陳岑，涂圣濤，樊金山，李靜

（江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物工程系，江蘇句容212400）

玉米酵子面包生產(chǎn)配方的優(yōu)化

陳岑，涂圣濤，樊金山，李靜

（江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物工程系，江蘇句容212400）

以面包硬度和感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用單因素試驗(yàn)研究玉米酵子、水、白砂糖、鹽、黃油和雞蛋蛋液用量對(duì)酵子面包品質(zhì)的影響。通過(guò)單變量多因素方差分析，選定對(duì)面包硬度和感官評(píng)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(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)Box-Behnken中心組合試驗(yàn)原理，設(shè)計(jì)三因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)，確定最優(yōu)配方。試驗(yàn)結(jié)果表明，玉米酵子面包最優(yōu)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(jīng)驗(yàn)證，采用優(yōu)化工藝配方制作的玉米酵子面包硬度為280.944 g，感官評(píng)分為87.15，與預(yù)測(cè)值相符。

玉米酵子；面包；硬度；響應(yīng)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(guó)傳統(tǒng)面食發(fā)酵劑制作歷史悠久，種類繁多。其中酵子是傳統(tǒng)面食發(fā)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(zhì)，經(jīng)自然發(fā)酵后風(fēng)干成型的發(fā)酵劑[1]。酵子是一種多菌種混合發(fā)酵的發(fā)酵劑，有著單一酵母無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)。由于酵子發(fā)酵進(jìn)程緩慢，及多種微生物協(xié)同作用，致使最終產(chǎn)品的組織結(jié)構(gòu)柔軟有彈性、口感風(fēng)味獨(dú)特[2]，深受廣大老百姓的喜愛(ài)。在我國(guó)，酵子主要用于饅頭的發(fā)酵和生產(chǎn)，較少用于面包的生產(chǎn)中[3]。對(duì)酵子的開(kāi)發(fā)利用既是對(duì)歷史的傳承，同時(shí)也為面包的發(fā)展開(kāi)辟了一條新的道路。

本文通過(guò)單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)，探討了玉米酵子、水、糖、鹽、黃油和雞蛋蛋液用量對(duì)玉米酵子面包硬度及感官評(píng)分的影響。并通過(guò)響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)分析，對(duì)玉米酵子面包生產(chǎn)配方進(jìn)行優(yōu)化，為酵子面包的開(kāi)發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

高筋小麥粉：濰坊風(fēng)箏面粉有限責(zé)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(rùn)發(fā)超市；玉米酵子：河南商丘市售。

1.2 儀器與設(shè)備

SAM20L攪拌機(jī)、SAM40SF發(fā)酵箱、SAM603F電氣層烤箱：無(wú)錫市雙麥機(jī)械有限公司；JY502型電子分析天平：上海浦春計(jì)量?jī)x器有限公司；TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)儀：英國(guó)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(diào)制面團(tuán)→發(fā)酵（28℃，相對(duì)濕度RH=75%，直至面團(tuán)發(fā)酵成熟，體積擴(kuò)大，且用手指沾一點(diǎn)面粉在面團(tuán)中間戳一個(gè)洞，洞口不回縮）→分割（每個(gè)面團(tuán)500 g）、滾圓→整形、裝模→醒發(fā)（38℃，RH=85%，2.5 h）→烘烤（40 min，溫度：上火180℃、下火190℃）→脫?！鋮s→成品。

1.3.2 指標(biāo)測(cè)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(zhì)構(gòu)儀測(cè)定面包片硬度。所用探頭為P/36R，設(shè)置參數(shù)：模式TPA；5 g力，測(cè)前速率2.0 mm/s，測(cè)試速率1.0 mm/s，測(cè)后速率1.0 mm/s，壓縮比例40%，間隔時(shí)間5 s。每個(gè)樣品重復(fù)3次，取平均值。

1.3.2.2 感官評(píng)定[6]

