豌豆蛋白面包的制作工藝優(yōu)化及其品質(zhì)

戴 媛,冷進(jìn)松,傅婷婷

(重慶文理學(xué)院園林與生命科學(xué)學(xué)院/特色植物研究院,重慶 402160)

豌豆(PisumsativumLinn,pea),別稱麥豌豆、寒豆、麥豆、雪豆、畢豆、麻累、國(guó)豆、蠶豆(吳語(yǔ))等[1],原產(chǎn)于地中海南部及地中海沿岸,是一種營(yíng)養(yǎng)性食品[2]。豌豆種子富含蛋白質(zhì)、碳水化合物、膳食纖維、維生素和礦物質(zhì)等[3],其中蛋白質(zhì)含量達(dá)到20.6%[4]。豌豆蛋白是近年來(lái)新興的一種植物蛋白,其氨基酸組成比較平均[5],接近FAO(聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織)/WHO(世界衛(wèi)生組織)推薦的標(biāo)準(zhǔn)模式,為全價(jià)蛋白質(zhì)[6]。豌豆蛋白中抗?fàn)I養(yǎng)因子含量低,不含雌激素,過(guò)敏源少且價(jià)格低廉[7],適合各類人群食用。將豌豆蛋白添加到食品中可以強(qiáng)化產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)成分、改善產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)、增強(qiáng)產(chǎn)品穩(wěn)定性[8]。豌豆蛋白早先主要用作動(dòng)物飼料或飼料添加劑,李峻峰等[9]進(jìn)行了豌豆蛋白粉代替豆粕飼喂育肥豬的研究。目前研究逐漸轉(zhuǎn)向食品方面,孫聃等[10]把豌豆蛋白及豌豆粉添加到饅頭中,有效地改善了面粉的粉質(zhì)特性,提高了饅頭的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,延長(zhǎng)了饅頭的貨架期。Marchais等[11]把豌豆蛋白添加到面條中,改善了面粉的粉質(zhì)特性,提高了面條的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,但是目前為止將豌豆蛋白添加于面包中的研究未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。

因此,為拓寬豌豆蛋白的產(chǎn)品范圍,本研究將豌豆蛋白粉添加于面包制作過(guò)程中,在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,考察了豌豆蛋白粉、酵母和糖的添加量以及發(fā)酵時(shí)間對(duì)面包感官品質(zhì)及比容的影響,采用響應(yīng)面分析法優(yōu)化了面包制作的工藝條件,并測(cè)定了最佳工藝條件下制得的面包的理化指標(biāo),為豌豆蛋白面包的開(kāi)發(fā)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

豌豆蛋白粉 榮美食品原料有限公司;高筋小麥面粉 肇慶市福加德面粉有限公司;安琪高活性干酵母 安琪股份有限公司;大豆油 益海嘉里金龍魚(yú)糧油食品股份有限公司;奶粉 購(gòu)自君樂(lè)寶乳業(yè)有限公司;黃油 上海光明奶酪黃油有限公司;糖、鹽、雞蛋等其它材料 均為市售食品級(jí)。

IK2(JD)型烤箱 廣東格蘭仕微波生活電器制造有限公司;AR2140分析天平 梅特勒-托列儀器上海有限公司;WFX-12發(fā)酵箱 華興寶業(yè)有限公司;DGG-9246A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海齊欣科學(xué)儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 豌豆蛋白面包的制作

1.2.1.1 工藝流程 原輔料→稱量→過(guò)篩→面團(tuán)調(diào)制→面團(tuán)發(fā)酵→切塊、搓圓→整形→醒發(fā)→裝盤→焙烤→冷卻→成品

