高钙燕麦粉面包的研制※

高红梅 陈 涛 李 雪 丁志刚

(安徽科技学院,安徽 凤阳 233100)

燕麦中含有丰富的淀粉、水溶性纤维、维生素和矿物质元素等，其中水溶性纤维以及β-葡聚糖能够降低胆固醇、控制血糖；锌能够促进伤口愈合；钙和锰能够预防骨质疏松和补充钙的摄入；燕麦中丰富的纤维素以及维生素B群，有助于身体消化吸收功能的正常运作[1]；而维生素B群还可以帮助解压，适合快节奏的上班族和学业压力大的学生群体，是一种兼顾营养又不致发胖的健康食品。鸡蛋壳中含有大量的碳酸钙,却并没有被有效利用,只有小部分作为饲料投入生产,大部分直接被丢弃。但其实碳酸钙能够被人体胃液消化吸收,可以作为一种有效的补钙剂，中国居民每天的钙含量摄入连推荐摄入量的50%都不到[2],可以利用它有效地补充中国居民的钙含量摄入。

目前，国内外主要的燕麦产品为燕麦面包、燕麦饼干、燕麦饮料、燕麦香肠、燕麦挂面等，但将燕麦与人体所需宏量元素相结合的研究相对较少。若将燕麦粉、鸡蛋壳粉加入到高筋面粉中可以制成美味并富含丰富营养元素的美食,同时解决了钙含量摄入不足的问题。

本文利用感官评分和钙含量值作为单因素实验的决定值，通过响应面法对其工艺进行优化。用Design Expert软件进行模拟得到二次多项式回归预测模型,最终得到最佳的工艺条件[3]。

1 材料与方法

1.1 实验材料与主要设备

1.1.1 实验材料

安琪金装耐高糖活性干酵母，高筋小麦粉(蛋白质含量18%)，燕麦熟粉，无盐黄奶油，鸡蛋壳粉(碳酸钙含量92%，2000目)，鸡蛋，碳酸钙(优级纯)，氢氧化钾(分析纯)，高氯酸(优级纯)，硫化钠(分析纯)，盐酸(优级纯)，柠檬酸钠(分析纯)，乙二胺四乙酸二钠(分析纯)，硝酸(优级纯)。

1.1.2 主要设备及仪器

和面机HMJ-D3826：广东小熊厨房电器有限公司；烤箱YXD-Z204：佛山市乐创网络科技有限公司；电子天平LQ-C5001：上海瑶新电子科技有限公司；发酵箱YD-12：天津市壹达电器设备有限公司；马弗炉YTH-2.5-10：余姚市金电仪表有限公司；电热炉DK-98-Ⅱ：天津市泰斯特仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 高钙燕麦粉面包的工艺流程

酵母活化+高筋小麦粉、燕麦粉及辅料→调制面团→分割、压面、整形→基本发酵→整形→醒发→烘焙→冷却、包装

1.2.2 高钙燕麦粉面包工艺操作要点

(1)调制面团:先在和面机放入除黄油外的其他辅料,加水量一般控制在面粉重量的45%～55%,再加入250g混合面粉搅拌15min,至面筋基本成形后加入融化的黄油继续搅拌10min,到面团能够形成透明薄膜为止。

(2)基本发酵:基本发酵的温度为36℃,相对湿度为80%，时长为1h。

(3)整形:将面团均分成三份,用擀面杖将其制成吐司状,放入刷好油的450g吐司模具中。

(4)醒发:醒发的温度为36℃,相对湿度为80%，时长为1h。

(5)烘焙:烤箱上层温度为170℃，底层温度为150℃。预热10min后，正式进行烘焙，烘焙时间为25min左右。

(6)冷却包装:面包自然冷却至室温，然后用保鲜膜进行密闭包装。

1.2.3 实验基本配方

高筋面粉250g，酵母添加量1.2%，面包改良剂0.5%，砂糖11%，盐1%，鸡蛋1个，黄油10%，水45%～50%(包括液体辅料如鸡蛋中的水分)。发酵的温度为36℃，相对湿度为80%，时长为1h。醒发的温度为36℃，相对湿度为80%，时长为1h。烤箱温度为上层170℃，底层150℃，时长25min左右。

