羅慧，張佳佳，姬燕，鄧筱語，沙麗，韓立宏,2*

1(北方民族大學，植物性農(nóng)產(chǎn)品貯藏與加工重點實驗室，寧夏 銀川，750021) 2(寧夏瑞春雜糧股份有限公司，寧夏 固原，756000)

隨著消費者生活節(jié)奏的不斷加快，易于便捷化消費、大規(guī)模機械化生產(chǎn)的面包，在我國的需求量逐年增長。據(jù)統(tǒng)計，2016年我國面包銷售量達223萬t，面包替代傳統(tǒng)中式早餐的勢頭明顯。低成本、高品質、功能化的面包產(chǎn)品是未來面包市場的常勝軍，也成為當前烘焙業(yè)界的研究焦點之一。

馬鈴薯是茄科屬一年生草本植物，營養(yǎng)價值豐富，有“地下蘋果”、“第二面包”、“蔬菜之王”之稱，是人類公認的全營養(yǎng)食品[1]。鮮馬鈴薯中水分含量高達79.50%[2]，不利于貯藏和運輸。因此，馬鈴薯全粉加工是馬鈴薯產(chǎn)業(yè)鏈中的主要環(huán)節(jié)，是馬鈴薯大規(guī)模轉化增值的有效途徑[3-4]。目前，馬鈴薯全粉根據(jù)工藝可分為雪花全粉和顆粒全粉2種。相對于顆粒全粉，馬鈴薯雪花全粉生產(chǎn)可操作性強、能耗低、設備簡單、周期短、出粉率高而占有很大的市場份額。促進馬鈴薯雪花全粉在主食品工業(yè)中的應用是推進馬鈴薯主食化、提高全民飲食健康水平的重要舉措。但是，馬鈴薯粉缺乏面筋蛋白，是其在主食加工中廣泛應用的限制性因素。

TG酶可以通過催化蛋白質分子內(nèi)及分子間谷氨酸(谷氨酰胺)與賴氨酸基團之間的交聯(lián)而強化面筋的網(wǎng)絡結構。小麥面粉中麥醇溶蛋白和麥谷蛋白富含谷氨酰胺基，馬鈴薯粉中蛋白質屬于完全蛋白質，其賴氨酸含量顯著高于谷物蛋白[5]，均是谷氨酰胺轉胺酶的良好底物。本研究將馬鈴薯雪花全粉與小麥面粉按一定的比例混合，混合粉用于主食面包的制作。通過對面包比容、質地和感官品質的評價，研究不同比例的馬鈴薯雪花全粉對面包烘焙品質的影響，以及不同比例的谷朊粉、TG酶對馬鈴薯雪花全粉面包的烘焙品質的改善作用。以期為馬鈴薯雪花全粉在面包產(chǎn)品中的合理應用提供理論依據(jù)，并為主食面包營養(yǎng)功能的改善提供實踐指導。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

馬鈴薯雪花片，宣化縣匯吃食品經(jīng)銷有限公司；高筋小麥粉，濱州中裕食品有限公司；谷氨酰胺轉氨酶，江蘇一鳴生物有限公司；谷朊粉，河南萬邦實業(yè)有限公司；高活性干酵母，安琪酵母伊犁股份有限公司；植物黃油，光明乳業(yè)股份有限公司；白砂糖、天然湖鹽均為市售。

1.2 儀器

TMS-CONSOLE物性儀，美國FTC公司產(chǎn)品；SM-523電烤箱，新麥機械(無錫)有限公司；JXFD 7醒發(fā)箱，北京東孚久恒儀器技術有限公司；SM-25攪拌機，新麥機械(無錫)有限公司；FA2204B電子天平：上海精科天美科學儀器有限公司；KQ-5200E型超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司；HJ-500高速中藥粉碎機，山東東營弘玖制藥機械有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 馬鈴薯雪花全粉的制備

馬鈴薯雪花片粉碎，過100目篩，得馬鈴薯雪花全粉，密封保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 面包的制作

面包制作采用一次發(fā)酵法，混合面粉700 g、水420 mL、安琪酵母11.2 g、白砂糖70 g、食用鹽3.5 g、植物黃油70 g；原輔料混合攪拌成面團，溫度27 ℃、相對濕度75%發(fā)酵2 h；整形；溫度37 ℃、相對濕度90%醒發(fā)1 h；上火190 ℃，下火170 ℃，烘烤15 min，室溫冷卻1 h、密封待測。

1.3.3 單因素試驗設計

以面包比容、質地和感官品質為評價指標，首先考察不同比例的馬鈴薯雪花全粉對面包烘焙品質的影響，并選擇可接受的馬鈴薯雪花粉最高添加比例為準，考察不同比例的谷朊粉、TG酶對馬鈴薯雪花粉面包烘焙品質的改善作用。各添加物的水平如下：

