高紅梅 陳 濤 李 雪 丁志剛

(安徽科技學(xué)院,安徽 鳳陽(yáng) 233100)

燕麥中含有豐富的淀粉、水溶性纖維、維生素和礦物質(zhì)元素等，其中水溶性纖維以及β-葡聚糖能夠降低膽固醇、控制血糖；鋅能夠促進(jìn)傷口愈合；鈣和錳能夠預(yù)防骨質(zhì)疏松和補(bǔ)充鈣的攝入；燕麥中豐富的纖維素以及維生素B群，有助于身體消化吸收功能的正常運(yùn)作[1]；而維生素B群還可以幫助解壓，適合快節(jié)奏的上班族和學(xué)業(yè)壓力大的學(xué)生群體，是一種兼顧營(yíng)養(yǎng)又不致發(fā)胖的健康食品。雞蛋殼中含有大量的碳酸鈣,卻并沒(méi)有被有效利用,只有小部分作為飼料投入生產(chǎn),大部分直接被丟棄。但其實(shí)碳酸鈣能夠被人體胃液消化吸收,可以作為一種有效的補(bǔ)鈣劑，中國(guó)居民每天的鈣含量攝入連推薦攝入量的50%都不到[2],可以利用它有效地補(bǔ)充中國(guó)居民的鈣含量攝入。

目前，國(guó)內(nèi)外主要的燕麥產(chǎn)品為燕麥面包、燕麥餅干、燕麥飲料、燕麥香腸、燕麥掛面等，但將燕麥與人體所需宏量元素相結(jié)合的研究相對(duì)較少。若將燕麥粉、雞蛋殼粉加入到高筋面粉中可以制成美味并富含豐富營(yíng)養(yǎng)元素的美食,同時(shí)解決了鈣含量攝入不足的問(wèn)題。

本文利用感官評(píng)分和鈣含量值作為單因素實(shí)驗(yàn)的決定值，通過(guò)響應(yīng)面法對(duì)其工藝進(jìn)行優(yōu)化。用Design Expert軟件進(jìn)行模擬得到二次多項(xiàng)式回歸預(yù)測(cè)模型,最終得到最佳的工藝條件[3]。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與主要設(shè)備

1.1.1 實(shí)驗(yàn)材料

安琪金裝耐高糖活性干酵母，高筋小麥粉(蛋白質(zhì)含量18%)，燕麥?zhǔn)旆?，無(wú)鹽黃奶油，雞蛋殼粉(碳酸鈣含量92%，2000目)，雞蛋，碳酸鈣(優(yōu)級(jí)純)，氫氧化鉀(分析純)，高氯酸(優(yōu)級(jí)純)，硫化鈉(分析純)，鹽酸(優(yōu)級(jí)純)，檸檬酸鈉(分析純)，乙二胺四乙酸二鈉(分析純)，硝酸(優(yōu)級(jí)純)。

1.1.2 主要設(shè)備及儀器

和面機(jī)HMJ-D3826：廣東小熊廚房電器有限公司；烤箱YXD-Z204：佛山市樂(lè)創(chuàng)網(wǎng)絡(luò)科技有限公司；電子天平LQ-C5001：上?，幮码娮涌萍加邢薰荆话l(fā)酵箱YD-12：天津市壹達(dá)電器設(shè)備有限公司；馬弗爐YTH-2.5-10：余姚市金電儀表有限公司；電熱爐DK-98-Ⅱ：天津市泰斯特儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 高鈣燕麥粉面包的工藝流程

酵母活化+高筋小麥粉、燕麥粉及輔料→調(diào)制面團(tuán)→分割、壓面、整形→基本發(fā)酵→整形→醒發(fā)→烘焙→冷卻、包裝

1.2.2 高鈣燕麥粉面包工藝操作要點(diǎn)

(1)調(diào)制面團(tuán):先在和面機(jī)放入除黃油外的其他輔料,加水量一般控制在面粉重量的45%～55%,再加入250g混合面粉攪拌15min,至面筋基本成形后加入融化的黃油繼續(xù)攪拌10min,到面團(tuán)能夠形成透明薄膜為止。

