Optimization of the Process Formulation of Apple Polyphenolic Bread
In this study, single factor test and response surface test were used to systematically explore the influence of the addition amount of apple polyphenols, the addition amount of granulated sugar and the addition amount of butter on the quality of apple polyphenol bread, aiming to develop the bread rich in apple polyphenols and with excellent taste and nutritional characteristics. Through comparative analysis of experimental data, the optimal process formulation was determined: 54% water addition, 0.032% apple polyphenols addition, 15.73% white sugar addition, 11.86% butter addition, and 1.5% yeast powder addition. As a result, the final product is highly evaluated in sensory evaluation and has significant advantages in nutritional composition and antioxidant capacity. It not only meets the needs of consumers for healthy food, but also provides an effective way for the food industry to improve the nutritional value and market competitiveness of products.
Apple Polyphenols
苹果多酚是苹果生长过程中的次生代谢产物,为第三大酚类物质的膳食来源,主要包括儿茶素类、原花青素类与花色苷类等
此外,苹果多酚在面包加工中的应用也显示出巨大的潜力。将具有抗氧化等特性的苹果多酚引入面包制作,不仅能够丰富面包的营养价值,还有助于延长保质期,减少添加剂的使用。通过响应面法优化的苹果多酚面包配方不仅改善了面包的感官品质,还增强了其营养价值。实验证明,添加适量的苹果多酚能够改善面团的流变学性质,增强面包的弹性和口感,同时保留更多的水分,从而延长面包的保质期。
苹果多酚在食品工业中的应用正逐步拓展到多个领域,从保鲜技术的改进到功能性食品的开发,都显示出其不可替代的价值。随着研究的深入和技术的进步,预计未来苹果多酚将在食品科技领域中扮演更加重要的角色,为人类健康和食品安全贡献更大的力量。
材料:高筋小麦粉:邢台金沙河面业集团有限责任公司;白砂糖:东方先导糖酒有限公司;苹果多酚:宿迁味上味贸易有限公司;水;黄油:恒天然贸易有限公司;酵母粉:安琪酵母股份有限公司;红曲米粉:上海佳杰天然食品色素有限公司。
仪器:B20搅拌机:广州市番禺力丰食品机械厂;YXD 75 C烤箱:山东省博兴限兴福不锈钢炊具机械厂;WFF-13A醒发箱:广州市泓锋食品机械有限公司。
准备混合材料:将苹果多酚加入面粉中,加入其他原料混合,反复揉搓直至达到最佳,等待醒面。
发酵:将搅拌充分的面团揉至圆形放入发酵箱,温度为28~30℃,空气湿度为85%~90% RH,发酵40 min,面团间保持一定距离,以免发酵后体积增大发生粘连
醒发:取出发酵充分的面团,用擀面棍进行擀压排气,把面胚放到醒发箱里充分醒发,温度设置为38~42℃,直至面团变为原体积的2~3倍,迅速把它放到烤箱里进行烘烤
成型:将面团处理好后,用模具切出等分剂子,手工制成蟠桃雏形,用红曲米粉上色。
焙烤:将制作好的面包胚置入烤箱当中,将其温度设置成180℃,烘烤约20 min。
