雜糧面包預拌粉的烘焙品質改良

陳 昊 胡蒙蒙 李赤翎 劉永樂 王發祥 吳金鴻 俞 健 李向紅

(1.長沙理工大學食品與生物工程學院，湖南 長沙 410114；2.湖南省水生資源食品加工工程技術研究中心，湖南 長沙 410114；3.上海交通大學農業與生物學院，上海 200240)

課題組[1]前期系統研究了燕麥粉和鷹嘴豆粉的添加對雜糧面包預拌粉的烘焙品質、抗氧化性能和體外淀粉消化性能的影響，結果顯示m燕麥粉∶m鷹嘴豆粉為1∶2(總雜糧添加量20%)時，預拌粉的淀粉水解率較低且抗氧化性較強。然而，由于燕麥和鷹嘴豆中缺少面筋蛋白，難以形成面筋網絡結構，所以，前期獲得的雜糧面包預拌粉的烘焙品質較差。

Collar等[2]研究表明淀粉酶和谷氨酰胺轉氨酶可以改善面團和面包的烘焙品質，對面包感官評價和質構特性具有顯著改良效果；Motta Romero等[3]發現黃原膠可以改善小米面團品質；Tebben等[4]提出同類型和不同類型改良劑混合使用可對面團產生影響，但具體效果有待進一步深入研究，雖然目前改良劑改善面團或者產品品質有一些報道，但是雜糧面包預拌粉焙烤品質的改良目前較為鮮見。

研究針對雜糧加入造成面包預拌粉烘焙品質變差的問題，通過單因素試驗和響應面試驗研究復合添加劑對面包預拌粉烘焙品質(面包比容、質構、感官和老化特性)的改良作用，確定復合添加劑的最佳配方，以期為雜糧面包預拌粉的工業化生產提供理論依據和數據支持。

1 材料與方法

1.1 主要材料與試劑

谷朊粉、黃原膠：封丘縣華豐粉業有限公司；

抗壞血酸：食品級，石藥集團維生藥業(石家莊)有限公司；

麥芽糖淀粉酶：諾維信(中國)生物技術有限公司。

1.2 主要儀器與設備

電子分析天平：AUY120型，日本島津公司；

和面機：HMJ-A50N1型，小熊電器股份有限公司；

醒發箱：YH-13型，珠海家寶德科技有限公司；

烤箱：F150型，廣州三鼎金屬制品有限公司；

物性測定儀：TA.XT.Plus型，英國Stable Micro System公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 面包制備 白面包的制備參照何宏等[5]的方法。制作雜糧面包時，以高筋小麥粉和雜糧粉的質量合計為100%，向原料中加入m燕麥粉∶m鷹嘴豆粉為1∶2的燕麥粉和鷹嘴豆粉的混合粉，制作步驟和白面包相同。

1.3.2 單因素試驗設計 在前期研究的基礎上，以高筋小麥粉和雜糧粉的質量合計為100%，加入雜糧粉20%(m燕麥粉∶m鷹嘴豆粉為1∶2)，白砂糖、鹽、干酵母分別為20%,1%,2%，然后加水80 mL。研究分別添加黃原膠(0.0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0 g/100 g)、谷朊粉(0，2，4，6，8，10 g/100 g)、麥芽糖淀粉酶(0，50，100，150，200，250 mg/kg)及抗壞血酸(0，40，80，120，160，200 mg/kg)中的一種添加劑時對所制備雜糧面包烘焙品質(面包質構、面包比容和面包的感官評價)和老化特性(面包芯硬度變化、面包保水性、面包的感官評分)的影響。

1.3.3 雜糧面包預拌粉復合添加劑配方優化 在單因素試驗的基礎上，選取較優的試驗結果進行響應面試驗設計，以面包質構分析中的硬度作為評價指標，確定復合添加劑的最佳配方。

1.3.4 面包質構的測定 參照Zhang等[6]的方法進行測定。將新鮮出爐的面包在室溫下冷卻2 h后，切成厚度為2.5 cm的面包片，在參數為：測前速度1.00 mm/s，測試速度1.70 mm/s，測后速度10.00 mm/s，壓縮程度為60%，感應力為0.049 N，2次壓縮的間隔時間為2 s的質構分析儀上進行測試。每個樣品進行6次平行試驗。

1.3.5 面包比容的測定 參照孫銀鳳等[7]的方法進行測定，取冷卻好的面包，稱其質量，采用油菜籽置換法測定面包體積，按式(1)計算面包比容。

(1)