感官評(píng)定小組由有食品評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)的人員組成，共有15人，對(duì)面包的外觀、質(zhì)地、滋味、香氣和喜愛(ài)程度進(jìn)行評(píng)價(jià)；各項(xiàng)滿分各為20分，各項(xiàng)評(píng)分值和為感官評(píng)價(jià)總分。評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Standards of sensory evaluation for bread

1.3.3 單因素試驗(yàn)

以面包硬度和感官評(píng)分為指標(biāo)，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(duì)面包品質(zhì)的影響，具體單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表2。

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

1.3.4 響應(yīng)曲面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)單變量多因素方差分析，得到對(duì)面包硬度和感官影響顯著的3個(gè)主要因素。分別以硬度和感官評(píng)分為響應(yīng)值，采用響應(yīng)曲面分析法對(duì)玉米酵子面包工藝配方進(jìn)行三因素三水平Box-Behnken中心組合試驗(yàn)，響應(yīng)曲面試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表3，利用Design-expert 8.0.6進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和回歸分析。

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

1.3.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

玉米酵子、水、糖、油和蛋液的添加量對(duì)面包硬度和感官品質(zhì)的影響見(jiàn)圖1。

玉米酵子是多菌種發(fā)酵劑，當(dāng)中的酵母等微生物是面團(tuán)發(fā)酵的驅(qū)動(dòng)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(zhì)呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。達(dá)到8%時(shí)，感官評(píng)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(tuán)里的發(fā)酵菌數(shù)量增大，縮短面團(tuán)發(fā)酵時(shí)間，產(chǎn)生更多的風(fēng)味物質(zhì)。若酵子添加量過(guò)多，面團(tuán)發(fā)酵過(guò)度，口感偏酸，風(fēng)味寡淡[7]。

圖1 玉米酵子、水、糖、鹽、油和蛋液對(duì)面包硬度和感官品質(zhì)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(zhǎng)繁殖的必需物質(zhì)，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)需要借助水的介質(zhì)作用被酵母所吸收。水有利于酵母生長(zhǎng)，促進(jìn)面團(tuán)發(fā)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(xiàn)先下降后平穩(wěn)的變化趨勢(shì)；而面包的感官評(píng)分呈現(xiàn)先升高再降低的趨勢(shì)，當(dāng)水用量達(dá)到45%時(shí)，感官評(píng)分獲得最大值。當(dāng)水用量過(guò)少時(shí)，面筋蛋白吸水脹潤(rùn)不充分，面筋形成不足，面團(tuán)發(fā)硬，且酵母發(fā)酵活力受到影響，不利于產(chǎn)氣。當(dāng)加水過(guò)量時(shí)，面團(tuán)面筋柔軟過(guò)度，持氣性較差。適宜的加水量，有利于增強(qiáng)面筋的強(qiáng)度，促進(jìn)酵母發(fā)酵產(chǎn)氣，形成良好的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[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(píng)分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。白砂糖不僅可以提供甜味，也是酵母的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，有利于酵母生長(zhǎng)，促進(jìn)發(fā)酵，此外還可使面包表面呈現(xiàn)誘人的棕褐色和獨(dú)特的焦香味。適宜的添加量可以增加面包的口感和風(fēng)味，添加過(guò)多，面包口感過(guò)甜，表面色澤加深[10]。當(dāng)白砂糖用量為20%時(shí)，面包感官評(píng)分最高。

鹽是面包生產(chǎn)的基本原料之一。由圖1（D）可以看出，當(dāng)鹽添加量為1%時(shí)，面包硬度最小。感官評(píng)分受鹽添加量的影響較小。添加一定量的鹽，可以調(diào)節(jié)發(fā)酵速度，增加面團(tuán)中面筋質(zhì)地密度，增強(qiáng)彈性，提高面筋的筋力[11]。

黃油在面包的制作過(guò)程中有著豐富風(fēng)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(qiáng)面團(tuán)可塑性，改善面包蜂窩狀結(jié)構(gòu)[12]。從圖1（E）可以看出，當(dāng)黃油添加量為15%時(shí)，面包硬度最小，感官評(píng)分最高。