1.2.1.2 操作要點(diǎn) 原料預(yù)處理:高筋小麥粉和豌豆蛋白粉混合過(guò)60目篩,糖與鹽分別用適量水溶解,黃油于50 ℃水浴中預(yù)先融化,干酵母于30 ℃溫水預(yù)先溶解,雞蛋打成全蛋液,奶粉加適量水調(diào)成乳狀液;面團(tuán)調(diào)制:將材料混合后揉到面團(tuán)基本成型,加入黃油,均勻地揉進(jìn)面團(tuán),直至面團(tuán)展開(kāi)可形成一層薄膜,在面團(tuán)完成前5 min左右,加入2%鹽;面團(tuán)發(fā)酵:將調(diào)制好的面團(tuán)用手捏圓,使其光面向上放在稍涂有油的發(fā)酵缽中,送入發(fā)酵箱發(fā)酵,發(fā)酵箱溫度為(30±1) ℃,相對(duì)濕度85%,發(fā)酵一定時(shí)間;切塊、搓圓、靜置:將發(fā)酵成熟的面團(tuán)切成大小相同的小面塊,揉成表面光滑的圓球形,靜置3～5 min;整形:將揉圓的面團(tuán)壓薄、搓卷,做成所需制品的形狀;醒發(fā):將整形后的面包坯,放入裝有高溫布的烤盤內(nèi),再將烤盤放入發(fā)酵箱內(nèi)進(jìn)行最后醒發(fā),發(fā)酵箱溫度為38 ℃,相對(duì)濕度控制在85%左右,醒發(fā)45～60 min,使其體積達(dá)到整形后的2倍左右,應(yīng)立即進(jìn)行烘烤;烘烤:烤箱需預(yù)熱15 min,使烤箱內(nèi)部溫度均勻保持烘焙溫度180 ℃,烘烤 10 min;冷卻:烘烤完畢后,采用自然冷卻。

1.2.2 單因素實(shí)驗(yàn)

1.2.2.1 豌豆蛋白粉添加量的影響 以100 g面粉為基重,黃油4%,奶粉5%,雞蛋5%,鹽2%,酵母1.5%,糖8%,水40%～60%,發(fā)酵時(shí)間60 min,分別設(shè)置豌豆蛋白粉添加量為2%、5%、8%、11%、14%,以感官評(píng)分和比容為評(píng)價(jià)指標(biāo),以豌豆蛋白粉添加量0%為對(duì)照實(shí)驗(yàn),考察豌豆蛋白粉添加量對(duì)面包的影響。

1.2.2.2 酵母添加量的影響 以100 g面粉為基重,黃油4%,奶粉5%,雞蛋5%,鹽2%,豌豆蛋白粉8%,糖8%,水40%～60%,發(fā)酵時(shí)間60 min,分別設(shè)置酵母添加量為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%,以感官評(píng)分和比容為評(píng)價(jià)指標(biāo),以酵母添加量0.2%為對(duì)照實(shí)驗(yàn),考察酵母添加量對(duì)面包的影響。

1.2.2.3 糖添加量的影響 以100 g面粉為基重,黃油4%,奶粉5%,雞蛋5%,鹽2%,豌豆蛋白粉8%,酵母1.5%,水40%～60%,發(fā)酵時(shí)間60 min,分別設(shè)置糖添加量為2%、5%、8%、11%、14%,以感官評(píng)分和比容為評(píng)價(jià)指標(biāo),以糖添加量0%為對(duì)照實(shí)驗(yàn),考察糖添加量對(duì)面包的影響。

1.2.2.4 發(fā)酵時(shí)間的影響 以100 g面粉為基重,黃油4%,奶粉5%,雞蛋5%,鹽2%,豌豆蛋白粉8%,糖8%,酵母1.5%,水40%～60%,分別設(shè)置發(fā)酵時(shí)間為30、45、60、75、90 min,以感官評(píng)分和比容為評(píng)價(jià)指標(biāo),以發(fā)酵時(shí)間15 min為對(duì)照實(shí)驗(yàn),考察發(fā)酵時(shí)間對(duì)面包的影響。

1.2.3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì) 在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,利用Design-Expert軟件的Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理,以感官評(píng)分(Y)為響應(yīng)值,以豌豆蛋白粉添加量(A)、酵母添加量(B)、糖添加量(C)、發(fā)酵時(shí)間(D)為自變量,設(shè)計(jì)四因素三水平響應(yīng)面分析試驗(yàn),以優(yōu)化豌豆蛋白面包制作工藝。因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)Table 1 Factors and levels of response surface experiment

1.2.4 豌豆蛋白面包的品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定 在響應(yīng)面優(yōu)化得到的最佳實(shí)驗(yàn)條件下制作面包,以豌豆蛋白粉添加量0%為對(duì)照,對(duì)面包進(jìn)行感官評(píng)定,并測(cè)定水分、持水性、酸度、比容等指標(biāo)。

