响应面法优化灵武长枣吐司面包配方及加工工艺

刘紫韫，李喜宏*，李文瀚，朱刚，班兆军，汤尧

1. 天津科技大学食品工程与生物技术学院（天津 300457）；2. 宁夏中玺枣业股份有限公司（宁夏 751400）；3. 天津捷盛东辉保鲜科技有限公司（天津 300300）

吐司是由英文“toast”音译而来，是用长方形带盖或不带盖的模具烘烤制作出的听型面包，属于西式面包的一种[1]，当前越来越多的西式烘焙产品在中国普及，人们对于吐司的消费需求也在逐年提高[2]。随着现代人群合理饮食的意识逐渐增强，人们对于食品的选择也愈加挑剔，普通吐司面包由于过于香腻、营养成分不足等原因已不能满足大众的需求。另外，人们对优质吐司的外形要求很高，普通吐司面包由于外形不够饱满，略有收腰坍塌现象等原因不被人们所接受，故而人们开始尝试用创新型食材来代替传统吐司食材，以满足大众在口感和营养方面的需求。

灵武长枣是宁夏回族自治区的“地理标志保护产品”，其果实色艳、肉厚、质脆，酸甜适口，富含各种矿物质和维生素，特别是每100 g鲜枣中维生素C含量高达345 mg以上，是中华猕猴桃的2倍以上，作为药用益气补中、润心肺、滋脾胃、生津液、补五脏，故而有“百果之王”之美称[3]。但是近年来，关于灵武长枣加工方面的研究较少，仅杨蓉等[4]进行了武长枣果汁的生产工艺研究，马亮等[5]进行了灵武长枣皮中食用色素提取工艺的研究。

若能将灵武长枣干枣及其枣渣广泛应用于食品加工中，不仅可以提高食品的营养价值和感官特性，又可避免枣渣等资源的浪费，提高经济效益。因此，试验将灵武长枣加工副产物——枣渣，自制加工为枣粉与面粉混合后经过一系列加工成灵武长枣吐司面包，利用响应面分析法优化并确定出吐司制作的最佳工艺和配方，针对传统吐司面包的不足，制成一种外形挺立饱满，内部组织细腻有层次，富有营养价值的营养强化型灵武长枣吐司面包，探索出灵武长枣精深加工高效利用新路子。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 灵武长枣粉的制备

将灵武长枣加工副产物——枣渣，去核后，放入鼓风干燥箱中，在45～60 ℃条件下烘20 h，至含水率约10%，用高速万能粉碎机将其研磨成粉，过0.15 mm筛密封储存于干燥阴凉处后待用。灵武长枣，产地宁夏，由宁夏中玺枣业股份有限公司空运至天津科技大学试验库。

1.1.2 其他材料

酵母，安琪牌活性干酵母；面粉，上一道牌高筋面粉，黄油、鸡蛋、白砂糖、盐，市售。

1.2 仪器与设备

高速万能粉碎机，天津市泰斯特仪器有限公司；WGL-30 B电热鼓风干燥箱，天津泰斯特仪器有限公司；柏翠面包机，北京中兴柏翠电器有限公司；JJ-1000精密型电子天平，常熟双杰测试仪器厂；TA.xTPlus质构仪，英国Stable Micro Systems；HP-200精密色差仪，上海汉谱光电科技有公司。

1.3 试验方法

1.3.1 灵武长枣吐司面包制作工艺

原辅料的称取→调制面团→发酵→塑形→醒发→烘烤→冷却→灵武长枣吐司面包成品→测定指标

1.3.2 操作要点

前期将黄油隔水软化，将灵武长枣粉和水混匀（成枣泥状），再向面包桶中依次倒入称量好的全蛋液、黄油、水（30 ℃左右）、白砂糖、食盐、面粉和活性干酵母，让各原辅料在面包桶中均匀搅拌不同时间直至面团成型。设置温度为28～32 ℃，相对湿度为85%～90%条件下，将面团分别发酵不同时间，再进行揉面塑形10 min。设置温度为38～42 ℃，相对湿度为85%～90%条件下，将面团醒发约60 min，完成后在180 ℃下烘烤40 min，即完成灵武长枣吐司面包的制作，在常温下自然冷却1 h后检测各指标。

1.3.3 灵武长枣粉添加量的选择

灵武长枣粉的添加量分别为0%，5%，10%，15%，20%和25%（均以面粉总量的百分基数计），其余辅料添加量：白砂糖12%、黄油7%、酵母1%、食盐1%、鸡蛋15%、水适量。按照1.3.1和1.3.2的方法制作灵武长枣吐司面包，研究灵武长枣粉的添加量对吐司的比容、含水率、色差和质构的影响；同时进行感官评价。