式中：

v——面包比容，mL/g；

V——面包體積，mL；

m——面包質量，g。

1.3.6 面包感官評定的測定 參照Yousif等[8]的方法進行測定。采用9分嗜好評分法，1～9分別代表從極度不喜歡到極度喜歡。感官評定指標包括外觀、氣味、內部結構、口感和整體接受度。烘焙好的面包冷卻2 h后切成10 mm厚的薄片，分別取各樣品中間的3片面包進行隨機編號，并按隨機順序進行感官評分。

感官評價者選擇：隨機選取20名參加過食品感官評價相關培訓的志愿者分別對試驗中制作的面包進行感官評價。志愿者在評價完每一個樣品后漱口，并休息1 min后再繼續評價下一個樣品。

1.3.7 面包老化特性

(1)面包芯硬度變化：新鮮出爐的面包冷卻2 h后進行質構測定，每隔24 h測一次質構，持續5 d測定不同貯藏時間面包的硬度[9]。

(2)面包保水性測定：新鮮出爐的面包冷卻2 h，稱面包的質量。將樣品置于室溫條件下，每隔24 h稱重1次，持續5 d。按式(2)計算保水性[10-11]。

(2)

式中：

W——失水率，%；

M1——新鮮面包出爐冷卻后的質量，g；

Mi——第i天測得面包的重量，g。

(3)面包的感官評分：總共進行6次感官評定，新鮮出爐的面包冷卻2 h后進行感官評定，之后每隔24 h測一次，持續5 d對貯藏不同時間的面包進行感官評定。

1.4 數據處理與統計分析

采用Origin 2018進行數據分析與統計，采用SPSS進行單因素方差分析(Tukey's Test)，數據以X±SD表示，顯著性P<0.05。每個樣品重復測3次，取其平均值。

2 結果與分析

2.1 黃原膠對雜糧面包預拌粉烘焙性能的影響

2.1.1 對面包質構的影響 由表1可知，在試驗范圍內黃原膠對面包硬度、回復性影響不顯著，其中黃原膠添加量為0.8 g/100 g時，與白面包相比，制成的燕麥—鷹嘴豆雜糧面包硬度降低，回復性略微升高，主要原因可能是黃原膠具有吸水性，能與水形成黏性凝膠，且親水性膠體可與淀粉顆粒以及面筋蛋白形成結實的面筋網絡結構，增強面團面筋強度和持水性，從而改善面包烘焙品質[12]。何承云等[13]發現加入黃原膠可以改善饅頭質構；也有研究[14-15]發現親水膠體可以加強淀粉顆粒與面筋之間的相互作用。

表1 黃原膠添加量對燕麥—鷹嘴豆雜糧面包品質的影響

2.1.2 對面包比容的影響 由表1可知，添加黃原膠對面包比容影響不顯著(P>0.05)，但當黃原膠添加量超過0.8 g/100 g時面包比容變小，可能是因為黃原膠的黏度和增稠性較強，添加較多時面包的內部組織更為緊實。

2.1.3 對面包感官評分的影響 由表1可知，試驗范圍內黃原膠的添加對面包內部結構、口感有所改善，但并不顯著，可能是因為其中雜糧粉較多，改善效果不是很好，也說明單一添加劑的改良作用是有限的。

2.2 黃原膠對面包老化特性的影響

2.2.1 對面包芯硬度的影響 有研究[16]表明，黃原膠具有延緩淀粉老化的作用。由圖1可知：隨著貯藏時間的增加面包硬度隨之增加，第1天和第2天硬度變化程度較大；隨著黃原膠添加量的增加，貯藏過程中面包硬度變化有所改善。黃原膠添加量為0.0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0 g/100 g時，第5天面包芯的硬度分別為第1天的2.18，2.01，1.83，1.79，1.73，1.68倍，所以添加黃原膠使面包硬度變化率減小，進一步說明黃原膠能延緩面包老化。這與宋臻善等[17]研究中得出黃原膠可以延緩蛋糕老化，以及瞿力等[18-19]研究中得出添加適量黃原膠可延緩面包老化的結論相一致，其原因可能是它能改善面團持水性，且能阻礙淀粉發生重結晶作用。

字母不同表示不同貯藏時間之間的差異顯著(P<0.05)

2.2.2 對面包保水性的影響 由圖2可知，添加黃原膠后，面包失水率較低、失水較緩慢。面包貯藏至第5天，加入0.8 g/100 g黃原膠顯著提高了面包貯藏過程中保水性，其失水率比未加黃原膠的面包降低了10%。

字母不同表示不同黃原膠添加量之間的差異顯著(P<0.05)

