陳作毅

（寧德市食品藥品審評認(rèn)證中心，福建寧德 352100）

短效的穩(wěn)定性和有限的貨架期是焙烤類面包產(chǎn)品的共性。面包在儲存過程中發(fā)生著快速的質(zhì)變老化，近年來，國內(nèi)外都致力研究各種延緩面包質(zhì)變老化的方法，但多在面包加工初期原輔料及加工工藝優(yōu)化方面進(jìn)行控制[1-2]。面包的質(zhì)變老化過程復(fù)雜且未被充分研究，通常被認(rèn)為是由微生物生長以外的因素引起的面包成分多方面變化造成的[3]，主要體現(xiàn)為面包瓤硬度、干燥度和易碎度增加，彈性下降；面包皮脆度下降等結(jié)構(gòu)和質(zhì)地的改變以及面包香氣風(fēng)味的喪失。有研究認(rèn)為淀粉老化機(jī)制使淀粉重結(jié)晶度增加和面包瓤保水能力下降，這些膠體結(jié)構(gòu)的變化使水分從面包瓤遷移到面包皮，而不一定是水分流失導(dǎo)致面包的老化[4]。

使用改性氣氛包裝和儲存面包來延長其保質(zhì)期和保持原始質(zhì)量越來越普遍。因此，本文從面包儲運(yùn)的保存工藝上，探究復(fù)合氣體氣調(diào)包裝（Modifed Atmosphere Packaging，MAP）（40% CO2，60% N2，v/v）對室溫（25±3）℃下面包的品質(zhì)和貨架期的影響。使用主成分分析法（Principal Component Analysis，PCA）降維評估氣調(diào)包裝面包的感官品質(zhì)、質(zhì)構(gòu)特性以及物理化學(xué)指標(biāo)之間的相互關(guān)系，同時檢測了儲存期間微生物的變化情況，以期為提高面包儲運(yùn)質(zhì)量和獲得更長的貨架期提供一定的理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

KM20-100-3氣體混配器，德國WITT；40%CO2，60% N2，慈溪市三江氣體有限公司；全自動氣調(diào)包裝機(jī)，Linus 1100高速托盤封口機(jī)，德國Variovac；聚酰胺/聚乙烯復(fù)合封口膜；TA-XT2i/5物性分析儀，英國Stable.Micro System公司；722型分光光度計(jì)，儀電分析。

1.2 面包制作及包裝

和面工序按照參考文獻(xiàn)[1]的方法進(jìn)行，將和好的面團(tuán)分切成單重100 g小面團(tuán)，并滾圓成型。預(yù)醒發(fā)、烘烤、冷卻等步驟及控制參數(shù)同陳作毅[1]的方法。使用氣體混配器制備混合氣體（40% CO2，60%N2），焙烤冷卻后的面包使用全自動氣調(diào)包裝機(jī)裝入氣調(diào)盒托盤及聚酰胺/聚乙烯復(fù)合封口膜中，包裝后即為成品。

1.3 感官評價(jià)

在感官評價(jià)中，面包瓤的每個屬性（滋味、氣味及彈性）和面包皮（滋味、氣味和脆度）使用5分制量表。經(jīng)由10名受過評分標(biāo)準(zhǔn)訓(xùn)練和感官測試的小組成員品評。采用以下歸一系數(shù)：面包瓤的滋味和氣味0.5，面包皮的滋味和氣味為0.2，面包瓤彈性0.2，面包皮脆度為0.1。在整體感官水平上評估，5分、4分、3分、2分、1分對應(yīng)于很好、好、可以接受、不能接受和不好。

1.4 理化指標(biāo)測定

1.4.1 微生物測試

面包的菌落總數(shù)根據(jù)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測定》（GB 4789.2—2022）進(jìn)行測定；大腸菌群根據(jù)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 大腸菌群計(jì)數(shù)》（GB 4789.3—2016）第二法大腸菌群平板計(jì)數(shù)法進(jìn)行測定；霉菌根據(jù)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 霉菌和酵母計(jì)數(shù)》（GB 4789.15—2016）第一法霉菌和酵母平板計(jì)數(shù)法進(jìn)行測定。其中菌落總數(shù)和大腸菌群均按照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 糕點(diǎn)、面包》（GB 7099—2015）3.5中的要求測定，但結(jié)果只取最大值。

