板栗窩頭發(fā)酵條件、原料配比的工藝研究

王 巖，常 虹，*，周家華，趙麗芹

（1.北京市農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)綜合發(fā)展研究所，北京100097；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，內(nèi)蒙古呼和浩特010000）

栗子不僅含有大量淀粉，而且含有蛋白質(zhì)和維生素等多種招牌營養(yǎng)素，素有“干果之王”的美稱。栗子可代糧，與棗、柿子并稱為“鐵桿莊稼”、“木本糧食”，是一種價(jià)廉物美、富有營養(yǎng)的滋補(bǔ)品及補(bǔ)養(yǎng)的良藥[1-2]。玉米是主要糧食作物之一，是大宗谷物中最適合作為工業(yè)原料的品種，其加工空間大，產(chǎn)業(yè)鏈長，具備多次加工增值的潛力，加工品種多樣，被譽(yù)為“軟黃金”[3]。我國板栗、玉米產(chǎn)量都位于世界前列，目前，板栗的開發(fā)主要以糖炒板栗、板栗糕為主，而玉米以日常食用、甜玉米奶、飼料為主，板栗、玉米深加工發(fā)展尚在起步階段，其自身經(jīng)濟(jì)價(jià)值、營養(yǎng)價(jià)值還未充分利用，而且以板栗、玉米為單一原料的食品的營養(yǎng)不均衡，口感、風(fēng)味不佳是此類食品的一大缺陷[4]。目前，國內(nèi)食品市場還未有一款兼顧營養(yǎng)與口味的粗糧食品。新型板栗窩頭，是對(duì)傳統(tǒng)窩頭的品質(zhì)優(yōu)化，傳統(tǒng)窩頭主要是玉米面與豆面為主，新型板栗窩頭中添加小麥粉、板栗粉、糯米粉，粗糧細(xì)作、細(xì)吃，營養(yǎng)均衡，口味好，是營養(yǎng)搭配的新時(shí)尚，與此同時(shí)，還可提升板栗、玉米附加值創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。本文通過實(shí)驗(yàn)確定板栗窩頭最佳的發(fā)酵條件，原料添加比例，為實(shí)際生產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

板栗粉 自制；玉米粉 購于市場；小麥粉 古船標(biāo)準(zhǔn)粉；酵母粉 安琪牌高活性干酵母；水 北京市自來水。

電子天平 百靈LP-503；RXZ-280B型人工氣候箱 寧波江南儀器廠；電磁爐 九陽；蒸鍋 購于市場；質(zhì)構(gòu)儀 TA.XT TEXTURE ANALYSER；粉碎機(jī) 天津市泰斯特儀器有限公司；常規(guī)玻璃儀器及用品等。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 板栗粉的制作 生板栗去殼→切碎→烘干（55℃、24h）→粉碎→過篩（100目）→粉碎→板栗粉。

1.2.2 板栗窩頭工藝流程 原料（小麥粉搭配一定比例板栗粉、玉米粉、糯米粉）→酵母（提前活化）→和面（手工和面）→成型（手工成型）→醒發(fā)→蒸制→成品[5]。

1.2.3 操作要點(diǎn) 提前將酵母（小麥粉質(zhì)量的1.0%）活化約5min，然后將原料按比例稱取（100g小麥粉，17g板栗粉，8g玉米粉，8g糯米粉）與酵母液混合，攪拌約5min，再把攪拌均勻的面液（無面疙瘩，成均勻液體）分裝于蒸制容器中，置于恒溫發(fā)酵箱中發(fā)酵45min（濕度70%，溫度33℃），最后中火蒸制15min。

1.2.5 比容測定 電子天平測量窩頭質(zhì)量M，精確到0.1g，通過小米體積置換法測量窩頭體積V，精確到0.1mL，二者比值的倒數(shù)極為比容γ，γ越大表示窩頭膨脹率越大[8]。

1.2.6 發(fā)酵條件單因素實(shí)驗(yàn)

1.2.6.1 水分添加量的確定 稱量面粉100g，酵母粉1g共6份，分別添加面粉質(zhì)量的70%、80%、90%、100%、120%、140%純凈水，在發(fā)酵溫度33℃，濕度75%條件下發(fā)酵45min，測量發(fā)酵體積，蒸制后測量硬度與比容。

