響應(yīng)面法優(yōu)化鷹嘴豆馕制備工藝

摘要：以發(fā)芽鷹嘴豆粉和小麥粉為主要原料，研制一種新型馕產(chǎn)品。通過單因素實(shí)驗(yàn)研究酵母添加量、水添加量、發(fā)酵時(shí)間、醒發(fā)時(shí)間對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分和質(zhì)構(gòu)特性的影響。在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)鷹嘴豆馕加工工藝進(jìn)行優(yōu)化，以感官評(píng)分為指標(biāo)，確定鷹嘴豆馕的最佳制備工藝。結(jié)果表明，鷹嘴豆馕的最佳制備工藝為酵母添加量1.5%、水添加量45%、發(fā)酵時(shí)間90 min、醒發(fā)時(shí)間20 min，在此條件下制作的鷹嘴豆馕口感最佳，該實(shí)驗(yàn)為鷹嘴豆馕的開發(fā)和工業(yè)化生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：鷹嘴豆；發(fā)芽；馕；響應(yīng)面法

中圖分類號(hào)：TS213.2""""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" """文章編號(hào)：1000-9973（2024）12-0137-06

Optimization of Preparation Process of Chickpea Naan by Response Surface Method

LIU Yu-tong1， FU Yi-ping1， AYTAHON·Amira2， SHALI·Adele1， WANG Shi-jie1，

FENG Zuo-shan1，3， HUANG Wen-shu1，3*

（1.College of Food Science and Pharmacy， Xinjiang Agricultural University， Urumqi 830052， China;

2.Agricultural Product Quality and Safety Supervision and Inspection Center in Altay Prefecture，

Altay 836500， China; 3.Xinjiang Key Laboratory of Postharvest Fruit Science and

Technology， Urumqi 830052， China）

Abstract： A new type of naan product is developed with germinated chickpea flour and wheat flour as the main raw materials. The effects of yeast addition amount， water addition amount， fermentation time and awakening time on the sensory score and texture characteristics of the product are studied by single factor experiment. On the basis of single factor experiment， the processing technology of chickpea naan is optimized by response surface experiment design， and the best preparation process of chickpea naan is determined with sensory score as the index. The results show that the best preparation process of chickpea naan is yeast addition amount of 1.5%， water addition amount of 45%， fermentation time of 90 min and awakening time of 20 min. The taste of chickpea naan prepared under such conditions is the best. This experiment has provided a theoretical basis for the development and industrial production of chickpea naan.

Key words： chickpea; germination; naan; response surface method

收稿日期：2024-05-17

基金項(xiàng)目：新疆維吾爾自治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（2021B02001-2）

作者簡介：劉雨彤（1999—），女，碩士，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工。

*通信作者：黃文書（1975—），女，教授，博士，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工。

馕是一種具有民族特色的主食產(chǎn)品，含水量較低，不易變質(zhì)，并含有一定營養(yǎng)價(jià)值，在新疆地區(qū)的飲食結(jié)構(gòu)中有著不可替代的地位。鷹嘴豆作為一種藥食兩用的豆類，有“豆中之王”的美譽(yù)［1］，在新疆地區(qū)擁有全國最大面積的種植區(qū)，具有抗氧化、降血糖、調(diào)節(jié)免疫活性和抗癌等功能特性［2］。鷹嘴豆經(jīng)發(fā)芽處理后可使鷹嘴豆內(nèi)部組分和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，對(duì)其加工特性有積極影響［3-4］。鷹嘴豆粉與小麥粉的組合搭配可以起到蛋白質(zhì)互補(bǔ)的作用［5］，優(yōu)化氨基酸結(jié)構(gòu)，彌補(bǔ)小麥粉賴氨酸含量不足的缺陷。

