施 帥，陳桃桃

（江蘇農牧科技職業(yè)學院，江蘇 泰州 225300）

芋頭是一種塊莖植物，富含多種礦物質和維生素，而且作為堿性食品，能中和體內積存的酸性物質，調節(jié)人體的酸堿平衡[1]。目前，大量的芋頭被用來制造芋頭淀粉及芋頭飲料，而制造這些產品產生的芋頭渣絕大多數(shù)被丟棄，這既污染了環(huán)境，又造成了資源浪費。實際上，丟棄的這部分芋頭渣中膳食纖維含量比較高，經加工后可作為其他食品的原料[2]。面包作為一種方便、快捷的主食，與我們的生活已密不可分。普通面包中的膳食纖維含量很低，若在面包中添加芋頭渣強化膳食纖維，會賦予面包預防糖尿病、動脈粥樣硬化等保健功能。但面包粉中添加芋頭渣會降低面團成團性和筋力，使其加工性能降低并影響口感[3]。谷朊粉是以小麥、玉米等谷物為原料，加工處理得到的一種粗蛋白在75%以上的植物蛋白。在面粉中加入含量為2%～10%的谷朊粉，可改善面粉的強度，有利于保持面包內部的水分，延緩面包老化劣變，但添加量過多會影響面團的延伸性[4]。

本試驗以面包粉和芋頭渣為主要原料，以谷朊粉、白砂糖、酵母、雞蛋、全脂奶粉、食鹽、黃油和水等為輔料，加工制作芋頭渣吐司面包，以質構指標硬度、彈性和感官評定為主要考核指標，通過單因素試驗和響應面法優(yōu)化確定芋頭渣吐司面包的最佳配方，為功能性焙烤產品的開發(fā)利用奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

芋頭，購自泰州市大潤發(fā)超市；即發(fā)活性干酵母，安琪酵母股份有限公司；全脂奶粉，內蒙古伊利實業(yè)集團股份有限公司；白砂糖，南京甘汁園糖業(yè)有限公司；食鹽，江蘇井神鹽化股份有限公司；黃油，新西蘭安佳食品有限公司。

1.1.2 儀器與設備

DKX-B30N1 烤箱，小熊電器股份有限公司；WT-1002 電子天平，萬特衡器電器有限公司；ACM 型微粉機，浙江力普粉碎設備有限公司；HX-PB9218 破壁料理機，奧克斯集團有限公司；TA-XT2i 型質構儀，英國Stable Micro Systems 公司。

1.2 方法

1.2.1 芋頭渣的制備

將清洗干凈的芋頭削皮后，立即加水用破壁料理機打漿破碎（芋頭∶水=1∶2），隨后用四層紗布擠壓使芋頭汁和芋頭渣分離，芋頭汁另做它用，芋頭渣經低溫干燥（45 ℃，干燥至水分含量10%～12%）后用微粉機將其粉碎，粒度達到100～150 目，備用。

1.2.2 芋頭渣吐司面包的加工工藝

1.2.2.1 基本配方

面包粉100 g，水45 g，雞蛋15 g，全脂奶粉3.75 g，食鹽1.25 g，黃油12.50 g。

1.2.2.2 工藝流程面包粉、芋頭渣、酵母及白砂糖等混合→攪拌→面團靜置→壓片、整型→醒發(fā)→烘烤→冷卻→包裝

1.2.2.3 操作要點

先將稱好的面粉、芋頭渣、酵母、白糖、全脂奶粉進行混合，并攪拌均勻，將水依次加入攪拌機至拾起階段，然后再分別加入雞蛋和黃油，攪拌至面筋完全擴展，用手拉面團呈光滑的薄膜狀時，取出靜置松弛10 min 后分割成15 g 的小面團，放入模具中，然后置于溫度38 ℃、相對濕度75%的醒發(fā)箱醒發(fā)1 h，接著放入烤箱中以上火160 ℃、下火150 ℃烘烤15 min，取出后自然冷卻。

