鹰嘴豆粉面包的加工工艺优化及品质分析

侯贺丽，杨玲玲，王梦月，朱静，耿书宝，张阳阳

（信阳农林学院食品学院，河南 信阳 464000）

鹰嘴豆（Cicer arietinum L.）是蝶形花科鹰嘴豆属草本植物，别名鸡豆、桃豆、诺胡提等，是印度和巴基斯坦重要的五谷之一。在我国新疆、青海、甘肃、山西和山东等地区均有种植，尤其以新疆木垒地区最为出名[1-2]。鹰嘴豆属于五谷杂粮，富含蛋白质、膳食纤维、氨基酸、矿物质等多种营养素[3-4]，其中的蛋白质功效比值和消化率均显著高于其他食用豆类。因其脂肪含量少（5.50%），可用于减肥、保健。鹰嘴豆还有很高的药用价值，研究表明鹰嘴豆膳食纤维具有促进肠道蠕动，改善肠道菌群稳态进而促进脂质代谢的作用[5]，其含有的鹰嘴豆肽可以增强小鼠的免疫功能和抑制肿瘤生长[6-7]，鹰嘴豆含有的植物甾醇、皂苷、异黄酮等生物活性成分具有降低血清胆固醇水平、冠心病发病率和提升小鼠体内抗氧化和延缓衰老的能力[8-9]。鹰嘴豆富含亚油酸和亚麻酸两种不饱和脂肪酸对预防心血管疾病、降血脂、防治糖尿病、增强免疫、抗炎症、抗凝血等均具有一定的效果[10]。目前鹰嘴豆因其富含的营养和活性成分逐渐被应用于食品、医学等领域[11]。

随着人们生活水平的提高，消费者对健康食品的需求日益增加，大量的功能性面包如低血糖生成指数（glycemic index，GI）面包、杂粮面包、营养面包等也应运而生[12-14]。目前，鹰嘴豆作为功能食品也被应用于食品加工中，如杨海燕等[15]将浸泡后的鹰嘴豆加压蒸煮制作出具有酸甜风味的鹰嘴豆软罐头；孙清瑞等[16]利用膨化技术，采用糊化、膨化、淋油等工艺研制出了酥脆的非油炸即食鹰嘴豆；李佳婷等[17]将不同比例的鹰嘴豆、豌豆复合粉加入到小麦粉中，研制出具备豆香风味且富含膳食纤维的杂粮馒头；张榉等[18]在小麦粉中加入一定比例的鹰嘴豆粉制作面条，改善了面团特性及面条的营养品质；田俊等[19]和张爱梅等[20]用鹰嘴豆粉代替部分面粉研制出了低糖、营养健康的无糖蛋糕以及杂粮蛋糕；徐箐[21]利用鹰嘴豆中的淀粉制备出低GI功能面包；武盟等[22]利用乳酸菌进行鹰嘴豆酸面团的发酵以减少鹰嘴豆粉棉子糖含量、改善面包风味和质构特性。为拓宽鹰嘴豆在食品加工中的应用，本研究将鹰嘴豆粉加入到面包的工艺配方中，以期增加面包的蛋白质和膳食纤维等营养含量、丰富产品的种类，同时提升鹰嘴豆的附加值，旨在为鹰嘴豆的后续发展提供一定的理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鹰嘴豆粉：木垒县农家兄弟农业发展有限责任公司；牛奶：内蒙古伊利实业集团股份有限公司；黄油：新西兰乳品牌有限公司；高筋面粉：河北金沙河面业集团有限责任公司；酵母粉：安琪酵母股份有限公司；硫酸铜、硫酸钾、硼酸（均为分析纯）：天津市巴斯夫化工有限公司；氢氧化钠、浓硫酸、盐酸（均为分析纯）：天津市大茂化学试剂厂。

