喻勤，王玺，林静，崔立柱，闫晨苗，李铁梅，夏凯，阮征，*，段盛林，*

（1.华南理工大学，广东广州510006；2.中国食品发酵工业研究院有限公司，北京100015；3.功能主食创制与慢病营养干预北京市重点实验室，北京100015；4.河北工程大学，河北邯郸056038）

马铃薯是公认的全营养食品，富含人体必需的7类营养物质。其中马铃薯蛋白质属于优质蛋白，含有丰富的赖氨酸和色氨酸，经加工熟化的马铃薯全粉，蛋白质含量7.6%左右，与小麦粉配合使用，有利于提高主食类产品的营养价值[1]。十三五期间，农业部提出马铃薯主食化战略，以马铃薯作为第四主粮，改善国民的身体素质及国民膳食营养结构[2-3]。目前，我国北方的主食类产品多以小麦粉为主要原料，与小麦粉相比，马铃薯全粉具有吸水性强、糊化温度低、糊化速度快的特点，且具有特殊的风味和滋味[4-6]。以马铃薯全粉部分替代小麦粉，用于制作面包类产品，能够增强面包产品的柔软度及适口性，对面包品质的改良具有有利作用[7]，但是，随着马铃薯全粉添加量的增多，会严重破坏面包面团的操作性能，成品的烘焙特性也呈现下降趋势，当马铃薯粉用量大于15%时，面包成品的组织结构及口感风味不佳[8-9]。

提高马铃薯粉在主食类产品中的有效添加量，能够进一步推进马铃薯主食化，改善国民膳食营养结构[10]。国内外面包加工业经常使用改良剂来改善面团操作性能及成品烘烤品质，目前常用的面包改良剂主要有氧化剂、还原剂、乳化剂及酶制剂等[11-16]。试验以20%的马铃薯全粉替代小麦粉，麦芽糖醇替代白砂糖，制作低糖面包产品，研究了不同种类的面包改良剂对面包体积、面团特性和质构特性等品质的影响，对马铃薯面包复配改良剂进行优化，得到最佳复配改良剂的配比，能够有效改善面包的面团特性，延缓面包老化速率，为生产优质的马铃薯粉面包提供一定的参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

小麦高筋粉、酵母、黄油：市售；马铃薯粉：乐陵希森马铃薯产业集团有限公司；单甘酯、双乙酰酒石酸单 甘 酯 （diacetyl tartaric acid ester of mono（di）glycerides，DATEM）：杜邦营养与健康公司；抗坏血酸（vitamin C，VC）：山东鲁维特制药有限公司；脂肪酶（10 万UI）：辽宁百隆生物工程有限公司；麦芽糖醇：山东福田药业有限公司。

1.2 仪器与设备

TA-XTPLUS 质构仪：英国 Stable Micro Systems；MB23 水分测定仪：奥豪斯仪器（上海）有限公司；SECP 发酵箱、SEC-1Y-S 电烤箱：江苏三麦机械有限公司；DCK202 搅拌机：广东顺德地一日用电器科技有限公司；CPC202C 电子天平：奥豪斯仪器（上海）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 马铃薯面包的制作及储藏

马铃薯面包的制作基本配方见表1。

表1 马铃薯面包基本配方Table 1 Basic recipe for potato bread

面包制作工艺选用二次醒发法。

和面加水量：按照原料粉吸水率作适当增减，同时根据面团的状态进行调整。

干粉类原料混合均匀，加入湿性原料搅拌均匀，最后加入黄油搅拌成筋后进行一次醒发，温度28 ℃、相对湿度85%，分割称重及整型后进行二次醒发，温度 32 ℃、相对湿度 85%，于上火 175 ℃，下火 180 ℃的烤箱内烘烤10 min～15 min 左右。

将冷却后的面包产品放置于4 ℃冷藏室，加速老化速率，分别于0、1、3、5 d 取出待测样品进行质构测定[17-18]。

1.3.2 面包品质的评定

面包出炉冷却后，30 min 内进行面包体积及重量的测定，并对面包内部和外部特征进行评价，重复测定3 次，取平均值。参考GB/T 20981-2007《面包》中“6.5 比容”的方法二测定面包比容。冷却1 h 后测定0 d 样品的质构特性。