雞蛋添加量對(duì)面包的硬度和感官品質(zhì)的影響見(jiàn)圖1（F）。蛋液的添加量對(duì)面包硬度和感官評(píng)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(píng)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(tuán)中，使面包組織結(jié)構(gòu)細(xì)膩，使面包柔軟有彈性[13]。此外，由于蛋液營(yíng)養(yǎng)豐富，可以增加面包的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。適宜的蛋液添加量可以改善面包品質(zhì)，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(píng)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(jìn)行單變量多因素分析[14]，表4為多因素方差分析的結(jié)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(yàn)F值分別為54.107和109.967，P值均為0.000，說(shuō)明模型具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)合F值及P值的大小可以推測(cè)出，水和蛋液對(duì)面包硬度具有顯著的影響，而水、糖和蛋液對(duì)感官評(píng)分影響顯著。因此，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，將水、糖和蛋液作為考察因素，設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn)，進(jìn)一步優(yōu)化面包配方。

2.3 響應(yīng)曲面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)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(yàn)設(shè)計(jì)原理，結(jié)合單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取水、糖和蛋液3個(gè)因素，分別以面包硬度和感官評(píng)分為響應(yīng)值，進(jìn)行三因素三水平的響應(yīng)曲面試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 Box-Benhnken設(shè)計(jì)方案及結(jié)果Table 5 Experimental design and results for response surface analysis

采用Design Expert 8.0.6軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)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(píng)分2個(gè)響應(yīng)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(píng)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(jié)果。

面包硬度模型P＜0.000 1，極顯著，失擬項(xiàng)P值為0.073 1，不顯著；感官評(píng)分模型 P＜0.000 1，極顯著，失擬項(xiàng)P值為0.179 7，說(shuō)明試驗(yàn)?zāi)Ｐ徒⒑侠恚囼?yàn)設(shè)計(jì)可行，多項(xiàng)回歸方程模型能準(zhǔn)確反映水、糖和蛋液添加量對(duì)面包硬度和感官評(píng)分的影響。此外，硬度模型決定系數(shù)R2=0.986 6，調(diào)整決定系數(shù)感官評(píng)分模型決定系數(shù)R2=0.975 8，調(diào)整決定系數(shù)說(shuō)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(yōu)化試驗(yàn)的分析與預(yù)測(cè)。

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(shù)顯著性檢驗(yàn)結(jié)果可以得出，面包硬度模型中一次項(xiàng)A、B和C極顯著；二次項(xiàng)A2、B2和C2極顯著；交互項(xiàng)BC極顯著，其他交互項(xiàng)不顯著。感官評(píng)分模型中一次項(xiàng)A、B和C極顯著；二次項(xiàng)A2、B2和C2極顯著；交互項(xiàng)均不顯著。結(jié)果表明各個(gè)影響因素對(duì)于面包硬度和感官評(píng)分的影響不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。

2.3.2 因素間的交互作用

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

響應(yīng)曲面坡度越陡峭，說(shuō)明響應(yīng)值受到相應(yīng)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(yīng)曲面陡峭，與方法分析結(jié)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(duì)面包硬度影響的響應(yīng)面圖Fig.2 Response surface for the effects of three process parameters on bread hardness

2.3.3 配方的優(yōu)化組合及驗(yàn)證

根據(jù)Box-Behnken中心組合設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行二次多項(xiàng)式回歸方程計(jì)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(yù)測(cè)值為276.743，感官評(píng)分的預(yù)測(cè)值為87.107 1。為了方便生產(chǎn)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(píng)分為87.15，與Design-Expert 8.0.6給出的最優(yōu)配方酵子面包硬度和感官評(píng)分的預(yù)測(cè)值較為吻合，可見(jiàn)該試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法可靠有效。