1.2 仪器与设备

XYF-3D力嘉电热烤箱：广州市番禺区石楼盛世食品机械厂；ST-04凯氏定氮仪、ST-08C数显消化炉：山东盛泰仪器有限公司；F30420210膳食纤维测定仪：意大利VELP公司；FTC质构仪：北京盈盛恒泰科技有限责任公司。

1.3 试验方法

1.3.1 鹰嘴豆粉面包的制作工艺流程

参考戴媛等[23]面包的加工工艺流程，并稍加修改，具体内容如下。

原辅料→称量→过筛→面团调制→搓圆→面团发酵→排气、整形→醒发→表面刷蛋液→烘烤→冷却→成品

1.3.2 操作要点

1.3.2.1 原料预处理

将高筋面粉和鹰嘴豆粉称量后过80目筛，加入其余干性辅料（白砂糖、盐、酵母等），混合均匀。

1.3.2.2 面团调制

分次加入牛奶将面团揉至光滑，放入软化的黄油继续揉搓、摔打30 min，直至拉扯面团出现薄膜。

1.3.2.3 发酵

将揉好的面团搓圆至表面无裂纹，放进容器在温度（30±1）℃、相对湿度80%的发酵箱中发酵60 min。

1.3.2.4 排气、整形

取出发酵完成的面团，用手按压拍打进行排气或用擀面杖排出面团中的气泡，分成等份搓圆、整形。

1.3.2.5 醒发

将面包胚放入模具中，置于发酵箱中，温度设置为（30±1）℃、相对湿度80%，体积醒发至2倍。

1.3.2.6 烘焙

取出模具，在面包胚表面刷蛋液，放入烤箱烘烤，上下火温度设置180℃，烘烤时间15 min[24]。

1.3.2.7 冷却

烘烤完毕后，立即取出、脱模，自然环境下冷却至室温（25±1）℃。

1.3.3 单因素试验

以100 g高筋面粉为基础，分别设置鹰嘴豆粉添加量为 10、15、20、25、30 g，白砂糖添加量为 5、10、15、20、25 g，发酵时间为 30、45、60、75、90 min，烘焙温度为170、180、190、200、210 ℃，烘焙时间为 15、20、25、30、35 min。以感官评分和营养评价为指标，考察各因素变化对面包品质的影响。

1.3.4 响应面试验

在单因素试验的基础上，利用SPSS方差分析，选择对面包品质影响较显著的3个因素，利用Box-Behnken试验设计进行三因素三水平的响应面试验，分别以鹰嘴豆粉面包的感官评分（Y）、蛋白质含量和膳食纤维含量为响应值，获得鹰嘴豆粉面包的最佳工艺参数。响应面试验的因素与水平设计见表1。

表1 响应面试验因素与水平设计Table 1 Response surface test factors and horizontal design

1.3.5 指标测定

1.3.5.1 感官评价

参照GB/T 20981—2007《面包质量通则》中的面包评分要求制作感官评分表，由10名食品专业人员针对面包的滋味与口感、表面色泽、组织结构、形态以及杂质等指标进行感官评分，评分标准见表2。

表2 鹰嘴豆粉面包感官评价Table 2 Sensory evaluation table of chickpea powder bread

1.3.5.2 质构特性的测定

参考罗文珊等[25]的方法，待面包冷却至室温（25±1）℃后切成大小、厚度统一为3 cm的方块。采用FTC质构仪检测面包质构特性，选择ILC-25N的力臂。测定条件：形变量50%、测试速度60 mm/min、起始力0.1 N、循环次数为2次、压缩之间停留时间2 s。

1.3.5.3 营养指标的测定

食品中蛋白质和膳食纤维含量的测定分别参照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》和GB 5009.88—2014《食品安全国家标准食品中膳食纤维的测定》进行测定。

1.3.5.4 卫生指标的测定

参照GB 7099—2015《食品安全国家标准糕点、面包》中的要求进行卫生指标的测定；酸价测定参照GB 5009.229—2016《食品安全国家标准食品中酸价的测定》进行测定；过氧化值的测定参照GB 5009.227—2016《食品安全国家标准食品中过氧化值的测定》进行测定；菌落总数测定参照GB 4789.2—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》进行测定；大肠菌群测定参照GB 4789.3—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验大肠菌群计数》进行测定；霉菌的测定参照GB 4789.15—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验霉菌和酵母计数》进行测定。

