馬鈴薯全粉面包感官品質改良研究

孟金明，劉秋鳴，劉發超，吳 娜

（紅河學院理學院，云南 蒙自 661100）

馬鈴薯屬茄科，營養豐富，是僅次于小麥、稻谷和玉米之后的第四大糧食作物[1]。馬鈴薯全粉是新鮮馬鈴薯經過一系列加工制成的細顆粒狀、片屑狀或粉末狀的產品，它不僅具有馬鈴薯的風味而且幾乎保留了馬鈴薯全部的營養成分[2-3]。將馬鈴薯全粉與面包粉混合，加入其他輔助材料，經過一系列工藝制作的面包叫做馬鈴薯全粉面包。與普通小麥面包相比，加入了馬鈴薯全粉的面包具有更高的營養價值與獨特的天然風味，但由于馬鈴薯全粉加入后降低了面團面筋含量，使產品出現內部結構不均勻、形態不飽滿、口感粗糙等問題[4-5]。面包改良劑是由多種乳化劑、增稠劑、酶和無機鹽等食品添加劑復配而成的面包添加輔料，它能增強面包的抗老化機能，改善面包內部的組織結構，增加面包柔軟度，增強面包的保水能力，減少面團發酵時間，提高面包生產效率等[6-7]。目前，常用的面包改良劑主要有：大豆分離蛋白、谷朊粉、明膠、VC、硬脂酰乳酸鈉和α-淀粉酶等[8-9]。

2015 年我國農業部門就已提出 “馬鈴薯主糧化戰略”，馬鈴薯作為主要糧食作物已逐漸被廣大消費者接受[10-11]。馬鈴薯全粉面包的制作目前正處于初期階段，工藝尚不成熟，且國內外對馬鈴薯全粉面包改良劑的研究鮮有報道，普通面包改良劑不能完全適用于馬鈴薯全粉面包，使得馬鈴薯全粉面包的發展受到束縛。因此以馬鈴薯全粉為原料進行馬鈴薯全粉面包的研制，通過探究不同改良劑對馬鈴薯全粉面包感官品質的影響，制作出消費者喜愛的馬鈴薯面包產品，不僅可以使面包產品擁有更豐富的營養價值和獨特的口感，還能有效地提高馬鈴薯的開發利用率，符合“馬鈴薯主糧化戰略”需求。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

馬鈴薯全粉，正陽現代農業服務有限公司；面包粉，山東宏萊面粉有限公司；谷朊粉，封丘縣華豐粉業有限公司；大豆分離蛋白、明膠，河南超萌飴食品添加劑有限公司；面包酵母，安琪酵母有限公司；黃油，歐嘜食品有限公司。

1.1.2 儀器與設備

TA.new plus 質構儀，上海瑞玢國際貿易有限公司；GSP-9160MBE 型隔水式恒溫培養箱，上海博訊實業有限公司；海氏HM740 全自動和面機，青島漢尚電器有限公司；CP224C 型電子天平，上海奧豪斯儀器有限公司；TRTF38 型控溫式電烤箱，廣州市銘睿電子科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

原輔料稱重→原料混合、和面→醒面→分面→稱重→造型→擺盤→發酵→烤制→冷卻→包裝→成品

1.2.2 操作要點

原輔料混合、和面：將稱重好的面粉、馬鈴薯全粉倒入和面缸，輔料（不包括黃油）用攪拌棒攪打至溶解混勻，倒入和面缸；將原輔料混勻，攪拌直到撐開面團，觀察有成膜狀且拉破后邊緣呈不規則鋸齒狀時，加入黃油繼續攪拌至面團光滑。

醒面：和面完成后面筋為緊繃狀態，用保鮮膜蓋住，常溫靜置15 min，待手指沾面粉戳孔無回彈時即醒面完成。

發酵：恒溫培養箱中進行醒發，溫度32 ℃，濕度90%，醒發時間90 min 左右，待面團發至烤盤八分滿即可烘烤。

烤制：提前10 min 將烤箱溫度調整為上火185 ℃、底火170 ℃進行預熱，預熱結束后烤制25 min。

1.2.3 單因素試驗設計

1.2.3.1 馬鈴薯全粉添加量對面包感官品質的影響

面包基礎配方為：面包粉100%，食鹽1.5%，白砂糖30%，酵母2%，黃油20%，蛋液11%，水適量。按基礎配方稱取200 g 面包粉，其余輔料依次按比例稱取，再分別加入相當于面包粉質量4%、8%、12%、16%的馬鈴薯全粉，分析馬鈴薯全粉添加量對面包感官品質的影響。