加入黃原膠可以延緩面包在貯藏過程中發生老化，保持面包柔軟，富有彈性。結合以上各指標的分析，以面包的烘烤品質為參考，得到黃原膠的最佳添加量為0.8 g/100 g。

2.3 谷朊粉對雜糧面包預拌粉烘焙性能的影響

2.3.1 對面包質構的影響 由表2可知，隨著谷朊粉的增加，燕麥—鷹嘴豆雜糧面包硬度先降低后升高，回復性先升高后降低。當谷朊粉添加量為4 g/100 g時，面包硬度達到最小值(10.64±0.70)N，回復性最高為(96.82±0.67)%，可能是因為添加谷朊粉可以使雜糧預拌粉中面筋蛋白質含量增加，吸水使面團內部保持大量水分而提高面團持水性能[20]，并且有研究[21]表明谷朊粉的添加使面團中巰基和二硫鍵含量增加，構成更牢固的面團支撐“骨架”，其中含有的谷氨酰胺還可間接增加氫鍵含量使面團彈性和強度提高，降低面包硬度；但過量添加谷朊粉會使面團中巰基和二硫鍵含量減少影響面筋網絡結構的形成[22]，還會影響面團的延伸性并阻礙面筋的形成而降低面團持氣性[23]，故最終面包硬度反而升高，并且對回復性產生不利影響。

2.3.2 對面包比容的影響 由表2可知，隨著谷朊粉添加量的增加，比容呈先增大后減小的趨勢，但變化并不顯著(P>0.05)，當谷朊粉添加量為4 g/100 g時，面包比容較大為(2.54±0.06)mL/g。谷朊粉作為一種面團改良劑含有大量面筋蛋白，這種蛋白可以形成面筋網絡結構使持氣性增強[24]，比容增大，而增幅不大可能是因為加入的雜糧粉較多；繼續添加谷朊粉使面團中巰基和二硫鍵含量減少，面團面筋結構支撐不足導致持氣性變差，使面包體積變小[20]。

表2 谷朊粉添加量對燕麥—鷹嘴豆雜糧面包品質的影響?

2.3.3 對面包感官評分的影響 由表2可知，通過對面包進行感官評定，發現谷朊粉的加入對面包外觀和氣味基本無影響，對內部結構和口感有所改善。

2.4 谷朊粉對面包老化特性的影響

2.4.1 對面包芯硬度的影響 由圖3可知，隨著貯藏時間延長，面包硬度增大，加入一定量谷朊粉對面包硬度有所改善，但不顯著，主要是因為適量添加谷朊粉能增強面筋結構，使面團持氣性和持水能力增強，但過量添加會導致面筋網絡結構被破壞，使面包硬度增加，與谷朊粉添加量對面包烘焙性質的結果一致。

字母不同表示不同貯藏時間之間的差異顯著(P<0.05)

2.4.2 對面包保水性的影響 由圖4可知，谷朊粉的加入對面包保水性影響并不大，但加入過多會使面筋結構被破壞，面包保水能力下降，失水率更高。

圖4 不同谷朊粉添加量下面包失水率隨貯藏時間的變化

谷朊粉的加入明顯改善了面包的品質。結合以上各指標的分析，主要以面包的烘烤品質為參考指標，得到谷朊粉的最佳添加量為4 g/100 g。

2.5 麥芽糖淀粉酶對雜糧面包預拌粉烘焙性能的影響

2.5.1 對面包質構的影響 由表3可知，隨著麥芽糖淀粉酶的添加，面包硬度發生顯著性變化(P<0.05)，呈先降低后升高的趨勢，其中加入麥芽糖淀粉酶的量為150 mg/kg 時面包硬度最低，為(11.85±0.79)N，繼續加入麥芽糖淀粉酶，面包硬度會升高；回復性變化不顯著(P>0.05)。其可能是麥芽糖淀粉酶的添加使面團中淀粉之間形成的網狀結構發生變化，并且麥芽糖淀粉酶本身也是一種α-淀粉酶，這種酶能水解支鏈淀粉生成小分子糖類，而小分子糖類代謝也會提高面包持水性使面包松軟可口，口感更佳[25]。目前也有研究[26-27]表明，α-淀粉酶能激活酵母活性使酵母產氣量增加；并且由于其熱穩定性高，在面包烘烤期間仍然保持催化作用使面團進一步發酵，這些作用均對面包烘焙性質起到改良作用。但是，麥芽糖淀粉酶加入過多會使面包硬度升高，影響酵母發酵，并且烘烤出來的面包芯發黏發硬。

