面包复合改良剂的研究

许粟，黎代权，余茜，肖娟，苏美棋，马风伟，马立志，刘晓燕，梁建芬

（1.贵阳学院食品与制药工程学院，贵州贵阳550005；2.贵州医科大学神奇学院，贵州贵阳550004；3.中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京100083）

面包是人类的主食之一，是以小麦粉经发酵、焙烤制作而成。小麦粉的品质、面包改良剂的选择以及面包制作工艺技术，均能影响面包的加工品质和食用品质[1-3]。面包品质改良剂是由一种或多种成分组成的能延缓面包的老化，改变面团的筋力，提高面团的机械加工性能的物质，是一种多功能的食品添加剂[4]。一般包括氧化剂、还原剂、乳化剂及酶制剂等[5]。Laurikainen等[6]研究显示，木聚糖酶可增加面团的稳定性和柔软度，使麸皮面包弹性显著提高。S.Moayedallaie等[7]研究显示，脂肪酶与乳化剂双乙酰酒石酸单甘油酯 （diacetyl tartaric acid ester of mono-glycerides，DATEM）可使面包比体积显著增加。翟力等[8]研究结表明，添加了黄原胶能使面团的吸水率、稳定时间和拉伸阻力增加，延缓面包老化。Himmelstein等发现半纤维素酶能够提高面团可加工性和面包入炉急胀能力，延缓其老化[9]。Funami等[10-11]研究表明非离子多糖、食品亲水胶体及乳化剂都可以与淀粉相互作用，能有效降低淀粉的回生速度。刘延奇等研究发现抗坏血酸可以利用其存在的羟基和羧基与淀粉分子结合，从而限制淀粉的回生[12]。根据以上研究表明在面包制作过程中适当添加面包改良剂如亲水胶体、乳化剂、酶制剂等可有效的改善面包的加工和食用品质。与此同时，按一定比例在小麦粉中添加复合改良剂，具有比使用单一改良剂更好的面团品质改良效果[13]。因此，对面包复合改良剂进行研究与开发有利于生产出品质和口感更佳的面包食品。

本研究以面包粉为原料，研究亲水胶体（阿拉伯胶）、乳化剂（卵磷脂）、酶制剂（α-淀粉酶）3种品质改良剂对面包不同品质的作用效果，通过测定发酵流变特性、面包比容、品质的评定以及响应面法确定3种改良剂复配的最佳添加量，以开发出作用效果好、被广大消费者所接受的面包。

1 材料和方法

1.1 原料与试剂

面包粉：北京佐竹精麦面粉有限公司；鲜酵母：河北马利食品有限公司；白砂糖：中国糖业酒类集团公司；食盐：中盐北京市盐业公司；α-淀粉酶（5000 IU，分析纯）：维信生物科技有限公司；卵磷脂（分析纯）：嘉吉亚太食品系统（北京）有限公司；阿拉伯胶（分析纯）：深圳市江源商贸有限公司。

1.2 仪器与设备

BL-2200H电子天平：日本岛津公司；Kenwood760和面机：英国Kenwood公司；SEZ-P醒发箱、SEZ-2YG烤箱：珠海三麦机械有限公司；SANYO冰箱：Biomedical Freezer；F3流变发酵测定仪：法国肖邦（CHOPIN）技术公司。

1.3 方法

1.3.1 新鲜面团、面包的制作流程

操作要点：

1）原辅料预处理：准确称取面粉100 g、酵母3 g、白砂糖10 g、食盐1 g、水58 mL和添加剂（按试验分别添加单一改良剂和复合改良剂）。先将面粉与添加剂混匀，加入和面机，再将白砂糖、食盐和鲜酵母分别用水溶解，加入和面机。

2）面团搅拌：先将和面机调至min档（43 r/min）搅拌3 min，然后将速度调为1档（83 r/min）搅拌1 min，再转至2档（101 r/min）搅拌1 min，最后调至3档（120 r/min）搅拌5 min后结束。此时面团表面平滑光洁，面团质地柔软，可被拉成均匀的薄膜。和好的面团，温度在（25±1）℃，面团温度通过调整加入面中的水温来控制。

3）发酵：将调制好的面团取出放在不锈钢盆中并盖上保鲜膜，在醒发箱中发酵。发酵温度为30℃，发酵时间为40 min。

4）分割整形：取出发酵好的面团将其分割为100g/个的面块，进行压片、排气，卷为长约8 cm、直径约4 cm的圆柱形，置于听型面包模具中。

5）醒发：整形好的面团接缝处朝下，置于面包听中，进入温度（37±1）℃、相对湿度85%的醒发箱中醒发45 min。

6）烘烤：醒发好的面团进行烘烤，烘烤条件为面火温度150℃、底火温度170℃，烘烤25 min。烤炉内放置一盆清水以调节烤箱温度。

7）冷却及装袋：烤完取出面包听，将面包从烤听中轻轻磕出，放在室温（25±1）℃冷却，1 h后装入保鲜袋密封。

1.3.2 单因素试验

通过单因素试验研究3种改良剂：阿拉伯胶（不同添加量：0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%）、α-淀粉酶（不同添加量：6、7、8、9、10 mg/kg）、卵磷脂（不同添加量：0.35%、0.40%、0.45%、0.50%、0.55%）对面团产气量的影响，最终确定改良剂的添加量。

