基于正交試驗(yàn)和模糊評(píng)價(jià)的豆渣膳食面包研制

雷　頌，龍姣麗，王伯華，陸文芳，袁　香

（湖南文理學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，水產(chǎn)高效健康生產(chǎn)湖南省協(xié)同創(chuàng)新中心，環(huán)洞庭湖水產(chǎn)健康養(yǎng)殖及加工湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南常德　415000）

基于正交試驗(yàn)和模糊評(píng)價(jià)的豆渣膳食面包研制

雷頌，龍姣麗，王伯華，陸文芳，袁香

（湖南文理學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，水產(chǎn)高效健康生產(chǎn)湖南省協(xié)同創(chuàng)新中心，環(huán)洞庭湖水產(chǎn)健康養(yǎng)殖及加工湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南常德415000）

豆渣中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其中膳食纖維尤為豐富，具有減少腸道中的膽固醇、降低結(jié)腸癌風(fēng)險(xiǎn)、預(yù)防便秘等功效。我國(guó)每年通過(guò)大豆加工產(chǎn)生的豆渣約為800×104t，大多數(shù)被當(dāng)成廢棄物丟棄，因此對(duì)豆渣的利用具有現(xiàn)實(shí)意義。以大豆豆渣、小麥粉為主要原料，研究豆渣添加量、酵母添加量、發(fā)酵時(shí)間、烘烤溫度對(duì)豆渣面包品質(zhì)的影響，并在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過(guò)正交試驗(yàn)確定豆渣膳食面包的最佳工藝條件，以面粉100 g為基準(zhǔn)，豆渣15 g，酵母1.1 g，發(fā)酵時(shí)間110 min，烘烤方法和溫度為先以底火120℃，面火120℃的溫度烘烤20 min，將面包內(nèi)部的水分去除，再將底火和面火同時(shí)升溫至180℃烘烤15 min。豆渣膳食面包的研制，豐富了面包的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)豆渣被充分利用，節(jié)約了資源，具有良好的市場(chǎng)前景。

大豆豆渣；面包；模糊評(píng)價(jià)；感官評(píng)定

0　引言

隨著生活水平的提高，越來(lái)越多的消費(fèi)者開(kāi)始關(guān)注飲食平衡，而膳食纖維被作為人體所需的第七大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，被越來(lái)越重視。因此，近年來(lái)將豆渣應(yīng)用到食品中的研究報(bào)道也越來(lái)越多?？捉輀1]研究了豆渣饅頭的制作工藝，用豆渣替代部分面粉制作饅頭，采用二次發(fā)酵工藝，使得饅頭更加松軟、味道純正。與傳統(tǒng)饅頭相比，豆渣饅頭的蛋白質(zhì)和膳食纖維含量高，口感純正，且有淡淡的甜味和豆香味。張銳利等人[2]將鮮豆渣蒸15 min均質(zhì)后，用于制作富含豆渣纖維的蛋糕，成品組織松軟，有較好的豆香味，口感、色澤均達(dá)到消費(fèi)者可接受程度。孫小凡等人[3]將鮮豆渣脫腥后用于保健纖維面條的研制，并對(duì)其烹煮特性進(jìn)行了研究。陶菲等人[4]對(duì)豆渣纖維在火腿腸生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。此外，豆渣還被用于生產(chǎn)醬油，以及提取大豆多糖、水解蛋白、大豆磷脂、大豆纖維[5-9]等。

豆渣是加工豆腐、豆?jié){等的副產(chǎn)物，來(lái)源廣泛、成本低廉、纖維含量高，是一種優(yōu)良的膳食纖維資源。豆渣中還含有蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和類(lèi)黃酮，具有很高的營(yíng)養(yǎng)保健價(jià)值[10-11]。研究發(fā)現(xiàn)，豆渣具有預(yù)防糖尿病、降血脂、減肥等多種生理功能[12-14]，由于豆渣單吃口感粗糙，不好消化，常被當(dāng)成牲畜飼料或廢品扔掉。據(jù)調(diào)查，我國(guó)每年約有800×104t的豆渣被作為工業(yè)廢品不僅造成巨大的資源浪費(fèi)，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成巨大壓力[15]。將豆渣添加到面粉中，制作出能夠被消費(fèi)者所喜歡的面包，不僅能夠使豆渣被重新利用，節(jié)約資源，同時(shí)也能滿(mǎn)足人們對(duì)高纖維健康食品的要求。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