(2)基本發(fā)酵:基本發(fā)酵的溫度為36℃,相對(duì)濕度為80%，時(shí)長(zhǎng)為1h。

(3)整形:將面團(tuán)均分成三份,用搟面杖將其制成吐司狀,放入刷好油的450g吐司模具中。

(4)醒發(fā):醒發(fā)的溫度為36℃,相對(duì)濕度為80%，時(shí)長(zhǎng)為1h。

(5)烘焙:烤箱上層溫度為170℃，底層溫度為150℃。預(yù)熱10min后，正式進(jìn)行烘焙，烘焙時(shí)間為25min左右。

(6)冷卻包裝:面包自然冷卻至室溫，然后用保鮮膜進(jìn)行密閉包裝。

1.2.3 實(shí)驗(yàn)基本配方

高筋面粉250g，酵母添加量1.2%，面包改良劑0.5%，砂糖11%，鹽1%，雞蛋1個(gè)，黃油10%，水45%～50%(包括液體輔料如雞蛋中的水分)。發(fā)酵的溫度為36℃，相對(duì)濕度為80%，時(shí)長(zhǎng)為1h。醒發(fā)的溫度為36℃，相對(duì)濕度為80%，時(shí)長(zhǎng)為1h。烤箱溫度為上層170℃，底層150℃，時(shí)長(zhǎng)25min左右。

1.3 實(shí)驗(yàn)方案

1.3.1 高鈣燕麥粉面包工藝的單因素條件確定

燕麥粉添加量的確定：以基本配方中面粉總量250g不變?yōu)榛鶞?zhǔn)，燕麥粉的添加量為變量。分別添加15g、22.5g、30g、37.5g、45g，其他條件與基本配方相同。烘烤后進(jìn)行感官評(píng)分和比容的測(cè)定，確定最佳添加量。

綿白糖添加量的確定：分別添加12.5g、20g、27.5g、35g、42.5g的綿白糖，其他條件與基本配方相同。烘烤后進(jìn)行感官評(píng)分，確定最佳添加量。

黃油添加量的確定：分別添加17.5g、25g、32.5g、40g、47.5g的黃油，其他條件與基本配方相同。烘烤后進(jìn)行感官評(píng)分，確定最佳添加量。

雞蛋殼粉添加量的確定：分別添加10g、15g、20g、25g、30g的雞蛋殼粉，其他條件與基本配方相同。烘烤后進(jìn)行感官評(píng)分及鈣含量的測(cè)定，確定最佳添加量。

食鹽添加量的確定：分別添加1.25g、2.5g、3.75g、5g、6.25g的食鹽，其他條件與基本配方相同。烘烤后進(jìn)行感官評(píng)分，確定最佳添加量。

1.3.2 響應(yīng)面試驗(yàn)的設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)以單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)，選取其中三個(gè)因素進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)。根據(jù)中心組和Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理,采用三因素三水平的響應(yīng)面分析法來(lái)確定高鈣燕麥粉面包的最佳配方。

1.4 感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

將自然冷卻至室溫后的面包,交由本專業(yè)的7位同學(xué)組成的感官評(píng)定小組進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。以中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院《面包烘焙品質(zhì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)》為參考，由小組成員對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)分，取其平均值作為最終感官評(píng)分值,感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 高鈣燕麥粉面包的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.5 比容的測(cè)定

用天平測(cè)得面包質(zhì)量M，再用小米做填充劑，燒杯為容器。放入面包樣品與填充劑，用直尺刮平，容器體積減去所加入的填充劑體積即為面包樣品體積V。根據(jù)公式P=V/M得出比容P值[4]。

1.6 鈣含量的測(cè)定

本文采用EDTA滴定法對(duì)鈣含量進(jìn)行測(cè)定。用干法灰化法對(duì)固體試樣進(jìn)行處理，得到試樣待測(cè)液。利用待測(cè)液中鈣與EDTA和鈣紅指示劑的絡(luò)合物穩(wěn)定性不同，以顏色變化來(lái)確定滴定終點(diǎn)。根據(jù)EDTA用量來(lái)計(jì)算出鈣的含量[5]。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 單因素