1.2.3.2 谷朊粉添加量對面包感官品質的影響

按照基礎配方稱取200 g 面包粉，其余輔料依次按面包基礎配方稱取，固定馬鈴薯全粉添加量為12%，分別加入相當于面包粉質量1%、2%、3%、4%、5%的谷朊粉，分析不同谷朊粉添加量對面包感官品質的影響。

1.2.3.3 大豆分離蛋白添加量對面包感官品質的影響

按照基礎配方稱取200 g 面包粉，其余輔料依次按面包基礎配方稱取，固定馬鈴薯全粉添加量為12%，再分別加入相當于面包粉質量0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%的大豆分離蛋白，分析大豆分離蛋白的添加量對面包感官品質的影響。

1.2.3.4 明膠添加量對面包感官品質的影響

按照基礎配方稱取200 g 面包粉，其余輔料依次按面包基礎配方稱取，固定馬鈴薯全粉添加量為12%，再分別加入相當于面包粉質量0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%的明膠，分析明膠添加量對面包感官品質的影響。

1.2.4 馬鈴薯全粉面包改良劑響應面優化試驗

在單因素試驗的基礎上，根據Box-Behnken 中心組合設計原理，選取谷朊粉（A）、大豆分離蛋白（B）及明膠（C）添加量為自變量，以感官評分（Y）為響應值，進行3 因素3 水平響應面分析，對馬鈴薯全粉面包改良劑配方進行優化，試驗因素水平見表1。

表1 響應面分析試驗因素水平表Table 1 Factors and levels of response surface methodology 單位：%

挑選經過培訓的10 名食品質量與安全專業的學生（男女各5 名），對馬鈴薯全粉面包進行感官評價，面包感官評分標準見表2[12]。

表2 馬鈴薯全粉面包感官評分標準Table 2 Sensory evaluation standards for potato whole flour bread

1.2.5 質構特性的測定

按照50 mm×50 mm×12.5 mm 的規格制取馬鈴薯面包片，每個樣品制取兩片，采用質構儀測定馬鈴薯全粉面包的質構特性。質構儀參數設定如下：探頭為TA/36R，試驗模式為TPA，目標模式為形變，目標值40%，間隔時間5 s，測前速度3.0 mm/s，測試速度1.0 mm/s，測后速度1.0 mm/s，觸發力5 g。每組平行測定8 次，結果取平均值[13]。

1.2.6 數據分析

采用Origin 2017 軟件進行數據的初步處理及作圖，采用Design-Expert 10 軟件進行響應面試驗數據分析處理，SPSS Statistics 19.0 軟件進行顯著性分析，試驗結果以±s）表示。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 馬鈴薯全粉添加量對馬鈴薯全粉面包感官品質的影響

由圖1 可知，當馬鈴薯全粉添加量達到12%時，面包感官評分最高，面包的外觀形態、表面色澤和內部瓤芯、紋理結構以及口感達到最佳狀態，之后隨著馬鈴薯全粉添加量的增加，感官評分逐步減少。馬鈴薯全粉添加量過多，阻礙了小麥粉面筋結構的形成，使面團發酵不足，導致內部氣孔結構緊實，面包成餅狀，口感發酸，感官評分降低[14]。顯著性分析顯示，馬鈴薯全粉添加量為12%時，感官評分與其他試驗組相比均存在顯著性差異（P＜0.05）。因此，馬鈴薯全粉最佳添加量為12%。

2.1.2 谷朊粉添加量對馬鈴薯全粉面包感官品質的影響

由圖2 可知，當谷朊粉添加量達到3%時，面包感官評分最高，面包的外觀形態、表面色澤和內部瓤芯、紋理結構以及口感達到最佳狀態，隨著谷朊粉添加量的增加，感官評分逐步降低。谷朊粉中的麥谷蛋白和麥原蛋白是組成面筋的主要成分，當谷朊粉加入后與小麥粉中的面筋相結合，發生了凝結作用，彌補了因馬鈴薯全粉加入造成的面筋筋力不足的缺陷，使面團內部構建起了立體蜂窩結構，面包變得松軟可口[15]。但當谷朊粉添加量超過3%時，面筋筋力過大，面筋結構變得過度緊密聚實，酵母產生的氣體難以撐起面團，導致面包發酵不足，口感發酸、過硬，使得面包感官品質下降[16]。通過顯著性分析可知，谷朊粉添加量為3%時，感官評分與其他試驗組相比均存在顯著性差異（P＜0.05）。因此，谷朊粉最佳添加量為3%。