1.2.4.1 感官評(píng)價(jià) 參照GB 7099-2015《糕點(diǎn)、面包》[12]中的要求制作標(biāo)準(zhǔn),由10名食品專業(yè)人員組成感官鑒評(píng)小組,對(duì)面包的形態(tài)、色澤、表皮質(zhì)地等指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 豌豆蛋白面包感官評(píng)價(jià)表Table 2 Sensory evaluation form of pea protein bread

1.2.4.2 水分、酸度和比容測(cè)定 水分采用直接干燥法,參照GB/T 5009.3-2016[13]進(jìn)行;酸度和比容參照GT/B 20981-2007[14]進(jìn)行。

1.2.4.3 持水性測(cè)定 將面包放在室溫為(25±1) ℃下貯藏,每隔24 h測(cè)定其質(zhì)量變化,共測(cè)3次,計(jì)算面包失重率,并計(jì)算面包持水性[15]。計(jì)算公式如下:

式(1)

式中,Δm為失重率,%;m1為第一次測(cè)得面包的質(zhì)量,g;m2為第二次測(cè)得面包的質(zhì)量,g;m3為第三次測(cè)得面包的質(zhì)量,g。

W=100%-Δm

式(2)

式中,W為持水性,%;Δm為失重率,%。

采用Microsoft Excel 2007、Design Expert 8.0.6軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析及繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 豌豆蛋白粉添加量對(duì)面包品質(zhì)的影響 由圖1可知,隨著豌豆蛋白粉添加量的增加,感官評(píng)分也增加,當(dāng)豌豆蛋白粉添加量為8%時(shí),感官評(píng)分達(dá)到最大值80分,之后再繼續(xù)增加豌豆蛋白粉添加量,感官評(píng)分反而降低,這主要是由于豌豆蛋白粉的添加使面包內(nèi)部的色澤發(fā)生了變化,由淡黃色變成灰黃色,甚至暗黃色,而且口感變粗糙,影響了面包的感官品質(zhì)。比容的變化趨勢(shì)與感官評(píng)分不同,在豌豆蛋白粉添加量2%～14%范圍內(nèi),比容呈下降趨勢(shì),但整體變化幅度很小,因此,綜合豌豆蛋白面包感官評(píng)分和比容兩個(gè)指標(biāo),選擇豌豆蛋白粉添加量5%、8%、11%進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。

圖1 豌豆蛋白粉添加量對(duì)面包品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of pea protein powder addition on bread quality

2.1.2 酵母添加量對(duì)面包品質(zhì)的影響 由圖2可知,酵母添加量在0.5%～1.5%范圍內(nèi)時(shí),隨著酵母添加量的增加,感官評(píng)分和比容均呈上升趨勢(shì),當(dāng)酵母添加量增至1.5%時(shí),感官評(píng)分和比容達(dá)到最大值,分別為77分、2.99 mL/g。但當(dāng)酵母添加量在1.5%～2.5%范圍內(nèi)時(shí),感官評(píng)分和比容均呈下降趨勢(shì),主要是因?yàn)榻湍高^(guò)多,面團(tuán)過(guò)度發(fā)酵,面筋過(guò)度延伸,面包表面塌陷,出現(xiàn)裂紋,內(nèi)部有大氣孔,故比容下降,同時(shí)帶有酸味[16],導(dǎo)致感官評(píng)分降低。因此,綜合豌豆蛋白面包感官評(píng)分和比容兩個(gè)指標(biāo),選擇酵母添加量1.0%、1.5%、2.0%進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。

圖2 酵母添加量對(duì)面包品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of yeast addition on bread quality

2.1.3 糖添加量對(duì)面包品質(zhì)的影響 從圖3可以看出,在糖添加量為2%～8%范圍內(nèi)時(shí),隨著糖添加量增加,感官評(píng)分和比容上升,當(dāng)糖添加量為8%時(shí),感官評(píng)分和比容分別達(dá)到最大值81分、3.07 mL/g。然而,當(dāng)糖添加量進(jìn)一步增加時(shí),由于過(guò)多的糖抑制了酵母的生長(zhǎng)繁殖,面團(tuán)發(fā)酵效果差,面包體積小,故比容下降,且面包內(nèi)部組織粗糙,表皮顏色較深,口感偏甜[17],從而導(dǎo)致感官評(píng)分降低。因此,綜合豌豆蛋白面包感官評(píng)分和比容兩個(gè)指標(biāo),選擇糖添加量為5%、8%、11%進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。

