響應面法優化鷹嘴豆馕制備工藝

摘要：以發芽鷹嘴豆粉和小麥粉為主要原料，研制一種新型馕產品。通過單因素實驗研究酵母添加量、水添加量、發酵時間、醒發時間對產品感官評分和質構特性的影響。在單因素實驗的基礎上，利用響應面實驗設計對鷹嘴豆馕加工工藝進行優化，以感官評分為指標，確定鷹嘴豆馕的最佳制備工藝。結果表明，鷹嘴豆馕的最佳制備工藝為酵母添加量1.5%、水添加量45%、發酵時間90 min、醒發時間20 min，在此條件下制作的鷹嘴豆馕口感最佳，該實驗為鷹嘴豆馕的開發和工業化生產提供了理論依據。

關鍵詞：鷹嘴豆；發芽；馕；響應面法

中圖分類號：TS213.2""""" 文獻標志碼：A" """文章編號：1000-9973（2024）12-0137-06

Optimization of Preparation Process of Chickpea Naan by Response Surface Method

LIU Yu-tong1， FU Yi-ping1， AYTAHON·Amira2， SHALI·Adele1， WANG Shi-jie1，

FENG Zuo-shan1，3， HUANG Wen-shu1，3*

（1.College of Food Science and Pharmacy， Xinjiang Agricultural University， Urumqi 830052， China;

2.Agricultural Product Quality and Safety Supervision and Inspection Center in Altay Prefecture，

Altay 836500， China; 3.Xinjiang Key Laboratory of Postharvest Fruit Science and

Technology， Urumqi 830052， China）

Abstract： A new type of naan product is developed with germinated chickpea flour and wheat flour as the main raw materials. The effects of yeast addition amount， water addition amount， fermentation time and awakening time on the sensory score and texture characteristics of the product are studied by single factor experiment. On the basis of single factor experiment， the processing technology of chickpea naan is optimized by response surface experiment design， and the best preparation process of chickpea naan is determined with sensory score as the index. The results show that the best preparation process of chickpea naan is yeast addition amount of 1.5%， water addition amount of 45%， fermentation time of 90 min and awakening time of 20 min. The taste of chickpea naan prepared under such conditions is the best. This experiment has provided a theoretical basis for the development and industrial production of chickpea naan.

Key words： chickpea; germination; naan; response surface method

收稿日期：2024-05-17

基金項目：新疆維吾爾自治區重點研發項目（2021B02001-2）

作者簡介：劉雨彤（1999—），女，碩士，研究方向：農產品加工。

*通信作者：黃文書（1975—），女，教授，博士，研究方向：農產品加工。

馕是一種具有民族特色的主食產品，含水量較低，不易變質，并含有一定營養價值，在新疆地區的飲食結構中有著不可替代的地位。鷹嘴豆作為一種藥食兩用的豆類，有“豆中之王”的美譽［1］，在新疆地區擁有全國最大面積的種植區，具有抗氧化、降血糖、調節免疫活性和抗癌等功能特性［2］。鷹嘴豆經發芽處理后可使鷹嘴豆內部組分和結構發生變化，對其加工特性有積極影響［3-4］。鷹嘴豆粉與小麥粉的組合搭配可以起到蛋白質互補的作用［5］，優化氨基酸結構，彌補小麥粉賴氨酸含量不足的缺陷。

目前有將鷹嘴豆應用于酸奶［6］、燕麥餅干［7］、面包［8］、方便面［9］等領域的研究。但由于鷹嘴豆中存在豆腥味，難以令消費者接受，所以目前市場上銷售的鷹嘴豆類相關產品較少。本文以發芽鷹嘴豆粉和小麥粉為主要原料，對其配料和發酵工藝進行優化，研制出一種去除豆腥味、營養均衡、色澤美觀的鷹嘴豆馕配方，不僅豐富了馕的種類，而且增加了鷹嘴豆的生態利用價值［10］。