2.5.2 對面包比容的影響 由表3可知，麥芽糖淀粉酶的加入對面包比容產生顯著影響，與對照組相比，隨著麥芽糖淀粉酶的增加，比容有變大的趨勢，但隨著麥芽糖淀粉酶進一步的添加，比容降低。麥芽糖淀粉酶添加量為150 mg/kg時，面包比容最大，與對照組相比，增加了11.57%，可能是因為麥芽糖淀粉酶水解支鏈淀粉會產生麥芽糖、葡萄糖和小分子糊精，在一定條件下，這些小分子糖類有利于酵母發酵，面團發酵速度加快，產生大量CO2，從而增加面團的體積使烘烤出的面包比容增大[28]；但是，麥芽糖淀粉酶添加過多會導致面包比容變小、面包芯變黏，可能是由于麥芽糖淀粉酶在水解支鏈淀粉過程中使面團的滲透壓變大，從而影響面團發酵使面包比容減小[29]，而淀粉酶因為自身高熱穩定性，所以在烘焙過程中若加入過多容易出現面包黏芯的現象[30]。

2.5.3 對面包感官評分的影響 由表3可知，添加麥芽糖淀粉酶150 mg/kg時的雜糧面包品質更優。有研究[31]也表明，加入一定量的麥芽糖淀粉酶會改善面包品質，使其更柔軟、具有彈性。

表3 麥芽糖淀粉酶添加量對燕麥—鷹嘴豆雜糧面包品質的影響?

2.6 麥芽糖淀粉酶對面包老化特性的影響

2.6.1 對面包芯硬度的影響 由圖5可知，貯藏第1天與第2天各樣品的硬度變化較大且貯藏時間越長，面包硬度越大。不加麥芽糖淀粉酶時面包硬度隨貯藏時間的延長顯著增加(P<0.05)，而酶加得越多硬度變化越小，貯藏第5天，麥芽糖淀粉酶為0，50，100，150，200，250 mg/kg時面包的硬度分別是其貯藏第1天時的2.18，1.66，1.48，1.44，1.29，1.12倍，說明麥芽糖淀粉酶能改善貯藏期間面包的品質劣變，延緩面包老化。這主要是因為麥芽糖淀粉酶能將淀粉分子水解成一定數量的麥芽糖、寡糖和小分子糊精，這些物質會干擾淀粉的重結晶與蛋白質的纏繞作用，而面包的老化是淀粉從非結晶狀態到結晶狀態轉變的過程，所以麥芽糖淀粉酶能阻礙淀粉老化作用的發生，使面包保持彈性，延長貯藏時間[31-32]。

字母不同表示不同貯藏時間之間的差異顯著(P<0.05)

2.6.2 對面包保水性的影響 由圖6可知，隨著麥芽糖淀粉酶的添加，面包保水性也顯著增加(P<0.05)，添加麥芽糖淀粉酶150 mg/kg能夠明顯減小水分損失，說明麥芽糖淀粉酶能防止老化。

字母不同表示不同麥芽糖淀粉酶添加量之間的差異顯著(P<0.05)

加入麥芽糖淀粉酶后，面包硬度變化減小，水分損失減少，說明麥芽糖淀粉酶的加入有利于面包彈性的保持。結合以上各指標的分析，主要以面包的烘烤品質為參考指標，得到麥芽糖淀粉酶的最佳添加量為150 mg/kg。

2.7 抗壞血酸對雜糧面包預拌粉烘焙性能的影響

2.7.1 對面包質構的影響 由表4可知，抗壞血酸添加量對面包烘焙性能影響不顯著，抗壞血酸添加量為120 mg/kg時，面包硬度相對較低、回復性相對較好，此時，面包硬度為(12.43±1.22)N，回復性為(96.84±0.58)%。有研究表明，抗壞血酸可用作面粉的改良劑[33]，主要是因為加入抗壞血酸使面團彈性和體積增大，持氣性也增加，面包內部氣孔變大、結構疏松，使硬度隨抗壞血酸的增加而降低[34-35]；另有研究表明，抗壞血酸能增強面團的面筋網絡結構，其機理是：抗壞血酸轉變成脫氫抗壞血酸后會將面團中的游離巰基氧化成為二硫鍵[36]，所以會增強面團筋力，改善結構，但是抗壞血酸過量時會破壞二硫鍵，使面團網絡結構受損[37]。但是，在試驗中抗壞血酸的改良效果并不顯著，可能是因為加入了多種雜糧粉，且加入雜糧粉的量較高，效果不明顯。