2.1.1 燕麥粉添加量對(duì)面包品質(zhì)的影響

參照實(shí)驗(yàn)1.2.3，混合面粉總量250g保持不變，以燕麥粉添加量為變量。依次添加15g、22.5g、30g、37.5g、45g，其余指標(biāo)不變，進(jìn)行感官評(píng)價(jià)結(jié)果可知，燕麥粉添加量對(duì)于感官評(píng)分影響極大。在燕麥粉添加量為22.5g時(shí)達(dá)到峰值，超過(guò)22.5g時(shí)感官評(píng)分呈下降趨勢(shì)，同時(shí)比容值最高，面包品質(zhì)最好。在添加量超過(guò)22.5g前，燕麥粉添加量增加，面包品質(zhì)越好；燕麥粉添加量超過(guò)22.5g后，燕麥粉添加量增加面包品質(zhì)減少，與感官評(píng)分規(guī)律相符。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是適量的燕麥粉添加不會(huì)對(duì)面團(tuán)中面筋的生成產(chǎn)生影響，反而賦予了面包特殊的香味。但當(dāng)添加量過(guò)多時(shí)，燕麥粉缺乏麩質(zhì),不利于酵母發(fā)酵，且燕麥粉中的蛋白質(zhì)不是面筋蛋白類型,不適合面筋的形成，影響了面包的品質(zhì)，造成比容減小和評(píng)分下降。

2.1.2 綿白糖添加量對(duì)面包品質(zhì)的影響

參照實(shí)驗(yàn)1.2.3，以綿白糖添加量為變量，依次添加12.5g、20g、27.5g、35g、42.5g，其余指標(biāo)不變，進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，結(jié)果可知，隨著綿白糖添加量的提高,面包的感官評(píng)分逐漸升高到一個(gè)峰值再逐步下降。綿白糖含量在27g時(shí),感官評(píng)分最高，可確定為最佳添加量。造成這種現(xiàn)象的原因是添加量不足時(shí)，制成的面包甜度不足，清淡無(wú)味；適量的綿白糖添加量，能夠有助于酵母的活化，并且使面包甜度適中；綿白糖添加量過(guò)多時(shí)，焦糖化作用使面包表皮顏色過(guò)深甚至發(fā)黑，面包口感太膩，故評(píng)分下降。

2.1.3 黃油添加量對(duì)面包品質(zhì)的影響

參照實(shí)驗(yàn)1.2.3，以黃油的添加量為變量，依次添加17.5g、25g、32.5g、40g、47.5g，其余指標(biāo)不變，進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，結(jié)果可知，作為鎖住水分和延緩面筋衰老并提供奶香味等作用的黃油并不是添加量越多越好,它豐富的脂肪會(huì)影響口感和人體健康,同時(shí)含量過(guò)多的黃油本身含水量極少，會(huì)增加滲透壓，影響酵母活性。而添加量不足時(shí)，面包奶香味不足，膨脹率不足，口感較差。所以面包的感官評(píng)分會(huì)先上升后下降，在添加量為25g時(shí)，達(dá)到最高峰值。故黃油最佳添加量為25g，此時(shí)面包品質(zhì)最好。

2.1.4 雞蛋殼粉添加量對(duì)面包品質(zhì)的影響

參照實(shí)驗(yàn)1.2.3，以雞蛋殼粉的添加量為變量，依次添加10g、15g、20g、25g、30g，其余指標(biāo)不變，進(jìn)行感官評(píng)價(jià)和鈣含量的測(cè)定，結(jié)果可知，在雞蛋殼粉添加量未超過(guò)20g之前，面包的感官評(píng)分緩慢下降，超過(guò)20g后，面包的感官評(píng)分下降明顯。造成這種現(xiàn)象的原因可能是雞蛋殼粉本身沒(méi)有味道或者刺鼻性氣味,而且顆粒十分細(xì)小[6]。在添加量不多時(shí)對(duì)面包的口感和風(fēng)味影響比較小,在添加量過(guò)多時(shí)，其本身過(guò)高的硬度會(huì)比較明顯地影響到面包的口感和組織結(jié)構(gòu)，所以感官評(píng)分下降較快。因?yàn)槭侵谱骶哂幸欢ㄑa(bǔ)鈣功能的面包，所以鈣含量也十分重要，因此要結(jié)合圖1來(lái)確定雞蛋殼粉的最佳添加量。

圖1 雞蛋殼粉添加量對(duì)面包鈣含量的影響

根據(jù)《中國(guó)居民膳食營(yíng)養(yǎng)素參考攝入量》，我國(guó)居民每日鈣含量推薦攝入量應(yīng)在600mg/d～1 200mg/d。而根據(jù)調(diào)查，中國(guó)居民每日鈣含量實(shí)際攝入量不到推薦值的一半[2]。因此本文將高鈣燕麥粉面包的鈣含量設(shè)定為滿足在200mg/100g之上。圖1中添加量為20g時(shí)滿足條件。結(jié)合前面的分析，雞蛋殼粉添加量在20g時(shí)，對(duì)感官評(píng)分的影響較小。綜上，將雞蛋殼粉的添加量定在20g。