馬鈴薯雪花全粉：0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%(混合粉(小麥粉+馬鈴薯雪花全粉)為100 g計)；

谷朊粉: 0%、1%、1.5%、2%、2.5% (混合粉(小麥粉+25%馬鈴薯雪花全粉+谷朊粉)為 100 g計)；

TG酶:0%、0.04%、0.08%、0.12%、0.16% (混合粉(小麥粉+25%馬鈴薯雪花全粉+TG酶)為100 g計)。

1.3.4 響應面實驗設計

在單因素試驗的基礎上，選取馬鈴薯雪花全粉、谷朊粉、TG酶等3個因素，以面包綜合評分值為響應，根據(jù)Box-Behnken試驗設計原理，使用Design-Expert 8.0 軟件，設計3因素3水平的響應面試驗，并進行數(shù)據(jù)處理和回歸分析。試驗因素及水平見表1。

表1 響應面優(yōu)化因素與水平表Table 1 Factors and levels of response surface methodology

1.4 面包烘焙品質評價方法

1.4.1 面包比容測定

面包比容測定參照GB/T14611—2008的方法。將制備好的面包稱重，采用菜籽代替法測定面包的體積，面包的體積與質量之比即為面包比容(mL/g)。比容測定時面包體積的平均偏差要小于等于 15 mL。

1.4.2 面包質地測定

1.4.2.1 面包樣品的切片方法

用專用面包刀切片，每個面包樣品先切去一端厚度為20 mm的面包片，然后切出3片厚度為15 mm的面包片作為面包測試樣品。用保鮮膜包住以防水分散失。

1.4.2.2 面包樣品質構測定

參照AACC74—09標準測試方法，選用直徑為100 mm 的圓柱形平底探頭進行面包質構測試。測試探頭的測前速度設定為120 mm/min，測后速度設定為120 mm/min， 測定時速度設定為60 mm/min，壓縮程度設定為30%[6]。每個樣品重復測定10次。

1.4.3 面包感官評價

參考中國農(nóng)科院《面包烘焙品質評分標準》制定，對冷卻1 h的新鮮面包進行感官評定，感官評價人員為20人。分別從表面色澤、外表形態(tài)、面包心色澤、面包心紋理結構、彈柔性、口感、風味7個方面進行評分，總分100分。具體感官評定標準如表2所示。

表2 面包感官評定標準Table 2 Sensory evaluation criteria of bread samples

1.4.4 面包綜合評分

響應面設計試驗取面包比容、硬度、彈性、感官評價為測定指標，各指標對面包綜合得分的權重比例依次為25%、20%、20%、35%，以面包綜合評分為最終的響應值。面包綜合評分的計算方式如式(1)：

(1)

2 結果與分析

2.1 馬鈴薯雪花全粉添加量對面包烘焙品質的影響

2.1.1 馬鈴薯雪花全粉添加量對面包比容的影響

比容是衡量面包烘焙品質的最重要的指標。馬鈴薯雪花全粉對面包比容的影響結果如圖1所示。

圖1 馬鈴薯雪花全粉添加量對面包比容的影響Fig.1 Effect of potato flake powder on the specific volume of bread注：圖中不同小寫字母表示差異顯著。下同。

由圖1可知，起初隨著雪花粉添加量逐漸增大，面包比容沒有顯著變化；當添加量(質量分數(shù))為10%時，面包比容有顯著改變(P<0.05)。當添加量(質量分數(shù))超過15%時，面包比容隨著添加量增大出現(xiàn)顯著(P<0.05)降低。馬鈴薯雪花全粉生產(chǎn)過程中馬鈴薯淀粉在淀粉分解酶作用下產(chǎn)生了酵母發(fā)酵所需的單糖等底物，因此馬鈴薯雪花粉的引入會增強酵母的發(fā)酵能力，對面包的體積有正面貢獻[7]；另一方面，馬鈴薯雪花全粉的加入會稀釋面團中的面筋蛋白，降低面團的強度和持氣能力，這對面包的體積有顯著的負面影響[8]。起初階段兩者的作用互相抵消，面包體積沒有顯著變化，但當馬鈴薯雪花粉添加量達到一定程度，面筋蛋白稀釋造成的影響占絕對優(yōu)勢，面包體積顯著降低。

2.1.2 馬鈴薯雪花全粉添加量對面包質地的影響

面包質構特性與面包的烘焙品質息息相關。馬鈴薯雪花全粉對面包質地的影響結果如表3所示。

表3 馬鈴薯雪花全粉添加量對面包質構特性的影響Table 3 Effect of potato flake powder on the texture properties of bread