1.2.3 單因素試驗設計

在基本配方的基礎上，以面包粉質量為比例基準設計單因素試驗[5]。在固定谷朊粉6%、芋頭渣6%、酵母1.5%的條件下，考察不同白砂糖添加量（16%、17%、18%、19%、20%）對成品品質的影響；在固定白砂糖18%、芋頭渣6%、酵母1.5%的條件下，考察不同谷朊粉添加量（2%、4%、6%、8%、10%）對成品品質的影響；在固定谷朊粉6%、白砂糖18%、酵母1.5%的條件下，考察不同芋頭渣添加量（2%、4%、6%、8%、10%）對成品品質的影響；在固定谷朊粉6%、白砂糖18%、芋頭渣6%的條件下，考察不同酵母添加量（0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%）對成品品質的影響，同時設定不加芋頭渣為空白對照組。

1.2.4 響應面試驗設計

根據(jù)Box-Behnken 設計原理設計4 因素3 水平響應面試驗，優(yōu)化芋頭渣吐司面包最佳配方。以感官評分為響應值，選取谷朊粉、芋頭渣、酵母、白砂糖為主要影響因素進行響應面試驗，確定芋頭渣吐司面包配方參數(shù)條件，其中以-1、0、1 分別代表自變量的3個水平。Box-Behnken 設計的因素與水平見表1。

表1 Box-Behnken 設計試驗因素水平Table 1 Factors and levels of Box-Behnken design單位：%

1.2.5 質構分析

取樣品面包3 個，將其切成3 cm×3 cm×3 cm 的立方體。探頭型號：P/75，測試方式為TPA 法[6]。測試參數(shù)：測前速率2.0 mm/s，測試和測后速率均為1.0 mm/s，壓縮程度50%，恢復時間10 s。

1.2.6 感官評價

參考GB 7099—2015[7]，選擇8 位面點專業(yè)人員，分別從面包的色澤、組織、形態(tài)、雜質和滋味口感5 方面進行感官評價，結果取平均值，評價標準見表2。

表2 芋頭渣吐司面包感官評定標準Table 2 Sensory evaluation standard of taro residue toast

續(xù)表2 芋頭渣吐司面包感官評定標準Continue table 2 Sensory evaluation standard of taro residue toast

1.2.7 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2010 軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析并繪制圖表，應用Design Expert 8.0 Trial 進行響應面分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 白砂糖添加量對芋頭渣吐司面包品質的影響

白砂糖用量對芋頭渣吐司面包品質的影響見圖1。隨著白砂糖用量的增加，芋頭渣吐司面包彈性逐漸增大，硬度逐漸下降，可能是由于糖有吸濕性和水化作用，增加產品的持水性，使產品柔軟[8]。當白砂糖添加量達到18%時，面包內水分分布受到影響，美拉德反應加速，使得面包形成較高的滲透壓，降低面筋蛋白交聯(lián)程度，面團彈性下降；同時含糖量增加會抑制酵母發(fā)酵，延長發(fā)酵時間，產生大量的酸性物質，致使pH 下降很快，使硬度增大[9]。綜合以上分析，白砂糖的適宜添加量為18%。

圖1 白砂糖添加量對面包品質的影響Fig.1 Effects of white sugar additions on quality of toast

2.1.2 谷朊粉添加量對芋頭渣吐司面包品質的影響

谷朊粉添加量對芋頭渣吐司面包品質的影響見圖2。添加谷朊粉對面包質構參數(shù)有一定程度的改善，隨著谷朊粉添加量的增加，混合粉中蛋白質含量增加，面筋網絡增加。當谷朊粉添加量為6%時，面團的黏彈性和筋力明顯改善，硬度適宜，面包口感柔軟細膩，主要原因是谷朊粉是一種蛋白質，增加谷朊粉用量導致面團內蛋白質增加，面筋網絡變得牢固，使面團的延伸性增大，阻力和拉伸面積都相應線性增大，進而使得面團的彈性增大[10]。當谷朊粉添加量為8%及以上時，面包彈性反而下降，面包過于粘牙，適口性差。綜合考慮，谷朊粉最適添加量為6%。

圖2 谷朊粉添加量對面包品質的影響Fig.2 Effects of gluten additions on quality of toast

2.1.3 芋頭渣添加量對芋頭渣吐司面包品質的影響

芋頭渣添加量對芋頭渣吐司面包品質的影響見圖3。芋頭渣的添加會降低面團的面筋含量，一般高筋面粉的蛋白質含量大于18%，而芋頭渣中的蛋白質含量低于5%[8]。高筋面粉特有的麥谷蛋白和麥醇溶蛋白相互作用產生黏彈性面筋網絡結構，高筋面粉減少則該結構也隨之減少，主要表現(xiàn)在硬度和彈性方面。試驗發(fā)現(xiàn)，芋頭渣添加量高于6%時面包品質變劣明顯，硬度明顯增加，彈性明顯減小。因此，芋頭渣的適宜添加量為6%。