1 儀器設備與實驗材料

1.1 實驗材料

鷹嘴豆：購于新疆農業大學正門祥和華府生活超市;小麥粉：新疆倉麥園有限責任公司;白砂糖：烏魯木齊市新意隆副食品商行;食用鹽：中國鹽業股份有限公司;發酵粉：安琪酵母股份有限公司;三級菜籽油：中糧（昌吉）糧油工業有限公司。

1.2 儀器與設備

HN-C1000天樂牌多功能粉碎機 東莞市好的電器有限公司;JSB30-1型電子計重稱 上海浦春計量儀器有限公司;ZZ-H200螺旋式和面機 研麥食品機械（上海）有限公司;馕西塔自動環保烤馕機 溫嶺市林大機械有限公司;TA-XT Plus質構儀 英國Stable Micro Systems公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 操作要點

1.3.2.1 發芽磨粉處理

挑選顆粒飽滿的鷹嘴豆加入10倍體積水于室溫下浸泡過夜，均勻平鋪在發芽盤上于26 ℃進行萌芽，期間每隔4 h澆水保濕，48 h后萌發出白色豆芽，在26 ℃的條件下晾干，將其加入粉碎機中研磨5 min過80目篩制得發芽鷹嘴豆粉。

1.3.2.2 制成面團

將質量比為3∶7的發芽鷹嘴豆粉與小麥粉混合均勻后依次添加糖、鹽、水、酵母、油，揉搓15 min后制成面團。

1.3.2.3 發酵

將面團揉至表面光滑，用真空袋包裹后置于30 ℃的條件下發酵。

1.3.2.4 醒發

取出發酵后的面團揉搓排氣，分成大小均等的小劑子，再次放入真空袋中醒發。

1.3.2.5 烤制

將成形后的馕坯底部均勻抹上鹽水，置于單通道隧道爐（上溫190 ℃、下溫200 ℃）烘烤15 min。

1.3.3 鷹嘴豆馕單因素實驗

根據前期實驗，以發芽鷹嘴豆粉添加量30％、糖添加量8％、鹽添加量1%、菜籽油添加量8%、烤制時間15 min為初始工藝，分別研究酵母添加量（0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%）、水添加量（35%、40%、45%、50%、55%）、發酵時間（30，60，90，120，150 min）、醒發時間（0，10，20，30，40 min）對鷹嘴豆馕質構和感官評分的影響，選取合適的條件設計響應面實驗。

1.3.4 Box-Behnken實驗設計

在1.3.3的基礎上，以感官評分和質構為指標，采用Design Expert 13.0軟件對酵母添加量、水添加量、發酵時間、醒發時間4個因素進行優化，因素水平見表1。

1.3.5 鷹嘴豆馕感官評價

根據面包烘焙品質評分標準，并參照張軍倉等［11］的方法。將烘烤后的鷹嘴豆馕于室溫下放置1 h，將馕心和馕邊分別切成邊長為5 cm的小塊，由5名食品相關專業的碩士研究生及5名食品相關專業的本科生對鷹嘴豆馕進行感官評價并打分。鷹嘴豆馕感官評價標準見表2。

1.3.6 鷹嘴豆馕質構特性的測定

將烤制好的鷹嘴豆馕置于室溫下冷卻1 h，重復測試前用擦鏡紙將探頭擦拭干凈。設定程序參數：選取馕的中心部位，使用P/5型探頭，測試前、中、后速度分別為2.0，5.0，5.0 mm/s，觸發模式。

1.3.7 數據處理

采用SPSS 26.0分析處理數據，Origin 2021繪圖，Design Expert 13.0進行響應面分析。

2 結果分析

2.1 鷹嘴豆馕單因素實驗

2.1.1 酵母添加量對鷹嘴豆馕品質的影響

酵母微生物在適宜的條件下，利用碳水化合物進行代謝，產生乙醇和二氧化碳，促進面團體積增大［12］，較好的發酵力使馕制品保持較好的外形和內部組織，并賦予產品芳香味［13］。