1.3 实验方案

1.3.1 高钙燕麦粉面包工艺的单因素条件确定

燕麦粉添加量的确定：以基本配方中面粉总量250g不变为基准，燕麦粉的添加量为变量。分别添加15g、22.5g、30g、37.5g、45g，其他条件与基本配方相同。烘烤后进行感官评分和比容的测定，确定最佳添加量。

绵白糖添加量的确定：分别添加12.5g、20g、27.5g、35g、42.5g的绵白糖，其他条件与基本配方相同。烘烤后进行感官评分，确定最佳添加量。

黄油添加量的确定：分别添加17.5g、25g、32.5g、40g、47.5g的黄油，其他条件与基本配方相同。烘烤后进行感官评分，确定最佳添加量。

鸡蛋壳粉添加量的确定：分别添加10g、15g、20g、25g、30g的鸡蛋壳粉，其他条件与基本配方相同。烘烤后进行感官评分及钙含量的测定，确定最佳添加量。

食盐添加量的确定：分别添加1.25g、2.5g、3.75g、5g、6.25g的食盐，其他条件与基本配方相同。烘烤后进行感官评分，确定最佳添加量。

1.3.2 响应面试验的设计

本试验以单因素实验结果为依据，选取其中三个因素进行响应面试验。根据中心组和Box-Behnken试验设计原理,采用三因素三水平的响应面分析法来确定高钙燕麦粉面包的最佳配方。

1.4 感官评定标准

将自然冷却至室温后的面包,交由本专业的7位同学组成的感官评定小组进行感官评价。以中国农业科学院《面包烘焙品质评分标准》为参考，由小组成员对产品进行感官评分，取其平均值作为最终感官评分值,感官评定标准见表1。

表1 高钙燕麦粉面包的感官评价标准

1.5 比容的测定

用天平测得面包质量M，再用小米做填充剂，烧杯为容器。放入面包样品与填充剂，用直尺刮平，容器体积减去所加入的填充剂体积即为面包样品体积V。根据公式P=V/M得出比容P值[4]。

1.6 钙含量的测定

本文采用EDTA滴定法对钙含量进行测定。用干法灰化法对固体试样进行处理，得到试样待测液。利用待测液中钙与EDTA和钙红指示剂的络合物稳定性不同，以颜色变化来确定滴定终点。根据EDTA用量来计算出钙的含量[5]。

2 试验结果与分析

2.1 单因素

2.1.1 燕麦粉添加量对面包品质的影响

参照实验1.2.3，混合面粉总量250g保持不变，以燕麦粉添加量为变量。依次添加15g、22.5g、30g、37.5g、45g，其余指标不变，进行感官评价结果可知，燕麦粉添加量对于感官评分影响极大。在燕麦粉添加量为22.5g时达到峰值，超过22.5g时感官评分呈下降趋势，同时比容值最高，面包品质最好。在添加量超过22.5g前，燕麦粉添加量增加，面包品质越好；燕麦粉添加量超过22.5g后，燕麦粉添加量增加面包品质减少，与感官评分规律相符。出现这种现象的原因是适量的燕麦粉添加不会对面团中面筋的生成产生影响，反而赋予了面包特殊的香味。但当添加量过多时，燕麦粉缺乏麸质,不利于酵母发酵，且燕麦粉中的蛋白质不是面筋蛋白类型,不适合面筋的形成，影响了面包的品质，造成比容减小和评分下降。

2.1.2 绵白糖添加量对面包品质的影响

参照实验1.2.3，以绵白糖添加量为变量，依次添加12.5g、20g、27.5g、35g、42.5g，其余指标不变，进行感官评价，结果可知，随着绵白糖添加量的提高,面包的感官评分逐渐升高到一个峰值再逐步下降。绵白糖含量在27g时,感官评分最高，可确定为最佳添加量。造成这种现象的原因是添加量不足时，制成的面包甜度不足，清淡无味；适量的绵白糖添加量，能够有助于酵母的活化，并且使面包甜度适中；绵白糖添加量过多时，焦糖化作用使面包表皮颜色过深甚至发黑，面包口感太腻，故评分下降。