注：每列上角標的不同字母表示樣品間差異顯著(P<0.05)。

由表3可知，當添加量小于20%左右時，馬鈴薯雪花全粉的添加對面包的硬度沒有顯著影響；高于20%的雪花粉的添加使得面包的硬度顯著增大。面包的咀嚼性隨馬鈴薯雪花粉添加量的增大的變化趨勢與硬度完全一致。馬鈴薯雪花粉的添加對面包的彈性的影響不顯著。這是因為馬鈴薯雪花全粉具有黏度高、吸水性強的特性[9]，起初階段補償了由于面筋網(wǎng)絡弱化而導致的面包硬度的增加。

2.1.2 馬鈴薯雪花全粉添加量對面包感官品質的影響

由圖2可以看出，隨著馬鈴薯添加量的增加，面包感官評價逐漸降低。當添加量超過15%時，面包評分出現(xiàn)了顯著降低。這是因為馬鈴薯雪花全粉的大量添加弱化了面筋網(wǎng)絡結構。并且馬鈴薯雪花全粉具有強粘性，會導致面包烘烤后發(fā)粘發(fā)硬，導致口感降低。

圖2 馬鈴薯雪花全粉添加量對面包感官品質的影響Fig.2 Effect of potato flake powder on the sensory quality of bread

2.2 谷朊粉添加量對面包烘焙品質的影響

2.2.1 谷朊粉添加量對面包比容的影響

谷朊粉添加對面包比容影響的實驗結果如圖3所示。

圖3 谷朊粉添加量對面包比容的影響Fig.3 Effect of vital gluten on the specific volume of bread

由圖3可知，起初谷朊粉的添加對面包比容沒有顯著影響；當谷朊粉添加量超過2.0%時，隨著谷朊粉添加量的增大面包的比容呈現(xiàn)顯著下降趨勢(P<0.05)。這是因為過量的谷朊粉會使面團的剛性增強，降低膨脹能力，導致最終面包體積的下降[10]。

2.2.2 谷朊粉添加量對馬鈴薯雪花全粉面包質地的影響

由表4可以看出，隨著谷朊粉的添加，硬度和咀嚼性都逐漸降低，彈性沒有顯著變化。

表4 谷朊粉添加量對馬鈴薯雪花全粉面包質構特性的影響Table 4 Effect of vital gluten on the texture properties of bread

注：每列上角標的不同字母表示樣品間差異顯著(P<0.05)。

這是因為谷朊粉具有獨特的黏彈性和持水性[11]，連續(xù)蛋白相將CO2和水汽包圍，從而使面筋呈海綿狀提升了面包的彈性，降低了面包的硬度。并且添加谷朊粉后咀嚼性逐漸降低，咀嚼性越低說明咀嚼時所作的功越小，越容易被咀嚼，口感也越好。所以可以表明谷朊粉對馬鈴薯雪花全粉面包有改良的效果。

2.2.3 谷朊粉添加量對面包感官品質的影響

由圖4可以看出，隨著谷朊粉添加量的增加，面包的口感、彈柔性、面包紋理結構、面包心色澤、外表形態(tài)都得到了改善，當谷朊粉添加量為2%時，面包總體感官評分最高。

圖4 谷朊粉添加量對面包感官品質的影響Fig.4 Effect of vital gluten on the sensory quality of bread

2.3 TG酶添加量對面包烘焙品質的影響

2.3.1 TG酶添加量對面包比容的影響

TG酶對馬鈴薯雪花粉面包比容的影響結果如圖5所示。

圖5 TG酶添加量對比容的影響Fig.5 Effect of TGase on the specific volume of bread

由圖5可知， TG酶的引入顯著改善了(P<0.05)面包的比容。但是當TG酶添加量達到0.08% 左右時，繼續(xù)增大添加量，面包的比容呈現(xiàn)下降趨勢。這是因為TG酶促進了面團中蛋白質之間的交聯(lián)，增強了面團的持氣能力，增大了面包的體積，但是隨著TG酶添加量的增大，可引起蛋白間的過度交聯(lián)，增強了面團的剛性，面團膨脹力減弱，面包體積變小[7,12]。當TG酶添加量超過0.12%時，TG酶的增加對面包比容影響不顯著。之后隨著TG酶增加面包的比容顯著下降。