1.3.2.1 发酵流变特性的测定

将调制好的面团放入发酵流变仪中，（添加单一改良剂测定条件：面团315 g、砝码质量：1 kg、温度38℃、测定3 h；添加复合改良剂测定条件：面团250 g、砝码质量：1 kg、温度38℃、测定3 h）测定面团在发酵过程中产生的总CO2气体的量以及面团的持气量。发酵流变仪主要是对面团在发酵过程中产生CO2气体的量以及面团的持气力进行评价。

1.3.2.2 面包比容的测定（油菜籽排除法）

参考GB/T14612-2008《粮油检验小麦粉面包烘焙品质试验中种发酵法》，面包出炉5min内，称取面包的重量；用油菜籽置换法测面包的体积，记录每个面包的重量和体积，分别取平均值W和V。面包比容计算公式如下：

式中：SV为面包比容，mL/g；V为样品面包体积平均值，mL；W为样品面包质量平均值，g。

1.3.2.3 面包品质的评定

面包的品质的评定主要通过感官评价法，评分标准参照美国烘焙学院在1937年所设计的标准。

1.3.3 响应面法优化试验

根据单因素试验，采用三因素三水平的响应面法，试验因子编码及水平见表1。

表1 响应面三因素三水平试验设计Table 1 Response surface three-factor five-level experimental design

1.4 数据处理

在单因素试验的基础上，采用响应面法，按照Design Expert软件中的 Central Composite Design模型，对试验设计各组的CO2产气量进行方差分析、回归分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 卵磷脂的单因素试验

卵磷脂的添加量对面团产气量的影响见图1。

图1 卵磷脂的添加量对面团产气量的影响Fig.1 Effect of the amount of lecithin added on the gas production of dough

由图1可以看出：随着卵磷脂添加量的增加（0.35%～0.55%），面团的产气量呈先升高后下降的趋势，且趋势变化显著；当卵磷脂添加量为0.45%时，面团的产气量最大且为3 026 mL。因此，卵磷脂的最适添加量为0.45%。

2.1.2 α-淀粉酶的单因素试验

α-淀粉酶的添加量对面团产气量的影响见图2。

图2 α-淀粉酶的添加量对面团产气量的影响Fig.2 Effect of the amount of α-amylase added on the gas production of dough

由图2可以看出：随着α-淀粉酶添加量的增加（6 mg/kg～10 mg/kg），面团的产气量呈先升高后下降的趋势，且趋势变化显著；当α-淀粉酶的添加量为8 mg/kg时，面团的产气量最大且为2 971 mL。因此，α-淀粉酶的最适添加量为8 mg/kg。

2.1.3 阿拉伯胶的单因素试验

阿拉伯胶的添加量对面团产气量的影响见图3。

图3 阿拉伯胶的添加量对面团产气量的影响Fig.3 Effect of the amount of gum arabic on the gas production of dough

由图3可以看出，随着阿拉伯胶的添加量的增加（0.5%～1.5%），面团的产气量呈先升高后下降的趋势，且趋势变化显著；当阿拉伯胶的添加量为1%时，面团的产气量最大且为3 697 mL。因此，阿拉伯胶的最适添加量为1%。

2.2 响应面试验设计及数据结果

响应面分析试验设计结果见表2，回归模型方差分析表见表3。

表2 响应面分析试验设计及结果Table 2 Response surface analysis test design and results

表3 回归模型方差分析表Table 3 Regression model analysis of variance

按照Design Expert软件中的Central Composite Design模型，对试验设计各组的CO2产气量进行回归分析，得回归方程为：

式中：Y为CO2气体产量；A、B、C分别为上述3个自变量的编码值。

试验所选模型的失拟项p=0.118 4＞0.05，失拟项差异不显著，表明该方程对试验拟合度好，试验误差小。因此，可使用此数学模型对所得的试验结果进行数据统计分析。该模型相关系数是0.968 4，校正决定系数是0.927 8，该模型能解释97.71%响应值变化，仅有2.29%的变异不能用此模型解释；它和校正决定系数接近，表明此模型是合适的。一次项A、B、C不显著，二次项 A2、B2、C2极显著，交互项 AB、AC、BC 显著，说明各因数对面团发酵过程中产生CO2气体的影响显著。

依据3个一次项回归系数绝对值的大小可知因素主效应关系为：卵磷脂＞α-淀粉酶＞阿拉伯胶。

2.3 CO2气体响应面法分析与优化

2.3.1 CO2气体响应面法分析

根据模型的回归方程，固定一个因素在编码值0水平，分析另外两个因素对CO2产量的影响，Design Expert软件生成3个三维响应面见图4～图6。

图4 阿拉伯胶和卵磷脂添加量对面团产生CO2气体量的影响Fig.4 Effect of the amount of gum arabic and lecithin added on the amount of CO2gas produced in the dough