1.4 试验设计

根据马铃薯粉替代高筋小麦面粉制备的面包存在面团黏性大，延展性及可持气性差且老化速率高等问题，选取单甘酯、DATEM、VC、脂肪酶 4 种改良剂进行面团特性影响的单因素试验，判断加工性能以及最佳添加量。然后根据结果选取3 种具有显著良性变化的改良剂进行正交试验，以试验过程中以质构特性硬度为主要评价标准，获得最佳复配改良剂的配比。

1.4.1 面包改良剂单因素试验

依据预试验的数据结果，选定单甘酯、DATEM、脂肪酶、VC4 种改良剂分别对马铃薯面包品质进行研究，其添加量梯度如表2 所示。单因素试验以质构品质的硬度、黏度、弹性、咀嚼性为评价指标。

表2 单因素试验不同改良剂用量Table 2 Single factor experiment with different dosage of modifie

1.4.2 质构特性分析

面包的质构特性是在食用品质中很重要的参考因素，由于其改良剂配方的差异，样品在组成成分含量和结构方面也会有所差别，导致质构特点存在差异。目前，对食品质构进行评价的基本方法是感官评价，但由于评价个体的主观性，会使评价结果存在一定差异。所以，本试验利用质构仪，采用全质构分析（texture profile analysis，TPA）测定模式，模拟人口腔的咀嚼运动，对面包进行测定，测其硬度、黏度、弹性等指标，来客观评价产品的质构特性变化。

将不同储藏期的面包产品，放置至室温后，切取3 cm 厚度的中间层，放置于质构仪探头面积下的载物台上，进行测定。每个样品进行3 次平行测定，计算平均值及标准差。

质构仪的试验参数如下：

探头为P/36 柱状探头；运行模式为TPA 方案；探头感应力为5 g；测前、测中和测后速率均为5 mm/s；目标模式为应变70%。

1.4.3 正交试验

根据单因素试验结果，选择L9（33）正交试验表，进行质构特性分析，确定最佳复配改良剂比例。

1.4.4 统计分析方法

采用DPS 数据处理系统进行完全随机的单因素统计分析方法，考察改良剂对4 ℃保藏马铃薯面包质构特性的显著性差异分析。统计结果均用均数±标准差表示，多组均数间比较用方差分析，两组比较应用独立样本检验，所有统计过程均用SPSS 软件进行，P＜0.05 表示差异具有统计学意义。

2 结果与分析

2.1 同种改良剂不同添加量的单因素试验

2.1.1 对照组无改良剂面包的性质

未添加改良剂的马铃薯面包性质如表3 所示。在加工过程中，无改良剂的马铃薯面包面团黏性较大，有粘壁现象；而且面筋形成较差；面团持气性较差，面包成品的体积较小。

表3 无改良剂马铃薯面包的性质Table 3 Properties of potato bread without modifier

由表3 的结果可知，产品硬度随储藏时间的延长明显增大，弹性呈现降低的趋势，导致不同储藏时间产品在咀嚼性方面的差异，口感逐渐变差。影响产品口感的主要因素是产品老化导致产品变硬，咀嚼度是对产品适口性的客观表征，故选择硬度和咀嚼度作为后续试验考察的重点指标。

2.1.2 不同比例的单甘酯对面包特性的影响

单甘酯在面团加工过程中能改善面团组织结构，使面包松软，体积增大，富有弹性；降低面包老化速率，延长产品货架期。添加不同比例的单甘酯对面包特性的影响见表4。

如表4 所示，添加不同比例的单甘酯能够明显降低面包产品的硬度，改善黏度、弹性和咀嚼性等感官指标，另外单甘酯添加不同比例对面包感官的改善不存在明显的剂量依赖效应，添加1%的单甘酯能够达到较好的改良效果。

表4 添加不同比例单甘酯对面包特性的影响Table 4 Effects of different proportions of monoglyceride on bread properties