2.1.3 黄油添加量对面包品质的影响

参照实验1.2.3，以黄油的添加量为变量，依次添加17.5g、25g、32.5g、40g、47.5g，其余指标不变，进行感官评价，结果可知，作为锁住水分和延缓面筋衰老并提供奶香味等作用的黄油并不是添加量越多越好,它丰富的脂肪会影响口感和人体健康,同时含量过多的黄油本身含水量极少，会增加渗透压，影响酵母活性。而添加量不足时，面包奶香味不足，膨胀率不足，口感较差。所以面包的感官评分会先上升后下降，在添加量为25g时，达到最高峰值。故黄油最佳添加量为25g，此时面包品质最好。

2.1.4 鸡蛋壳粉添加量对面包品质的影响

参照实验1.2.3，以鸡蛋壳粉的添加量为变量，依次添加10g、15g、20g、25g、30g，其余指标不变，进行感官评价和钙含量的测定，结果可知，在鸡蛋壳粉添加量未超过20g之前，面包的感官评分缓慢下降，超过20g后，面包的感官评分下降明显。造成这种现象的原因可能是鸡蛋壳粉本身没有味道或者刺鼻性气味,而且颗粒十分细小[6]。在添加量不多时对面包的口感和风味影响比较小,在添加量过多时，其本身过高的硬度会比较明显地影响到面包的口感和组织结构，所以感官评分下降较快。因为是制作具有一定补钙功能的面包，所以钙含量也十分重要，因此要结合图1来确定鸡蛋壳粉的最佳添加量。

图1 鸡蛋壳粉添加量对面包钙含量的影响

根据《中国居民膳食营养素参考摄入量》，我国居民每日钙含量推荐摄入量应在600mg/d～1 200mg/d。而根据调查，中国居民每日钙含量实际摄入量不到推荐值的一半[2]。因此本文将高钙燕麦粉面包的钙含量设定为满足在200mg/100g之上。图1中添加量为20g时满足条件。结合前面的分析，鸡蛋壳粉添加量在20g时，对感官评分的影响较小。综上，将鸡蛋壳粉的添加量定在20g。

2.1.5 食盐添加量对面包品质的影响

参照实验1.2.3，以食盐的添加量为变量，依次添加1.25g、2.5g、3.75g、5g、6.25g，其余指标不变，进行感官评价的测定，结果可知，随着食盐添加量的增加，面包的感官评分先增加后下降，在2.5g时达到峰值，此时面包品质最好，故最佳食盐添加量为2.5g。造成这种现象的原因是因为食盐对于面包品质的影响主要在于调味及通过渗透压调节酵母的生长发酵,影响面筋的形成等[7]。食盐添加量过多时，较高的渗透压会影响酵母活性，进而降低面包品质；在食盐含量超过2%的面包中能略微感受到苦涩的味道,造成感官评分下降。

2.2 响应面试验

2.2.1 响应面试验优化数据

面包的比容是面包品质评定中十分重要而且较为简单的一项测定指标,也是最直观的数据之一。根据单因素实验的结果确定了在以混合面粉250g(高筋面粉∶燕麦粉为91∶9)为基准，以食盐添加量(A)、黄油添加量(B)、绵白糖添加量(C)为响应因素，面包比容为响应值(R1)。根据中心组和Box-Behnken试验设计原理，采用三因素三水平的响应面分析法来确定高钙燕麦粉面包的最佳配方。响应面试验因素水平见表2。为了研究所选因素对高钙燕麦粉面包的比容的影响,列出试验方案和结果见表3以及方差分析见表4，回归模拟的可信度分析见表5。

表2 响应面试验因素水平

表3 试验方案和结果

表4 响应面试验方差分析(比容)

表5 回归模型的可信度分析

2.2.2 回归方程的建立与分析

采用Design Expert软件对试验值采取二元回归拟合,模拟出高钙燕麦粉面包的比容对食盐添加量、黄油添加量和绵白糖添加量的二次多项回归方程：

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的数据分析得出,p<0.000 1表示所得回归方程的模型极显著。失拟检测p=0.407 4>0.05不显著,表明此回归的模型比较理想,可信度较高。复相关系数R2(Pred R-Squared)=97.43%,表示该模型与实际拟合程度较好,能说明97.43%响应值的变化,结果误差小。校正后R2(Adj R-Squared)=99.31%,说明有99%的弹性值变异分布在三因素之内,总变异度有1%不能由该模型来解释。