圖3 糖添加量對(duì)面包品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of sugar addition on bread quality

2.1.4 發(fā)酵時(shí)間對(duì)面包品質(zhì)的影響 由圖4可知,發(fā)酵時(shí)間在30～60 min時(shí),感官評(píng)分和比容均隨發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)而增加,發(fā)酵時(shí)間為60 min時(shí),感官評(píng)分和比容達(dá)到最大值,分別為79分、2.72 mL/g,發(fā)酵時(shí)間超過(guò)60 min時(shí),感官評(píng)分和比容隨著時(shí)間的增加反而降低,這可能是由于酵母產(chǎn)氣能力下降,導(dǎo)致面團(tuán)體積過(guò)小,面包內(nèi)部組織不緊密,表皮增厚,氣孔不均勻[18],從而使面包感官品質(zhì)下降,比容降低[19]。因此,綜合豌豆蛋白面包感官評(píng)分和比容兩個(gè)指標(biāo),選擇發(fā)酵時(shí)間45、60、75 min進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。

圖4 發(fā)酵時(shí)間對(duì)面包品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of fermentation time on bread quality

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,比容受各因素影響較小,感官評(píng)分受各因素影響較大,因此選擇感官評(píng)分作為響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)的響應(yīng)值(Y),以豌豆蛋白粉添加量(A)、酵母添加量(B)、糖添加量(C)、發(fā)酵時(shí)間(D)為自變量,應(yīng)用Design Expert 8.0.6統(tǒng)計(jì)分析軟件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果如表3所示。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 3 Design and results of response surface experiment

2.2.2 回歸模型擬合及方差分析 利用統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)表3數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合,得到感官評(píng)價(jià)(Y)與自變量之間的回歸方程,即:

Y=81.36+1.15A+0.48B+0.21C+0.34D-0.12AB-0.050AC+0.075AD-0.025BC-0.050BD-8.09A2-4.07B2-0.88C2-2.41D2

由表4可知,回歸模型P<0.01,表明該回歸模型極顯著;模型的決定系數(shù)R2=0.9837,表明模型的擬合值與實(shí)際結(jié)果的相關(guān)性較高;失擬項(xiàng)不顯著(P>0.05),說(shuō)明回歸方程擬合較好,模型穩(wěn)定;變異系數(shù)值CV=1.03%<10.00%,進(jìn)一步說(shuō)明模型擬合較好,可用來(lái)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。由F值可知,四個(gè)因素對(duì)響應(yīng)值影響的大小順序?yàn)?A>B>D>C,即:豌豆蛋白粉添加量>酵母添加量>發(fā)酵時(shí)間>糖添加量,其中,一次項(xiàng)A和二次項(xiàng)A2、B2、D2對(duì)響應(yīng)值的影響極顯著(P<0.01),一次項(xiàng)B和交互項(xiàng)AB、AD,以及二次項(xiàng)C2對(duì)響應(yīng)值的影響顯著(P<0.05)。

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

2.2.3 響應(yīng)面交互作用分析 兩因素之間的交互作用對(duì)響應(yīng)值的影響可以通過(guò)響應(yīng)面圖反映出來(lái),響應(yīng)曲面坡度越陡峭,說(shuō)明因素的改變對(duì)于響應(yīng)值的影響越大,而曲面坡度越平滑,說(shuō)明因素的改變對(duì)響應(yīng)值的影響也就越小[20]。圖5為豌豆蛋白粉添加量與酵母添加量、豌豆蛋白粉添加量與糖添加量、豌豆蛋白粉添加量與發(fā)酵時(shí)間、酵母添加量與糖添加量、酵母添加量與發(fā)酵時(shí)間、糖添加量與發(fā)酵時(shí)間之間的交互作用對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響。從圖5中可以看出,圖5(a)和圖5(c)曲面坡度陡峭,而圖5(b)、圖5(d)、圖5(e)和圖5(f)曲面坡度較平滑,說(shuō)明豌豆蛋白粉添加量與酵母添加量的交互作用、豌豆蛋白粉添加量與發(fā)酵時(shí)間的交互作用對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響顯著,而豌豆蛋白粉添加量與糖添加量、酵母添加量與糖添加量、酵母添加量與發(fā)酵時(shí)間、糖添加量與發(fā)酵時(shí)間之間的交互作用對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響不顯著,此結(jié)果與方差分析結(jié)果一致。