2.1.5 食鹽添加量對(duì)面包品質(zhì)的影響

參照實(shí)驗(yàn)1.2.3，以食鹽的添加量為變量，依次添加1.25g、2.5g、3.75g、5g、6.25g，其余指標(biāo)不變，進(jìn)行感官評(píng)價(jià)的測(cè)定，結(jié)果可知，隨著食鹽添加量的增加，面包的感官評(píng)分先增加后下降，在2.5g時(shí)達(dá)到峰值，此時(shí)面包品質(zhì)最好，故最佳食鹽添加量為2.5g。造成這種現(xiàn)象的原因是因?yàn)槭雏}對(duì)于面包品質(zhì)的影響主要在于調(diào)味及通過(guò)滲透壓調(diào)節(jié)酵母的生長(zhǎng)發(fā)酵,影響面筋的形成等[7]。食鹽添加量過(guò)多時(shí)，較高的滲透壓會(huì)影響酵母活性，進(jìn)而降低面包品質(zhì)；在食鹽含量超過(guò)2%的面包中能略微感受到苦澀的味道,造成感官評(píng)分下降。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化數(shù)據(jù)

面包的比容是面包品質(zhì)評(píng)定中十分重要而且較為簡(jiǎn)單的一項(xiàng)測(cè)定指標(biāo),也是最直觀的數(shù)據(jù)之一。根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)的結(jié)果確定了在以混合面粉250g(高筋面粉∶燕麥粉為91∶9)為基準(zhǔn)，以食鹽添加量(A)、黃油添加量(B)、綿白糖添加量(C)為響應(yīng)因素，面包比容為響應(yīng)值(R1)。根據(jù)中心組和Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，采用三因素三水平的響應(yīng)面分析法來(lái)確定高鈣燕麥粉面包的最佳配方。響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表2。為了研究所選因素對(duì)高鈣燕麥粉面包的比容的影響,列出試驗(yàn)方案和結(jié)果見(jiàn)表3以及方差分析見(jiàn)表4，回歸模擬的可信度分析見(jiàn)表5。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平

表3 試驗(yàn)方案和結(jié)果

表4 響應(yīng)面試驗(yàn)方差分析(比容)

表5 回歸模型的可信度分析

2.2.2 回歸方程的建立與分析

采用Design Expert軟件對(duì)試驗(yàn)值采取二元回歸擬合,模擬出高鈣燕麥粉面包的比容對(duì)食鹽添加量、黃油添加量和綿白糖添加量的二次多項(xiàng)回歸方程：

R1=5.73+0.019A+0.017B+0.046C-7.500E-0.03AB-0.015AC-0.018BC-0.32A2-0.18B2-0.025C2

由表3、表4、表5的數(shù)據(jù)分析得出,p<0.000 1表示所得回歸方程的模型極顯著。失擬檢測(cè)p=0.407 4>0.05不顯著,表明此回歸的模型比較理想,可信度較高。復(fù)相關(guān)系數(shù)R2(Pred R-Squared)=97.43%,表示該模型與實(shí)際擬合程度較好,能說(shuō)明97.43%響應(yīng)值的變化,結(jié)果誤差小。校正后R2(Adj R-Squared)=99.31%,說(shuō)明有99%的彈性值變異分布在三因素之內(nèi),總變異度有1%不能由該模型來(lái)解釋。

由表4可以看出，在上述選取的因素中對(duì)高鈣燕麥粉面包比容的影響程度的強(qiáng)弱順序依次為:綿白糖添加量(C)>食鹽添加量(A)>黃油添加量(B)。

2.2.3 多因素交互作用分析

利用Design Expert軟件，通過(guò)響應(yīng)面分析可以得出食鹽添加量(A)、黃油添加量(B)和綿白糖添加量(C)這三個(gè)因素的三維響應(yīng)曲面圖和等高線圖，從中可以分析出這三個(gè)因素兩兩之間的交互作用強(qiáng)弱和對(duì)比容的影響程度。結(jié)果如圖2，圖3和圖4。

