胡萝卜粉营养馒头的生产工艺研究

于辉，赵敏，杨鑫，陈家盛，姜鲁鑫，邢琳琳，毕延祥，王香媛，韩雨晴，岳凤丽

（山东农业工程学院，山东济南250100）

随着经济的发展，我国城乡居民生活水平已达到小康水平，富裕生活带来了膳食结构的改变。为了追求口感，食品制作越来越精细化，而精细化谷物食品中大多缺乏膳食纤维、维生素B1、谷维素等营养元素。根据《中国居民营养与慢性病状况报告（2015年）》，我国居民脂肪摄入量过多，平均膳食脂肪供能比超过30%，果蔬摄入量下降，膳食纤维、钙、铁、维生素等部分营养素缺乏仍然存在，而糖尿病和高血压等慢性病也因不合理的膳食结构趋于普遍化、低龄化，呈现高发态势。因此，在慢性病患者极速增多的情况下，当前饮食的主要需求是改变膳食结构，使营养全面化，同时又要求工艺简单、制作方便以适应当今快节奏的生活需要[1]。“混食效应”是指将许多不同的食物原料进行复合、复配，使营养加成化，利用其协同作用增强其利用率，达到多种性能提升的作用，增强原料的综合利用。例如在谷物粉料中加入蔬菜粉，可以保证营养均衡，降低食品安全风险，发挥营养素的叠合作用，降低现代慢性病的发生率，增强人民体质[2]。胡萝卜的营养价值是自20世纪人们认识维生素A后才被广泛重视和利用的，胡萝卜中含有丰富的维生素A，长期食用，可以使血液中胆固醇含量降低10%～20%，对预防心脏疾病和肿瘤有较好的作用，同时胡萝卜在一定程度上能刺激皮肤的代谢及内部血液的循环，起到美容养颜、预防上皮细胞癌变的作用[3]。但在实际的利用过程中，以胡萝卜为原料的加工品主要分为原味品、风味品和精提品，在当今市场竞争中，除了要有高新产品的出现外，更要有可以适合大众的产品，进行大众化、机械化生产。

馒头是北方的主要面食，已经有1700多年的历史，将小麦粉与水混揉、发酵、整形、蒸制等工艺操作简单，口味有麦芽甜香，而且咀嚼感和饱腹感较强[4]。但是随着社会的进步，机械化的大力发展，馒头也被逐渐商业化，同时，人们对于馒头的要求不仅仅局限在满足咀嚼感和饱腹感两个方面了，追求更多的是色泽、外观及营养价值，于是复配粉馒头受到了人们的青睐，目前已有百余种复配粉馒头出现在人们餐桌中，主要是以杂粮复配粉、果蔬复配粉、药膳复配粉等为主，玉米粉馒头、枸杞菜馒头、苦荞馒头、海带馒头等各种类的馒头均得到了消费者的一致好评[2]。

本研究将胡萝卜粉和小麦粉进行复配，然后优化制作工艺及条件，制作出口味优良、品质较优的胡萝卜粉营养馒头。对馒头的感官进行优化，选择被大多数人喜欢和认可的口味及外观，同时一改以往通过胡萝卜打浆然后混合制作面制品的方式，通过粉的复配，更加快捷方便，减少了设备的利用及工艺中复杂的操作，而且胡萝卜粉可储存、量化。在成品方面，提升了馒头的品质，改善了口感，充分利用了胡萝卜的优势，将其营养保健作用主食化，也为胡萝卜的深加工和综合利用提供了思路。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

小麦粉（香满园优质特一粉），益海嘉里（兖州）粮油工业有限公司；

胡萝卜粉（克拉农场），食品级，苏州悠时食品有限公司；

酵母，食品级，安琪酵母股份有限公司。

1.2 仪器与设备

搅拌机，BKB-40 L，广州焙可达机械设备有限公司；粉质仪，BLH-1500，浙江伯利恒仪器有限公司；

红外线快速水分测定仪，H11261，北京恒奥德仪器仪表有限公司；

质构仪，SMS TA.XT Plus，北京微讯超技仪器技术有限公司；

电磁炉，浙江苏泊尔股份有限公司；

恒温发酵箱，F-15HCA，博兰登Brondon；

游标卡尺、电子天平等。

1.3 方法

1.3.1 胡萝卜粉营养馒头的制作工艺

图1 胡萝卜粉营养馒头的制作工艺Fig.1 Production technology of nutritional steamed bread with carrot powder