1.2.6.2 酵母粉添加量的確定 稱取100g面粉，純凈水50g共4份，分別添加面粉質(zhì)量的0.8%、0.9%、1.0%、1.1%的酵母粉，在發(fā)酵溫度33℃，濕度75%條件下發(fā)酵45min，測量發(fā)酵體積，蒸制后測量硬度與比容。

1.2.6.3 發(fā)酵濕度的確定 稱取100g面粉，50g純凈水，1g酵母粉共4份，分別置于濕度為65%、70%、75%、80%，溫度為33℃發(fā)酵箱中發(fā)酵45min，測量發(fā)酵體積，蒸制后測量硬度與比容。

1.2.7 發(fā)酵條件的正交實(shí)驗(yàn) 在發(fā)酵條件單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，選取發(fā)酵濕度、活性干酵母粉添加量和水分添加量三個(gè)因素，以硬度為指標(biāo)進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)[9]，每個(gè)因素取3個(gè)水平，正交實(shí)驗(yàn)因素水平表如表1所示。

表1 發(fā)酵條件L9（33）正交實(shí)驗(yàn)因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal array design

1.2.8 原料配比的單因素實(shí)驗(yàn)

應(yīng)用SPSS20.0軟件，計(jì)量資料以冠狀動(dòng)脈狹窄率(%)表示，CCTA和CAG結(jié)果作相關(guān)性分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

1.2.8.1 板栗粉添加量的確定 稱取面粉100g，純凈水100g，酵母1g共5份，分別添加面粉質(zhì)量0%、5%、10%、15%、20%的板栗粉，在濕度為70%，溫度33℃發(fā)酵條件下發(fā)酵45min，測定發(fā)酵體積，蒸制后測定硬度與比容。

1.2.8.2 玉米粉添加量的確定 稱取面粉100g，純凈水100g，酵母1g共6份，分辨添加面粉質(zhì)量0%、4%、8%、12%、16%、20%的玉米粉，在濕度為70%，溫度33℃發(fā)酵條件下發(fā)酵45min，測定發(fā)酵體積，蒸制后測定硬度與比容。

1.2.8.3 糯米粉添加量的確定 稱取面粉100g，純凈水100g，酵母1g共6份，分辨添加面粉質(zhì)量0%、4%、8%、12%、16%、20%的糯米粉，在濕度為70%，溫度33℃發(fā)酵條件下發(fā)酵45min，測定發(fā)酵體積，蒸制后測定硬度與比容。

1.2.9 原料配比的正交實(shí)驗(yàn) 在配料單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，原料中板栗粉、糯米粉、玉米粉對(duì)窩頭品質(zhì)影響較大，為了得出最佳拌料量，以硬度為指標(biāo)對(duì)三者進(jìn)行了正交實(shí)驗(yàn)，因素水平見表2。

表2 原料配比L9（33）正交實(shí)驗(yàn)因素水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal array design

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵條件單因素結(jié)果分析

2.1.1 水分添加量的確定 分別設(shè)定70%、80%、90%，100%、120%、140%水分添加量，測定水分添加對(duì)窩頭發(fā)酵的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 水分添加量單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表Table 3 Design and results of single factor tests

從表3可知，面團(tuán)發(fā)酵體積與比容都隨著水分含量增高成先升后降的趨勢(shì)，添加100%的水面團(tuán)發(fā)酵體積最大。硬度與水分添加量成反比，添加140%的水，硬度最小。這是因?yàn)樗謱?duì)面團(tuán)的發(fā)酵有重要影響，淀粉吸水體積變大，面粉中的蛋白吸水后，脹潤形成面筋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成制品骨架，同時(shí)是酵母繁殖的有利因素，水分越多酵母繁殖速度越快，從而面團(tuán)體積大使硬度變小。

水分添加超過100%后，面團(tuán)體積變小，因?yàn)樗诌^量后面團(tuán)持氣性下降。添加水分過多不僅對(duì)發(fā)酵體積有下降作用，整體質(zhì)量增加使比容值也下降。水分添加超過100%后，面團(tuán)粘度增加，面團(tuán)漸變成面液，對(duì)面團(tuán)的成型有影響；根據(jù)三項(xiàng)測量指標(biāo)確定水分添加120%。

2.1.2 酵母粉添加量的確定 根據(jù)酵母粉使用說明，100g面粉適宜1g酵母的用量，設(shè)定0.8%、0.9%、1.0%、1.1%四個(gè)酵母添加量，測量不同酵母添加量對(duì)發(fā)酵的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

