。由單因素及響應面的優化試驗可知，對芋頭粉面包的感官評價的影響因素顯著性順序為：大豆分離蛋白添加量>黃油添加量>芋頭粉添加量。通過響應面優化試驗可知芋頭粉面包最佳配方為：大豆分離蛋白添加量為2.2%，黃油添加量為11.7%，芋頭粉添加量為11.7%，在此條件下制得的芋頭粉面包感官評分最高，其外表呈金黃色，組織結構蓬松有彈性，口感柔軟香甜，具有芋頭粉特有的風味，色澤，口感俱佳，符合現代人的健康需求。