1.4 数据处理

采用Design-Expert 8.0.6 Trial和SPSS软件进行数据处理和分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 鹰嘴豆粉添加量对面包品质的影响

鹰嘴豆粉添加量对面包质构的影响见表3。鹰嘴豆粉添加量对面包品质的影响见图1。鹰嘴豆中蛋白质的持水性较低、泡沫稳定性较差引起面包结构比较粗糙，其中的膳食纤维也会破坏面筋蛋白的三维结构，从而影响面包硬度等品质[26-27]。

表3 鹰嘴豆粉添加量对面包质构的影响Table 3 The effect of chickpea powder amount on bread texture

图1 鹰嘴豆粉添加量对面包品质的影响Fig.1 The effect of chickpea powder amount on bread quality

由表3和图1可知，当鹰嘴豆粉添加量为15 g时，面包的咀嚼性最低，黏附性最低，面包组织松软、结构细腻、口感最好。当添加量为10 g时，面包中鹰嘴豆风味不够明显，味道偏淡；当添加量超过20 g时，蛋白质和膳食纤维的含量也随之增加，硬度逐渐升高，咀嚼性、黏附性先降低后升高，面包的口感和组织结构变得粗糙，进而影响其感官品质。分析可知，鹰嘴豆粉面包中鹰嘴豆粉最适添加量为15 g，故选取10 g～20 g的鹰嘴豆粉进行响应面设计。

2.1.2 白砂糖添加量对面包品质的影响

白砂糖添加量对面包质构的影响见表4。白砂糖添加量对面包品质的影响见图2。

表4 白砂糖添加量对面包质构的影响Table 4 The effect of sugar content on bread texture

图2 白砂糖添加量对面包品质的影响Fig.2 The effect of sugar content on bread quality

由表4和图2可知，随着白砂糖添加量的增加，硬度和咀嚼性先减小后增大。可能由于糖对水分具有吸附作用，增加了面包的持水性，使产品变得松软，黏附性逐渐增强[28]。当添加量达到15 g时，面包甜度适中，组织结构松软、细腻，气孔均匀，咀嚼性最低，口感最佳；当添加量低于15 g时，面包甜度低，口感较差；当添加量超过15 g时，美拉德反应速率加快，面筋蛋白交联程度降低，导致面包口感过甜、体积变小，硬度和咀嚼性增加，同时白砂糖添加量增多，反水化作用表现明显，导致面团吸水率降低、黏附性减弱。白砂糖添加量对感官评分的影响差异显著，但对营养指标蛋白质含量和膳食纤维含量的影响差异不显著（图2）。分析可知，鹰嘴豆粉面包中白砂糖最适添加量为15 g。

2.1.3 发酵时间对面包品质的影响

发酵时间对面包质构的影响见表5。发酵时间对面包品质的影响见图3。

表5 发酵时间对面包质构的影响Table 5 The effect of fermentation time on bread texture

图3 发酵时间对面包品质的影响Fig.3 The effect of fermentation time on bread quality

由表5和图3可知，发酵时间不足时，酵母菌在面团内部的生长繁殖产生的气体少，导致面包气孔小，质地较硬，面包膨大不明显，风味不足。随着发酵时间的延长，面包的质构也发生变化，当发酵时间为60 min时，其中硬度、黏附性和咀嚼性均为最小值，面包的口感、风味均较好，感官评分最高达90.1分。面包发酵时间过长，导致体积过度膨胀，面包发酸，组织气密性差。分析可知，鹰嘴豆粉面包的最佳发酵时间为60 min。