由表4可知，當(dāng)添加1.0%酵母時(shí)發(fā)酵體積最大，硬度最小；添加0.9%比容值最大。酵母在面團(tuán)中的發(fā)酵主要是利用生命活動(dòng)產(chǎn)生的二氧化碳使面團(tuán)發(fā)起膨松，同時(shí)伴隨著一系列的生物化學(xué)、物理和化學(xué)變化產(chǎn)生其他風(fēng)味物質(zhì)，并賦予發(fā)酵食品特有的色、香、味及其內(nèi)部組織。隨著酵母添加量增加，面團(tuán)體積逐漸增大，添加量1.0%與1.1%發(fā)酵體積相近，硬度也相近，因?yàn)槊鎴F(tuán)中所含營養(yǎng)物質(zhì)有限，一定量的營養(yǎng)物質(zhì)不能使更多的酵母發(fā)揮作用；當(dāng)酵母添加量超過1.0%后，比容值有所下降，可能酵母添加過多影響持氣性使面團(tuán)體積下降導(dǎo)致。根據(jù)三項(xiàng)測量指標(biāo)確定酵母添加1.0%。

表4 酵母粉添加量單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表Table 4 Design and results of single factor tests

2.1.3 發(fā)酵濕度的確定 酵母菌適宜濕度范圍[10]，設(shè)定65%、70%、75%、80%四個(gè)濕度進(jìn)行測量。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 發(fā)酵濕度單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表Table 5 Design and results of single factor tests

由表5可知，濕度75%時(shí)，面團(tuán)硬度最小，比容值最大，發(fā)酵體積最大。濕度的增加使面團(tuán)硬度增加，發(fā)酵體積減小，因?yàn)榻湍妇敝匙钸m宜濕度為60%～78%，濕度過大影響酵母菌活性，導(dǎo)致面團(tuán)發(fā)酵體積減小，比容值減小，硬度增加。根據(jù)三項(xiàng)測量指標(biāo)確定濕度為75%。

2.2 發(fā)酵條件正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

通過單因素實(shí)驗(yàn)表明，水分的添加可以使窩頭硬度降低，但是過多的水分使窩頭黏度增加，酵母粉和濕度的增加可以增加發(fā)酵體積和提高發(fā)酵速度，也間接的降低了窩頭硬度，但是過多的酵母粉會(huì)使發(fā)酵過量，蒸制后窩頭皮肉分離，內(nèi)部有較大空洞。因此為得到最佳的發(fā)酵工藝，選取水分添加量100%、120%、140%，發(fā)酵濕度70%、75%、80%及酵母添加量0.8%、1.0%、1.2%三因素進(jìn)行L9（33）正交實(shí)驗(yàn)，以硬度為實(shí)驗(yàn)指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果及極差分析見表6。

表6數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，8號(hào)實(shí)驗(yàn)的硬度最小。據(jù)極差R值可以看出，在發(fā)酵條件中影響硬度的因素排列順序?yàn)锳＞B＞C，即發(fā)酵濕度影響最大，水分添加量影響最小。發(fā)酵條件理想組合為A1B2C1，即濕度為70%，酵母粉添加量為1.0%，水分添加量100%。由于正交實(shí)驗(yàn)中無此實(shí)驗(yàn)條件組合，因此還需進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。由驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在濕度為70%，酵母粉添加酵母粉添加量為1.0%，水添加量100%蒸制后的窩頭硬度為11079.36g，比8號(hào)組合的硬度小；比容為1.83，粘性、外觀較好，因此可以確定A1B2C1，為最佳發(fā)酵條件組合。

表6 發(fā)酵條件的L9（33）正交實(shí)驗(yàn)極差分析表Table 6 Variance analysis of orthogonal tests

2.3 原料配比單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.3.1 板栗粉添加量的確定 設(shè)定0%、5%、10%、15%、20%五個(gè)添加量，測量板栗粉對(duì)窩頭性質(zhì)的影響。

表7 板栗粉添加量單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表Table 7 Design and results of single factor tests