2.7.2 對面包比容的影響 由表4可知，在燕麥—鷹嘴豆雜糧預拌粉中加入抗壞血酸對制作出的面包比容影響不顯著(P>0.05)，與質構變化一致，可能與加入的雜糧種類有關。有研究[37]表明，添加適量抗壞血酸會增大面包的體積，但高劑量的抗壞血酸會使面包比容減小，因為高劑量的抗壞血酸會破壞面團的面筋結構使其持氣性降低。

表4 抗壞血酸添加量對燕麥—鷹嘴豆雜糧面包品質的影響

2.7.3 對面包感官評分的影響 由表4可知，添加抗壞血酸對面包外觀、色澤、氣味、面包質地、結構和口感的影響均不顯著(P>0.05)，與齊琳娟等[38]的研究結果一致。

2.8 抗壞血酸對面包老化特性的影響

2.8.1 對面包芯硬度的影響 由圖7可知，無論是否添加抗壞血酸，面包的硬度均會隨貯藏時間的延長而升高，但相比未添加抗壞血酸的面包，加入抗壞血酸后面包硬度的變化無顯著差異(P>0.05)，表明抗壞血酸不能改善貯藏期間的面包品質。

字母不同表示不同貯藏時間之間的差異顯著(P<0.05)

2.8.2 對面包保水性的影響 由圖8可知，貯藏時間越長面包失水率越高，但是抗壞血酸的加入并未對面包的失水率產生顯著影響，抗壞血酸較多時，面包失水率有所升高。

圖8 不同貯藏時間下抗壞血酸添加量對面包失水率的影響

加入一定量的抗壞血酸對面包品質具有一定的改良作用。結合以上各指標的分析，主要以面包的烘烤品質為參考指標，得到抗壞血酸的最佳添加量為120 mg/kg。

2.9 雜糧面包預拌粉復合添加劑配方優化

2.9.1 試驗設計及結果 綜合上述4種添加劑對面包烘焙品質及貯藏老化特性的影響，按表5中因素水平設計進行響應面試驗，結果見表6。

表5 響應面試驗設計表

試驗以質構特性中的硬度(E)為響應值，通過Design-Expert 12對表6中的試驗數據進行擬合得出對應的回歸方程：

表6 響應面法試驗設計及結果

E=+1 753.39+1.34A+14.28B-0.45C-4.07D-37AB-49.79AC+10.84AD+16.55BC-19.48BD+7.96CD+66.12A2+37.33B2+5.32C2+73.91D2。

(3)

回歸方程的顯著性分析和模型的可信度結果見表7。模型的R2為0.900 2，說明二次回歸模型擬合較好且具有較好相關性；模型的P<0.001，表明模型非常顯著；其中失擬項為0.161 1>0.05，不顯著。4個變量對響應值影響程度的大小順序為B>D>A>C，即谷朊粉添加量>黃原膠添加量>抗壞血酸添加量>麥芽糖淀粉酶添加量。

從表7還可以看出，AB、AC、A2、B2、D2的P值均小于0.05，進一步驗證了各因素對硬度都存在一定的影響，各因素之間對面包硬度的相互作用見圖9。

表7 回歸方程方差分析結果

圖9 各因素對面包硬度的交互作用響應曲面圖

2.9.2 最佳工藝條件的確定及驗證 使用Design-Expert 12對雜糧面包預拌粉配方進行優化得出添加劑的最佳添加量為黃原膠0.78 g/100 g、谷朊粉3.42 g/100 g、麥芽糖淀粉酶200.00 mg/kg，抗壞血酸171.69 mg/kg，在此條件下，制備面包的理論硬度值為(17.11±0.99)N，考慮實際操作，將條件修正為：黃原膠0.78 g/100 g、谷朊粉3.42 g/100 g、麥芽糖淀粉酶200.00 mg/kg，抗壞血酸171.70 mg/kg，在該條件下進行3次驗證實驗，測得面包的實際硬度為(15.97±0.69)N，接近理論預測值；面包比容為(2.26±0.16)mL/g。因此，經響應面試驗優化的雜糧面包預拌粉的改良劑配方可用于實際操作中。

3 結論

研究通過單因素試驗和響應面試驗設計，以面包硬度為指標，確定了雜糧面包預拌粉中改良劑的最優添加量為：黃原膠0.78 g/100 g、谷朊粉3.42 g/100 g、麥芽糖淀粉酶200.00 mg/kg，抗壞血酸171.70 mg/kg，該條件下面包硬度為(15.97±0.69)N。

試驗著重研究了復合改良劑對雜糧(面包)預拌粉烘焙品質的影響，而復合改良劑對預拌粉的淀粉消化性能等功能性的影響及對貯藏期間粉貯藏穩定性的影響有待進一步研究。