2.1.4 烘焙时间对面包品质的影响

烘焙时间对面包质构的影响见表6。烘焙时间对面包品质的影响见图4。

表6 烘焙时间对面包质构的影响Table 6 The effect of baking time on bread texture

图4 烘焙时间对面包品质的影响Fig.4 The effect of baking time on bread quality

由表6和图4可知，烘焙时间为20 min时，面包色泽金黄，无焦黑现象，面包鲜香味明显，组织蓬松有弹性。随着烘焙时间的延长，面包硬度和黏附性逐渐增加，面包的咀嚼性呈先降低后升高趋势。烘焙时间过短时，面包内部结构有一定程度湿软，影响口感，且色泽不足，烘焙时间过长，面包表层颜色逐渐变得焦黑，出现糊味，且由于水分的流失面包也逐渐变硬。综上所述，随着烘焙时间的变化，烘焙时间对感官评分的影响差异显著，但对营养指标的影响差异不显著。分析可知，鹰嘴豆粉面包的最佳烘焙时间为20 min，故选取15 min～25 min的烘焙时间进行响应面设计。

2.1.5 烘焙温度对面包品质的影响

烘焙温度对面包质构的影响见表7。烘焙温度对面包品质的影响见图5。

图5 烘焙温度对面包品质的影响Fig.5 The effect of baking temperature on bread quality

由表7和图5可知，170℃时面包的硬度和咀嚼性最低，但表面色泽较浅，面包的熟度不够、黏度大，口感不好。当烘焙温度为180℃时，面包的硬度、咀嚼性、黏附性指标为最好，此时面包的品质最高。在此温度下烘焙的面包结构松软，气孔大小一致，具有面包独特香味，此时感官评分最高，为89.8分。当面包烘焙温度不足时，面包内部湿软、有黏牙感。当面包烘焙温度逐渐升高时，面包表面色泽越来越深，出现焦糊味，组织结构变硬，口感降低。综上所述，随着烘焙温度逐渐升高，对感官评分的影响差异显著，但对营养指标的影响差异不显著。分析可知，鹰嘴豆粉面包的最佳烘焙温度为180℃，故选取170℃～190℃的烘焙温度进行响应面设计。

2.2 响应面试验设计结果与分析

2.2.1 响应面试验设计及结果

根据单因素试验结果中鹰嘴豆粉添加量、烘焙温度、烘焙时间、白砂糖添加量和发酵时间对感官评分和营养成分影响程度的大小，最终确定以鹰嘴豆粉添加量、烘焙温度、烘焙时间3个因素进行响应面试验设计，以感官评分为响应值。响应面试验设计及结果见表8。

表8 响应面试验设计及结果Table 8 Response surface test design and results

2.2.2 回归模型拟合及方差分析

对表8的数据进行回归分析，得到感官评分Y的三元二次回归方程：感官评分Y=92.80－6.88A－7.12B－3.50C ＋2.00AB ＋3.75AC －14.75BC －9.15A2－14.65B2－10.90C2。

感官评分的回归模型方差分析见表9。

表9 感官评分的回归模型方差分析Table 9 Regression model analysis of variance for sensory score

由表9可知，感官评分回归模型P<0.000 1，达到极显著水平，并得出R2=0.995 9，R2Adj=0.990 6，说明该模型能够较好地反映响应值的变化。模型的一次项A、B、C（P<0.01）的影响均为极显著；模型的二次项 A2、B2、C2（P<0.01）的影响也为极显著；模型的交互项AC、BC（P<0.01）的影响为极显著，AB的影响显著（P<0.05）。失拟项P=0.159 1不显著，表示回归模型与预测值之间的拟合度较好，可以利用上述方程模型对响应面法优化鹰嘴豆粉面包配方进行分析和预测。分析得出3个因素对感官评价的影响顺序为B（烘焙温度）>A（鹰嘴豆粉添加量）>C（烘焙时间）。

2.2.3 响应面交互作用分析

在交互项中鹰嘴豆粉添加量（A）与烘焙温度（B）、烘焙温度（B）与烘焙时间（C）、鹰嘴豆粉添加量（A）与烘焙时间（C）之间的交互作用对产品感官评分的影响均为显著，结果见图6、图7和图8。