目前有將鷹嘴豆應(yīng)用于酸奶［6］、燕麥餅干［7］、面包［8］、方便面［9］等領(lǐng)域的研究。但由于鷹嘴豆中存在豆腥味，難以令消費(fèi)者接受，所以目前市場上銷售的鷹嘴豆類相關(guān)產(chǎn)品較少。本文以發(fā)芽鷹嘴豆粉和小麥粉為主要原料，對(duì)其配料和發(fā)酵工藝進(jìn)行優(yōu)化，研制出一種去除豆腥味、營養(yǎng)均衡、色澤美觀的鷹嘴豆馕配方，不僅豐富了馕的種類，而且增加了鷹嘴豆的生態(tài)利用價(jià)值［10］。

1 儀器設(shè)備與實(shí)驗(yàn)材料

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

鷹嘴豆：購于新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)正門祥和華府生活超市;小麥粉：新疆倉麥園有限責(zé)任公司;白砂糖：烏魯木齊市新意隆副食品商行;食用鹽：中國鹽業(yè)股份有限公司;發(fā)酵粉：安琪酵母股份有限公司;三級(jí)菜籽油：中糧（昌吉）糧油工業(yè)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

HN-C1000天樂牌多功能粉碎機(jī) 東莞市好的電器有限公司;JSB30-1型電子計(jì)重稱 上海浦春計(jì)量儀器有限公司;ZZ-H200螺旋式和面機(jī) 研麥?zhǔn)称窓C(jī)械（上海）有限公司;馕西塔自動(dòng)環(huán)保烤馕機(jī) 溫嶺市林大機(jī)械有限公司;TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro Systems公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 操作要點(diǎn)

1.3.2.1 發(fā)芽磨粉處理

挑選顆粒飽滿的鷹嘴豆加入10倍體積水于室溫下浸泡過夜，均勻平鋪在發(fā)芽盤上于26 ℃進(jìn)行萌芽，期間每隔4 h澆水保濕，48 h后萌發(fā)出白色豆芽，在26 ℃的條件下晾干，將其加入粉碎機(jī)中研磨5 min過80目篩制得發(fā)芽鷹嘴豆粉。

1.3.2.2 制成面團(tuán)

將質(zhì)量比為3∶7的發(fā)芽鷹嘴豆粉與小麥粉混合均勻后依次添加糖、鹽、水、酵母、油，揉搓15 min后制成面團(tuán)。

1.3.2.3 發(fā)酵

將面團(tuán)揉至表面光滑，用真空袋包裹后置于30 ℃的條件下發(fā)酵。

1.3.2.4 醒發(fā)

取出發(fā)酵后的面團(tuán)揉搓排氣，分成大小均等的小劑子，再次放入真空袋中醒發(fā)。

1.3.2.5 烤制

將成形后的馕坯底部均勻抹上鹽水，置于單通道隧道爐（上溫190 ℃、下溫200 ℃）烘烤15 min。

1.3.3 鷹嘴豆馕單因素實(shí)驗(yàn)

根據(jù)前期實(shí)驗(yàn)，以發(fā)芽鷹嘴豆粉添加量30％、糖添加量8％、鹽添加量1%、菜籽油添加量8%、烤制時(shí)間15 min為初始工藝，分別研究酵母添加量（0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%）、水添加量（35%、40%、45%、50%、55%）、發(fā)酵時(shí)間（30，60，90，120，150 min）、醒發(fā)時(shí)間（0，10，20，30，40 min）對(duì)鷹嘴豆馕質(zhì)構(gòu)和感官評(píng)分的影響，選取合適的條件設(shè)計(jì)響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)。

1.3.4 Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在1.3.3的基礎(chǔ)上，以感官評(píng)分和質(zhì)構(gòu)為指標(biāo)，采用Design Expert 13.0軟件對(duì)酵母添加量、水添加量、發(fā)酵時(shí)間、醒發(fā)時(shí)間4個(gè)因素進(jìn)行優(yōu)化，因素水平見表1。