面粉，南順（山東）食品有限公司提供；豆渣，湖南文理學(xué)院第四食堂提供；酵母，安琪酵母股份有限公司提供；黃油，新西蘭安佳食品有限公司提供；牛奶，伊利有限公司提供；雞蛋，新鮮市售。

1.2試驗(yàn)儀器

DFY-300型小型粉碎機(jī)，天津市泰斯特儀器有限公司產(chǎn)品；DHG-9140型烘箱，金壇市榮華儀器制造有限公司產(chǎn)品；YXD90-1型烤箱，溫州一喜商用機(jī)械有限公司產(chǎn)品；RF-GF型發(fā)酵箱，廣東中山瑞斗電器干衣設(shè)備制造廠產(chǎn)品。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1工藝流程

豆渣→烘干→粉粹→過(guò)篩→豆渣粉→添加面粉后混合攪勻→加入水、雞蛋、白砂糖、鹽、酵母調(diào)制→加入黃油→揉面團(tuán)→發(fā)酵→滾圓→整形→醒發(fā)→烘烤→冷卻→成品。

1.3.2操作要點(diǎn)

（1）豆渣烘干。將豆渣在75℃的烘箱中烘2~ 3 h，將水分烘干，得到香而無(wú)腥味的豆渣。

（2）面團(tuán)攪拌。將豆渣、面粉、白砂糖、鹽等原輔料一起倒入攪拌缸中，再加入已混合好的酵母液。攪拌到面筋初形成時(shí)，再加入黃油。面團(tuán)攪拌時(shí)，當(dāng)面團(tuán)可拉出稍透明薄膜時(shí)即可停止攪拌。

（3）發(fā)酵。采用一次發(fā)酵法，將面團(tuán)放入儀器內(nèi)，蓋上保鮮膜，放入25℃，相對(duì)濕度85%的發(fā)酵箱進(jìn)行基本發(fā)酵。

（4）整形醒發(fā)。將面團(tuán)分割滾圓，放置10 min后，使得面團(tuán)得到松弛。整形以后，放入已刷好油的烤盤(pán)上，放入40℃，相對(duì)濕度85%的發(fā)酵箱進(jìn)行醒發(fā)。

（5）烘烤。將面團(tuán)放入已預(yù)熱好烤箱中，待面包烤至表面呈金黃色即可。

（6）冷卻。冷卻至35℃以下。

1.3.3試驗(yàn)方案

先進(jìn)行單因素試驗(yàn)的研究，利用感官評(píng)價(jià)與模糊評(píng)判相結(jié)合的方法對(duì)單因素試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，然后根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果確定正交試驗(yàn)內(nèi)容，獲得更加優(yōu)化的產(chǎn)品配方和工藝條件。

1.3.4單因素試驗(yàn)

（1）豆渣添加量對(duì)面包品質(zhì)的影響。以面粉100 g為基準(zhǔn)，酵母1.2 g，白砂糖15 g，雞蛋7.5 g，水60 g，發(fā)酵時(shí)間100 min，烘烤溫度為底火180℃，面火200℃，豆渣添加量依次為10，15，20，25，30 g，共做5組試驗(yàn)。

（2）酵母添加量對(duì)面包品質(zhì)的影響。以面粉100 g為基準(zhǔn)，豆渣15 g，白砂糖15 g，雞蛋7.5 g，水60 g，發(fā)酵時(shí)間100 min，烘烤溫度為底火180℃，面火200℃，酵母添加量依次為0.8，1.0，1.1，1.2，1.3 g，共做5組試驗(yàn)。

（3）發(fā)酵時(shí)間對(duì)面包品質(zhì)的影響。以面粉100 g為基準(zhǔn)，豆渣15 g，白砂糖15 g，雞蛋7.5 g，水60 g，酵母1.1 g，烘烤溫度為底火180℃，面火200℃，發(fā)酵時(shí)間依次為80，90，100，110，120 min，共做5組試驗(yàn)。

（4）烘烤溫度對(duì)面包品質(zhì)的影響。以面粉100 g為基準(zhǔn)，豆渣15 g，白砂糖15 g，雞蛋7.5 g，水60 g，酵母1.1 g，發(fā)酵時(shí)間110 min，烘烤溫度依次為150，180，200，220℃，共做5組試驗(yàn)，烘烤至面包表面呈金黃色。

