玉米肽木薯面包的研制

刘建，高煜，段升霞，王姝婧，赵贵红，张大虎*

1.菏泽学院农业与生物工程学院（菏泽 274000）；2.菏泽学院化工学院（菏泽 274000）；3.山东大树达孚特膳食品有限公司（菏泽 274000）

玉米肽是从玉米蛋白中获得的低分子量产品的总称，是玉米蛋白经过蛋白的水解作用，或在微生物发酵的一系列作用后所得到的小分子量产物。玉米肽和水不溶性的玉米蛋白在功能特性上有很大不同，在水相中，玉米肽的溶解度显著提高，玉米肽本身也有多种多样的生物活性，如玉米肽可促进人体内酒精代谢、保护肝脏、抵抗疲劳、降低血糖、抑制血管紧张素对酶活性进行转换、抗化学、抗炎症、抗癌症等，且易于消化吸收也是玉米肽的特性之一，在大范围pH内溶于水，没有浑浊和沉淀产生，其组成不易改变，具有热稳定性[1]，玉米肽在食品、医药、保健食品等行业中有很好的发展潜力。玉米肽通过原国家食品药品监督管理局的认证，入选我国第一批新资源食品清单。因此，玉米肽及其功能性产品的开发研制有助于增加玉米蛋白的市场价值。

木薯（Manihot esculenta Crantz）是六大粮食作物的一种，同时，木薯与番薯、马铃薯并称为世界三大薯类。因为木薯的根系部分含有大量淀粉，木薯还被叫作“淀粉之王”“地下粮食”[2]，木薯在许多国家的热带和亚热带地区都得以大面积种植[3]，中国的广西、广东、海南、云南等省份都有大面积的种植基地。在新鲜土豆中，当氢氰酸含量不超过50 mg/kg时，被叫作食用木薯，食物中的热能来源于具有甜味的木薯[4-5]，其食用时味道甘甜，风味较其他薯类特殊，木薯中含有非常高含量的淀粉和膳食纤维，同时还包含多种人体所需维生素和矿物质，脂肪、糖和盐的含量很少，食用后有较强的饱腹感，木薯对于许多疾病，如肥胖、消化系统及心血管系统等，都能起到预防和控制作用[6-8]。在一些国家，木薯被称作第三大食物来源，第一和第二位分别是水稻和玉米[9-10]，在非洲、南美洲等地区的一些国家，木薯是当地居民的基本主食之一[11]。在制作饼干、糕点、婴幼儿食品的过程中，木薯也作为其加工原料之一。在中国，木薯属于非粮能源作物的一种，在饲料、淀粉和酒精的生产过程中都加入了木薯[12]。中国市场上的木薯加工食品还很少。以添加木薯作为原料的烘焙食品研究的报道极为少见。木薯粉的原料成本低，能够长期储存；味道与新鲜土豆的原味相似，保留了新鲜木薯中所含的所有营养成分。木薯粉中有大量食物纤维、维生素、矿物质和其他营养素，显著延长木薯的利用期并有效增加木薯的附加价值。生产食用级木薯粉替代部分高筋面粉制作优质面包，能够充分发挥木薯的食用价值，并且对于更好解决粮食危机具有重大意义。

面包是以面粉为主要原料的烘焙制品，是很多人都喜爱吃的一种食物。由于其甘甜软糯的口感，受到消费者的喜爱。面包中含有多种营养物质，口味多样，易于消化吸收，食用方便。将玉米肽和木薯粉添加到面包中，并采用二次发酵法，通过单因素试验和正交试验旨在制成一种集营养与保健功能于一身的新型面包。

1 材料与方法

1.1 试验材料试剂

玉米肽（山东大树达孚特膳食品有限公司）；木薯粉（京山杰祥食品有限公司）；白砂糖（太古糖业有限公司）；奶粉（西安银桥乳业集团有限公司）；酵母（安琪酵母股份有限公司）；黄油（恒天然商贸有限公司）；面包粉、鸡蛋和食盐（均购自菏泽学院三信超市）。

1.2 主要仪器与设备

RP11烤箱[雅世（广州）餐饮设备有限公司]；XLY醒发箱（佛山市乐创网络科技有限公司）；C21-SCA833多功能电磁炉（广东太古电器科技有限公司），BDS-DJ电子天平（深圳市北斗星衡器有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺步骤

