響應(yīng)面法優(yōu)化靈武長棗吐司面包配方及加工工藝

劉紫韞，李喜宏*，李文瀚，朱剛，班兆軍，湯堯

1. 天津科技大學食品工程與生物技術(shù)學院（天津 300457）；2. 寧夏中璽棗業(yè)股份有限公司（寧夏 751400）；3. 天津捷盛東輝保鮮科技有限公司（天津 300300）

吐司是由英文“toast”音譯而來，是用長方形帶蓋或不帶蓋的模具烘烤制作出的聽型面包，屬于西式面包的一種[1]，當前越來越多的西式烘焙產(chǎn)品在中國普及，人們對于吐司的消費需求也在逐年提高[2]。隨著現(xiàn)代人群合理飲食的意識逐漸增強，人們對于食品的選擇也愈加挑剔，普通吐司面包由于過于香膩、營養(yǎng)成分不足等原因已不能滿足大眾的需求。另外，人們對優(yōu)質(zhì)吐司的外形要求很高，普通吐司面包由于外形不夠飽滿，略有收腰坍塌現(xiàn)象等原因不被人們所接受，故而人們開始嘗試用創(chuàng)新型食材來代替?zhèn)鹘y(tǒng)吐司食材，以滿足大眾在口感和營養(yǎng)方面的需求。

靈武長棗是寧夏回族自治區(qū)的“地理標志保護產(chǎn)品”，其果實色艷、肉厚、質(zhì)脆，酸甜適口，富含各種礦物質(zhì)和維生素，特別是每100 g鮮棗中維生素C含量高達345 mg以上，是中華獼猴桃的2倍以上，作為藥用益氣補中、潤心肺、滋脾胃、生津液、補五臟，故而有“百果之王”之美稱[3]。但是近年來，關(guān)于靈武長棗加工方面的研究較少，僅楊蓉等[4]進行了武長棗果汁的生產(chǎn)工藝研究，馬亮等[5]進行了靈武長棗皮中食用色素提取工藝的研究。

若能將靈武長棗干棗及其棗渣廣泛應(yīng)用于食品加工中，不僅可以提高食品的營養(yǎng)價值和感官特性，又可避免棗渣等資源的浪費，提高經(jīng)濟效益。因此，試驗將靈武長棗加工副產(chǎn)物——棗渣，自制加工為棗粉與面粉混合后經(jīng)過一系列加工成靈武長棗吐司面包，利用響應(yīng)面分析法優(yōu)化并確定出吐司制作的最佳工藝和配方，針對傳統(tǒng)吐司面包的不足，制成一種外形挺立飽滿，內(nèi)部組織細膩有層次，富有營養(yǎng)價值的營養(yǎng)強化型靈武長棗吐司面包，探索出靈武長棗精深加工高效利用新路子。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 靈武長棗粉的制備

將靈武長棗加工副產(chǎn)物——棗渣，去核后，放入鼓風干燥箱中，在45～60 ℃條件下烘20 h，至含水率約10%，用高速萬能粉碎機將其研磨成粉，過0.15 mm篩密封儲存于干燥陰涼處后待用。靈武長棗，產(chǎn)地寧夏，由寧夏中璽棗業(yè)股份有限公司空運至天津科技大學試驗庫。

1.1.2 其他材料

酵母，安琪牌活性干酵母；面粉，上一道牌高筋面粉，黃油、雞蛋、白砂糖、鹽，市售。

1.2 儀器與設(shè)備

高速萬能粉碎機，天津市泰斯特儀器有限公司；WGL-30 B電熱鼓風干燥箱，天津泰斯特儀器有限公司；柏翠面包機，北京中興柏翠電器有限公司；JJ-1000精密型電子天平，常熟雙杰測試儀器廠；TA.xTPlus質(zhì)構(gòu)儀，英國Stable Micro Systems；HP-200精密色差儀，上海漢譜光電科技有公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 靈武長棗吐司面包制作工藝