冷却包装:在烘烤结束后将面包取出,在室温下将面包自然冷却,待到冷却完成后进行包装,即为成品。
以高筋小麦粉为基准,以感官评分为评价指标,进行单因素试验,研究苹果多酚、酵母粉、白砂糖、黄油和水对面包品质的影响。
1) 苹果多酚添加量对面包品质的影响
以1200 g面粉为基础,在54%水、1.5%酵母粉、11%黄油、16%白砂糖的条件下,再向其中分别加入0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%苹果多酚,对不同苹果多酚含量的苹果多酚面包进行感官评价分析,得出苹果多酚于面包中的最优添加量。
2) 黄油添加量对面包品质的影响
以1200 g面粉为基础,在54%水、1.5%酵母粉、0.03%苹果多酚、16%白砂糖的条件下,再向其中分别加入5%、7%、9%、11%、13%黄油,对不同黄油含量的苹果多酚面包进行感官评价分析,得出黄油于面包中的最优添加量。
3) 水添加量对面包品质的影响
以1200 g面粉为基础,在1.5%酵母粉、11%黄油、16%白砂糖、0.03%苹果多酚的条件下,再向其中分别加入50%、52%、54%、56%、58%水。对不同水含量的苹果多酚面包进行感官评价分析,得出水于面包中的最优添加量。
4) 白砂糖添加量对面包品质的影响
以1200g面粉为基础,在54%水、1.5%酵母粉、11%黄油、0.03%苹果多酚的条件下,再向其中分别加入12%、14%、16%、18%、20%白砂糖,对不同白砂糖含量的苹果多酚面包进行感官评价分析,得出白砂糖于面包中的最优添加量。
5) 酵母粉添加量对面包品质的影响
以1200 g面粉为基础,在54%水、11%黄油、16%白砂糖、0.03%苹果多酚的条件下,再向其中分别加入0.9%、1.1%、1.3%、1.5%、1.7%酵母粉,对不同酵母粉含量的苹果多酚面包进行感官评价分析,得出酵母粉于面包中的最优添加量。
水平 |
因素 |
||
苹果多酚添加量(%) |
黄油添加量(%) |
白砂糖添加量(%) |
|
−1 |
0.02 |
9 |
14 |
0 |
0.03 |
11 |
16 |
1 |
0.04 |
13 |
18 |
结合上述单因素试验的结果,通过Design Expert 13.0软件,选择苹果多酚、黄油和白砂糖作为试验的自变量,设定3因素3水平响应面试验与优化苹果多酚面包的最优配方。试验所涉及的因素和水平见
面包的感官评价标准如
项目(满分/分) |
评价标准 |
评价得分/分 |
形态(20) |
外观完整,丰满,与预期成品造型一致 |
16~20 |
外观较为完整,大小不一 |
10~15 |
|
外观与预期成品的造型存在严重差异 |
0~9 |
|
气味口感(25) |
不黏牙,松软可口,香味纯正无异味 |
19~25 |
口感较硬,香味较为纯正 |
11~19 |
|
口感坚硬,香味不显 |
0~10 |
|
色泽(20) |
色泽均匀,无颜色过白的症状,无焦糊 |
16~20 |
色泽较为均匀,轻微焦糊或偏白 |
10~15 |
|
豆香味和玫瑰花味都较为浓郁 |
0~9 |
|
弹柔性(15) |
富有弹性且柔软,按压面包后很快复原 |
12~15 |
弹性与柔软度较好,按压面包后较长时间复原 |
7~11 |
|
弹性与柔软度差,按压面包后不复原 |
0~6 |
|
组织结构(20) |
面包的内部气孔细致均匀,无较大空洞 |
16~20 |
面包的内部气孔较为均匀 |
10~15 |
|
面包的内部气孔不均匀,出现较大空洞 |
0~9 |
使用Design Expert 13.0软件对设计的响应面试验进行数据分析。
1) 苹果多酚添加量对面包感官品质的影响
苹果多酚添加量对面包感官品质的影响见
由
2) 黄油添加量对面包感官品质的影响
黄油添加量对面包感官品质的影响见
由
3) 水添加量对面包感官品质的影响
水添加量对面包感官品质的影响见
由
4) 白砂糖添加量对面包感官品质的影响
白砂糖添加量对面包感官品质的影响见
由
5) 酵母粉添加量对面包感官品质的影响
酵母粉添加量对面包感官品质的影响见
由
响应面试验的设计与试验,共计17个试验组合,结果如
实验编号 |
A苹果多酚添加量/% |
B白砂糖添加量/% |
C黄油添加量/% |
感官评分/分 |
1 |
0.02 |
14 |
11 |
67 |
2 |
0.04 |
14 |