原料预处理→称取原料→面团揉制→初发酵→排气、切割、成型→二次发酵→装入烤盘→烘烤→取出冷却→成品→感官评价

1.3.2 操作要点

1.3.2.1 面团发酵

用天平分别称取一定量的玉米肽、木薯粉、酵母、白砂糖、面包粉、奶粉、食盐、黄油、鸡蛋液和水，装入碗中备用。在面板上均匀混合除黄油以外的所有原材料，持续对面团向前揉搓，直到面团变成柔软的状态。将预先融化成液体的黄油加入到面团中，继续揉搓，直到面团能拉扯出透明且具有弹性的薄膜为止。初发酵：醒发箱的温度调节为气温30 ℃，水温70 ℃，将揉好的面团放进醒发箱中发酵2 h左右，面团发生膨胀，体积较大时，初发酵过程结束。第二次发酵：从醒发箱中取出第一次发酵后的面团，排除其内部的空气，将其切分成小块，捏成一定的形状，使各个面团的大小和形状一样。将这些面团放入和初发酵的条件相同的醒发箱内再次发酵，约45 min后二次发酵完成。

1.3.2.2 面包烤制

烘烤面包时提前20 min将烤箱预热，调节烤箱的温度，面包上火170 ℃，面包下火180 ℃。将二次发酵后的面团从醒发箱中取出，放入调节温度后的烤箱中开始烘烤，时间控制在20 min左右，当面包表面颜色变成金黄色时，面包烘烤结束。

1.3.2.3 放凉、进行感官评价

拿出烤箱中的面包，在室温下使面包自然冷却至平均温度30 ℃，由进行感官评价人员从形态、口感、组织等方面对面包进行感官评价，评价方法见1.5小节。

1.4 面包配方的试验设计

1.4.1 玉米肽木薯面包的单因素试验

玉米肽、木薯粉、酵母和白砂糖的添加量不同对玉米肽木薯面包质量产生的差异通过单因素试验研究测得。根据试验经验，每个配方中的基础成分（以100 g面粉为基本质量，鸡蛋、食盐、水、黄油、奶粉的含量分别为22%，1%，25%，14%和4%）相同，进一步调节玉米肽添加量、木薯粉添加量、酵母添加量和白砂糖添加量4个因素在面包中的含量，并评估它们对玉米肽木薯粉面包产品质量的影响，进一步确定正交水平。

1.4.2 玉米肽木薯粉面包配方的优化

将经过专业人员得出的感官评分作为标准，以单因素试验作为正交试验的基础，使正交试验在四因素三水平上进行，正交试验结束后就可以得到各种原料在制作玉米肽木薯粉面包的最适含量，表1所表示的为正交试验的各水平及因素。

表1 正交试验因素水平 单位：%

1.5 感官评价方法

参考GB/T 20981—2007《面包》中有关感官评价的相关要求，可以制定出玉米肽木薯面包的具体感官评价标准[13]，见表2。选择5位了解感官评价标准的学生对面包作出评价，评价过程中采用盲标法，并探讨4个因素对玉米肽木薯面包品质的影响。

表2 玉米肽木薯粉面包感官评定评分标准

1.6 面包含水量的测定

测定含水量时，参考GB/T 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》中相关方法，用直接干燥法测定[14]。

1.7 面包抗氧化活性的测定

参考Hua等[15]和Thaipong等[16]方法制备样品溶液，测定面包的DPPH自由基和ABTS自由基清除率。

DPPH测定：称取0.005 9 g DPPH于250 mL的容量瓶中，并用70%的甲醇定容至刻度，配成DPPH工作液，备用。取0.5 mL不同浓度的样品溶液加入试管，分别加入5 mL工作液混匀（其中一只试管加0.5 mL 70%甲醇溶液作为对照，另一只加0.5 mL的蒸馏水作空白），室温避光30 min后，测定517 nm下吸光度，重复3次。

ABTS测定：将0.192 g ABTS（纯度98%）与0.033 g过硫酸钾各自于50 mL蒸馏水中溶解，混合均匀后，室温暗处放置12～16 h后向母液中加入定量的蒸馏水稀释至溶液在波长734 nm处测吸光度为0.7±0.02，作为ABTS+·工作液，备用。将0.5 mL样品溶液加入到试管，于试管加中入5 mL工作液摇匀（取一试管加0.5 mL 70%的甲醇溶液作为对照组，另一试管中加0.5 mL的蒸馏水作为空白组），室温避光10 min后，在734 nm下测定溶液吸光度，重复3次。