圖3 芋頭渣添加量對面包品質的影響Fig.3 Effects of taro residue additions on quality of toast

2.1.4 酵母添加量對芋頭渣吐司面包品質的影響

酵母添加量對芋頭渣吐司面包品質的影響見圖4。酵母添加量在一定范圍內與面團主要的質構指標成正比，原因可能是酵母在發(fā)酵過程中產生的CO2使面團體積膨大，組織疏松，提高面團的保氣性能；但是添加過多會導致面團顏色呈深褐色，不美觀，且酵母味過重，影響面包的整體風味，感官評分下降[9]。當酵母添加量為1.5%時，面包的彈性好，硬度適宜。因此，酵母的適宜添加量為1.5%。

圖4 酵母添加量對面包品質的影響Fig.4 Effects of yeast additions on quality of toast

2.2 響應面優(yōu)化試驗結果

2.2.1 響應面試驗結果與分析

根據(jù)單因素試驗確定的谷朊粉、芋頭渣、酵母、白砂糖的取值范圍，采用響應面試驗的方法，以感官評分為參考指標，篩選出最佳組合，結果見表3。

使用Design Expert 8.0 Trial 軟件對表3 試驗數(shù)據(jù)進行多元回歸擬合，得到響應值Y（感官評分）對影響芋頭渣吐司面包配方的關鍵因素（A、B、C、D）的二次多項回歸模型為：

表3 響應面試驗設計及結果Table 3 Design and test results of response surface analysis

Y=89.14+3.07A+2.50B+2.14C+2.79D+2.02AB+0.45AC-1.83AD-1.15BC-1.02BD-1.03CD-6.51A2-6.51B2-2.95C2-2.52D2

由表4 可知，該二次回歸方程的B、D、AD、BD、B2對響應值有極顯著影響（P＜0.01），其他因素影響較小，說明試驗中各因素對感官評分的影響不是簡單的線性關系；建立的模型極顯著，而失擬項不顯著，說明建立的模型能與實際有較好的擬合；決定系數(shù)R2=0.893 2，說明有89.32%的響應面值符合此模型；校正決定系數(shù)為0.730 1，說明73.01%的試驗數(shù)據(jù)的變化可以用這個回歸模型來參考說明；此外，A、A2、C2、D2均對響應值有顯著影響（P＜0.05）?？傮w而言，可以利用上述回歸模型對響應面法優(yōu)化的芋頭渣吐司面包配方進行分析和預測。

表4 回歸模型的方差分析Table 4 Variance analysis of regression equation

2.2.2 配方優(yōu)化及驗證試驗

通過對回歸方程進行最優(yōu)解求解，得到芋頭渣吐司面包最優(yōu)解為：谷朊粉添加量6.09%，芋頭渣添加量6.24%，酵母添加量1.52%，白砂糖添加量18.14%。為了驗證所建回歸模型的準確性，同時保證試驗的可操作性，將芋頭渣吐司面包最優(yōu)配方調整為：谷朊粉添加量6%，芋頭渣添加量6%，酵母添加量2%，白砂糖添加量18%。在此條件下進行3 次驗證試驗，結果取平均值，結果見表5。

由表5 可以看出，測得芋頭渣吐司面包的彈性、硬度、感官評分分別為0.74 mm、584.33 g、89.60 分，與空白對照差異顯著（P＜0.05），說明該模型擬合度好，具有實用價值。

表5 驗證試驗面包感官品質和質構特性對比Table 5 Reproducibility experiment of sensory and texture qualities of toast

3 結論

通過單因素試驗和Box-Behnken 試驗，以感官評分為響應值，研究谷朊粉添加量、芋頭渣添加量、酵母添加量和白砂糖添加量對吐司面包品質的影響，得到芋頭渣吐司面包最佳配方為：谷朊粉添加量6%，芋頭渣添加量6%，酵母添加量2%，白砂糖添加量18%，該配方制得的芋頭渣吐司面包質地柔軟，色澤金黃色，口感較細膩，有面包天然的色澤和芋頭的香味，增加了吐司面包的營養(yǎng)價值，提升了芋頭的附加值。