1.3.5正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)四因素三水平的正交試驗(yàn)。

正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1　正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

1.3.6豆渣膳食面包的安全性指標(biāo)測(cè)定

根據(jù)最佳工藝條件制作豆渣膳食面包，對(duì)面包進(jìn)行微生物指標(biāo)的測(cè)定，試驗(yàn)按GB 7099—2003糕點(diǎn)、面包衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)。

1.3.7豆渣膳食面包品質(zhì)感官評(píng)價(jià)

豆渣膳食面包感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

1.3.8模糊綜合評(píng)價(jià)

（1）模糊綜合評(píng)判原理。模糊綜合評(píng)判[16]是根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的隸屬度理論把定性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)為定量評(píng)價(jià)，即將具有模糊性的事物在形式上轉(zhuǎn)為確定性，對(duì)受多種因素影響的對(duì)象做出一個(gè)總體評(píng)價(jià)。模糊綜合評(píng)判對(duì)豆渣膳食面包各個(gè)感官指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)定，能夠減少人為誤差，使試驗(yàn)所得結(jié)果更為清晰、系統(tǒng)、合理、客觀。

表2　豆渣膳食面包感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

（2）因素集的建立。因素集是指面包感官評(píng)定的因素集合。因素集U={色澤u，表面狀態(tài)u1，氣味u2，內(nèi)部組織u3，口感u4}，ui為第i個(gè)因素。

（3）評(píng)語(yǔ)集的建立。根據(jù)感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)每個(gè)因素進(jìn)行打分，分為優(yōu)、良、中、差4個(gè)等級(jí)。評(píng)語(yǔ)集V=（優(yōu)v1，良v2，中v3，差v4），vi為第i級(jí)評(píng)語(yǔ)。

（4）權(quán)重集的建立。根據(jù)色澤、表面狀態(tài)、氣味、內(nèi)部組織、口感在面包品質(zhì)中的重要性，采用強(qiáng)制決定確定各因素的權(quán)重，其中色澤（0.2）、表面狀態(tài)（0.25）、內(nèi)部組織（0.25）、口感（0.25）。記為A=（a1，a2，a3，a4），且a1+a2+a3+a4=1。

（5）單因素評(píng)判的建立。請(qǐng)10位評(píng)委按照評(píng)語(yǔ)集對(duì)每一個(gè)樣品進(jìn)行評(píng)判，將評(píng)委對(duì)各因素的評(píng)語(yǔ)次數(shù)統(tǒng)計(jì)成一個(gè)表，并將表中各數(shù)除以10，得到各因素對(duì)4項(xiàng)評(píng)語(yǔ)的隸屬度，將其按因素為行排列即得隸屬矩陣。

2　結(jié)果與分析

2.1各單因素試驗(yàn)對(duì)面包品質(zhì)的影響

2.1.1豆渣添加量對(duì)面包品質(zhì)的影響

由于面粉與水混合能夠形成面筋結(jié)構(gòu)，小麥特有的香味和色澤也能夠掩蓋豆渣偏黃且?guī)в卸剐任兜奶攸c(diǎn)，因此豆渣與高筋面粉按一定的比例混合能夠制作出具有豆香、口感較好的面包。

豆渣膳食面包不同水平的各因素評(píng)語(yǔ)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表3。

由表3可知，所選定的10個(gè)人對(duì)面包的評(píng)定分部不均衡，為使結(jié)果更加合理，因此采用模糊數(shù)學(xué)評(píng)判方法進(jìn)行評(píng)定。

由1號(hào)配方所得結(jié)果可以看出，對(duì)色澤的評(píng)定有2人評(píng)優(yōu)，6人評(píng)良，2人評(píng)中，0人評(píng)差，即R色澤=（0.2 0.6 0.2 0）。同理可得R表面狀態(tài)，R氣味，R內(nèi)部結(jié)果，R口感，把所有的評(píng)定因素寫(xiě)成一個(gè)矩陣，即：

依據(jù)模糊變換原理B=A×R，則對(duì)第i號(hào)產(chǎn)品的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為Bi=A×Ri，因此1號(hào)產(chǎn)品的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為：B1=（0.375 0.6 0.275 0），B2=（0.4 0.6 0.25 0），B3=（0.075 0.65 0.45 0.075），B4=（0.05 0.475 0.625 0.1），B5=（0.05 0.375 0.725 0.1）