2 结果与分析

2.1 单因素对玉米肽木薯面包品质的影响

2.1.1 玉米肽添加量对玉米肽木薯面包品质的影响

玉米肽在100 g面包粉的添加量分别为0.5%，1.0%，1.5%，2.0%和2.5%，其中，木薯粉、酵母和白砂糖的添加量分别是15%，1.5%和15%，面包中玉米肽含量不同，使得面包的指标也各不相同，根据这些不同指标评价面包品质。由图1可知，随着玉米肽添加量不断增加，感官评分呈现先上升再下降又上升趋势，由此可见，玉米肽添加量直接影响面包的品质。玉米肽添加量0.5%时，外观较完整，呈暗黄色，但表面有裂痕。玉米肽添加量1%时，外观较均匀完整，呈金黄色，内部气孔均匀，口感松软，评分最高。这可能是由于玉米肽是面包优良酵母的营养物质，可使酵母发酵旺盛，面包疏松多空，从而改善面包品质。玉米肽添加量1.5%时，表面略粗糙，呈淡黄色，内部气孔不均匀。玉米肽添加量2%时，表面粗糙不光滑，有些许烤焦，内部有明显大空洞，评分最低。玉米肽添加量2.5%时，表面光滑，呈淡金黄色，感官评分虽略有提高，但仍低于玉米肽添加量1%的面包。此外，由图1可以了解到，面包的比容呈先上升再下降又上升趋势，面包的质量和体积决定了面包的比容[17]。比容上升的原因可能与肽的分子量有关，其分子量低于蛋白质的分子量，高于氨基酸的分子量，可极大程度被酵母使用，因此使得酵母在发酵时一直处于良好环境，酵母发酵程度好，产生气体的能力大幅提升，从而使面包的比容上升[18]。面包的比容下降可能是因为过量的肽使面团在发酵过程中发酵较差，进而导致面包体积减小，且在面包烘烤过程中，水分难以蒸出，导致面包质量变大，所以，面包的比容减小。经过对面包的感官评分和比容2项指标的具体分析，选择0.5%～1.5%作为玉米肽添加量进行正交试验。

图1 玉米肽添加量对玉米肽木薯面包品质的影响

2.1.2 木薯粉添加量对玉米肽木薯粉面包品质的影响

木薯粉在100 g的面包粉中的添加量分别为5%，10%，15%，20%和25%，其中，玉米肽、酵母和白砂糖的添加量分别是1%，1.5%和15%。面包中木薯粉添加量不同，使得面包的指标也各不相同，再根据这些不同指标评价面包。由图2可知，面包的感官评分呈现先增加再下降又上升趋势。木薯粉添加量5%时，面包外观完整，颜色微深，内部组织均匀。添加量10%时，外观均匀稍有裂痕，气孔均匀，感官评分和比容均明显提高。添加量15%时，外观均匀完整，呈淡金黄色，结构清晰，感官评分最高，但比容开始下降。添加量20%时，表面稍有裂痕，颜色较浅，组织均匀，感官评分下降，比容变化不明显。添加量25%时，外观均匀，气孔稍大，颜色微深，感官评分低于木薯添加量15%时的评分。木薯粉加入到面包中后，可提高面团膨胀力，使面包体积和含水量增加，口感柔软，延长面包保质期[19]。综合感官评分和比容分析，选用10%～20%的木薯粉添加量进行正交试验。