原輔料的稱取→調(diào)制面團→發(fā)酵→塑形→醒發(fā)→烘烤→冷卻→靈武長棗吐司面包成品→測定指標

1.3.2 操作要點

前期將黃油隔水軟化，將靈武長棗粉和水混勻（成棗泥狀），再向面包桶中依次倒入稱量好的全蛋液、黃油、水（30 ℃左右）、白砂糖、食鹽、面粉和活性干酵母，讓各原輔料在面包桶中均勻攪拌不同時間直至面團成型。設(shè)置溫度為28～32 ℃，相對濕度為85%～90%條件下，將面團分別發(fā)酵不同時間，再進行揉面塑形10 min。設(shè)置溫度為38～42 ℃，相對濕度為85%～90%條件下，將面團醒發(fā)約60 min，完成后在180 ℃下烘烤40 min，即完成靈武長棗吐司面包的制作，在常溫下自然冷卻1 h后檢測各指標。

1.3.3 靈武長棗粉添加量的選擇

靈武長棗粉的添加量分別為0%，5%，10%，15%，20%和25%（均以面粉總量的百分基數(shù)計），其余輔料添加量：白砂糖12%、黃油7%、酵母1%、食鹽1%、雞蛋15%、水適量。按照1.3.1和1.3.2的方法制作靈武長棗吐司面包，研究靈武長棗粉的添加量對吐司的比容、含水率、色差和質(zhì)構(gòu)的影響；同時進行感官評價。

1.3.4 靈武長棗吐司面包制作單因素試驗

在確定靈武長棗粉添加量的基礎(chǔ)上，以靈武長棗吐司面包的比容、高徑比為考核指標，分別考察酵母添加量、揉面時間和發(fā)酵時間對靈武長棗吐司面包的影響。按照表1中所列因素和水平進行單因素試驗。

表1 單因素試驗因素水平

1.3.5 靈武長棗吐司面包制作響應(yīng)面試驗

面包比容是評價面包烘烤品質(zhì)的最直觀的依據(jù)，在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選取酵母添加量（%），揉面時間（min）及發(fā)酵時間（min）這3個因素為自變量，以靈武長棗吐司面包比容為響應(yīng)值，依據(jù)Box-Behnken中心組合設(shè)計原理進行響應(yīng)面分析，對吐司進行三因素三水平的響應(yīng)面分析試驗，優(yōu)化靈武長棗吐司面包最佳工藝配方，分析因素與水平見表2。

表2 響應(yīng)面試驗因素水平

1.4 靈武長棗吐司面包考核指標的測定方法

1.4.1 靈武長棗吐司面包比容的測定

根據(jù)GB/T 20981—2007中面包比容的測量方法——油菜籽置換法，對靈武長棗吐司面包進行測定[6]。

1.4.2 靈武長棗吐司面包高徑比的測定

分別用直尺測出靈武長棗吐司面包的高度（cm）與直徑（cm）[7]。

1.4.3 靈武長棗吐司面包含水量的測定

根據(jù)GB/T 20981和2007中面包水分的測量方法——恒重法，對靈武長棗吐司面包進行測定[8]。

1.4.4 靈武長棗吐司面包色差的測定[9]

利用HP-200精密色差儀對靈武長棗吐司面包芯的色澤進行色差的測定，儀器測量前先進行黑板和白板校準，記錄結(jié)果中的L*（亮度）、a*（紅綠程度）、b*（黃藍程度）值，每組樣品重復測定3次，取平均值。

1.4.5 靈武長棗吐司面包質(zhì)構(gòu)的測定[10]

選擇靈武長棗吐司面包約中間位置處，切出10×10×2 cm3的面包片作為測試樣品。采用TA. xTPlus質(zhì)構(gòu)儀測定靈武長棗吐司面包的硬度：選用P-100探頭，測試前速度2 mm/s，測試時及測試后速度1 mm/s，下降距離7 mm，探頭對準樣品中間，壓縮50%。每組試驗進行3次平行試驗取平均值。

1.4.6 靈武長棗吐司面包的感官評分

感官評定由10位食品專業(yè)的學生作為評定員，參照表3從形態(tài)、組織、口感、風味和色澤5個方面對靈武長棗吐司面包進行評定，評分結(jié)果為10人的平均值，總分100分。