圖2食鹽添加量和黃油添加量對(duì)高鈣燕麥粉面包比容影響的三維響應(yīng)曲面圖和等高線圖

由圖2可以看出，隨著食鹽添加量的提高,高鈣燕麥粉面包的比容先高后低呈一個(gè)曲線；當(dāng)黃油的添加量逐漸增加時(shí)，比容大小也先升高到一個(gè)峰值，然后逐步下降。等高線圖呈現(xiàn)出一個(gè)似橢圓的圖,表明食鹽添加量和黃油添加量2個(gè)因素有一定的交互作用，而食鹽添加量對(duì)面包比容的影響相對(duì)顯著一點(diǎn)。

由圖3可以看出，在混合面粉總量不變的情況下,隨著食鹽添加量和綿白糖添加量的增加,面包的比容也先升高后降低,呈現(xiàn)出不同的峰形。由此可見(jiàn)適當(dāng)?shù)馗淖兪雏}添加量和綿白糖添加量能夠使面包品質(zhì)更好。從等高線圖中也可以看出食鹽添加量和綿白糖添加量之間有交互作用，綿白糖添加量對(duì)面包比容的影響明顯高于食鹽。

由圖4可知,隨著黃油添加量和綿白糖添加量的增加,面包比容先增加后減少。橢圓形的等高線圖表明黃油添加量和綿白糖添加量這兩個(gè)因素之間存在著交互作用。在等高線圖中可以明顯看出綿白糖對(duì)面包比容的影響程度大于黃油。

從圖2、圖3、圖4可以看出,食鹽添加量和綿白糖添加量對(duì)高鈣燕麥粉面包比容的影響較為顯著,食鹽最佳添加量在1.75g～2.75g之間,綿白糖最佳添加量在29g～35g之間;而黃油添加量對(duì)面包比容的影響相對(duì)不大,最佳添加量在20.5g～26.5g之間。

2.3 高鈣燕麥粉面包制作工藝優(yōu)化

以混合面粉250g(高筋面粉∶燕麥粉為91∶9)為基準(zhǔn)，根據(jù)二元回歸擬合方程所建立的模型對(duì)影響因素進(jìn)行優(yōu)化分析,得出高鈣燕麥粉面包的最優(yōu)添加配比為:食鹽添加量2.51g,黃油添加量25.03g,綿白糖添加量34.42g。為方便生產(chǎn),將模型得到的參數(shù)進(jìn)行修正得到加工中的實(shí)際添加量為食鹽2.5g,黃油為25g,綿白糖為34g。在最優(yōu)條件下模型預(yù)測(cè)的高鈣燕麥粉面包的比容值為5.751 4 mL/g。

2.4 驗(yàn)證性試驗(yàn)

為檢驗(yàn)該最優(yōu)條件是否正確,將采用計(jì)算出的最優(yōu)條件做高鈣燕麥粉面包驗(yàn)證性試驗(yàn)。這里做三組平行驗(yàn)證性試驗(yàn),數(shù)據(jù)見(jiàn)表6。

由表6可知，測(cè)得面包其平均值為5.76mL/g，與預(yù)測(cè)值5.75mL/g只相差0.01，故利用二元回歸擬合方程對(duì)高鈣燕麥粉面包的制作工藝優(yōu)化的條件具有可靠性。其鈣含量平均值為248.46mg/100g，鈣含量遠(yuǎn)高于一般食品,能夠作為補(bǔ)鈣食品食用。

表6 驗(yàn)證性試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3 結(jié)論

以單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)，通過(guò)應(yīng)用Box-Behnken分析法,利用Design Expert軟件進(jìn)行分析處理,得到影響面包比容的因素從大到小依次為:綿白糖添加量>食鹽添加量>黃油添加量。通過(guò)軟件給出的回歸方程得到最優(yōu)工藝參數(shù)為:食鹽2.5g,黃油25g,綿白糖34g。

當(dāng)燕麥粉添加量22.5g、雞蛋殼粉添加量20g、食鹽添加量2.5g、黃油添加量25g、綿白糖添加量34g時(shí),做出的高鈣燕麥粉面包的比容為5.76mL/g,鈣含量值為248.46mg/100g，能夠散發(fā)出熟燕麥特殊的香氣，又擁有面包的奶香味，同時(shí)面包帶有較為明顯的甜味,呈現(xiàn)出淡淡的棕色，風(fēng)味純正,符合大部分消費(fèi)者的口味,能夠補(bǔ)充中國(guó)居民日常鈣含量的攝入。