图2 木薯粉添加量对玉米肽木薯面包品质的影响

2.1.3 酵母添加量对玉米肽木薯粉面包品质的影响

酵母在100 g的面包粉中的添加量分别为1.0%，1.5%，2.0%，2.5%和3.0%，玉米肽、木薯粉和白砂糖添加量分别是1%，15%和15%，面包中酵母添加量不同，使得面包的指标也各不相同，根据这些不同指标评价面包。由图3可知，随酵母添加量逐渐增多，面包的感官评分呈现先上升再下降趋势。在酵母的影响下，面包的质地、气孔的数量、弹性和硬度等都会发生不同变化，面包内部会形成蜂巢一样的形状，同时散发出面包特有的香气香味[20-21]。向面包中加入的酵母越多，面包生长越快，发酵时间也相应缩短，面团不断变大。伴随着酵母不断发酵生长，面包会变得越来越松软，但当酵母添加量过高时就会导致面团发酵过度，为面包提供一定的酸度和酵母味，酵母添加量从1%增加到2.5%时，面包表面均匀，质地细腻，内孔均匀，感官评分和面包比容均为最高，但继续添加至3%时，面包内部气孔明显变大，有酸味，这是由于酵母添加量过多导致。综合分析，所以选用2%～3%的酵母添加量进行正交试验。

图3 酵母添加量对玉米肽木薯面包品质的影响

2.1.4 白砂糖添加量对玉米肽木薯粉面包品质的影响

白砂糖在100 g面包粉中的添加量分别为10%，15%，20%，25%和30%，其中，玉米肽、木薯粉和酵母的添加量分别是1%，15%和2.5%。面包中白砂糖添加量不同，使得面包的指标也各不相同，根据这些不同指标评价面包。由图4可知，随着白砂糖添加量逐渐上升，面包感官评分缓慢提高并保持平稳。在面包烘焙过程中，白糖能大量吸收水分，因此使面包内部含有大量水分，面包的质地变得松软，在一定程度上还可以延长面包的保质期。面包中白砂糖添加量10%～20%时，面包组织均匀细腻，呈淡金黄色。添加量20%时，面包比容最高。添加量25%时，面包结构细腻，有良好风味，口感柔软，感官评分最高，但面包比容降低。经讨论后综合分析，决定选用20%～30%的白砂糖添加量进行正交试验。

图4 白砂糖添加量对玉米肽木薯面包品质的影响

2.2 配方的优化试验

对于不同组合的试验结果（表3）分析，玉米肽是影响试验面包的主要因素，随后依次是木薯粉、酵母和白砂糖。正交试验结果由K值显示A2B1C1D3是该面包的最优配方组合，与正交表中感官评分最高的A2B1C2D3不统一。表4验证试验结果表明，组合A2B1C2D3感官评分高于A2B1C1D3，主要原因可归因于酵母添加量的不同，组合A2B1C2D3相对较高的酵母添加量得到发酵充分的面包，内部气孔均匀，发酵后的面包香气浓郁，因此，试验最佳配方为玉米肽添加量1%、木薯粉添加量10%、酵母添加量2.5%、白砂糖添加量30%。用此配方制作的面包，为玉米木薯的加工、新型产品的开发及发展提供思路。同时符合年轻人所崇尚的便捷、美味、健康、绿色的饮食理念，具有非常好的市场前景。

表3 正交试验结果

表4 验证试验结果

将按照最佳配方制得的面包进行水分、比容和抗氧化性测定，分别加入玉米肽或木薯粉，面包的比容变化不大，但同时加入时，比容显著高于对照面包（P＜0.05）。此外，玉米肽木薯面包的DPPH·清除率和ABTS·清除率均大于对照面包（P＜0.05），由此可见，玉米肽和木薯的加入，均能提高面包的抗氧化活性。尤其是将玉米肽和木薯同时加入时，面包的抗氧化活性最高，其中，相较于对照面包，玉米肽木薯面包对DPPH·清除率提高35倍，对ABTS·清除率提高1.3倍，表明试验制备的玉米肽木薯面包具有较高的抗氧化活性。

表5 不同组别面包品质对比

3 结论

试验开发的玉米肽木薯面包不仅具有玉米肽和木薯粉的营养成分，还含有较高的抗氧化活性。通过单因素试验和正交试验可以确定玉米肽、木薯粉、酵母、白砂糖的添加量不同时对面包品质产生的影响，并得到玉米肽木薯粉面包的最佳配方，即玉米肽1%、木薯粉10%、酵母2.5%、白砂糖30%、食盐1%、黄油14%、奶粉4%、水25%、鸡蛋22%（以100 g面粉计）。按照该配方生产的玉米肽木薯面包色泽、形态、气味、组织状态、滋味与口感均为最佳。相较于未添加玉米肽和木薯的面包，玉米肽木薯面包的抗氧化活性显著提高，市场前景良好。