1.4.2 質(zhì)構(gòu)測試

使用TA-XT2i/5物性分析儀測量面包質(zhì)地。將面包放在面包切片機(jī)上切成厚度12.5 mm的厚薄均勻的薄片，采用壓盤式測試探頭P/35測量，儀器設(shè)定參數(shù)及計(jì)算方法具體同楚炎沛[5]的方法。

1.4.3 水分含量和持水能力測定

面包水分含量根據(jù)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定》（GB 5009.3—2016）第一法直接干燥法進(jìn)行測定。持水能力的測量參照FIK等[3]的方法并調(diào)整為取10 g面包瓤，用50 mL水在均質(zhì)機(jī)中均質(zhì)2 min，勻漿在室溫下磁力攪拌混合20 min。漿液在1 600×g下離心10 min。取上清液用于顯色分析的測定，稱取沉積物重量，減去樣品干重即為沉積物中的含水量。持水能力表示每克干樣品中含水的克重。

1.4.4 顯色分析測定

取1.4.3方法制得的上清液20 mL，倒入離心管中。加入2 mL亞鐵氰化鉀和2 mL乙酸鋅溶液沉淀蛋白，輕輕混勻后靜置10 min，最后在5 000×g下離心5 min。取4 mL上清液與20 mL 0.02%的碘溶液混合；于610 nm處使用分光光度計(jì)測量吸光度[6]，用蒸餾水做空白試驗(yàn)。

1.4.5 酸度測定

稱取面包本體中心部分25 g，精確到0.1 g，加入無二氧化碳蒸餾水60 mL，用玻璃棒搗碎，移入250 mL容量瓶中，定容至刻度，搖勻。靜置10 min后再搖晃2 min，靜置10 min，用濾紙過濾，取濾液25 mL移入200 mL三角瓶中，加入酚酞指示液2～6滴，用0.1 mol·L-1氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至微紅色30 s不褪色，記錄消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，同時用蒸餾水做空白試驗(yàn)。

1.4.6 比容值測定

比容值測定參考陳作毅[1]的方法。

1.4.7 酸價(jià)和過氧化值測定

將撕碎的面包樣品置于廣口瓶中，加入2～3倍樣品體積的石油醚（沸程：30～60 ℃），封口搖勻，充分混合后靜置浸提12 h以上，經(jīng)裝有無水硫酸鈉的漏斗過濾，取濾液，在低于40 °C的水浴中，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀減壓蒸干石油醚，殘留物即為待測試樣。酸價(jià)根據(jù)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中酸價(jià)的測定》（GB 5009.229—2016）第一法冷溶劑指示劑滴定法進(jìn)行測定；過氧化值根據(jù)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中過氧化值的測定》（GB 5009.227—2016）第一法滴定法進(jìn)行測定。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

使用IBM SPSS Statistics 21軟件對表1中X1～X14進(jìn)行降維因子分析，儲存時間（X0）作為自變量以及微生物指標(biāo)（X15～X17）因數(shù)值格式不適合主成分分析而舍棄，得出解釋方差表、成分矩陣表；使用Origin 2021軟件中Principal Component Analysis插件對所得結(jié)果進(jìn)行主成分統(tǒng)計(jì)分析制圖，得到載荷圖和得分圖。

表1 氣調(diào)包裝儲存下面包各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)測定結(jié)果

2 結(jié)果與分析

2.1 感官品質(zhì)分析

面包在改性氣氛儲存期間的整體感官品質(zhì)變化如表1。以初始的面包感官得分最高為5分。結(jié)果顯示，經(jīng)過12 d的儲存，面包的質(zhì)量仍然較好。隨著貯藏時間的延長，面包的硬度持續(xù)增加，彈性、黏聚性、黏著性及恢復(fù)性明顯下降，感官得分會隨之降低。值得注意的是，在整個MAP儲存期間，面包的外觀幾乎沒有變化；直至30 d、33 d，感官評測小組發(fā)現(xiàn)面包品質(zhì)劣化，出現(xiàn)異味。

2.2 理化指標(biāo)

2.2.1 微生物分析

由表1可知，最初的細(xì)菌總數(shù)、大腸菌群以及霉菌水平均低于10 CFU·g-1。整個儲存直到第24天，未觀察到微生物的變化。在儲存27 d后，計(jì)數(shù)瓊脂培養(yǎng)平板上形成非常小的白色菌落，此時檢出低發(fā)生率的霉菌。33 d后，菌落總數(shù)和霉菌分別達(dá)到260 CFU·g-1和27 CFU·g-1。

