因素水平-101A压延次数/次202530B辊隙宽度/mm111417C折叠角度/°04590D戗面量/%0.511.5
张 煌1，李逸群2，马永生1，杨盛茹1，邹 建1
(1.河南牧业经济学院 食品工程学院，河南 郑州 450044；2.洛阳正大食品有限公司，河南 洛阳 471000)
摘 要：利用响应面分析法，研究了在馒头生产过程中压延工艺对馒头质构特性的影响。实验结果表明：馒头的TPA质构特性指标中，弹性受压延次数、折叠角度的影响非常显著，压延次数与辊隙宽度有交互作用；粘性受辊隙宽度、折叠角度影响非常显著，受戗面量影响显著；咀嚼性受4个因素的影响均显著。
关键词：馒头；压延工艺；质构特性；响应面
馒头是我国北方人民的传统主食，也是其他地区居民典型的早餐食品[1]。据文献记载，我国制作馒头的小麦粉占总量的70%左右[2]。我国对于馒头生产工艺的研究较多[3-5]，但是压延工艺与馒头的关系，国内相关的研究并不多。压延过程是制作多种面制食品如馒头、面条、饼干等所不可或缺的工艺。特别是在馒头生产中，该工艺从根本上是模拟传统馒头制作中的手工揉面，无论何种发酵方式，压延均不可或缺。
馒头的质构特性(TPA)测试，是使用质构仪来模拟人在咀嚼馒头时口腔的运动，对馒头品质进行量化分析。张国权[6]构建了TPA评价馒头品质的评价体系，用这种方式馒头品质评价，能够在一定程度上避免人工感官评价受主观因素影响而产生的误差[7]。这其中对馒头的感官品质来讲最主要的三个指标就是弹性(Springiness)、粘性(Cohesiveness)和咀嚼性(Chewiness)。本实验结合响应面方法方法分析不同压延工艺及各因素的交互作用对馒头质构特性的影响，以期为工业化生产中正确选择压面工艺提供理论依据。
1.1 实验材料
金苑特一粉：郑州金苑面业有限公司；福莱顺高活性即发干酵母：广西湘桂福莱顺酵母有限公司；蒸馏水：郑州中天实验仪器有限公司。
1.2 实验设备
SZH-20双速双动和面机：广州旭众食品机械有限公司；ZRM500半自动压面机：河南省新乡食品机械有限公司；TA-XT2I质构仪：英国SMS公司；OMJ-P32热风循环醒发箱：河北欧美佳食品机械有限公司；CH-250多功能蒸饭柜：广州旭众食品机械有限公司。
1.3 实验方法
1.3.1 面团的制作
称取适量的小麦粉，以小麦粉总质量为基准，加0.8%的酵母和42%的水，在搅拌机中混合15 min，形成稳定面团。
1.3.2 面团的压延
压延次数。选取压延20、25、30次对面团进行整形处理，研究其对面团及馒头品质的影响。
辊隙宽度。选取11、14、17 mm的辊隙宽度对面团进行压延整形，研究其对面团及馒头品质的影响。
折叠送料方式。根据实际可实现条件，选取了对折垂直送料、45°自动下落折叠送料、平行压延方向折叠送料三种方式，研究其对面团及馒头品质的影响。
压延中补粉量。选取0.5%、1%、1.5%的补粉量，在压延过程中分多次加入面团，研究其对面团及馒头品质的影响。
1.3.3 馒头质构特性的测定[8]
用质构仪对馒头样品的TPA特性进行测定。采用一次发酵法制作馒头，蒸好的馒头经过1 h的冷却之后，用切片机切成15 mm厚的均匀薄片。质构仪选用P/35R的探头进行测试，测试参数设置：实验前探头速度：3.00 mm/s，实验后探头速度：5.00 mm/s，实验探头速度：1.00 mm/s，压缩形变：75%，压缩间隔时间：5 s，压缩次数：2。本实验主要考察的TPA特性指标为弹性，粘性，和咀嚼性。
1.3.4 实验设计
根据Box-Behnken中心组合实验设计的基本原则[9-10]，选取折叠送料方式、压延次数、辊隙宽度、补粉量4因素作为自变量，分别设置三个水平，即用4因素3水平的响应面分析方法如表1。
表1 响应面实验设计因素水平选择
1.3.5 数据处理
运用Design Expert 8.0软件对实验数据进行回归分析、方差分析和响应面作图。
响应面试验设计及结果如表2所示。
表2 馒头的TPA测试中的响应面数据
续表
该组设计当中共有29个实验，其中24个为析因实验，19～23这5个实验为中心重复实验，以A、B、C、D各变量所构成的顶点为析因实验顶点，以各因素中心点作为零点，零点实验重复5次，用以估计实验误差。收集实验数据后，对实验数据进行ANOVA分析，结果如表3所示。
