吳慶峰,李華,薛晴晴,代婭,劉心如,陳珍珍,平亞莉

河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院,河南 鄭州 450001

0 引言

發(fā)面餅是我國北方的一種重要主食,主要以小麥粉和酵母為原料,通過和面、醒發(fā)、成型等工序熟制而成的一類發(fā)酵面食,種類繁多,形態(tài)豐富。在發(fā)酵過程中,酵母可將淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)水解成低分子糖、氨基酸等易被人體消化和吸收的物質(zhì)[1-2],此外,發(fā)酵能夠改善發(fā)面餅的風(fēng)味、口感和組織結(jié)構(gòu)。按照熟制條件的不同,發(fā)面餅可分為蒸制發(fā)面餅、煎炸制發(fā)面餅和烤制發(fā)面餅[3],而不同熟制條件決定著發(fā)面餅最終的顏色、質(zhì)地、比容等[4]。

現(xiàn)階段對發(fā)面餅的研究主要集中于單一或多谷物原料,以及不同食品添加劑對其風(fēng)味和品質(zhì)的影響。馮利萍等[5]研究發(fā)現(xiàn),蕎麥粉添加量低于20%的混合粉,其流變學(xué)特性及發(fā)面餅的品質(zhì)均較好。付玉虎等[6]研究發(fā)現(xiàn),在馬鈴薯全粉添加量為20%、水添加量為68%、酵母粉添加量為0.8%、白砂糖添加量為6%的配方工藝條件下,所制作的馬鈴薯全粉烤餅具有較好的口感與品質(zhì)。濱州中裕食品有限公司[7]采用普通面粉與高筋粉混合,添加鮮雞蛋、酥油、紅糖等原料,經(jīng)二次發(fā)酵等工藝,所制作的發(fā)面餅保質(zhì)期顯著延長。

目前國內(nèi)發(fā)面餅生產(chǎn)缺乏行業(yè)和國家標(biāo)準(zhǔn),且工業(yè)化水平較低,大多由小作坊生產(chǎn),產(chǎn)品品質(zhì)不穩(wěn)定,安全隱患較多,且市售以小麥粉為主原料的烘烤發(fā)面餅制品已不能滿足快節(jié)奏的消費(fèi)需求?；诖?本研究擬以烤制小麥發(fā)面餅為研究對象,分析餅胚加工與熟制條件對小麥發(fā)面餅品質(zhì)的影響,采用單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化小麥發(fā)面餅的制作工藝,以期為提升小麥發(fā)面餅品質(zhì)及推進(jìn)其行業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化與工業(yè)化進(jìn)程提供參考。

1 材料與方法

1.1 主要材料

特一粉(中筋小麥粉) ,河南金苑糧油有限公司;高活性干酵母,安琪酵母股份有限公司。

1.2 主要儀器與設(shè)備

JHMZ-200型和面機(jī)、JMTD 168/140型試驗(yàn)輥壓面條機(jī),北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司;AM-CG108型多功能攪拌機(jī),北美電器珠海有限公司;BS210S型精密電子分析天平,北京賽多利斯天平有限公司;LHS-50CH型恒溫恒濕箱,上海一恒科學(xué)儀器有限公司;T3-L326D型電烤箱,廣東美的廚房電器制造有限公司;HAD-VX型食品體積測定儀,北京恒奧德儀器儀表公司;TA-XT2i型質(zhì)構(gòu)儀,英國Stable Micro Systems公司;WSC-C型色差儀,上海儀電物理光學(xué)儀器有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 小麥發(fā)面餅制作稱取一定量高活性干酵母溶于25 ℃水中,用玻璃棒充分?jǐn)嚢枋蛊淙芙狻⒒罨?將活化后的酵母水溶液與300 g中筋小麥粉倒入和面機(jī)中充分混合,先慢速攪拌3～5 min,再快速攪拌2～4 min,形成表面光滑、富有韌性的面團(tuán)。將面團(tuán)置于烤盤中,用4層濕紗布封住盤口后放入醒發(fā)箱;采用二次發(fā)酵技術(shù),餅胚制作前進(jìn)行第一次發(fā)酵,發(fā)酵溫度為35 ℃,濕度為80%,使面團(tuán)充分發(fā)酵70 min;將發(fā)酵好的面團(tuán)用試驗(yàn)輥壓面條機(jī)反復(fù)壓延12次,使面團(tuán)充分排氣且面片表面光滑;調(diào)節(jié)輥壓間距,使面片厚度保持10.0 mm,軋好的面片用磨具分割整形為3個(gè)直徑12.0 cm的餅胚;將餅胚進(jìn)行第二次發(fā)酵并固定發(fā)酵條件,發(fā)酵時(shí)間為30 min,醒發(fā)溫度為35 ℃,濕度為80%;將醒發(fā)好的餅胚放入烤箱中熟制,面火和底火均設(shè)置為210 ℃,烤制13 min;將熟制后的小麥發(fā)面餅裝入食品塑封袋中,在室溫下冷卻0.5 h后,備用。