由表4可以看出，在上述选取的因素中对高钙燕麦粉面包比容的影响程度的强弱顺序依次为:绵白糖添加量(C)>食盐添加量(A)>黄油添加量(B)。

2.2.3 多因素交互作用分析

利用Design Expert软件，通过响应面分析可以得出食盐添加量(A)、黄油添加量(B)和绵白糖添加量(C)这三个因素的三维响应曲面图和等高线图，从中可以分析出这三个因素两两之间的交互作用强弱和对比容的影响程度。结果如图2，图3和图4。

图2食盐添加量和黄油添加量对高钙燕麦粉面包比容影响的三维响应曲面图和等高线图

由图2可以看出，随着食盐添加量的提高,高钙燕麦粉面包的比容先高后低呈一个曲线；当黄油的添加量逐渐增加时，比容大小也先升高到一个峰值，然后逐步下降。等高线图呈现出一个似椭圆的图,表明食盐添加量和黄油添加量2个因素有一定的交互作用，而食盐添加量对面包比容的影响相对显著一点。

由图3可以看出，在混合面粉总量不变的情况下,随着食盐添加量和绵白糖添加量的增加,面包的比容也先升高后降低,呈现出不同的峰形。由此可见适当地改变食盐添加量和绵白糖添加量能够使面包品质更好。从等高线图中也可以看出食盐添加量和绵白糖添加量之间有交互作用，绵白糖添加量对面包比容的影响明显高于食盐。

由图4可知,随着黄油添加量和绵白糖添加量的增加,面包比容先增加后减少。椭圆形的等高线图表明黄油添加量和绵白糖添加量这两个因素之间存在着交互作用。在等高线图中可以明显看出绵白糖对面包比容的影响程度大于黄油。

从图2、图3、图4可以看出,食盐添加量和绵白糖添加量对高钙燕麦粉面包比容的影响较为显著,食盐最佳添加量在1.75g～2.75g之间,绵白糖最佳添加量在29g～35g之间;而黄油添加量对面包比容的影响相对不大,最佳添加量在20.5g～26.5g之间。

2.3 高钙燕麦粉面包制作工艺优化

以混合面粉250g(高筋面粉∶燕麦粉为91∶9)为基准，根据二元回归拟合方程所建立的模型对影响因素进行优化分析,得出高钙燕麦粉面包的最优添加配比为:食盐添加量2.51g,黄油添加量25.03g,绵白糖添加量34.42g。为方便生产,将模型得到的参数进行修正得到加工中的实际添加量为食盐2.5g,黄油为25g,绵白糖为34g。在最优条件下模型预测的高钙燕麦粉面包的比容值为5.751 4 mL/g。

2.4 验证性试验

为检验该最优条件是否正确,将采用计算出的最优条件做高钙燕麦粉面包验证性试验。这里做三组平行验证性试验,数据见表6。

由表6可知，测得面包其平均值为5.76mL/g，与预测值5.75mL/g只相差0.01，故利用二元回归拟合方程对高钙燕麦粉面包的制作工艺优化的条件具有可靠性。其钙含量平均值为248.46mg/100g，钙含量远高于一般食品,能够作为补钙食品食用。

表6 验证性试验数据

3 结论

以单因素实验结果为依据，通过应用Box-Behnken分析法,利用Design Expert软件进行分析处理,得到影响面包比容的因素从大到小依次为:绵白糖添加量>食盐添加量>黄油添加量。通过软件给出的回归方程得到最优工艺参数为:食盐2.5g,黄油25g,绵白糖34g。

当燕麦粉添加量22.5g、鸡蛋壳粉添加量20g、食盐添加量2.5g、黄油添加量25g、绵白糖添加量34g时,做出的高钙燕麦粉面包的比容为5.76mL/g,钙含量值为248.46mg/100g，能够散发出熟燕麦特殊的香气，又拥有面包的奶香味，同时面包带有较为明显的甜味,呈现出淡淡的棕色，风味纯正,符合大部分消费者的口味,能够补充中国居民日常钙含量的摄入。