随储藏时间的增加，添加量1%单甘酯的面包质构特性变化见表5。添加量为0%、1%单甘酯面包随储藏时间的硬度变化对比见图1。

由表5 和图1 可知，单甘酯添加量为1%时，面包在4 ℃保藏5 d，硬度变化趋势明显低于对照组，且加工过程中面团无粘壁现象，筋度增强，形成面筋较好。单甘酯对于马铃薯面包有显著良性影响，使面包芯的硬度显著降低，且老化速率有所降低。

表5 储存时间对添加量1%单甘酯面包质构特性变化的影响Table 5 Effect of texture properties of bread by adding 1%monoglyceride with storage time

图1 对比添加量为0%、1%单甘酯面包随储藏时间的硬度变化Fig.1 Comparison of hardness of 0%and 1%monoglyceride bread with storage time

2.1.3 不同比例的脂肪酶对面包特性的影响

脂肪酶主要作用于甘油三酯，可以将甘油三酯水解生成甘油二酯、甘油一酯或甘油，反应如下：

通过水解甘油三酯，形成单甘酯和甘油类产物，增加对面团的乳化作用，可以改变面包产品的质地和结构。但是脂肪酶过多，生成的甘油脂类增多，阻止了其与谷蛋白结合，而谷蛋白可以使面团筋度增强，使得成品面包硬度的增加高于对柔软度的改善[19-20]。添加不同比例脂肪酶对面包质构特性的影响见表6。

表6 添加不同比例脂肪酶对面包质构特性的影响Table 6 Effects of different amounts of lipase on bread properties

如表6 所示，在面包中添加0.01‰的脂肪酶可以显著改善硬度，改善面包内部组织结构以及面包芯的柔软度等指标[21]。

随储藏时间的增加，添加量0.01‰脂肪酶的面包质构特性变化见表7。添加量为0‰、0.01‰脂肪酶面包随储藏时间的硬度变化对比见图2。

表7 储藏时间对添加量0.01‰脂肪酶面包的质构特性变化的影响Table 7 Effect of texture properties of bread by adding 0.01 ‰lipase with storage time

图2 对比添加量为0 ‰、0.01‰脂肪酶面包随储藏时间的硬度变化Fig.2 Comparison of hardness of bread by adding 0 ‰and 1‰lipase with storage time

由表7 及图2 可知，添加0.01‰脂肪酶的马铃薯面包在冷藏过程中硬度有所增加，但随着储藏时间的延长，硬度变化不太明显，整体变化优于对照组样品。脂肪酶添加量0.01‰时，面包芯柔软度增加，并且在面团加工过程中其面团筋度增强，面团表面光滑，无粘壁现象，且形成的面包体积较大，表面色泽较好。添加0.01‰比例的脂肪酶的面包在储藏5 d 后，其硬度、弹性和咀嚼性的感官指标保持也相对较好。

2.1.4 不同比例的DATEM 对面包特性的影响

DATEM 作为乳化剂其与小麦粉中的蛋白质结合能力较强，可以形成大分子的网络面筋，而且还能增强蛋白质分子和淀粉的联结作用，形成致密的面筋网络[22]，提高面团的黏弹性和柔软度，增强面团耐搅拌性。添加不同比例DATEM 对面包特性的影响见表8。

在加工过程中，加入DATEM 后面团的粘壁现象减弱，可以成团，面团筋度也有所改善。由表8 可知，DATEM 添加量0.3%、0.5%时，初期面包的各项质构特性符合预期要求。

表8 添加不同比例DATEM 对面包特性的影响Table 8 Effect of DATEM on bread properties

随储藏时间的增加，添加量0.5%DATEM 的面包质构特性变化见表9。添加量为0%、0.5%DATEM 面包随储藏时间的硬度变化对比见图3。

表9 添加量0.5%DATEM 面包随储藏时间的质构特性变化Table 9 Effect of texture properties of bread by adding 0.5%DATEM with storage days

图3 对比添加量为0%、0.5%DATEM 面包随储藏时间的硬度变化Fig.3 Comparison of hardness of bread by adding 0%and 0.5%DATEM with storage time