由圖1可知，隨著酵母添加量的增加，鷹嘴豆馕的感官評分呈先上升后下降的趨勢，當酵母添加量為1.5％時，鷹嘴豆馕的感官評分達到最大值，具有最佳風味。當酵母添加量超過1.5％后，鷹嘴豆馕出現較重的發酵味，影響了馕的風味和口感。因此，選定酵母添加量為1.5%。

質構能反映食品物理性狀的優劣，影響消費者的選購意向［14］，在面制食品中應用較廣泛。馕的硬度、咀嚼性、膠著性與品質呈負相關［15］，其數值越大，品質越差。

由表3可知，隨著酵母添加量的增加，鷹嘴豆馕的硬度、膠著性整體呈下降趨勢，彈性無顯著變化。馕面團中的酵母經發酵產氣后，可使鷹嘴豆馕的內部結構得到改善。酵母添加量比例較低時，馕面團的內部結構緊密，最終導致鷹嘴豆馕的硬度較大；反之面團內部結構松軟，鷹嘴豆馕的硬度變小，改善了馕的品質。

2.1.2 水添加量對鷹嘴豆馕品質的影響

在制作過程中，水的添加量對鷹嘴豆馕的感官評分影響顯著，且面團中肽鏈形成網絡結構時需要水的參與［16］。

由圖2可知，水添加量為45％時感官評分達到最大值。水添加量過低時面團中面筋蛋白吸水量不足，不易形成面筋，口感偏硬，咀嚼費力［17］。水添加量過高時面團較黏，無法成形，增加了鷹嘴豆馕后續加工的難度。因此，水添加量為45％時最佳。

由表4可知，水添加量增加，鷹嘴豆馕的硬度、膠著性、咀嚼性均逐漸下降，水添加量為55％時均達到最低值。水添加量偏低時，馕發酵性較差，面筋蛋白形成率低，發酵困難，硬度變大；水添加量超過45％時，硬度、膠著性、咀嚼性大幅度降低，面團過軟過黏，不易成形。

2.1.3 發酵時間對鷹嘴豆馕品質的影響

發酵過程中，馕面團內部微生物之間發生相互作用，微生物增殖過程中產生的代謝產物與馕餅內部發生復雜的生化反應，影響馕餅的質構、風味、口感等品質［18-19］。

由圖3可知，發酵時間為90 min時感官評分最高。足量的二氧化碳使馕餅內部氣孔均勻、結構蓬松。但發酵時間過長，面團出現坍塌、萎縮、孔洞粗糙等現象，面筋網絡結構斷裂，代謝產物被破壞［20］，馕餅結構不均勻且易掉渣，因此，發酵時間為90 min時鷹嘴豆馕風味最佳。

適當的發酵時間可使馕面團內部面筋蛋白網絡充斥氣體，呈蜂窩狀態，最終使焙烤后的馕成品內部形成均勻的氣孔結構，柔軟度提高，硬度、咀嚼性降低。

由表5可知，發酵過度時（gt;90 min），鷹嘴豆馕內部形成不均勻的孔洞結構［21］，鷹嘴豆馕的咀嚼性升高。

2.1.4 醒發時間對鷹嘴豆馕品質的影響

醒發時間是馕面團發酵后，經排氣、整形后重新發酵的過程，醒發有利于改善馕產品的質量，降低了馕的硬度和咀嚼性。

由圖4可知，隨著醒發時間的增加，馕的感官評分呈先上升后下降的趨勢，醒發時間為20 min時感官評分達到最高值。醒發時間過長，面筋網絡結構被破壞，影響口感，造成感官評分降低。因此，面團醒發時間為20 min時感官品質最佳。