1.3.5 鷹嘴豆馕感官評(píng)價(jià)

根據(jù)面包烘焙品質(zhì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，并參照張軍倉等［11］的方法。將烘烤后的鷹嘴豆馕于室溫下放置1 h，將馕心和馕邊分別切成邊長為5 cm的小塊，由5名食品相關(guān)專業(yè)的碩士研究生及5名食品相關(guān)專業(yè)的本科生對(duì)鷹嘴豆馕進(jìn)行感官評(píng)價(jià)并打分。鷹嘴豆馕感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

1.3.6 鷹嘴豆馕質(zhì)構(gòu)特性的測定

將烤制好的鷹嘴豆馕置于室溫下冷卻1 h，重復(fù)測試前用擦鏡紙將探頭擦拭干凈。設(shè)定程序參數(shù)：選取馕的中心部位，使用P/5型探頭，測試前、中、后速度分別為2.0，5.0，5.0 mm/s，觸發(fā)模式。

1.3.7 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 26.0分析處理數(shù)據(jù)，Origin 2021繪圖，Design Expert 13.0進(jìn)行響應(yīng)面分析。

2 結(jié)果分析

2.1 鷹嘴豆馕單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 酵母添加量對(duì)鷹嘴豆馕品質(zhì)的影響

酵母微生物在適宜的條件下，利用碳水化合物進(jìn)行代謝，產(chǎn)生乙醇和二氧化碳，促進(jìn)面團(tuán)體積增大［12］，較好的發(fā)酵力使馕制品保持較好的外形和內(nèi)部組織，并賦予產(chǎn)品芳香味［13］。

由圖1可知，隨著酵母添加量的增加，鷹嘴豆馕的感官評(píng)分呈先上升后下降的趨勢，當(dāng)酵母添加量為1.5％時(shí)，鷹嘴豆馕的感官評(píng)分達(dá)到最大值，具有最佳風(fēng)味。當(dāng)酵母添加量超過1.5％后，鷹嘴豆馕出現(xiàn)較重的發(fā)酵味，影響了馕的風(fēng)味和口感。因此，選定酵母添加量為1.5%。

質(zhì)構(gòu)能反映食品物理性狀的優(yōu)劣，影響消費(fèi)者的選購意向［14］，在面制食品中應(yīng)用較廣泛。馕的硬度、咀嚼性、膠著性與品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)［15］，其數(shù)值越大，品質(zhì)越差。

由表3可知，隨著酵母添加量的增加，鷹嘴豆馕的硬度、膠著性整體呈下降趨勢，彈性無顯著變化。馕面團(tuán)中的酵母經(jīng)發(fā)酵產(chǎn)氣后，可使鷹嘴豆馕的內(nèi)部結(jié)構(gòu)得到改善。酵母添加量比例較低時(shí)，馕面團(tuán)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密，最終導(dǎo)致鷹嘴豆馕的硬度較大；反之面團(tuán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)松軟，鷹嘴豆馕的硬度變小，改善了馕的品質(zhì)。

2.1.2 水添加量對(duì)鷹嘴豆馕品質(zhì)的影響

在制作過程中，水的添加量對(duì)鷹嘴豆馕的感官評(píng)分影響顯著，且面團(tuán)中肽鏈形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時(shí)需要水的參與［16］。

由圖2可知，水添加量為45％時(shí)感官評(píng)分達(dá)到最大值。水添加量過低時(shí)面團(tuán)中面筋蛋白吸水量不足，不易形成面筋，口感偏硬，咀嚼費(fèi)力［17］。水添加量過高時(shí)面團(tuán)較黏，無法成形，增加了鷹嘴豆馕后續(xù)加工的難度。因此，水添加量為45％時(shí)最佳。