1.3.2 工艺要点

（1）原料预处理

将小麦粉、胡萝卜粉过筛、准确称量，复配均匀；将酵母粉用36℃的温水充分活化。将胡萝卜粉与小麦粉过筛混合均匀。

（2）和面

将复配粉倒入和面机中，缓慢加入活化好的酵母，搅拌均匀后，加入温水和面。和面时间为15 min左右，面团终温为28℃。以面团表面光滑、不粘手，且具有一定的弹性为宜。

（3）发酵

将面团放在发酵箱中进行发酵。发酵温度30℃，相对湿度80%，发酵时间视发酵程度而定[5]。

（4）成型、醒发

取出发酵完成的面团，再次揉搓，约5 min左右，然后分割成100 g左右的小面团，揉捏至表面光滑无裂纹，半球状的馒头坯。将成型后的馒头坯放于35℃左右、相对湿度85%的发酵室中醒发40 min左右，有酒香气、色泽白净、发亮为止。

（5）蒸制、冷却

蒸汽加热，汽蒸约30 min。在室温中冷却后进行相关数据的测量及感官评定。

1.4 试验设计

1.4.1 单因素试验

（1）胡萝卜粉添加量对营养馒头品质的影响

首先按照GB/T14614-2006方法进行粉质曲线的测定，对胡萝卜粉添加比例为0.0%、3.0%、6.0%、9.0%、12.0%、15.0%的复配粉进行检测，根据曲线所显示数据分析出适宜制作的比例区间。然后通过标准制作工艺进行成品制作，以胡萝卜粉添加比例为变量，变量比例区间差额设为1.5%，设定酵母1.0%，发酵时间2.0 h，发酵温度35.0℃为定量，得到胡萝卜粉的适宜添加量。

（2）酵母添加量对营养馒头品质的影响

以酵母添加比例（0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%）为变量，设定胡萝卜粉添加比例6.0%，发酵时间2.0 h，发酵温度35.0℃为定量，得到合适的酵母添加比例。

（3）发酵时间对营养馒头品质的影响

以发酵时间（1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 h）为变量，设定酵母1.0%，胡萝卜粉添加比例6.0%，发酵温度35.0℃为定量，得到合适的发酵时间。

1.4.2 响应面优化试验

根据单因素试验确定的因素及水平，应用Design-Expert 8.0.6 Trial软件进行设计，建立3因素3水平共17个试验点，利用软件得到响应面的相关数据及图表，并进行方差分析，得出最佳的配方及工艺条件。

1.5 测定方法

1.5.1 面团特性的测定

面团的标准吸水率、形成时间、稳定时间等粉质特性用BLH-1500电子粉质仪，方法依据GB/T14614-2006《小麦粉面团的物理特性吸水性和流变性的测定粉质仪法》中的方法。

1.5.2 馒头的高度、直径、比容的测定

使用游标卡尺，对成品馒头的高度和直径进行精准测量，计算出各个馒头的高径比。

质量：利用电子天平精准称量，单位：g。

体积：菜籽置换法，单位：mL。

比容：体积/质量，单位：mL/g。

1.5.3 质构测定

通过SMS TA.XT Plus质构仪分析质构特点[6-9]。

1.5.4 馒头的感官评价方法

组建感官评定小组，挑选16名经过培训的人员进行感官评定，依据感官评定表要求进行打分，取平均值作为结果，感官评分标准见表1[10-12]。

表1 馒头感官评分标准Table 1 Steamed bread sensory evaluation criteria

2 结果与分析

2.1 胡萝卜粉营养馒头的单因素试验

2.1.1 胡萝卜粉添加量对馒头品质的影响

（1）对面团粉质特性的影响

按照GB/T14614-2006方法对添加 0.0%、3.0%、6.0%、9.0%、12.0%、15.0%的胡萝卜粉的复配粉用粉质仪分别进行测定。不同胡萝卜粉添加比例的复配面团粉质特征见表2。