1.3.2 比容測定參照文獻(xiàn)[8],對冷卻后的小麥發(fā)面餅進(jìn)行稱重,記錄其質(zhì)量(m/g),再放入食品體積測定儀的測定區(qū)進(jìn)行測定,記錄其體積(V/mL),最后按照下式計(jì)算其比容(P/(mL·g-1))。每個(gè)樣品均測定3次,結(jié)果取平均值。

1.3.3 質(zhì)構(gòu)特性測定參照彭曉茹[9]的方法,并稍作改動(dòng)。切除冷卻定型的小麥發(fā)面餅上、下面的餅殼部分,將中心餅瓤部分切成50 mm×50 mm×10 mm的長方體。采用質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行質(zhì)構(gòu)特性測定,選用TPA模式和P-36/R平底圓柱形探頭,觸發(fā)力為5 g,觸發(fā)模式為Auto,測前、測中和測后速率均為1.0 mm/s,壓縮率為50%,壓縮間隔為5 s。

1.3.4 色度測定打開色差儀并預(yù)熱30 min,對冷卻后小麥發(fā)面餅的上表面進(jìn)行L*(明亮度)、a*(紅綠值)和b*(黃藍(lán)值)測定,每組樣品變換位置測定3次,結(jié)果取平均值。

1.3.5 感官評價(jià)參照文獻(xiàn)[10],結(jié)合比容、表面色度等,采用百分制計(jì)分,對小麥發(fā)面餅進(jìn)行感官評價(jià),具體評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1。遴選10名受過感官培訓(xùn)的食品相關(guān)專業(yè)學(xué)生組成評價(jià)小組,感官評分結(jié)果取平均值。

表1 小麥發(fā)面餅的感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evalution of wheat leavened pancake

1.3.6 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)以小麥發(fā)面餅的感官評分、比容、質(zhì)構(gòu)特性和色度為指標(biāo),在1.3.1小麥發(fā)面餅基本制作工藝條件的基礎(chǔ)上,采取控制變量法,固定中筋小麥粉300 g,分別研究水添加量(40%、45%、50%、55%和60%)、高活性干酵母添加量(0.8%、1.0%、1.2%、1.4%和1.6%)、發(fā)酵時(shí)間(第一次發(fā)酵,50 min、60 min、70 min、80 min和90 min)、烤制溫度(190 ℃、200 ℃、210 ℃、220 ℃和230 ℃)、烤制時(shí)間(11 min、12 min、13 min、14 min和15 min)對小麥發(fā)面餅品質(zhì)的影響。

1.3.7 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果,以小麥發(fā)面餅的感官評分(Y)為響應(yīng)值,研究水添加量(A)、發(fā)酵時(shí)間(B)、烤制溫度(C)和烤制時(shí)間(D)對小麥發(fā)面餅感官評分的影響,以確定小麥發(fā)面餅的最佳制作工藝。Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平見表2。

表2 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平Table 2 Box-Behnken test design factors and levels

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2016、IBM SPSS Statistics 20軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析,采用Origin 2021軟件繪圖,采用Design Expert 13軟件進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

2 結(jié)果與討論

2.1 水添加量對小麥發(fā)面餅品質(zhì)的影響

水添加量對小麥發(fā)面餅感官評分和比容的影響如圖1所示,其中不同小寫字母表示組間差異顯著(P<0.05)。由圖1可知,隨著水添加量的增加,小麥發(fā)面餅的感官評分和比容均先增加后減小,感官評分在水添加量為50%時(shí)達(dá)到峰值。當(dāng)水添加量低于50%時(shí),面團(tuán)中的面筋蛋白和其他親水基團(tuán)不能充分吸水溶脹[11],酵母活性較低,發(fā)酵受到抑制,小麥發(fā)面餅體積偏小,熟制時(shí)表面容易干裂,咀嚼時(shí)口感干硬。當(dāng)水添加量超過50%時(shí),和面時(shí)面團(tuán)的黏度較大,粘手不易操作,熟制后小麥發(fā)面餅口感粘牙、感官較差。此外,過多的水分使面團(tuán)和面筋蛋白的強(qiáng)度和筋力變差,熟制時(shí)小麥發(fā)面餅表面易塌陷皺縮,體積減小[12-13]。適量增加水添加量可增強(qiáng)面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,提高持氣性,對感官評分和比容的影響呈積極作用。