如表9、图3 所示，随着储藏时间的延长，面包质构特性发生不良改变，相比对照组有所下降，对面包品质无优化效果，所以不作为正交试验的考查因素。

2.1.5 不同比例的VC对面包特性的影响

添加不同比例VC对面包质构特性的影响见表10。

由表10 可知，在加入VC之后，马铃薯面包的硬度和咀嚼性有所增强。在面包实际加工过程中，添加量为0.035‰时，面包面团筋度增强，粘壁现象有所改善，面团可操作性增强，面包芯组织细腻，气孔均匀，在面包面团增筋降黏方面有一定的良性作用。

随储藏时间的增加，添加量0.035‰VC的面包质构特性变化见表11。添加量为0‰、0.035‰VC面包随储藏时间的硬度变化对比见图4。

表10 添加不同比例VC对面包质构特性的影响Table 10 Effect of different proportion of VCascorbic acid on bread properties

表11 添加量0.035‰VC面包随储藏时间的质构特性变化Table 11 Effect of texture properties of bread by adding 0.035‰VCwith storage time

图4 对比添加量为0‰、0.035‰VC面包随储藏时间的硬度变化Fig.4 Comparison of hardness of bread by adding 0 ‰and 0.035‰VCwith storage time

如表11、图4 所示，在储藏过程中，加入VC的马铃薯面包硬度变化与对照组相差不大，说明其对于减缓面包老化的效果不明显。

2.2 正交试验结果与分析

根据单因素试验结果，选定单甘酯、脂肪酶和VC为考察因素，确定各因素水平和试验设计如表12。以面包硬度为评价指标，复配改良剂对面包硬度的影响见图5。

表12 正交试验因素水平表Table 12 Orthogonal experimental factor level table

图5 复配改良剂对面包硬度的影响Fig.5 Effect of compound improver on bread hardness

如图5 所示，随着储藏时间增加，面包硬度指标均呈现上升趋势，但是相比对照组，加入复配改良剂后，硬度的增长速率明显减缓，复配改良剂对马铃薯面包的硬度变化具有改良作用，能够起到延缓马铃薯面包老化的效果。对比4 ℃储藏5 d 后面包硬度变化情况，见表13。硬度变化/%=（第5 天面包硬度-第0天面包硬度）/第0 天面包硬度，并对正交试验结果进行极差分析。

表13 复配改良剂的正交试验设计及结果Table 13 Orthogonal test design and results of compound improver

由表13 正交试验的直观分析结果可知，复配面包改良剂的影响因素依次为单甘酯＞VC＞脂肪酶，最佳改良剂配比应为：A3B2C3，即单甘酯1.5%，脂肪酶0.01‰，VC0.05‰。按照最佳改良剂配比进行马铃薯面包的效果验证，马铃薯面包在4 ℃条件下储藏5 d 后，硬度变化百分比为56 %，优于试验最优组H 组硬度变化59 %、对照组硬度变化127%，具有明显延缓面包老化的效果。

2.3 复配改良剂对面包比容的影响

按照 GB/T 20981-2007《面包》中“6.5 比容”的方法二测定面包比容，见表14。

表14 添加复方改良剂前后面包体积变化Table 14 Effect of compound improver on the volume of potato bread

如表14 所示，添加复配改良剂的马铃薯面包相比对照组面包体积增大83.5%。

3 结论

通过研究高达20%马铃薯粉替代量的面包质构及老化特性，测定多个单因素改良剂对产品质构特性的影响，并结合实际制作过程中的可操作性的情况，确定最佳复配改良剂的配比，三因素三水平的正交试验结果表明：影响面包品质的主次因子按顺序分别是单甘酯、VC、脂肪酶；复配改良剂的最佳配比为：单甘酯1.5%，脂肪酶0.01‰，VC0.05‰。经试验验证，添加最佳复配改良剂的面包与对照组产品相比，体积增加83.5%；4 ℃条件下储藏5 d 后，与对照组相比，硬度变化改善71%，说明该复配改良剂能够明显改善添加20%马铃薯粉的面包面团的持气性和成品老化速率，对延长马铃薯面包货架期、推进马铃薯原料主食化具有重要意义。