圖5 兩因素交互作用對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響Fig.5 Effect of two factors interaction on the sensory evaluation

2.2.4 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 對(duì)回歸方程進(jìn)行分析求解,得感官評(píng)價(jià)達(dá)到最大值時(shí)的條件為:豌豆蛋白粉添加量8.21%,酵母添加量1.53%,糖添加量8.35%,發(fā)酵時(shí)間61.08 min,此條件下的感官評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)值為81.44分。為方便實(shí)驗(yàn)操作,將各因素取值定為:豌豆蛋白粉添加量8%,酵母添加量1.5%,糖添加量8%,發(fā)酵時(shí)間60 min,在此條件下進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),得感官評(píng)價(jià)為82分,預(yù)測(cè)誤差為0.68%,與預(yù)測(cè)值接近。說(shuō)明此模型可以用于豌豆蛋白面包制作條件的分析預(yù)測(cè),響應(yīng)面法也可以有效地優(yōu)化豌豆蛋白面包的制作工藝條件。

2.3 豌豆蛋白面包的品質(zhì)測(cè)定

2.3.1 基本理化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果 在優(yōu)化的最佳工藝條件下制得的面包,其理化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果如表5所示,由表5可知,其水分測(cè)定結(jié)果小于45%;酸度測(cè)定結(jié)果小于6;比容測(cè)定結(jié)果小于7 mL/g,各項(xiàng)指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20981-2007的規(guī)定。持水性測(cè)定結(jié)果為98.2%,高于對(duì)照面包97.5%,即豌豆蛋白面包的持水性比對(duì)照面包的持水性好,說(shuō)明豌豆蛋白可以增加面包的持水性,改善面包的儲(chǔ)存品質(zhì),延長(zhǎng)面包的貨架期。

表5 豌豆蛋白面包理化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果Table 5 Results of physicochemical indexes of pea protein bread

2.3.2 感官品質(zhì)測(cè)定結(jié)果 由圖6可知,豌豆蛋白面包在外表形態(tài)、表皮質(zhì)地和組織結(jié)構(gòu)方面的感官評(píng)分分別為7、6、10分,低于對(duì)照面包的8、7、12分,在表皮色澤、包芯色澤、口感和香味方面的感官評(píng)分分別為8、8、20、17分,高于對(duì)照面包的7、7、17、14分,因此,綜合感官評(píng)價(jià)各指標(biāo),豌豆蛋白粉可改善面包的感官品質(zhì)。

圖6 豌豆蛋白面包的感官品質(zhì)測(cè)定結(jié)果Fig.6 Results of sensory quality of pea protein bread

3 結(jié)論

本文研究了豌豆蛋白面包的制作工藝,在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,應(yīng)用響應(yīng)面分析法進(jìn)行優(yōu)化,得到豌豆蛋白面包制作的最佳工藝條件為:豌豆蛋白粉添加量8%,酵母添加量1.5%,糖添加量8%,發(fā)酵時(shí)間60 min,在此條件下制得面包的感官評(píng)分為82分,預(yù)測(cè)值為81.44分,預(yù)測(cè)誤差為0.68%,說(shuō)明采用響應(yīng)面方法優(yōu)化豌豆蛋白面包制作工藝可行,此結(jié)果為豌豆蛋白面包的開(kāi)發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)。品質(zhì)測(cè)定結(jié)果表明,豌豆蛋白面包具有較好的理化特性、儲(chǔ)存特性和感官品質(zhì),其水分含量35.8%,酸度值3.23,比容3.35 mL/g,72 h失重率1.8%,口感得分20分,香味得分17分,此結(jié)果說(shuō)明將豌豆蛋白粉添加于面包中可改善面包的特性,提升面包的品質(zhì)。