表2 胡萝卜、小麦复配面团的粉质特征Table 2 The silty character of the mixed dough of carrot and wheat

优质小麦粉的吸水率大约在60%～70%，因此在制作成品的过程中，要控制复配粉的吸水率在这个区间内。由表2可知，随着胡萝卜粉添加量的增加，面团的吸水率呈上升趋势，这是因为胡萝卜粉纤维素的含量较高，纤维素存在着极高的吸水率与持水率，可以增强面团的吸水功能[13，14]。形成时间反映了面筋网络结构形成速度，对于馒头面团的形成时间，控制在2.0～4.0 min较为合适。由表可知，面团的形成时间随着胡萝卜粉添加比例的增加先增加后下降，添加比例为6.0%时，形成时间最长。稳定时间是衡量面团耐揉程度和稳定性的重要指标，根据SB/T 10139-1993可知，馒头用粉的粉质曲线稳定时间的质量标准≥3.0 min，一般控制在3～4.5 min效果较为理想。随着胡萝卜粉添加比例的增加，稳定时间呈现先增加后降低趋势，胡萝卜粉添加比例为6.0%时，面团稳定时间最长。弱化度可以反映面团对机械剪切力的耐磨系数，弱化度数值越大，面筋力越小，越不容易成型。随着胡萝卜粉增大，弱化度增加，面团成型性变差。质量指数也是分析面粉品质的重要指标，随着胡萝卜粉添加比例的增加，质量指数呈现先上升后下降趋势，添加比例为15%时，质量指数降低到接近50，面团加工性能差。综上所述，当胡萝卜粉添加比例为6.0%时，更加适宜进行馒头的制作。

（2）对馒头感官品质的影响

总粉料300.0 g，酵母添加量1.0%，发酵时间2.0 h，发酵温度35.0℃，使用3.0%、4.5%、6%、7.5%、9%的胡萝卜粉与小麦粉复配，制作馒头。馒头的感官品质数据结果见表3。

表3 胡萝卜粉添加量对馒头感官品质的影响Table 3 Effects of carrot powder on sensory quality of steamed bread

由表3可知，随着胡萝卜粉添加比例的增加，胡萝卜粉馒头感官评分先增后减，当添加比例为6.0%时评分最高，为81.5分，此时产品外观饱满，有淡淡的胡萝卜色，内部气孔分布均匀，口感香软可口。添加比例为9.0%时，产品色泽不好，虽然胡萝卜香味更加浓郁，但质地变硬，感官评分较低。因此，选择6.0%的胡萝卜粉添加比例来进行下一步的响应面优化实验。

2.1.2 酵母添加量对馒头品质的影响

按复配粉300 g，其中胡萝卜粉添加量为6.0%，发酵时间为2.0 h，发酵温度为35.0℃，使用0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%五个水平的酵母粉添加量进行馒头的制作，结果见表4。

表4 酵母添加比例对馒头品质的影响Table 4 The influence of adding yeast ratio on steamed bread quality

由表4可知，随着酵母添加量的增加，评分先增后减，在添加比例为0.9%时产品综合评分最高，为83.4分，此时产品外观光滑，剖面气孔均匀致密，复原性好，咀嚼性好。添加比例为1.2%及以上时，面团发酵时间减少，发酵明显且过度，面筋网络持气性变差，内部气泡分布不均匀。因此，酵母添加量选择0.9%来进行后续的响应面优化实验。

2.1.3 发酵时间对馒头品质的影响

按复配粉300 g，其中胡萝卜粉添加量为6.0%，酵母添加量为1.0%，发酵温度为35.0℃，发酵时间选用1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 h这五个水平进行馒头的制作，结果见表5。