11 |
75 |
3 |
0.02 |
18 |
11 |
71 |
4 |
0.04 |
18 |
11 |
74 |
5 |
0.02 |
16 |
9 |
68 |
6 |
0.04 |
16 |
9 |
69 |
7 |
0.02 |
16 |
13 |
70 |
8 |
0.04 |
16 |
13 |
78 |
9 |
0.03 |
14 |
9 |
69 |
10 |
0.03 |
18 |
9 |
72 |
11 |
0.03 |
14 |
13 |
80 |
12 |
0.03 |
18 |
13 |
75 |
13 |
0.03 |
16 |
11 |
83 |
14 |
0.03 |
16 |
11 |
82 |
15 |
0.03 |
16 |
11 |
84 |
16 |
0.03 |
16 |
11 |
82 |
17 |
0.03 |
16 |
11 |
81 |
方差来源 |
平方和 |
自由度 |
均方 |
F |
P |
显著性 |
回归模型 |
537.58 |
9 |
59.73 |
42.02 |
<0.0001 |
** |
A |
50.00 |
1 |
50.00 |
35.18 |
0.0006 |
** |
B |
0.1250 |
1 |
0.1250 |
0.0879 |
0.7754 |
|
C |
78.13 |
1 |
78.13 |
54.96 |
0.0001 |
** |
AB |
6.25 |
1 |
6.25 |
4.40 |
0.0742 |
|
AC |
12.25 |
1 |
12.25 |
8.62 |
0.0218 |
* |
续表
BC |
16.00 |
1 |
16.00 |
11.26 |
0.0122 |
* |
A2 |
189.01 |
1 |
189.01 |
132.97 |
<0.0001 |
** |
B2 |
65.69 |
1 |
65.69 |
46.22 |
0.0003 |
** |
C2 |
83.38 |
1 |
83.38 |
58.66 |
0.0001 |
** |
残差 |
9.95 |
7 |
1.42 |
|||
失拟性 |
4.75 |
3 |
1.58 |
1.22 |
0.4116 |
|
纯误差 |
5.20 |
4 |
1.30 |
|||
总差 |
547.53 |
16 |
||||
R2 = 0.9818 |
注:*表示显著差异(P < 0.05),**表示极显著差异(P < 0.01)。
由
结合回归方程以感官评分Y为指标,作出苹果多酚添加量、白砂糖添加量、黄油添加量3因素交互作用对苹果多酚面包感官品质影响的分析图,如下
图6. 苹果多酚添加量与白砂糖添加量的交互作用对面包感官评分影响的响应面图和等高线图
由
使用Design Expert 13.0软件,对试验结果进行进一步优化,得到苹果多酚面包的最佳工艺配方的参数应为:苹果多酚添加量0.032%、白砂糖添加量15.73%、黄油添加量11.86%,此条件下的苹果多酚面包所得到的感官评分为83.3849,与理论值相近。使用优化后得出的苹果多酚面包的工艺配方,进行验证试验,所得到的苹果多酚面包的感官评分为83,与理论得出的感官评分83.3849很接近,说明该模型对苹果多酚面包优化后所得的配方参数是可信的。
苹果多酚面包通过单因素试验和响应面试验研究得出其最佳工艺配方参数为:苹果多酚添加量0.032%、水添加量54%、白砂糖添加量15.73%、酵母粉添加量1.5%、黄油添加量11.86%,在以上条件下所制作出的面包,综合色泽、气味口感、形态、弹柔性和组织结构考虑,其整体接受度最高,感官评分为83分。其整体色泽金黄,气味纯正,带有淡淡的苹果风味。
苹果多酚作为一类重要的天然抗氧化剂,于本次研究中虽仍然存在一些局限性,但同时也有着明确的未来发展方向。本次研究存在未对面包的硬度、酸度等理化指标进行检测,以及进行感官评价的人员未经受过专业培训,所得的感官评分数据较为粗糙等问题。未来可以对苹果多酚的组分分离和功能进行研究:针对苹果多酚中的特定组分进行分离和纯化,深入研究其生物活性,特别是对人体健康的积极影响,使其应用领域得到拓展。
2023年安徽省省级大学生创新创业训练计划项目(S202311305410);蚌埠学院高层次人才科研启动经费资助项(BBXY2019KYQD07)。
*通讯作者。