豆渣中含有豐富的膳食纖維，添加量過(guò)多會(huì)影響面筋的形成，導(dǎo)致面包不成型或結(jié)構(gòu)過(guò)于粗糙；添加量過(guò)少，會(huì)使豆香味不明顯，不具有豆渣膳食面包應(yīng)有的特點(diǎn)。

在豆渣添加量對(duì)面包品質(zhì)的影響中，隨著豆渣添加量的不斷增加，面包的口感越來(lái)越粗糙，相對(duì)增大的體積也越來(lái)越小，面包內(nèi)部結(jié)構(gòu)也越來(lái)不均勻，再結(jié)合模糊評(píng)價(jià)，根據(jù)模糊評(píng)定最大隸屬度原則，得出2號(hào)產(chǎn)品的配方相對(duì)較好，即當(dāng)豆渣添加量為15 g時(shí)，面包的品質(zhì)相對(duì)最優(yōu)。

2.1.2酵母添加量對(duì)面包品質(zhì)的影響

根據(jù)2.1.1的數(shù)據(jù)處理方式可得，酵母添加量各水平模糊變換矩陣為：B1=（0.2 0.35 0.42 0.02，B2=（0.3 0.48 0.2 0.02），B3=（0.48 0.36 0.16 0），B4=（0.52 0.4 0.16 0），B5=（0.06 0.46 0.42 0.06）

酵母在面團(tuán)中發(fā)酵產(chǎn)生大量的二氧化碳，從而增加面筋的擴(kuò)展作用，使面包松軟。酵母發(fā)酵時(shí)，能使產(chǎn)品產(chǎn)生特有的發(fā)酵風(fēng)味，形成面包所特有的烘焙芳香氣味。酵母添加量太少，會(huì)使面團(tuán)內(nèi)部得不到充分的擴(kuò)展，從而使面包硬而結(jié)實(shí)；若添加量過(guò)多，會(huì)導(dǎo)致面團(tuán)內(nèi)部產(chǎn)生過(guò)多的氣體，使面包產(chǎn)生大孔洞或坍塌。根據(jù)感官評(píng)價(jià)和模糊評(píng)定最大隸屬度原則，得出4號(hào)產(chǎn)品的配方相對(duì)較好，即酵母添加量為1.2 g。

2.1.3發(fā)酵時(shí)間對(duì)面包品質(zhì)的影響

根據(jù)2.1.1的數(shù)據(jù)處理方式可得，發(fā)酵時(shí)間各水平模糊變換矩陣為：B1=（0.3 0.42 0.2 0.08），B2=（0.46 0.32 0.2 0.02），B3=（0.48 0.4 0.08 0.04），B4=（0.54 0.3 0.1 0.06），B5=（0.42 0.36 0.14 0.08）

面包在發(fā)酵過(guò)程的時(shí)間控制對(duì)面包品質(zhì)具有很大的影響，面包發(fā)酵過(guò)程主要是酵母產(chǎn)生氣體，使面筋得到擴(kuò)展，從而使面團(tuán)變大。發(fā)酵時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致酵母產(chǎn)氣過(guò)多，使面包產(chǎn)生大孔洞，組織坍塌等影響；發(fā)酵時(shí)間過(guò)短，會(huì)導(dǎo)致面團(tuán)發(fā)酵不充分，而使面包結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)，不松軟。根據(jù)感官評(píng)價(jià)和模糊評(píng)定最大隸屬度原則，得出4號(hào)產(chǎn)品的工藝條件較好，即發(fā)酵時(shí)間為110 min。

2.1.4烘烤溫度對(duì)面包品質(zhì)的影響

根據(jù)2.1.1的數(shù)據(jù)處理方式可得，烘烤溫度各水平模糊變換矩陣為：B1=（0.3 0.42 0.2 0.08），B2=（0.52 0.42 0.04 0.02），B3=（0.42 0.5 0.06 0.02），B4=（0.24 0.32 0.34 0.1）

面包烘烤溫度過(guò)高，會(huì)直接影響面包的色澤、形狀和口感，如果溫度過(guò)低，面包水分含量高，內(nèi)部濕黏，且在微生物適宜的環(huán)境下，會(huì)使酵母繼續(xù)發(fā)酵，產(chǎn)生酸味或苦味。綜合感官評(píng)價(jià)和模糊評(píng)定最大隸屬度原則，得出2號(hào)產(chǎn)品為相對(duì)最優(yōu)。即先以底火120℃，面火120℃的溫度將面包內(nèi)部的水分去除，再將底火和面火溫度同時(shí)升高至180℃，烘烤15 min。