圖1 水添加量對小麥發(fā)面餅感官評分和比容的影響Fig.1 The effect of water addition on sensory score and specific volume of wheat leavened pancake

水添加量對小麥發(fā)面餅質(zhì)構(gòu)特性和色度的影響見表3。由表3可知,水添加量對小麥發(fā)面餅質(zhì)構(gòu)特性影響顯著。隨著水添加量的增加,小麥發(fā)面餅的硬度和咀嚼性下降,彈性、內(nèi)聚性和回復(fù)性先增加后減小。此外,小麥發(fā)面餅表面的L*隨著水添加量增加而逐漸降低,這可能是因?yàn)楹吭蕉?小麥發(fā)面餅內(nèi)部結(jié)構(gòu)越蓬松,熟制時(shí)表面越容易塌陷皺縮,對光的反射越差[14]。綜合考慮,選擇水添加量45%、50%和55%為后續(xù)響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)的3個(gè)水平。

表3 水添加量對小麥發(fā)面餅質(zhì)構(gòu)特性和色度的影響Table 3 The effect of water addition on texture properties and chroma of wheat leavened pancake

2.2 高活性干酵母添加量對小麥發(fā)面餅品質(zhì)的影響

高活性干酵母添加量對小麥發(fā)面餅感官評分、比容、質(zhì)構(gòu)特性和色度的影響見圖2和表4。由圖2和表4可知,隨著高活性干酵母添加量的增加,小麥發(fā)面餅的感官評分先增加后降低,比容呈上升趨勢。當(dāng)高活性干酵母添加量為1.4%時(shí),小麥發(fā)面餅的比容符合感官評價(jià)滿分標(biāo)準(zhǔn)且感官評分最高;當(dāng)高活性干酵母添加量低于1.4%時(shí),小麥發(fā)面餅的風(fēng)味不足,內(nèi)部氣孔較小,質(zhì)地較硬,彈性較差,硬度和咀嚼性較大;當(dāng)高活性干酵母添加量大于1.4%時(shí),小麥發(fā)面餅感官評分下降,這可能是因?yàn)檫^量的高活性干酵母會(huì)在發(fā)酵過程中產(chǎn)生較多CO2氣體,改變面筋蛋白的持氣性,使面團(tuán)體積過度膨脹,熟制后小麥發(fā)面餅表面失去光滑度,酸味加重[15]。綜合考慮,選擇高活性干酵母添加量1.4%為固定工藝條件。

圖2 高活性干酵母添加量對小麥發(fā)面餅感官評分和比容的影響Fig.2 The effect of highly active dry yeast addition on sensory score and specific volume of wheat leavened pancake

表4 高活性干酵母添加量對小麥發(fā)面餅質(zhì)構(gòu)特性和色度的影響Table 4 The effect of highly active dry yeast addition on texture properties and chroma of wheat leavened pancake

2.3 發(fā)酵時(shí)間對小麥發(fā)面餅品質(zhì)的影響

發(fā)酵時(shí)間對小麥發(fā)面餅感官評分和比容的影響如圖3所示。由圖3可知,發(fā)酵時(shí)間為80 min時(shí),感官評分和比容均達(dá)到最大值。這可能是因?yàn)殡S著發(fā)酵時(shí)間的延長,面筋蛋白中形成的二硫鍵增加,面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)延展開來,面團(tuán)持氣性增強(qiáng)。此時(shí)小麥發(fā)面餅外表光滑,內(nèi)部氣孔大小均勻,松軟適中。當(dāng)發(fā)酵時(shí)間超過80 min時(shí),面團(tuán)產(chǎn)氣持續(xù)增加,超過面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的延展限度,造成熟制時(shí)小麥發(fā)面餅表面塌陷、不光滑,比容減小[16]。

圖3 發(fā)酵時(shí)間對小麥發(fā)面餅感官評分和比容的影響Fig.3 The effect of fermentation time on sensory score and specific volume of wheat leavened pancake