圖2 谷朊粉添加量對馬鈴薯全粉面包感官品質的影響Fig.2 Effects of gluten additions on sensory quality of potato whole flour bread

2.1.3 大豆分離蛋白添加量對馬鈴薯全粉面包感官品質的影響

由圖3 可知，隨著大豆分離蛋白添加量的增加，面包的感官評分呈先上升后下降的趨勢，大豆分離蛋白添加量為0.15%時，面包感官評分最高，為93 分。大豆分離蛋白在面包生產中具有增加面團保水性，增白面包瓤芯顏色的作用，當加入的大豆分離蛋白適量時，面團的持水量增量，黏性降低，表皮變得光滑，面包感官品質得到改善，但當大豆分離蛋白添加過多時，面包黏性過低，反而使面團變硬，口感變差，降低了面包的感官品質[17]。通過顯著性分析發現，大豆分離蛋白添加量為0.15%時，感官評分與其他試驗組相比均存在顯著性差異（P＜0.05）。因此，大豆分離蛋白最佳添加量為0.15%。

圖3 大豆分離蛋白添加量對馬鈴薯全粉面包感官品質的影響Fig.3 Effects of soybean protein isolate additions on sensory quality of potato whole flour bread

2.1.4 明膠添加量對馬鈴薯全粉面包感官品質的影響

由圖4 可知，隨著明膠添加量的增加，面包的感官評分呈先上升后下降的趨勢，明膠添加量為0.10%時，面包感官評分最高，為95 分。面團在明膠作用下發酵得更充分，成品形體豐滿，冠大明顯，松軟度增加，口感變好，但當明膠添加量過多時，面包的黏彈性過高，瓤芯顏色偏黃，口感粘牙，感官品質變差[18]。通過顯著性分析發現，明膠添加量為0.10%時，感官評分與其他試驗組相比均存在顯著性差異（P＜0.05）。因此，明膠最佳添加量為0.10%。

圖4 明膠添加量對馬鈴薯全粉面包感官品質的影響Fig.4 Effects of gelatin additions on sensory quality of potato whole flour bread

2.2 響應面試驗結果與分析

2.2.1 響應面試驗設計及結果

在單因素試驗的基礎上選取谷朊粉（A）、大豆分離蛋白（B）及明膠（C）添加量為自變量，以感官評分（Y）為響應值，設計3 因素3 水平響應面優化試驗，試驗設計及結果見表3。

表3 Box-Behnken 試驗設計方案及結果Table 3 Box-behnken experimental design scheme and results

2.2.2 響應面回歸模型的建立及方差分析

使用Design-Expert 10 軟件對表3 中得到的試驗結果進行多元線性回歸擬合，得到馬鈴薯全粉面包的感官評分（Y）對應谷朊粉添加量（A）、大豆分離蛋白添加量（B）和明膠添加量（C）的回歸方程模型：Y=93.44-0.35A-0.40B-0.42C+0.97AB-0.38AC-0.78BC-0.83A2-1.58B2-1.98C2。對回歸模型進行顯著性檢驗，結果見表4。

表4 回歸模型方差分析Table 4 Variance analysis of regression equation model

由表4 可知，模型的P＜0.000 1（P＜0.01），極顯著，失擬項的P=0.800 9（P＞0.05）不顯著，模型擬合性較好。R2=0.978 8，R2adj=0.951 6，說明模型具有較好的可信度，該回歸模型能很好地對響應值進行預測，因此本模型適用于分析和預測馬鈴薯全粉面包改良劑的最優配比。從表中還可以得出，自變量一次項A、B、C 對馬鈴薯全粉面包的感官評分影響顯著（P＜0.05）；交互項中，AB、BC 的P＜0.01，說明AB、BC 的交互作用較強[19-20]。一次項A 的F 值為7.28，B 的F 值為9.51，C 的F 值為10.74，根據F 值的大小可知各改良劑對馬鈴薯全粉面包的感官評分影響大小為：C＞B＞A，即明膠＞大豆分離蛋白＞谷朊粉。