2.2.2 質(zhì)構(gòu)分析

由表1可知，在新鮮產(chǎn)品中，所有參數(shù)的測量值可作為高質(zhì)量面包參照，新鮮面包的彈性、黏聚性和恢復(fù)性值最高，硬度值最低。在進(jìn)一步MAP儲存期間，硬度值變化最大，33 d后面包的硬度值比新鮮面包高88.2 N。彈性和黏聚性在儲存第9天下降后保持較穩(wěn)定，直到第33天呈現(xiàn)明顯下降。

2.2.3 水分含量和持水能力分析

由表1可知，面包的水分含量逐漸下降。相對于面包水分含量下降，其每克干樣品的持水能力變化不明顯。數(shù)據(jù)顯示，持水能力在整個儲存期間與水分含量的多少并無明顯關(guān)系。

2.2.4 顯色分析

顯色分析定義了水溶性淀粉的含量，通常隨著面包劣變而減少。由表1可知，以MAP包裝的面包，其顯色分析數(shù)值僅在3 d后就大幅下降（與初始值相比下降了45%），6 d后，進(jìn)一步下降了58%。在隨后的存儲過程中，顯色分析值變化不明顯。儲存30 d后，出現(xiàn)了明顯下降，這一情況的出現(xiàn)伴隨著微生物的檢出，可能是因?yàn)槲⑸锎x活動導(dǎo)致游離可溶性直鏈淀粉的水平下降。

2.2.5 酸度分析

在整個儲存期間，面包的酸度有輕微增加的趨勢（表1）。然而變化的程度不足以對味覺和風(fēng)味產(chǎn)生可察覺的影響。

2.2.6 比容值分析

面包的在整個貯藏期間比容值沒有明顯變化，基本保持在3.00 mL·g-1左右。從表1可以看出，面包在MAP貯存過程中，比容值能夠維持在新鮮產(chǎn)品的初始值左右。

2.2.7 酸價(jià)和過氧化值分析

由表1可知，面包在整個貯藏期間，過氧化值沒有明顯變化，提示油脂在氣調(diào)包裝氛圍中穩(wěn)定性良好；面包在貯存初期，酸價(jià)呈增加趨勢，但在貯存30 d后，樣品出現(xiàn)酸價(jià)大幅躍增，這與菌落總數(shù)和霉菌的增殖有很大的聯(lián)系，微生物代謝產(chǎn)物和分泌的酶造成油脂水解，產(chǎn)生游離脂肪酸，造成酸價(jià)急劇增加。

2.3 PCA分析

2.3.1 對數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理及因子分析適用性檢驗(yàn)

本文使用SPSS 21軟件，對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化（Z-score法）處理，得到新的數(shù)據(jù)，然后通過KOM檢驗(yàn)法和Bartlett球體檢驗(yàn)法進(jìn)行因子分析的適用性檢驗(yàn)。其中Bartlett球體檢驗(yàn)結(jié)果為近似卡方值為870.919，df值為105，Sig.值為0.000，表明該數(shù)據(jù)適用因子分析法。

2.3.2 計(jì)算主成分系數(shù)

一般認(rèn)為，主成分分析是一種非常方便的食品多元表征方法[7]。在本研究中采用表1中的X1～X14數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析。表2列出了6個主要成分的結(jié)果。分析表明，總變異的63.981%是由PC1解釋的，而在考慮的14個變量中，79.404%的方差可以由兩個新變量（PC1和PC2）表示。圖1中，載荷圖表明恢復(fù)性（X7）、硬度（X2）、黏著性（X5）、黏聚性（X4）、酸度（X13）、水分含量（X8）、總體感官得分（X1）是PC1最重要的變量，PC2主要由酸價(jià)（X10）、過氧化值（X11）、比容（X14）、持水能力（X9）定義。而提取兩個主成分的評分散點(diǎn)圖顯示了面包在儲存的各個階段的分布得分情況，聚類分析大體識別出了3組數(shù)據(jù)：第一組為0～3 d的面包（PC1≤0；PC2≤0）；第二組為面包6～27 d；第三組為儲存的最后階段，即30～33 d。