表3 靈武長棗吐司面包感官評分標準

1.5 數(shù)據(jù)處理

運用Microsoft Excel 2010對試驗數(shù)據(jù)進行處理并繪制圖表，采用Design Expert 8.0進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 靈武長棗粉添加量選擇試驗

依照1.3.1和1.3.2小節(jié)的方法進行試驗，得出靈武長棗粉的添加量對吐司面包各指標的影響見表4。由表4的數(shù)據(jù)可知，隨著靈武長棗粉添加量的增加，吐司面包的比容整體呈現(xiàn)下降的趨勢，且在棗粉添加量為0%～15%時下降顯著，大于15%時變化不明顯；吐司面包的含水量和硬度均逐漸增大；吐司面包的色度值L*明顯降低，a*和b*逐漸增加；感官評分隨著靈武長棗粉的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，且當靈武長棗粉添加量為15%時吐司面包的感官品質(zhì)最好，評分為89分。

由于靈武長棗粉中不含面筋蛋白，將其添加到面粉中后，易將面團中原有面筋蛋白稀釋，甚至對面團的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)起到一定的破壞作用，導致面團在發(fā)酵和醒發(fā)的過程中受到影響而無法完全起發(fā)或?qū)⒀娱L發(fā)酵所需時間[11]，故而吐司面包的體積和比容較空白對照組（靈武長棗粉的添加量為0%）小，且隨著靈武長棗粉添加量的增加，吐司面包的比容呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢；另外由于靈武長棗膳食纖維含量高，尤其集中在棗皮中，將其棗渣研磨成粉后成為高膳食纖維的粉質(zhì)原料具有滯水作用[12]，因此靈武長棗粉的持水性強，靈武長棗粉的添加使吐司面包的含水量提高；隨著靈武長棗粉添加量的增加，吐司面包的硬度升高趨勢明顯，這可能是由于靈武長棗粉吸水率較高且對面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)起到一定破壞作用，它們填充在面筋網(wǎng)絡(luò)中使面團的硬度增加；吐司面包的顏色是影響消費者對其感官品質(zhì)進行評價的重要指標之一，靈武長棗粉的添加對吐司面包芯兒的色度有較大影響，L*值逐漸減小說明吐司的亮度逐漸降低，a*、b*顯著增加即吐司面包的紅度值和黃度值逐漸升高，故而吐司越來越呈現(xiàn)出靈武長棗的特征顏色；結(jié)合上述試驗結(jié)果以及感官評價分析，靈武長棗粉的最佳添加量為15%。

表4 靈武長棗粉添加量試驗結(jié)果

2.2 靈武長棗吐司面包加工工藝優(yōu)化

2.2.1 靈武長棗吐司面包制作單因素試驗

2.2.1.1 酵母添加量對靈武長棗吐司面包品質(zhì)的影響

從圖1可以看出，隨著活性干酵母添加量的增加，靈武長棗吐司面包的比容和高徑比都呈現(xiàn)先逐漸升高后下降的趨勢，且當活性干酵母添加量為1.4%時，比容和高徑比呈現(xiàn)最大值，分別為4.77 mL/g和0.84。酵母的添加量影響吐司面包的形態(tài)和品質(zhì)，添加的過多或過少都會影響其發(fā)酵效果，當添加量過少時面團發(fā)酵不完全，吐司的比容和高徑比較低，當添加量過多時，面團成熟過度，易使面包出現(xiàn)孔洞及塌陷現(xiàn)象。綜合分析，當活性干酵母添加量為1.4%時為最佳。

2.2.1.2 揉面時間對靈武長棗吐司面包品質(zhì)的影響

從圖2可以看出，隨著揉面時間越來越長，靈武長棗吐司面包的比容和高徑比都呈現(xiàn)出先升高后微降的趨勢，且在揉面時間為15 min時，比容和高徑比呈現(xiàn)出最大值，分別為4.79 mL/g和0.79。適宜的揉面時間使面筋蛋白與水結(jié)合后，更好的形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，影響吐司的體積和相關(guān)參數(shù)指標[13]，當揉面時間大于15 min時，揉面時間對靈武長棗吐司面包的形態(tài)影響不大，由試驗結(jié)果分析，揉面時間為15 min為宜。