2.3.2 TG酶添加量對面包質地的影響

TG酶對馬鈴薯雪花全粉面包質地的影響結果如表5所示。由表5可以看出，在添加量低于0.12%時，隨著TG酶添加量的增加，面包的硬度和咀嚼性均呈現(xiàn)下降趨勢，彈性變化趨勢不顯著。這是因為TG酶引起的交聯(lián)可以改變面團的持水性，增加面包蓬松度，因此硬度和咀嚼性下降，但是過度交聯(lián)會起到反作用，面包硬度和咀嚼性反而增大。

表5 谷氨酰胺轉氨酶添加量對馬鈴薯雪花全粉面包質構特性的影響Table 5 Effect of transglutaminase on the texture properties of bread

注：每列上角標的不同字母表示樣品間差異顯著(P<0.05)。

2.3.3 谷氨酰胺轉氨酶添加量對面包感官品質的影響

TG酶對馬鈴薯雪花全粉面包感官品質的影響結果如圖6所示。

圖6 TG酶添加量對面包感官品質的影響Fig.6 Effect of transglutamisnase on the sensory quality of bread

由圖6可知，TG酶的添加有效的改善了馬鈴薯面包的面包品質，當添加量為0.12%時，口感最好、面包心紋理結構最均勻。

2.4 響應面試驗

2.4.1 響應面試驗設計方案及結果

響應面試驗設計方案與響應值結果如表6所示。

表6 中心組合試驗方案及結果Table 6 Program and results for central composite design

2.4.2 回歸方程的建立與分析

采用Design-Expert 8.0對實驗值采取二元回歸擬合，得出回歸方程為Y=9.16+0.14A+0.077B-0.1C+0.16AB+0.085AC+0.054BC-0.49A2-0.19B2-0.36C2。方差分析和各因素的顯著性分析見表7。

表7 響應面回歸方程的方差分析表Table 7 Analysis of variance for regression model

注：“**”，差異極顯著(P<0.01)，“*”，差異顯著(P<0.05)。

由表7可知，各因素對馬鈴薯雪花全粉面包品質影響的先后順序為馬鈴薯雪花全粉>谷朊粉>TG酶。A2和C2對馬鈴薯雪花全粉面包品質影響達到極顯著，B2對面包品質影響達到顯著所以可判斷出馬鈴薯雪花全粉、谷朊粉和TG酶添加量對馬鈴薯雪花全粉面包品質優(yōu)化作用效果顯著。

利用Design-Expert 8.0軟件對實驗數(shù)據(jù)進行多元回歸擬合，通過響應面分析可求得最佳參數(shù)以及各參數(shù)之間的相互作用。通過軟件分析，得到馬鈴薯雪花全粉-小麥復合粉面包的最佳工藝配方為：馬鈴薯雪花全粉添加量25.88%、TG酶添加量0.13%和谷朊粉添加量1.95%。考慮到實驗可操作性，將優(yōu)化配方修正為馬鈴薯雪花全粉添加量26%、TG酶添加量0.13%和谷朊粉添加量2.0%。按此優(yōu)化配方制作出面包的相應值與預測值基本一致，進一步驗證了回歸模型的可靠性，可用于指導生產(chǎn)實踐。

2.4.3 多因素交互作用分析

由圖7可知，響應面3D圖直觀地展現(xiàn)AB為較為陡峭的曲面，等高線圖表現(xiàn)為橢圓狀。說明馬鈴薯雪花全粉和TG酶添加量之間的交互作用對馬鈴薯雪花全粉面包綜合指標有顯著影響。

圖7 馬鈴薯雪花全粉和TG酶對綜合指標影響的響應面3D圖和等高線圖Fig.7 Response surface 3D and contour plot of the influence of potato flake and transglutaminase on the comprehensive index

由圖8可知，響應面3D圖微微陡峭，等高線趨于圓形。說明馬鈴薯雪花全粉和谷朊粉添加量之間的交互作用對馬鈴薯雪花全粉面包綜合指標雖然沒有顯著影響，但也有改善作用。

圖8 馬鈴薯雪花全粉和谷朊粉對綜合指標影響的響應面3D圖和等高線圖Fig.8 Response surface 3D diagram and contour diagram of the influence of potato flake and vital gluten on the comprehensive index

3 結論

在小麥粉中添加馬鈴薯雪花全粉，通過谷朊粉和TG酶的改善作用可以制作主食面包。本實驗通過單因素試驗和Box-Behnken響應面優(yōu)化試驗確定出最佳配比為：馬鈴薯粉添加量(質量分數(shù))26%、TG酶添加量(質量分數(shù))0.13%和谷朊粉添加量(質量分數(shù))2.0%。采用優(yōu)化配方制作出的面包感官評分最高。因此，馬鈴薯雪花全粉可應用于主食面包的制作，這對于推進馬鈴薯主食化、提高全民飲食健康水平具有非常重要的意義。