2.2正交試驗(yàn)結(jié)果

由單因素試驗(yàn)可以看出，豆渣添加量、酵母添加量、發(fā)酵時(shí)間、烘烤溫度對(duì)面包品質(zhì)有明顯的影響。為了確定豆渣膳食面包的最佳配方，采用四因素三水平正交試驗(yàn)。

豆渣膳食面包的正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4　豆渣膳食面包的正交試驗(yàn)結(jié)果

由R值可以看出，各因素對(duì)面包品質(zhì)影響的大小順序?yàn)镈>A>C>B，即烘烤溫度對(duì)面包品質(zhì)的影響最大，其次為豆渣添加量、發(fā)酵時(shí)間，酵母添加量對(duì)面包品質(zhì)的影響最小。

綜合單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，得出豆渣膳食面包的最佳工藝配方為A2B2C3D2，即以面粉100 g為基準(zhǔn)，豆渣添加量15 g，酵母添加量1.1 g，發(fā)酵時(shí)間110 min；烘烤時(shí)先以底火120℃，面火120℃的溫度將面包內(nèi)部的水分去除，再將底火和面火溫度同時(shí)升高至180℃，烘烤15 min。最后，再將所得最佳配方進(jìn)行平行驗(yàn)證試驗(yàn)，所得面包松軟香甜適中、內(nèi)部結(jié)果均勻、無(wú)大孔洞，比1~9號(hào)試驗(yàn)方案所得的產(chǎn)品更優(yōu)。

2.3豆渣膳食面包的安全性指標(biāo)測(cè)定結(jié)果

豆渣膳食面包的微生物指標(biāo)測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表5。

表5　豆渣膳食面包的微生物指標(biāo)測(cè)定結(jié)果

由表5可以看出，按照最佳工藝條件制作出的面包安全符合國(guó)家面包衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

3　結(jié)論

試驗(yàn)通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)確定了豆渣膳食面包的最佳制作工藝，即以面粉100 g為基準(zhǔn)，依次添加豆渣15 g，酵母1.1 g，發(fā)酵時(shí)間110 min；烘烤時(shí)先以底火120℃，面火120℃的溫度將面包內(nèi)部的水分去除，再升高溫至180℃烘烤15 min。采用此工藝所得的豆渣膳食面包口感松軟，且?guī)в卸瓜阄?，產(chǎn)品獨(dú)具特色，安全可靠，具有很好的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)前景。

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Soybean Dregs Bread Formula Optimization Based on Fuzzy Mathematics Sensory Evaluation and Orthogonal Experiment

LEI Song，LONG Jiaoli，WANG Bohua，LU Wenfang，YUAN Xiang
（Key Laboratory of Health Aquaculture and Product Processing in Dongting Lake Area of Hu'nan Province，Collaborative Innovation Center for Efficient and Health Production of Fisheries in Hu'nan Province，College of Life Science，Hu'nan University of Arts and Science，Changde，Hu'nan 415000，China）

The bean dregs contain rich nutrients，which is particularly rich in dietary fiber，it can reduce the cholesterol in the intestine，reduce the risk of cancer，prevent constipation and other effects.Every year in our country through the processing of soybean dregs is about 800 million tons，most are discarded as waste，so the use of bean dregs has practical significance.This paper take soybean，wheat flour as the main raw material，studed of bean dregs adding yeast amount，effect of adding quantity，the fermentation time，baking temperature on the quality of bean dregs bread.On the basis of single factors，through the orthogonal experiment determined the bread of crude fiber from soybean dregs optimum conditions the flour 100 g as a benchmark，bean curd residue 15 g，yeast 1.1 g，total fermentation time is 110 minutes，curing method and temperature for first to 120℃，surface fire 120℃temperature bake roast for 20 min to remove the moisture inside the bread，the primer and the surface fire and heated to 180℃bake for 15 min.The suitable processing technology keep rich nutrients in the bread，make full use of bean dregs，save resources，it has a good market prospect.

soybean dregs；bread；fuzzy evaluation；sensory evaluation

TS219

Adoi：10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.09.033

2016-07-30

湖南文理學(xué)院大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目（201305）。

雷頌（1977— ），男，碩士，助教，研究方向?yàn)槭称肪罴庸ぁ?/p>