1.3.4 灵武长枣吐司面包制作单因素试验

在确定灵武长枣粉添加量的基础上，以灵武长枣吐司面包的比容、高径比为考核指标，分别考察酵母添加量、揉面时间和发酵时间对灵武长枣吐司面包的影响。按照表1中所列因素和水平进行单因素试验。

表1 单因素试验因素水平

1.3.5 灵武长枣吐司面包制作响应面试验

面包比容是评价面包烘烤品质的最直观的依据，在单因素试验的基础上，选取酵母添加量（%），揉面时间（min）及发酵时间（min）这3个因素为自变量，以灵武长枣吐司面包比容为响应值，依据Box-Behnken中心组合设计原理进行响应面分析，对吐司进行三因素三水平的响应面分析试验，优化灵武长枣吐司面包最佳工艺配方，分析因素与水平见表2。

表2 响应面试验因素水平

1.4 灵武长枣吐司面包考核指标的测定方法

1.4.1 灵武长枣吐司面包比容的测定

根据GB/T 20981—2007中面包比容的测量方法——油菜籽置换法，对灵武长枣吐司面包进行测定[6]。

1.4.2 灵武长枣吐司面包高径比的测定

分别用直尺测出灵武长枣吐司面包的高度（cm）与直径（cm）[7]。

1.4.3 灵武长枣吐司面包含水量的测定

根据GB/T 20981和2007中面包水分的测量方法——恒重法，对灵武长枣吐司面包进行测定[8]。

1.4.4 灵武长枣吐司面包色差的测定[9]

利用HP-200精密色差仪对灵武长枣吐司面包芯的色泽进行色差的测定，仪器测量前先进行黑板和白板校准，记录结果中的L*（亮度）、a*（红绿程度）、b*（黄蓝程度）值，每组样品重复测定3次，取平均值。

1.4.5 灵武长枣吐司面包质构的测定[10]

选择灵武长枣吐司面包约中间位置处，切出10×10×2 cm3的面包片作为测试样品。采用TA. xTPlus质构仪测定灵武长枣吐司面包的硬度：选用P-100探头，测试前速度2 mm/s，测试时及测试后速度1 mm/s，下降距离7 mm，探头对准样品中间，压缩50%。每组试验进行3次平行试验取平均值。

1.4.6 灵武长枣吐司面包的感官评分

感官评定由10位食品专业的学生作为评定员，参照表3从形态、组织、口感、风味和色泽5个方面对灵武长枣吐司面包进行评定，评分结果为10人的平均值，总分100分。

表3 灵武长枣吐司面包感官评分标准

1.5 数据处理

运用Microsoft Excel 2010对试验数据进行处理并绘制图表，采用Design Expert 8.0进行数据统计分析。

2 试验结果与分析

2.1 灵武长枣粉添加量选择试验

依照1.3.1和1.3.2小节的方法进行试验，得出灵武长枣粉的添加量对吐司面包各指标的影响见表4。由表4的数据可知，随着灵武长枣粉添加量的增加，吐司面包的比容整体呈现下降的趋势，且在枣粉添加量为0%～15%时下降显著，大于15%时变化不明显；吐司面包的含水量和硬度均逐渐增大；吐司面包的色度值L*明显降低，a*和b*逐渐增加；感官评分随着灵武长枣粉的增加呈现先升高后降低的趋势，且当灵武长枣粉添加量为15%时吐司面包的感官品质最好，评分为89分。

由于灵武长枣粉中不含面筋蛋白，将其添加到面粉中后，易将面团中原有面筋蛋白稀释，甚至对面团的面筋网络结构起到一定的破坏作用，导致面团在发酵和醒发的过程中受到影响而无法完全起发或将延长发酵所需时间[11]，故而吐司面包的体积和比容较空白对照组（灵武长枣粉的添加量为0%）小，且随着灵武长枣粉添加量的增加，吐司面包的比容呈现逐渐减小的趋势；另外由于灵武长枣膳食纤维含量高，尤其集中在枣皮中，将其枣渣研磨成粉后成为高膳食纤维的粉质原料具有滞水作用[12]，因此灵武长枣粉的持水性强，灵武长枣粉的添加使吐司面包的含水量提高；随着灵武长枣粉添加量的增加，吐司面包的硬度升高趋势明显，这可能是由于灵武长枣粉吸水率较高且对面筋网络结构起到一定破坏作用，它们填充在面筋网络中使面团的硬度增加；吐司面包的颜色是影响消费者对其感官品质进行评价的重要指标之一，灵武长枣粉的添加对吐司面包芯儿的色度有较大影响，L*值逐渐减小说明吐司的亮度逐渐降低，a*、b*显著增加即吐司面包的红度值和黄度值逐渐升高，故而吐司越来越呈现出灵武长枣的特征颜色；结合上述试验结果以及感官评价分析，灵武长枣粉的最佳添加量为15%。