由表4可知，水添加量增加，鷹嘴豆馕的硬度、膠著性、咀嚼性均逐漸下降，水添加量為55％時(shí)均達(dá)到最低值。水添加量偏低時(shí)，馕發(fā)酵性較差，面筋蛋白形成率低，發(fā)酵困難，硬度變大；水添加量超過45％時(shí)，硬度、膠著性、咀嚼性大幅度降低，面團(tuán)過軟過黏，不易成形。

2.1.3 發(fā)酵時(shí)間對(duì)鷹嘴豆馕品質(zhì)的影響

發(fā)酵過程中，馕面團(tuán)內(nèi)部微生物之間發(fā)生相互作用，微生物增殖過程中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物與馕餅內(nèi)部發(fā)生復(fù)雜的生化反應(yīng)，影響馕餅的質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味、口感等品質(zhì)［18-19］。

由圖3可知，發(fā)酵時(shí)間為90 min時(shí)感官評(píng)分最高。足量的二氧化碳使馕餅內(nèi)部氣孔均勻、結(jié)構(gòu)蓬松。但發(fā)酵時(shí)間過長，面團(tuán)出現(xiàn)坍塌、萎縮、孔洞粗糙等現(xiàn)象，面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)斷裂，代謝產(chǎn)物被破壞［20］，馕餅結(jié)構(gòu)不均勻且易掉渣，因此，發(fā)酵時(shí)間為90 min時(shí)鷹嘴豆馕風(fēng)味最佳。

適當(dāng)?shù)陌l(fā)酵時(shí)間可使馕面團(tuán)內(nèi)部面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)充斥氣體，呈蜂窩狀態(tài)，最終使焙烤后的馕成品內(nèi)部形成均勻的氣孔結(jié)構(gòu)，柔軟度提高，硬度、咀嚼性降低。

由表5可知，發(fā)酵過度時(shí)（gt;90 min），鷹嘴豆馕內(nèi)部形成不均勻的孔洞結(jié)構(gòu)［21］，鷹嘴豆馕的咀嚼性升高。

2.1.4 醒發(fā)時(shí)間對(duì)鷹嘴豆馕品質(zhì)的影響

醒發(fā)時(shí)間是馕面團(tuán)發(fā)酵后，經(jīng)排氣、整形后重新發(fā)酵的過程，醒發(fā)有利于改善馕產(chǎn)品的質(zhì)量，降低了馕的硬度和咀嚼性。

由圖4可知，隨著醒發(fā)時(shí)間的增加，馕的感官評(píng)分呈先上升后下降的趨勢，醒發(fā)時(shí)間為20 min時(shí)感官評(píng)分達(dá)到最高值。醒發(fā)時(shí)間過長，面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞，影響口感，造成感官評(píng)分降低。因此，面團(tuán)醒發(fā)時(shí)間為20 min時(shí)感官品質(zhì)最佳。

由表6可知，隨著醒發(fā)時(shí)間的增加，鷹嘴豆馕的硬度、膠著性、咀嚼性均呈先下降后上升的趨勢，過度醒發(fā)會(huì)破壞鷹嘴豆馕的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。當(dāng)醒發(fā)時(shí)間為20 min時(shí)各項(xiàng)質(zhì)構(gòu)特性達(dá)到最佳，超過20 min后，過度醒發(fā)使馕內(nèi)部面筋結(jié)構(gòu)被破壞，失去水分，硬度增加，各項(xiàng)質(zhì)構(gòu)特性變差。

2.2 Box-Behnken響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.2.1 Box-Behnken響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2.2 Box-Behnken響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

對(duì)表7中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多項(xiàng)式回歸擬合，結(jié)果顯示鷹嘴豆馕的感官評(píng)分與4個(gè)因素的二次方程模擬較顯著，回歸方程：Y=89.6－0.833 3A+2.08B－0.666 7C－2.08D－1.25AB－1.75AC+AD+2BC+2BD－0.75CD－3.92A2－7.55B2－7.18C2－7.8D2。