發(fā)酵時(shí)間對小麥發(fā)面餅質(zhì)構(gòu)特性和色度的影響見表5。由表5可知,隨著發(fā)酵時(shí)間的延長,小麥發(fā)面餅的硬度、內(nèi)聚性、咀嚼性均逐漸降低,而彈性、回復(fù)性均逐漸升高。這可能是因?yàn)榘l(fā)酵時(shí)間越長,面筋蛋白中氫鍵、二硫鍵的數(shù)量越多,面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定,面團(tuán)內(nèi)部結(jié)合力越大[17]。當(dāng)發(fā)酵時(shí)間超過80 min時(shí),小麥發(fā)面餅的硬度降低速度趨緩,面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成變慢。小麥發(fā)面餅上表面的L*隨著發(fā)酵時(shí)間的延長而降低,這可能與面團(tuán)產(chǎn)氣增多易造成塌陷、面團(tuán)表面不再均勻光滑及對光的反射變差有關(guān),這與水添加量對色度影響的結(jié)果一致。綜合考慮,選擇發(fā)酵時(shí)間70 min、80 min和90 min為后續(xù)響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)的3個(gè)水平。

表5 發(fā)酵時(shí)間對小麥發(fā)面餅質(zhì)構(gòu)特性和色度的影響Table 5 The effect of fermentation time on texture properties and chroma of wheat leavened pancake

2.4 烤制溫度或烤制時(shí)間對小麥發(fā)面餅品質(zhì)的影響

烤制溫度與烤制時(shí)間會(huì)影響小麥發(fā)面餅的整體品質(zhì),烤制時(shí)間過短,溫度太低,小麥發(fā)面餅的成熟度不夠,其色、香、味等感官品質(zhì)均無法達(dá)到最佳狀態(tài);烤制時(shí)間過長,溫度太高,會(huì)造成小麥發(fā)面餅成熟度過高,水分蒸發(fā)流失,出現(xiàn)干硬甚至焦糊等現(xiàn)象[18-19]?？局茰囟然蚩局茣r(shí)間對小麥發(fā)面餅感官評分和比容的影響如圖4和圖5所示。由圖4和圖5可知,隨著烤制溫度的升高或烤制時(shí)間的延長,小麥發(fā)面餅比容均呈上升趨勢,感官評分均先增加后降低,在烤制溫度為210 ℃或烤制時(shí)間為14 min時(shí),感官評分均達(dá)到峰值,此時(shí)小麥發(fā)面餅的色澤金黃均勻,外殼酥脆,內(nèi)部松軟,富有嚼勁且不粘牙。繼續(xù)升高烤制溫度或延長烤制時(shí)間,小麥發(fā)面餅的感官評分均顯著降低,且表面出現(xiàn)干裂和焦糊。

圖4 烤制溫度對小麥發(fā)面餅感官評分和比容的影響Fig.4 The effect of baking temperature on sensory score and specific volume of wheat leavened pancake

圖5 烤制時(shí)間對小麥發(fā)面餅感官評分和比容的影響Fig.5 The effect of baking time on sensory score and specific volume of wheat leavened pancake

烤制溫度或烤制時(shí)間對小麥發(fā)面餅質(zhì)構(gòu)特性和色度的影響見表6。由表6可知,在烤制溫度為190 ℃或烤制時(shí)間為11 min時(shí),小麥發(fā)面餅的硬度和咀嚼性最低,成熟度不夠且黏度較大。在烤制溫度為210 ℃或烤制時(shí)間為14 min時(shí),小麥發(fā)面餅的硬度、咀嚼性和內(nèi)聚性均最佳,小麥發(fā)面餅的綜合品質(zhì)最好。此外,隨著烤制溫度的升高或烤制時(shí)間的延長,小麥發(fā)面餅表面的a*逐漸增大,L*和b*均呈下降趨勢,顏色越來越暗,與N.Dhen等[20]的研究結(jié)果較一致。這可能是因?yàn)榘l(fā)酵面制品在烘焙過程中會(huì)發(fā)生美拉德反應(yīng)和焦糖化反應(yīng),這兩種反應(yīng)是產(chǎn)品表皮形成褐色的主要原因[21]。高溫烤制使得美拉德反應(yīng)加劇,導(dǎo)致小麥發(fā)面餅表皮顏色呈暗黃且偏褐色。綜合考慮,分別選擇烤制溫度200 ℃、210 ℃和220 ℃,烤制時(shí)間13 min、14 min和15 min為后續(xù)響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)的3個(gè)水平。

表6 烤制溫度和烤制時(shí)間對小麥發(fā)面餅質(zhì)構(gòu)特性和色度的影響Table 6 The effect of baking temperature and baking time on texture properties and chroma of wheat leavened pancake

2.5 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果分析

2.5.1 模型方程的建立與顯著性檢驗(yàn)響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果見表7,其中析因部分試驗(yàn)24次,中心點(diǎn)重復(fù)試驗(yàn)5次。采用Design Expert 13軟件對響應(yīng)值與各因素進(jìn)行多元回歸擬合分析,得到二階多項(xiàng)式方程:Y=90.26+3.36A+2.96B+0.28C+2.57D+0.2AB+1.30AC+2.37AD+1.38BC-0.55BD-1.20CD-6.31A2-3.28B2-6.48C2-8.11D2。