2.2.3 試驗因素的交互作用分析

各因素交互作用對馬鈴薯全粉面包感官評分的影響見圖6。曲面的傾斜程度越大，說明研究因素之間的交互作用對面包感官評分的影響越大[21-22]。從圖6 可知，谷朊粉和大豆分離蛋白交互形成的曲面坡度陡峭，說明此兩因素的交互作用對感官評分的影響較大，其等高線圖呈橢圓形說明兩者交互作用顯著；谷朊粉和明膠交互形成的曲面坡度較平緩，說明兩者交互作用對感官評分的影響較小，且交互作用不顯著；大豆分離蛋白和明膠交互形成的曲面坡度較大，說明二者對感官評分的交互影響較大，并且等高線圖近似橢圓形，說明兩者交互作用顯著。

圖6 各因素交互作用對馬鈴薯全粉面包感官評分影響的響應面圖及等高線圖Fig.6 Response surface plots and contour maps showing interaction effects of various factors on the sensory scores of potato whole flour bread

2.2.4 最佳發酵條件的預測與驗證

利用Design-Expert 軟件對該模型優化求解，得出馬鈴薯全粉面包改良劑的最優配方為：大豆分離蛋白添加量0.139%，谷朊粉添加量2.667%，明膠添加量0.098%；模型預測得到的面包感官評分為93.549 分。在驗證試驗的實際操作中，結合單因素試驗的結果，按照面包的基礎配方及工藝條件，加入12%的馬鈴薯全粉，馬鈴薯全粉面包改良劑的配方調整為：大豆分離蛋白添加量0.14%，谷朊粉添加量2.67%，明膠添加量0.10%，由以上配方制作出的馬鈴薯全粉面包成品的感官評分為93 分，實測值與模型的預測值只有較小差異，表明該線性回歸方程模型可以用來優化馬鈴薯全粉面包改良劑配方。

2.3 質構特性測定結果與分析

對添加面包改良劑（按最優配方）的馬鈴薯全粉面包與未添加改良劑的馬鈴薯全粉面包分別進行質構特性測定，測定結果見表5。

由表5 可知，未添加改良劑的馬鈴薯全粉面包硬度、彈性、咀嚼性的測定值均明顯高于添加改良劑的馬鈴薯全粉面包的測定值，而未添加改良劑的馬鈴薯全粉面包的黏聚性及回復性的測定值稍低于添加改良劑的馬鈴薯全粉面包。面包的硬度越高，口感越差，適度的彈性可增加面包的耐咀嚼性，而彈性過高則會導致面包口感彈牙，降低面包感官品質；面包的黏聚性與彈性成反比，面包的彈性越低，黏聚性越高，面包的黏聚性過高會導致口感粘牙；回復性為面包受到下壓力后恢復原來形態的能力，代表面包的松軟度，回復性高表示面包松軟[23]。從質構特性值可以得出：添加了改良劑的馬鈴薯全粉面包比未添加改良劑的馬鈴薯全粉面包結構更為蓬松，口感更為柔軟，耐咀嚼性較好，且咀嚼時不費力，產品感官品質得到明顯提高。

表5 馬鈴薯全粉面包質構特性Table 5 Textural properties of potato whole flour bread

3 結論

基于現有的面包配方及工藝基礎，以面包粉和馬鈴薯全粉為原料制作馬鈴薯全粉面包，以谷朊粉、大豆分離蛋白及明膠為馬鈴薯全粉面包改良劑，以感官評分為評定標準，通過單因素試驗和響應面分析試驗對馬鈴薯全粉的添加量以及馬鈴薯全粉面包改良劑配方進行了優化。結果表明：以面包粉100%，食鹽、白砂糖、酵母、黃油、蛋液添加量分別為1.5%、30%、2%、20%、11%，水適量的面包基礎原料配方下，添加12%馬鈴薯全粉及馬鈴薯全粉面包改良劑（大豆分離蛋白0.14%，谷朊粉2.67%，明膠0.10%），以靜置、分割、整形、醒發、烘烤、冷卻等工藝流程為面包的基礎工藝，由以上條件制得的馬鈴薯全粉面包，形態體積飽滿、表皮均勻有光澤、瓤芯呈淡黃色、紋理結構呈細蜂窩狀、口感松軟細膩，具有淡馬鈴薯芳香氣味。該研究結果為馬鈴薯的加工工藝提供理論依據，提高農產品的附加價值，符合“馬鈴薯主糧化戰略”需求。