圖1 酵母添加量對靈武長棗吐司面包品質(zhì)的影響

圖2 揉面時間對靈武長棗吐司面包品質(zhì)的影響

2.2.1.3 發(fā)酵時間對靈武長棗吐司面包品質(zhì)的影響

從圖3可以看出，隨著發(fā)酵時間越來越長，靈武長棗吐司面包的比容和高徑比都呈現(xiàn)先逐漸升高后下降的趨勢，且當發(fā)酵時間為90 min時，比容和高徑比呈現(xiàn)最大值，分別為4.80 mL/g和0.79。發(fā)酵時間影響面團的成熟度，進而影響吐司面包的形態(tài)和大小，綜合分析發(fā)酵時間為90 min時為最佳。

圖3 發(fā)酵時間對靈武長棗吐司面包品質(zhì)的影響

2.2.2 靈武長棗吐司面包響應(yīng)面分析試驗

2.2.2.1 響應(yīng)面分析試驗結(jié)果

試驗結(jié)果見表5，利用Design Expert 8.0對試驗結(jié)果進行二元回歸擬合，可得回歸方程：Y=5.14+0.018A+0.023B+0.048C-0.012AB-0.017AC-0.012BC-0.33A2-0.19B2-0.023C2。方差分析見表6。

對表6數(shù)據(jù)進行分析，p＜0.000 1表明此回歸模型高度顯著；失擬項p=0.561 7＞0.05，表明此回歸模型可信度相對較高；決定系數(shù)R2=0.998 4，表明此模型有很好的擬合度；信噪比為59.622＞4，表明試驗精度很高。故而此回歸模型能將酵母含量、揉面時間以及發(fā)酵時間3個因素對靈武長棗吐司面包比容值的影響較準確的模擬出來，其中一次項A、B、C，二次項A2、B2、C2極顯著，二次項AC顯著，AB、BC不顯著，各因素影響吐司比容的大小依次為C（發(fā)酵溫度）＞B（發(fā)酵時間）＞A（酵母含量）。

通過對回歸方程以及表6、圖4～圖6的分析，得出最佳工藝條件為：酵母添加量1.40%、揉面時間15.05 min、發(fā)酵時間105.00 min。最優(yōu)工藝條件下吐司比容的預測值為5.16 mL/g。

表5 響應(yīng)面分析試驗結(jié)果

表6 ANOVA分析結(jié)果

圖4 揉面時間和酵母含量交互作用的響應(yīng)面

圖5 發(fā)酵時間和酵母含量交互作用的響應(yīng)面

圖6 發(fā)酵時間和揉面時間交互作用的響應(yīng)面

2.2.2.2 響應(yīng)面分析驗證試驗

進行修正后的最優(yōu)工藝條件為：酵母添加量1.4%、揉面時間15 min、發(fā)酵時間105 min。在此最優(yōu)工藝基礎(chǔ)上，以驗證其可靠性為目的進行3組平行試驗，測出的比容分別為5.12，5.13和5.14 mL/g，平均比容為5.13 mL/g，與預測值相比，相對誤差僅為0.58%，故而說明利用響應(yīng)面法優(yōu)化靈武長棗吐司面包中的工藝條件研究是具有可靠的。

3 結(jié)論

通過靈武長棗粉添加量選擇試驗確定出靈武長棗粉的最佳添加量為15%，在單因素試驗的基礎(chǔ)上利用響應(yīng)面分析法對工藝條件進行優(yōu)化，確定出最佳工藝條件為：酵母添加量1.4%、揉面時間15 min、發(fā)酵時間105 min。在此條件下制作出的靈武長棗吐司面包比容為5.13 mL/g，與理論值的相對誤差僅為0.58%，說明該試驗數(shù)據(jù)較準確可信度高，從而避免了棗渣等資源的浪費，提高經(jīng)濟效益，促進靈武長棗吐司面包工業(yè)化生產(chǎn)，為靈武長棗精深加工高效利用探索新道路。