图6 鹰嘴豆粉添加量和烘焙温度交互作用的响应面图Fig.6 Response surface plot of interaction of chickpea powder amount and baking temperature

图7 烘焙温度和烘焙时间交互作用的响应面图Fig.7 Response surface plot of interaction of baking temperature and baking time

图8 鹰嘴豆粉添加量和烘焙时间交互作用的响应面图Fig.8 Response surface plot of interaction of chickpea powder amount and baking time

由图6分析可知，开口朝下，响应值开始随因素的增大而增大，达到极值点后，再随着因素水平的增大而逐渐减小，说明该模型在此水平取值范围内存在稳定点，即响应面的最高点。且响应曲面较平滑，表示A、B两因素之间的交互作用显著。由图7分析可知，响应面曲面相对图6较为陡峭，响应值变化较大，表示B、C之间的交互作用较大；由图8分析可知，响应面曲面比较平滑，表示A、C两因素之间的交互作用比较大，且响应值随着每个因素水平的增大而增大，在到达极值点后又随着因素的增大而逐渐减小，说明此模型在取值范围内也存在稳定点，该点就是响应面的最高点。

2.2.4 验证试验

通过本次响应面优化试验，得到鹰嘴豆粉面包的理论最佳工艺参数为鹰嘴豆粉添加量12.93 g、烘焙温度177.65℃、烘焙时间19.64 min。在此条件下，理论最高感官评分为95.195 5分。为方便实际操作，将各参数取值为鹰嘴豆粉添加量13 g、烘焙温度178℃、烘焙时间20 min。用此工艺参数进行验证试验，重复试验3次，得平均感官评分为96分，与理论值接近。此配方下的蛋白质含量为10.97 g/100 g，膳食纤维含量为4.03 g/100 g。说明该数学模型可靠，可用于鹰嘴豆粉面包最佳工艺参数的预测。

2.3 鹰嘴豆粉面包的品质分析

2.3.1 面包品质对比

以感官评分为响应值优化得出的最佳配方与普通面包（不添加鹰嘴豆粉的面包）的营养指标对比，结果见表10。

表10 验证试验与普通面包的营养指标对比Table 10 Comparison of nutritional indexes between validation experiment and ordinary bread

由表10可知，最佳工艺配方下制得的面包的蛋白质含量比普通面包高28.6%，膳食纤维含量比普通面包高38.0%，感官评分也高于普通面包，可以看出鹰嘴豆粉的加入提高了面包的感官及营养指标。

2.3.2 卫生指标

卫生指标测定结果见表11。

表11 卫生指标测定结果Table 11 Health indicators measurement results

由表11可知，该面包的卫生指标均符合国标限值。

3 结论

通过单因素试验，确定对鹰嘴豆粉面包感官评分有主要影响的3个因素：鹰嘴豆粉添加量、烘焙时间和烘焙温度。以单因素试验结果为基础，结合响应面试验以及验证试验确定鹰嘴豆粉面包的最佳工艺参数为以100 g高筋面粉为基准，添加鹰嘴豆粉13 g、白砂糖15 g、发酵时间60 min、烘焙温度178℃、烘焙时间20 min。在此工艺条件下的鹰嘴豆粉面包感官评分平均分为96，且蛋白质含量为10.97 g/100 g，比普通面包高28.6%，膳食纤维含量为4.03 g/100 g，比普通面包高38.0%。

该配方下生产的鹰嘴豆粉面包色泽金黄、形态饱满、组织均匀、气孔细密有弹性，有鹰嘴豆粉的独特香味。在制作面包的过程中加入鹰嘴豆粉，提高了面包的营养指标，满足了人们对营养饮食的多样化需求，同时也赋予了面包特有的鹰嘴豆香味，为鹰嘴豆在食品工业中的应用提供了新途径。