2.1 压延工艺对馒头TPA的弹性指标影响
根据表3的回归分析结果，该模型整体的“Prob>F”值极小，则方程回归显著。模型的R2=0.948 5，该实验方法具有相当的可靠性，因此可使用该方程模拟真实的四因素三水平实验并进行分析。另外，根据表31所示，可以看到A、C、AB、A2、B2、C2对响应值Sp的影响显著，其中A、C、A2、B2、C2影响非常显著。因此，可以得知该4个因子对响应值Sp的影响并非简单线性关系，交互项和二次项对Sp也有显著影响。
如图1a所示，A和B有显著的交互作用，整个响应曲面呈钟罩形。压延次数(A)和辊隙宽度(B)取值均接近中点，响应值Sp达到较高水平；当B取最大值(17 mm)，A取最小值(20次)，Sp的水平最低。可能的原因是压延次数少和辊隙宽度过大共同导致压延不足，而辊隙过小和压延次数多则导致过度压延。压延不足造成面团内面筋网络没法充分延展交错，进而在胀发过程中无法包裹气体形成稳定气泡，蒸制的馒头硬实，缺乏弹性；过度压延则破坏已经形成的面筋网络和面筋膜，导致胀发不足、持气性差，孔洞萎缩不均，馒头缺乏弹性。
表3 响应面实验结果的方差分析
注：*0.01<P<0.05差异性显著，*P<0.01差异性极显著。
图1 压延工艺对馒头TPA测试中弹性(Sp)的影响的响应面曲面图
如图1b所示，折叠角度(C)取值接近最小值(0°)，Sp的水平低；当C取值大于60°时，Sp稳定在较高水平；压延次数(A)对响应值Sp呈抛物线式的影响规律。可能的原因是当面团的网络结构呈现各向均一状态时，其胀发过程中持气能力和发酵后面团稳定性均良好，蒸制的馒头具有均匀疏松的孔洞结构，弹性良好；单向压延的面团蒸出的馒头弹性不足。
如图1c所示，A和D交互作用不显著。而在补面作用下，压延次数(A)的取值在大于中点的范围内Sp有最高水平。可能是由于面团形成后加入的干粉颗粒，需要更多的压延作用进入面团体系，吸收面团内部水分胀润形成新的面筋结构，才能更好地维持面团的持气性和稳定性，使馒头成品疏松有弹性。
如图1d所示，B和C交互作用不显著。当折叠角度(C)取值大于等于60°，无论辊隙宽度(B)如何取值，响应值Sp均能达到较高的水平；C取值接近最小值(0°)时，响应值Sp受B的影响显著，呈抛物线式。图1e、图1f分别表明B和D、C和D均没有明显的交互作用，戗面量(D)的增多会造成响应值Sp降低。
综上所述，压延次数(A)、辊隙宽度(B)对Sp的影响呈抛物线式，过大及过小均导致馒头弹性下降，折叠角度(C)增大造成Sp先上升后趋于稳定，戗面量(D)增大会导致Sp略微下降。
2.2 压延工艺对馒头TPA的粘性指标影响
根据表3的回归分析结果，该模型整体的“Prob>F”值极小，则方程回归显著。模型的R2=0.944 4，该实验方法具有相当的可靠性，因此可使用该方程模拟真实的四因素三水平实验并进行分析。另外，根据表3所示，可以看到B、C、D、A2、B2、C2、D2对响应值Co的影响显著，其中B、C、A2、B2、C2、D2影响极显著。因此，可以得知该4个因子对响应值Co的影响并非简单线性关系，二次项对Co也有显著影响。
如图2a所示，随着A压延次数取值的增大，Co呈先降低后升高；B辊隙宽度取值的增大使Co呈先降低后升高。两者取值均接近中点时，Co有极小值。可能的原因是面团经过充足的压延所形成的面筋网络互相联结有力，筋性强，结构稳定，蒸制的馒头饱满筋道，黏聚性低；压延不足或过度压延均无法获得筋性强、结构稳定的内部结构，蒸出的馒头结构间气体亦不充足，因而馒头的粘性增大。
如图2b所示，随着C折叠角度取值增大，Co先明显降低，后趋于稳定。单向压延的面团所形成的面筋只在单一方向上延展、顺筋、联结，无法形成均一稳定的框架和膜状面筋来保持气体，蒸制成的馒头孔洞结构也呈非均一的，因而表现为粘性较强、弹性相对较弱。
如图2(c)所示，B辊隙宽度取最小值(11 mm)，C折叠角度也接近最小值(0°)，响应值Co高；两者取值均大于中点值时，Co水平较低。这说明单向压延以及压延过程中过大的挤压、撕扯力对面筋结构非均一性及破坏产生的影响十分显著，影响了面团的胀发、蒸制，制作出的馒头口感偏粘而弹性弱。