表5 发酵时间对馒头品质的影响Table 5 The influence of fermentation time on steamed bread quality

由表5可知，随着发酵时间的延长，制品各项感官指标得分呈现先增后减的趋势。当酵母发酵时间为2.0 h时，分数最高，产品外观形状良好，气孔分布均匀且致密，咀嚼性好。发酵时间为3.0 h时，发酵过度，气孔大而不均匀，咀嚼性变差，酸味明显。因此，发酵时间选择2.0 h来进行后续的响应面优化试验。

2.2 响应面实验结果与分析

2.2.1 响应面分析试验设计及结果

结合单因素确定试验所得的结果进行响应面优化试验的设计，采用3因素3水平共17个试验点的响应面分析试验。响应面设计因素水平及编码见表6，响应面分析试验设计及结果见表7。

表6 响应面设计因素水平及编码Table 6 Response surface design factor level and coding

表7 响应面分析试验设计及结果Table 7 Experimental design and response surface analysis results

将试验所得数据汇总，通过Design-Expert 8.0.6软件进行响应面试验设计和方差分析。响应面分析试验设计及结果见表7。对数据进行回归模型优化，得到的感官评分R1与3因素间的二次多元回归方程为：R1=88.79-0.81A-4.33B+2.31C+0.47AB-0.33AC+0.55BC-7.64A2-3.46B2-5.25C2。

方差分析结果见表8。由表8可知，分析结果的模型P值为0.0004，显著性为显著。失拟项的P值为0.2513，显著性为不显著，说明模型拟合程度好。离散系数CV=2.40%，校正系数R2=0.9611，表明实际试验值和模型预测值的拟合相关性较好，可以用此模型来预测和分析胡萝卜粉营养馒头的最佳配方及制作工艺。B、C、B2、C2对感官评分的影响显著，A2对感官评分的影响极显著，A、AB、AC、BC对感官评分的影响不显著。

表8 感官评定响应面方差分析结果Table 8 Sensory evaluation of the response surface analysis of variance results

图2 胡萝卜粉添加比例与酵母粉添加比例交互作用的响应面图和等高线图Fig.2 Response surface plot and contour plot of the interaction between carrot powder content and yeast powder content

图3 胡萝卜粉添加比例与发酵时长交互作用的响应面图和等高线图Fig.3 Response surface plot and contour plot of the interaction between carrot powder content and fermentation time

图4 酵母粉添加量与发酵时长交互作用的响应面图和等高线图Fig.4 Response surface plot and contour plot of the interaction between yeast content and fermentation time

2.2.2 响应面各因素间交互影响分析

根据回归模型，确定胡萝卜粉营养馒头的最佳配方及制作工艺，各因素间交互影响的响应面图及等高线图见图 2～4。

由图2～4及表8（见上页）可知，响应面图形为曲面，且有明显的凹凸，感官评分存在极值，该极值是响应面的最高点。模型中的胡萝卜粉添加量没有显著影响，但是胡萝卜粉添加量的二次项具有极显著影响，酵母粉添加量和酵母粉添加量的二次项对感官评分都有显著影响，发酵时长和发酵时长的二次项对感官评分都有显著影响。

3 结论

本研究通过对多个因素进行预试验筛选，选出影响较大的三个因素，然后运用响应面理论设计试验，研究出胡萝卜粉营养馒头的最佳工艺。最终研究得出，在胡萝卜粉添加量6.0%，酵母粉添加量0.9%，发酵时间2.0 h的水平下，馒头的感官评分的预测值为88.79分，制作出的馒头评分较高，有较好的品质及风味。

随着慢性病患者的增多，人们对健康营养愈加重视，具有营养附加值的主食逐渐被人们所认可，因此胡萝卜粉营养馒头的工艺探究，在原料方面将胡萝卜的营养主食化，工艺简单化，为胡萝卜的综合利用提供了有效途径。而且通过研究，此工艺制作的馒头符合大多数人的口味喜好，应用前景广阔。