由表7可知，添加15%板栗粉面團(tuán)的發(fā)酵體積、硬度、比容均為最優(yōu)，隨著板栗粉添加量的增加，窩頭比容程下降趨勢(shì)，面團(tuán)硬度下降，發(fā)酵速度減緩，達(dá)到需要的發(fā)酵體積（初始發(fā)酵體積的1.5~2倍），與空白相比其時(shí)間延長，說明添加板栗粉會(huì)延遲發(fā)酵時(shí)間。可能板栗中的糖類、脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)是酵母活力增加的因素，所以發(fā)酵體積增大，從而使比容值增加硬度下降；板栗中膳食纖維會(huì)吸水，又會(huì)對(duì)酵母繁殖產(chǎn)生抑制，所以發(fā)酵時(shí)間延長。根據(jù)比容值、發(fā)酵體積、硬度等指標(biāo)確定板栗添加量為15%。

2.3.2 玉米粉添加量的確定 設(shè)定0%、4%、8%、12%、16%、20%六個(gè)添加量，測量玉米粉對(duì)窩頭性質(zhì)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表8。

由表8可知，添加10%玉米粉發(fā)酵體積最大，硬度最小；添加15%玉米粉比容值最大，達(dá)到1.6，僅比空白少0.2。玉米的添加賦予窩頭天然金黃色，玉米與面粉混合口感好，玉米粉中的膳食纖維含量高對(duì)人體有益，同樣因?yàn)橛衩追壑泻猩攀忱w維吸水，酵母活性受到抑制，面團(tuán)發(fā)酵速度減緩，使達(dá)到所需發(fā)酵體積（初始發(fā)酵體積的1.5～2倍）時(shí)間延長。隨著玉米粉添加量的增加，硬度先降后升，硬度有所下降的原因是玉米顆粒較粗，使添加玉米粉的窩頭面團(tuán)組織較空白相比疏松從而硬度降低；當(dāng)添加過多后，玉米粉中纖維含量高，又使硬度回升，最后趨于平穩(wěn)。根據(jù)測定指標(biāo)確定玉米粉添加量為10%。

表8 玉米粉添加量單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表Table 8 Design and results of single factor tests

2.3.3 糯米粉添加量的確定 設(shè)定0%、4%、8%、12%、16%、20%六個(gè)添加量，測量糯米粉對(duì)窩頭性質(zhì)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表9。

表9 糯米粉添加量單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表Table 9 Design and results of single factor tests

由表9可知，添加5%糯米粉發(fā)酵體積最大，添加10%糯米粉硬度最小、比容值最大。糯米粉的添加可以使窩頭變得粘糯，不宜散碎[11]。糯米粉中的糖類等營養(yǎng)物質(zhì)有助于酵母繁殖，使發(fā)酵體積增加，當(dāng)過多添加，粘性增大影響發(fā)酵。添加10%糯米粉與添加5%糯米粉發(fā)酵體積相差無幾，比容值與硬度值卻差別很大，所以最佳添加量確定為10%。

2.4 原料配比正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

三種配料的添加對(duì)窩頭品質(zhì)的影響比較明顯，因此為得到最佳的原料配方：選取板栗粉添加量13%、15%、17%，糯米粉添加量8%、10%、12%及玉米粉添加量8%、10%、12%三因素進(jìn)行L9（33）正交實(shí)驗(yàn)，以硬度為實(shí)驗(yàn)指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果及極差分析見表10。

從表10可以看出，影響窩頭硬度的3個(gè)因素的依次順序?yàn)锳＞C＞B，即板栗粉添加量＞玉米粉添加量＞糯米粉添加量。正交結(jié)果表明，三者添加量的最優(yōu)組合為A3B1C1，即板栗粉17%，糯米粉8%，玉米粉8%。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明，此時(shí)硬度達(dá)到10379.42g，比正交表中1號(hào)組合的硬度更小。

表10 原料配方的L9（33）正交實(shí)驗(yàn)極差分析表Table 10 Variance analysis of orthogonal tests

3 結(jié)論

本文在對(duì)板栗窩頭發(fā)酵條件、原料配比的單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了最佳發(fā)酵工藝及原料配比，結(jié)果顯示：最適的發(fā)酵條件為濕度70%，酵母粉添加量1.0%，水添加量100%；原料配方為：板栗粉添加量17%，糯米粉添加量8%，玉米粉添加量8%。根據(jù)以上最佳條件制作的板栗窩頭，不但保留了板栗、玉米粉所具有的色、香、味、形及特有的營養(yǎng)物質(zhì)，而且具有食用方便、衛(wèi)生和長期保藏的特性。本研究為加工風(fēng)味獨(dú)特的板栗窩頭，提供一定的生產(chǎn)依據(jù)。

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