圖1 PCA結(jié)果分析圖

表2 解釋的總方差

由表2可知，前2個主成分解釋了全部方差的79.404%，說明提取的2個主成分能夠代表原來14個指標(biāo)信息的79.404%，所提取的主成分評價(jià)氣調(diào)包裝面包的品質(zhì)情況已有一定的把握。因此，提取2個主成分，分別為Y1和Y2。根據(jù)表3中2個主成分系數(shù)，基于標(biāo)準(zhǔn)化后數(shù)據(jù)建立關(guān)系表達(dá)式，得到Y(jié)1、Y2的線性組合為

表3 成分矩陣

綜合得分Y=0.639 8Y1+0.154 2Y2

由式（1）（2）可知，在主成分Y1中，總體感官得分（X1）、硬度（X2）、黏聚性（X4）、黏著性（X5）、恢復(fù)性（X7）、水分含量（X8）、酸度（X13）的系數(shù)絕對值大于其他變量的系數(shù)絕對值，所以主成分Y1是7個物性及總體感官指標(biāo)的綜合反映，它代表面包的質(zhì)地及口感、滋味等，說明用這7個指標(biāo)決定了面包品質(zhì)63.981%的解釋性。在主成分Y2中，持水能力（X9）、酸價(jià)（X10）、過氧化值（X11）、比容（X14）的系數(shù)大于其他變量的系數(shù)，因此主成分Y2主要是由這4個指標(biāo)來綜合反映。它標(biāo)志著面包含有油脂品質(zhì)的變化及特定理化指標(biāo)。

2.3.3 主成分得分和綜合得分

表4是根據(jù)主成分方程計(jì)算的主成分得分和以各個主成分方差貢獻(xiàn)率占兩個主成分總方差貢獻(xiàn)率的比率為權(quán)重計(jì)算的綜合得分，從主成分得分和綜合得分來看，主成分Y1得分比較高的儲存期為9 d內(nèi)的面包，說明面包在氣調(diào)包裝下，9天內(nèi)均有良好的感官和物性品質(zhì)。主成分Y2得分在儲存期的第3天、15天、33天，得分絕對值較高；綜合得分準(zhǔn)確反映了面包實(shí)際儲存過程中品質(zhì)的變化，新鮮的得分最高，隨著儲存時間的增加，品質(zhì)逐步下降，得分也越低。

表4 主成分得分和綜合得分

3 結(jié)論與討論

質(zhì)構(gòu)特性是面包的一個重要品質(zhì)屬性。本研究通過PCA分析，發(fā)現(xiàn)恢復(fù)性、硬度、黏著性、黏聚性對面包的品質(zhì)有著極大的影響，這幾個指標(biāo)也直接決定面包的總體感官得分。本研究觀察到，面包貯存后硬度增加，彈性和黏聚性下降，后兩個參數(shù)在第一周急劇下降，后呈緩慢衰減趨勢。值得關(guān)注的是，新鮮面包咀嚼度指標(biāo)數(shù)值是由良好的彈性與黏聚性決定，但隨著面包產(chǎn)品的進(jìn)一步儲存，咀嚼度指標(biāo)數(shù)值又因面包硬度增加而呈上升趨勢，因此單純通過儀器測定咀嚼度無法直接判別面包品質(zhì)好壞，感官評價(jià)結(jié)果可能更符合實(shí)際面包品質(zhì)。在儲存過程中，發(fā)現(xiàn)面包質(zhì)地的劣化均伴隨著面包瓤中水分含量的降低。

研究結(jié)果顯示，基于標(biāo)準(zhǔn)化后數(shù)據(jù)建立關(guān)系表達(dá)式符合實(shí)際面包儲存過程中品質(zhì)變化的情況。改良?xì)夥眨?0% CO2和60% N2）可保障面包品質(zhì)持續(xù)24 d，進(jìn)一步證明了氣調(diào)包裝面包具有良好的微生物穩(wěn)定性，濃度為40%的CO2能有效抑制細(xì)菌和真菌的生長，盡管使用CO2氣體可能會導(dǎo)致產(chǎn)品可滴定的酸度略有增加，但在感官評估中沒有感覺到酸味。N2能起到減緩面包中油脂氧化的作用，并對產(chǎn)品進(jìn)行機(jī)械性保護(hù)，保持產(chǎn)品的外觀、氣味、風(fēng)味和質(zhì)地，從而保持其新鮮度，延長其貨架期，大幅降低運(yùn)輸成本[8]。