表4 灵武长枣粉添加量试验结果

2.2 灵武长枣吐司面包加工工艺优化

2.2.1 灵武长枣吐司面包制作单因素试验

2.2.1.1 酵母添加量对灵武长枣吐司面包品质的影响

从图1可以看出，随着活性干酵母添加量的增加，灵武长枣吐司面包的比容和高径比都呈现先逐渐升高后下降的趋势，且当活性干酵母添加量为1.4%时，比容和高径比呈现最大值，分别为4.77 mL/g和0.84。酵母的添加量影响吐司面包的形态和品质，添加的过多或过少都会影响其发酵效果，当添加量过少时面团发酵不完全，吐司的比容和高径比较低，当添加量过多时，面团成熟过度，易使面包出现孔洞及塌陷现象。综合分析，当活性干酵母添加量为1.4%时为最佳。

2.2.1.2 揉面时间对灵武长枣吐司面包品质的影响

从图2可以看出，随着揉面时间越来越长，灵武长枣吐司面包的比容和高径比都呈现出先升高后微降的趋势，且在揉面时间为15 min时，比容和高径比呈现出最大值，分别为4.79 mL/g和0.79。适宜的揉面时间使面筋蛋白与水结合后，更好的形成稳定的网络结构，影响吐司的体积和相关参数指标[13]，当揉面时间大于15 min时，揉面时间对灵武长枣吐司面包的形态影响不大，由试验结果分析，揉面时间为15 min为宜。

图1 酵母添加量对灵武长枣吐司面包品质的影响

图2 揉面时间对灵武长枣吐司面包品质的影响

2.2.1.3 发酵时间对灵武长枣吐司面包品质的影响

从图3可以看出，随着发酵时间越来越长，灵武长枣吐司面包的比容和高径比都呈现先逐渐升高后下降的趋势，且当发酵时间为90 min时，比容和高径比呈现最大值，分别为4.80 mL/g和0.79。发酵时间影响面团的成熟度，进而影响吐司面包的形态和大小，综合分析发酵时间为90 min时为最佳。

图3 发酵时间对灵武长枣吐司面包品质的影响

2.2.2 灵武长枣吐司面包响应面分析试验

2.2.2.1 响应面分析试验结果

试验结果见表5，利用Design Expert 8.0对试验结果进行二元回归拟合，可得回归方程：Y=5.14+0.018A+0.023B+0.048C-0.012AB-0.017AC-0.012BC-0.33A2-0.19B2-0.023C2。方差分析见表6。

对表6数据进行分析，p＜0.000 1表明此回归模型高度显著；失拟项p=0.561 7＞0.05，表明此回归模型可信度相对较高；决定系数R2=0.998 4，表明此模型有很好的拟合度；信噪比为59.622＞4，表明试验精度很高。故而此回归模型能将酵母含量、揉面时间以及发酵时间3个因素对灵武长枣吐司面包比容值的影响较准确的模拟出来，其中一次项A、B、C，二次项A2、B2、C2极显著，二次项AC显著，AB、BC不显著，各因素影响吐司比容的大小依次为C（发酵温度）＞B（发酵时间）＞A（酵母含量）。

通过对回归方程以及表6、图4～图6的分析，得出最佳工艺条件为：酵母添加量1.40%、揉面时间15.05 min、发酵时间105.00 min。最优工艺条件下吐司比容的预测值为5.16 mL/g。

表5 响应面分析试验结果

表6 ANOVA分析结果

图4 揉面时间和酵母含量交互作用的响应面

图5 发酵时间和酵母含量交互作用的响应面

图6 发酵时间和揉面时间交互作用的响应面

2.2.2.2 响应面分析验证试验

进行修正后的最优工艺条件为：酵母添加量1.4%、揉面时间15 min、发酵时间105 min。在此最优工艺基础上，以验证其可靠性为目的进行3组平行试验，测出的比容分别为5.12，5.13和5.14 mL/g，平均比容为5.13 mL/g，与预测值相比，相对误差仅为0.58%，故而说明利用响应面法优化灵武长枣吐司面包中的工艺条件研究是具有可靠的。

3 结论

通过灵武长枣粉添加量选择试验确定出灵武长枣粉的最佳添加量为15%，在单因素试验的基础上利用响应面分析法对工艺条件进行优化，确定出最佳工艺条件为：酵母添加量1.4%、揉面时间15 min、发酵时间105 min。在此条件下制作出的灵武长枣吐司面包比容为5.13 mL/g，与理论值的相对误差仅为0.58%，说明该试验数据较准确可信度高，从而避免了枣渣等资源的浪费，提高经济效益，促进灵武长枣吐司面包工业化生产，为灵武长枣精深加工高效利用探索新道路。