由表6可知，隨著醒發時間的增加，鷹嘴豆馕的硬度、膠著性、咀嚼性均呈先下降后上升的趨勢，過度醒發會破壞鷹嘴豆馕的內部結構。當醒發時間為20 min時各項質構特性達到最佳，超過20 min后，過度醒發使馕內部面筋結構被破壞，失去水分，硬度增加，各項質構特性變差。

2.2 Box-Behnken響應面實驗結果與分析

2.2.1 Box-Behnken響應面實驗結果

2.2.2 Box-Behnken響應面實驗結果分析

對表7中實驗數據進行二次多項式回歸擬合，結果顯示鷹嘴豆馕的感官評分與4個因素的二次方程模擬較顯著，回歸方程：Y=89.6－0.833 3A+2.08B－0.666 7C－2.08D－1.25AB－1.75AC+AD+2BC+2BD－0.75CD－3.92A2－7.55B2－7.18C2－7.8D2。

對該方程進行方差分析，結果見表8。

由表8可知，模型極顯著（Plt;0.000 1），失擬項不顯著（P=0.057 9gt;0.05），說明該方程的擬合效果好，可以對鷹嘴豆馕工藝的響應值進行較好的預測。模型決定系數R2=0.982 3，調整后決定系數RAdj2=0.964 6，說明該實驗選取的4個因素對鷹嘴豆馕的綜合感官評分貢獻程度較大，為96.46%，該模型可靠［22］。

由表8可知，A（酵母添加量）對鷹嘴豆馕感官評分的影響顯著，B（水添加量）、D（醒發時間）的影響極顯著，C（發酵時間）的影響不顯著。4個因素的F值：A為6.62，C為4.24，B和D均為41.39，說明B和D對鷹嘴豆馕的影響較大，均排第一位；C相較其他因素對鷹嘴豆馕的影響較小。二次項中A2、B2、C2、D2的P值均lt;0.000 1，影響均極顯著。

2.2.3 各因素交互作用分析

由圖5可知，等高線較密集且趨于橢圓形。沿水添加量的變化方向看，在發酵時間（C）不變的條件下，感官評分呈先上升后下降的趨勢；3D圖中的曲線有明顯的陡峭，說明水添加量（B）與發酵時間（C）的交互作用對感官評分的影響極顯著。

由圖6和圖7可知，水添加量（B）與醒發時間（D）的交互作用影響極顯著，酵母添加量（A）與發酵時間（C）的交互作用影響極顯著。

2.2.4 驗證實驗

以最大感官評分建立回歸模型，得到鷹嘴豆馕的最佳工藝參數：酵母添加量為1.429%，水添加量為45.663%，發酵時間為89.866 min，醒發時間為14.374 min，此時感官評分為89.930分。

考慮到實際可操作性，將最優條件調整為酵母添加量1.5%、水添加量45%、發酵時間90 min、醒發時間20 min，進行3次平行實驗后得到感官評分平均值為90.3分，與預測值相近，說明該模型可以較好地優化鷹嘴豆馕的制作工藝。

3 小結

本實驗以發芽鷹嘴豆粉和小麥粉為原料制作鷹嘴豆馕。選取酵母添加量、水添加量、發酵時間和醒發時間4個因素設計單因素實驗，結合感官評分和質構選出最佳響應值范圍，通過Box-Behnken響應面實驗優化工藝條件，得到鷹嘴豆馕制備的最優工藝：以發芽鷹嘴豆粉與小麥粉的質量比3∶7為基準，菜籽油添加量8%、鹽添加量1%、糖添加量8%、酵母添加量1.5%、水添加量45%、發酵時間90 min、醒發時間20 min、烤制時間15 min。最佳工藝下制作的鷹嘴豆馕風味較好，去除了豆腥味并保留了鷹嘴豆的特有香氣，為鷹嘴豆的生產加工提供了新途徑，是一種營養豐富的新型產品，具有較好的開發潛力。

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