表7 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果Table 7 Results of response surface test

表8 回歸模型方差分析Table 8 Analysis of variance in regression model

基于回歸模型方差分析結(jié)果,為了更直觀地表現(xiàn)各因素之間的交互作用對響應(yīng)值的影響,利用Design Expert 13軟件繪制的各因素交互作用對感官評分影響的響應(yīng)面圖和等高線圖如圖6所示。等高線的形狀和疏密程度可反映各因素交互作用的強(qiáng)弱程度。若等高線分布分散且為圓形,表明各因素交互作用不顯著;若等高線分布密集且為橢圓形,表明各因素交互作用顯著,對響應(yīng)值的影響較明顯[22]。由圖6可知,相較于其他圖,圖6c)和d)的等高線分布密集,對應(yīng)的曲面最為陡峭,表明水添加量與烤制時(shí)間、發(fā)酵時(shí)間與烤制溫度之間的交互作用明顯,且對響應(yīng)值的影響極顯著,與表8中的數(shù)據(jù)有較好的一致性。

圖6 各因素交互作用對感官評分影響的響應(yīng)面圖和等高線圖Fig.6 Response surface plots and contour plots of the interaction effect of various factors on sensory score

2.5.2 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)分析經(jīng)Design Expert 13軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析優(yōu)化,得到小麥發(fā)面餅的最佳預(yù)測制作工藝條件為:水添加量51.58%、高活性干酵母添加量1.4%、發(fā)酵時(shí)間84.62 min、烤制溫度210.84 ℃和烤制時(shí)間14.18 min。在此工藝條件下,模型預(yù)測的小麥發(fā)面餅感官評分為91.72分。

為了檢驗(yàn)該模型的可行性,并綜合考慮操作的方便性和可行性,將最佳預(yù)測制作工藝條件調(diào)整為:水添加量52%、高活性干酵母添加量1.4%、發(fā)酵時(shí)間85 min、烤制溫度210 ℃和烤制時(shí)間14 min。在此條件下進(jìn)行3次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),得到小麥發(fā)面餅的感官評分均值為91.50分,與模型預(yù)測值之間無顯著性差異,表明該模型用于小麥發(fā)面餅的最佳制作工藝預(yù)測是合理有效的。

2.5.3 品質(zhì)分析最佳預(yù)測工藝條件下小麥發(fā)面餅的質(zhì)構(gòu)特性和色度見表9。由表9可知,與基本工藝相比,預(yù)測工藝條件下制作的小麥發(fā)面餅的硬度、咀嚼性和內(nèi)聚性均下降,彈性和回復(fù)性均上升,表明小麥發(fā)面餅更松軟適口。L*和b*均減小,a*增大,這可能是因?yàn)轭A(yù)測工藝中延長了烤制時(shí)間,使小麥發(fā)面餅表面亮度降低,色澤更加金黃。預(yù)測工藝條件下制作的小麥發(fā)面餅的比容從1.87 mL/g增加至2.05 mL/g,表明發(fā)面餅具有更飽滿的體積和更蓬松的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。與基本工藝相比,最佳預(yù)測工藝條件下制作的小麥發(fā)面餅品質(zhì)有了明顯的改善,表面色澤金黃,內(nèi)部結(jié)構(gòu)蓬松,外觀對稱均勻,該工藝條件可應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。

表9 最佳預(yù)測工藝條件下小麥發(fā)面餅的質(zhì)構(gòu)特性和色度Table 9 The texture properties and chroma of wheat leavened pancake under optimal prediction process conditions

3 結(jié)論

本研究以感官評分、比容、質(zhì)構(gòu)特性和色度為指標(biāo),在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上,通過響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化了小麥發(fā)面餅的制作工藝,得到如下結(jié)論:小麥發(fā)面餅的最佳制作工藝條件為水添加量52%、高活性干酵母添加量1.4%、發(fā)酵時(shí)間85 min、烤制溫度210 ℃和烤制時(shí)間14 min,在此工藝條件下,生產(chǎn)出的小麥發(fā)面餅表面金黃飽滿,內(nèi)部氣孔細(xì)密均勻,熟制后香味濃郁,感官評分最高。該工藝在生產(chǎn)上易于調(diào)控,可為小麥發(fā)面餅的標(biāo)準(zhǔn)化與工業(yè)化生產(chǎn)提供理論支撐。