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

3 結(jié)論

首先通過(guò)單因素試驗(yàn)，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(duì)面包硬度有顯著影響的因素為水和雞蛋蛋液用量；對(duì)感官評(píng)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(yàn)的基礎(chǔ)上，按照Box-Benhnken的中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，分別以面包硬度和感官評(píng)分為響應(yīng)值，設(shè)計(jì)三因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)，進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。方差分析發(fā)現(xiàn)模型顯著性（P＜0.05），準(zhǔn)確度和精密度均較高。響應(yīng)曲面分析研究了各因素交互作用對(duì)響應(yīng)值的影響。最終通過(guò)回歸方程得出最優(yōu)的玉米酵子面包配方參數(shù)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(yàn)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(zhì)量，為我國(guó)傳統(tǒng)面食發(fā)酵劑在面包生產(chǎn)中的應(yīng)用提供借鑒。

[1]楊敬雨,劉長(zhǎng)虹.中國(guó)傳統(tǒng)酵子的工業(yè)化[J].食品研究與開(kāi)發(fā),2007,28(2):164-166

[2]張國(guó)華.不同地區(qū)傳統(tǒng)面食發(fā)酵劑中菌群結(jié)構(gòu)及優(yōu)勢(shì)菌種代謝的研究[D].杭州:浙江大學(xué),2014

[3]冷進(jìn)松,朱珠,武騰.乳酸菌-玉米酵子混合酸面團(tuán)面包工藝研究[J].食品工業(yè),2015,36(6):74-78

[4]孫銀鳳,徐巖,黃衛(wèi)寧,等.不同發(fā)酵基質(zhì)的酸面團(tuán)對(duì)酵母面團(tuán)體系面包烘焙及老化特性的影響[J].食品科學(xué),2015,36(13):37-42

[5]Amigo J M,Alvarez A del Olmo,Engelsen M M.Staling of white wheat bread crumb and effect of maltogenic α-amylases.Part 1:spatial distribution and kinetic modeling of hardness and resilience[J].Food Chemistry,2016,208(1):318-325

[6]Zhu H,Wang F,Huang W,et al.Rheofermentometer fermentation and bread making characteristics of dough containing xylooligosaccharide hydrolyzate from wheat bran[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2010,58(3):1878-1883

[7]袁蓓蕾,鄭志,徐添,等.雜糧面包的制備工藝優(yōu)化研究[J].食品工業(yè)科技,2013,34(13):235-240

[8]Mudgil D,Barak S,Khatkar BS.Optimization of bread firmness,specific loaf volume and sensory acceptability of bread with soluble fiber and different water levels[J].Journal of Cereal Science,2016,70:186-191

[9]Edwards WP.The science of bakery products[M].Cambridge:The Royal Society of Chemistry,2007

[10]孫元琳,陜方,宋俞,等.響應(yīng)面分析法優(yōu)化黑小麥全麥面包工藝配方研究[J].鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013,28(5):5-10

[11]冷進(jìn)松,戴媛,朱珠,等.乳清粉-玉米酵子饅頭生產(chǎn)配方的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].食品研究與開(kāi)發(fā),2014,35(2):57-63

[12]路飛,馬濤,任文濤,等.大米面包的生產(chǎn)配方及工藝條件的優(yōu)化[J].沈陽(yáng)師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013,31(4):482-487

[13]賈君,彭亞鋒.焙烤食品加工技術(shù)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2008

[14]劉大海,李寧,晁陽(yáng).SPSS15.0統(tǒng)計(jì)分析從入門到精通[M].北京:清華大學(xué)出版社,2008

[15]陳昌勇,何臘平,李翠芹,等.Plackett-Burman設(shè)計(jì)和響應(yīng)面法優(yōu)化速凍紫蘇籽肉丸的配方[J].食品工業(yè)科技,2016,37(4):259-265

Optimization of Production Formula of Corn Jiaozi Bread

CHEN Cen，TU Sheng-tao，F(xiàn)AN 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(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院面上項(xiàng)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(shù)。