从图4可以看出，α-淀粉酶的添加量为8 mg/kg时，阿拉伯胶和卵磷脂添加量对面团产生CO2气体量的影响。当卵磷脂添加量不变时，随着阿拉伯胶添加量的升高，面团产生的CO2气体量先升高后降低；当阿拉伯胶的添加量不变时，随着卵磷脂的添加量升高，面团产生的CO2气体量有相同的变化趋势。CO2气体的变化速率显示卵磷脂的主效应大于阿拉伯胶，与统计结果相符。

图5 阿拉伯胶和α-淀粉酶添加量对面团产生CO2气体量的影响Fig.5 Effect of the amount of gum arabic and α-amylase added on the amount of CO2gas produced in the dough

从图5可以看出，卵磷脂的添加量为0.45%时，阿拉伯胶和α-淀粉酶添加量对面团产生CO2气体量的影响。当阿拉伯胶添加量不变时，随着α-淀粉酶添加量的升高，面团产生的CO2气体量先升高后降低；当α-淀粉酶添加量不变时，随着阿拉伯胶添加量的升高，面团产生的CO2气体量有相同的变化趋势。CO2气体的变化速率显示α-淀粉酶的主效应大于阿拉伯胶，与统计结果相符。

图6 α-淀粉酶和卵磷脂添加量对面团产生CO2气体量的影响Fig.6 Effect of the amount of α-amylase and lecithin added on the amount of CO2gas produced in the dough

从图6可以看出，阿拉伯胶的添加量为1%时，α-淀粉酶和卵磷脂添加量对面团产生CO2气体量的影响。当α-淀粉酶添加量不变时，随着卵磷脂的添加量升高，面团产生的CO2气体量先升高后降低；当卵磷脂添加量不变时，随着α-淀粉酶添加量的升高，面团产生的CO2气体量有相同的变化趋势。CO2气体的变化速率显示卵磷脂的主效应大于α-淀粉酶，与统计结果相符。

2.3.2 复合改良剂配方优化

用Design Expert软件进行响应面优化，所得到的优化的结果为：阿拉伯胶添加量1.01%，卵磷脂添加量0.44%，α-淀粉酶添加量7.96 mg/kg。在此优化条件下，响应面模型所预测的CO2最大产气量为4 095 mL。

2.3.3 验证试验

对响应面法优化的结果进行验证，即使用阿拉伯胶添加量1.01%，卵磷脂添加量0.44%，α-淀粉酶添加量7.96 mg/kg这一组合，进行优化试验结果的验证。在此条件下，面团产生CO2气体量为4 103 mL，误差值为0.12%接近且都高于Design Expert软件得到的预测值。由此证明试验模型合理，试验结果理想。

2.4 优化结果与空白和只添加单一改良剂的结果比较

2.4.1 面团产气量及面包比容的比较

表4比较了空白、阿拉伯胶与复配最优组合面团的产气量及面包的比容。

表4 空白、阿拉伯胶与复配最优组合面团产气量及面包比容的比较Table 4 Comparison of gas production volume in dough and specific bread volume of blank，gum arabic and compound additives

由表4可以看出，复配后的添加剂对于提升面团在发酵过程中CO2气体产量较空白和只添加阿拉伯胶有非常明显的效果，差异显著。说明本试验的复配添加剂对于促进面团产生CO2气体是有意义的。当添加阿拉伯胶时，面包的比容较空白差异不显著；当添加复合添加剂后，面包的比容较添加阿拉伯胶和空白有较大提高，差异显著。因此，说明该复合添加剂对于提升面包的比容有较大的促进作用。

2.4.2 面包品质的比较

应用不同的添加剂获得面包的外观及断面分别如图7，图8所示，其感官评价结果如表5所示。

图7 空白、添加阿拉伯胶及添加复合添加剂的面包体积的比较Fig.7 Comparison of bread volume with blank，added gum arabic and adding compound additives

图8 空白、添加阿拉伯胶及添加复合添加剂的面包质构的比较Fig.8 Comparison of bread texture with blank，gum arabic and additive additives

表5 阿拉伯胶与复合改良剂对面包感官评分的影响结果品质评定结果Table 5 Quality evaluation results of adding composite additives，single additives and blank bread

由表5可知：当只添加单一改良剂时，面包的品质较空白有所提高，但是改良效果并不是很显著；当添加复合改良剂后，面包的品质有显著改善，感官评价分数达到88分，说明该复合添加剂可以显著的改善面包的品质。

3 结论

通过本次研究，最适复合改良剂的配方为阿拉伯胶添加量1.01%，卵磷脂添加量0.44%，α-淀粉酶添加量7.96 mg/kg；最适添加剂的应用使面团的产气量由空白的603 mL/100 g提升至1 641 mL/100 g，面包的比容由2.64 mL/g提升至3.70 mL/g，面包的感官品质评分由72分提升至88分，添加复合改良剂后，面包的品质得到显著提高，较空白和只添加单一添加剂相比有很显著的提升，添加复合改良剂后的面包不论是从比容还是从口感、色泽方面，都有显著的改善。由此说明复配的添加剂显著的改善了面包的各项品质指标。