图2d、图2e、图2f分别表明A和D、B和D、C和D都没有明显的交互作用。D补粉量的增大也会导致Co值的升高。因为加入的新面粉颗粒一定程度上阻碍了面筋的交互联结、延展，从而使一部分本应形成的稳定孔洞破坏塌陷，蒸制出的馒头弹性下降，粘性升高。另外戗面多的面团，蒸制成的馒头分层明显，该分层结构打断了纵向胀发的面筋，从而弱化了弹性，增大了粘性。
综上所述，A压延次数和B辊隙宽度对Co的影响均呈抛物线式，压延不足和过度压延都会导致馒头的粘性升高。C折叠角度的增大使Co呈先下降而后趋于稳定。D补粉量的增大会导致Co小幅提升。
2.3 压延工艺对馒头TPA的咀嚼性影响
根据表3的回归分析结果，该模型整体的“Prob>F”值极小，则方程回归显著。模型的R2=0.964 8，该实验方法具有相当的可靠性，因此可使用该方程模拟真实的四因素三水平实验并进行分析。根据表3所示，还可以看到A、B、C、D、AB、A2、B2、C2、D2对响应值Che的影响都非常显著。因此，可以得知该4个因子对响应值Che的影响并非简单线性关系，多数二次项、交互项均对Che也有显著影响。
如图3a所示，A和B具有显著交互作用。当B辊隙宽度取最大值(17 mm)，响应值Che随A压延次数的增大显著升高，在A取最大值(30次)时，Che的水平达到最高。而当B取值为最小值(11 mm)时，A对Che的影响呈抛物线式。总体来讲，当B取值大于中点、A取值小于中点，Che的水平较低。可能的原因是，过度压延和压延时挤压、撕扯过大所造成的面团结构破坏，使成品馒头硬实、粘连，咀嚼所需力度增大，口感偏硬涩。
图2 压延工艺对馒头粘性(Co)影响的响应面曲面图
如图3b所示，A和C没有显著交互作用。当A压延次数取值接近两极时，无论C折叠角度如何取值，Che均处于较高水平；A取值靠近中点时，Che的水平均较低。即单向压延、复合压延两者均会因为压延不足或压延过度而造成馒头的硬实、粘连，咀嚼所需力度增大。
如图3c所示，A和D有显著交互作用。D戗面量取最小值(0.5%)时，响应值Che比D取最大值(1.5%)时低，较小的A取值并未造成Che的升高，而D取最大值A取较小值时Che仍然显著升高。即戗面量多而压延不足时，加入的干粉颗粒一方面通过吸水效应弱化已经形成的面筋网络，另一方面颗粒本身的不均匀散落和嵌入破坏了面筋结构稳定性，使面团无法醒发蒸制成多孔疏松的成品，咀嚼起来更加费力。
由图3d可知B和C没有显著交互作用，两者对Che的影响表现为符合各自的影响规律。在B辊隙宽度取最大值(17 mm)，C折叠角度取值接近中点时，Che较低。图3e表明B和D也没有显著交互作用，B取最大值、D取最小值时Che水平低。图3f表明C和D有一定交互作用，适当的D补粉量能够削弱C折叠角度对Che的影响。
Che的值是质构指标当中受各因素影响复杂的指标，各因素之间的交互作用亦不单一。分开来看，A压延次数对Che的影响规律呈倒现抛物线式，B辊隙宽度的减小可导致Che升高，C折叠角度对Che的影响呈小弧度倒抛物线式，D补粉量对Che的影响并不显著，受其他因素的制约和影响明显，但过多的戗面量会导致Che明显升高。
根据响应面实验的结果，馒头的TPA指标中，A压延次数、B辊隙宽度对Sp的影响呈抛物线式，过大及过小均导致馒头弹性下降，C折叠角度增大造成Sp先上升后趋于稳定，D补粉量增大会导致Sp略微下降；弹性Sp主要受压延次数、折叠角度的影响，压延次数与折叠角度间有交互作用。A压延次数和B辊隙宽度对Co的影响均呈抛物线式，压延不足和过度压延都会导致馒头的粘性升高，C折叠角度的增大使Co先下降而后趋于稳定。D补粉量的增大会导致Co小幅提升；粘性Co主要受辊隙宽度、折叠角度、戗面量的影响。A压延次数对Che的影响规律呈倒现抛物线式，B辊隙宽度的减小可导致Che升高，C折叠角度对Che的影响呈小弧度倒抛物线式，D补粉量对Che的影响规律并不显著，受其他因素的制约和影响明显，但过多的戗面量会导致Che明显升高；Che受4个因素的影响均显著。
图3 压延工艺对咀嚼性Che影响的响应面曲面图
总体来说，压延工艺对馒头TPA指标的影响规律复杂，不同的压延条件能够生产出不同质地和口感的馒头。由于各地对馒头口感的要求不同，因此，该实验结果仅供不同情况下生产馒头的参考，不作出目的性明确的判断，根据实际生产中的具体需求可选取不同条件。