對(duì)該方程進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表8。

由表8可知，模型極顯著（Plt;0.000 1），失擬項(xiàng)不顯著（P=0.057 9gt;0.05），說明該方程的擬合效果好，可以對(duì)鷹嘴豆馕工藝的響應(yīng)值進(jìn)行較好的預(yù)測。模型決定系數(shù)R2=0.982 3，調(diào)整后決定系數(shù)RAdj2=0.964 6，說明該實(shí)驗(yàn)選取的4個(gè)因素對(duì)鷹嘴豆馕的綜合感官評(píng)分貢獻(xiàn)程度較大，為96.46%，該模型可靠［22］。

由表8可知，A（酵母添加量）對(duì)鷹嘴豆馕感官評(píng)分的影響顯著，B（水添加量）、D（醒發(fā)時(shí)間）的影響極顯著，C（發(fā)酵時(shí)間）的影響不顯著。4個(gè)因素的F值：A為6.62，C為4.24，B和D均為41.39，說明B和D對(duì)鷹嘴豆馕的影響較大，均排第一位；C相較其他因素對(duì)鷹嘴豆馕的影響較小。二次項(xiàng)中A2、B2、C2、D2的P值均lt;0.000 1，影響均極顯著。

2.2.3 各因素交互作用分析

由圖5可知，等高線較密集且趨于橢圓形。沿水添加量的變化方向看，在發(fā)酵時(shí)間（C）不變的條件下，感官評(píng)分呈先上升后下降的趨勢；3D圖中的曲線有明顯的陡峭，說明水添加量（B）與發(fā)酵時(shí)間（C）的交互作用對(duì)感官評(píng)分的影響極顯著。

由圖6和圖7可知，水添加量（B）與醒發(fā)時(shí)間（D）的交互作用影響極顯著，酵母添加量（A）與發(fā)酵時(shí)間（C）的交互作用影響極顯著。

2.2.4 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

以最大感官評(píng)分建立回歸模型，得到鷹嘴豆馕的最佳工藝參數(shù)：酵母添加量為1.429%，水添加量為45.663%，發(fā)酵時(shí)間為89.866 min，醒發(fā)時(shí)間為14.374 min，此時(shí)感官評(píng)分為89.930分。

考慮到實(shí)際可操作性，將最優(yōu)條件調(diào)整為酵母添加量1.5%、水添加量45%、發(fā)酵時(shí)間90 min、醒發(fā)時(shí)間20 min，進(jìn)行3次平行實(shí)驗(yàn)后得到感官評(píng)分平均值為90.3分，與預(yù)測值相近，說明該模型可以較好地優(yōu)化鷹嘴豆馕的制作工藝。

3 小結(jié)

本實(shí)驗(yàn)以發(fā)芽鷹嘴豆粉和小麥粉為原料制作鷹嘴豆馕。選取酵母添加量、水添加量、發(fā)酵時(shí)間和醒發(fā)時(shí)間4個(gè)因素設(shè)計(jì)單因素實(shí)驗(yàn)，結(jié)合感官評(píng)分和質(zhì)構(gòu)選出最佳響應(yīng)值范圍，通過Box-Behnken響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)優(yōu)化工藝條件，得到鷹嘴豆馕制備的最優(yōu)工藝：以發(fā)芽鷹嘴豆粉與小麥粉的質(zhì)量比3∶7為基準(zhǔn)，菜籽油添加量8%、鹽添加量1%、糖添加量8%、酵母添加量1.5%、水添加量45%、發(fā)酵時(shí)間90 min、醒發(fā)時(shí)間20 min、烤制時(shí)間15 min。最佳工藝下制作的鷹嘴豆馕風(fēng)味較好，去除了豆腥味并保留了鷹嘴豆的特有香氣，為鷹嘴豆的生產(chǎn)加工提供了新途徑，是一種營養(yǎng)豐富的新型產(chǎn)品，具有較好的開發(fā)潛力。

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