参考文献：
[1]杨瑞征，刘建伟，毛根武，等.馒头质构特性测定方法的研究[J].粮食与饲料工业，2012(12)：19-23.
[2]Yue P.Anoverview of steamed bread[J].Cereal food world，1997，42：210-215.
[3]丁建军.馒头的工业化生产技术与设备[J].粮食加工，2013(4)：45-46.
[4]黄宜新.浅析影响馒头品质的主要因素[J].西部粮油科技，2003(5)：13-17.
[5]朱克庆.传统主食馒头的工业生产技术[J].粮食与油脂，1997(4)：2-5.
[6]张国权，叶楠，张桂英，等，馒头品质评价体系构建[J].中国粮油学报，2011，26(7)：10-16.
[7]王灵昭，陆启玉，袁传光.用质构仪评价面条质地品质的研究[J].郑州工程学院学报，2003，(24)：29-33.
[8]刘长虹.馒头生产技术[M].北京：化学工业出版社.2012.
[9]Faridi H A，Rubenthaler G L. Laboratory method for producing Chinese steamed bread and effects of formula，steaming and storage on bread starch getatinnization and freshess[C].Proc.6th Int.Wheat genetics Symp，Kyoto，Japan，1996.
[10]Z H He，A H Liu，Roberto Javier Pe
a，Sanjaya Rajaram.Suitability of Chinese wheat cultivars for production of northern style Chinese steamed bread[J].Euphytica，2003，131：15-163.●
ZHANG Huang1，LI Yi-qun2，ZOU Jian1，MA Yong-sheng1，YANG Sheng-ru1
(1.college of food engineering，Henan University of Animal husbandry and economy，Zhengzhou Henan 450044；2.Luoyang CP food Co.，Ltd，luoyang Henan 471000)
Abstract：In this work，we use to the response surface analysis method to studied the sheeting process effects in the texture of the steamed bread in steamed bread production.Result show that the springiness had very significant effect on sheeting times and folding methods，sheeting times and roll gap width have interaction.Cohesiveness had very significant effect on roll gap width and folding methods.The factors which affected the chewiness were very significant among all the four factors.
Key words：steamed bread; sheeting processing; texture properties; response surface
收稿日期：2015-07-08
基金项目：十二五国家科技支撑计划(2012BAD37B04)；粮食公益性行业科研专项(201313011-1)；河南省科技攻关项目(142102110178)
作者简介：张煌，1988年出生，男，硕士，助教.
中图分类号：TS 213.2
文献标识码：A
文章编号：1007-7561(2016)01-0010-06