含大豆蛋白玉米面包的工艺研究及工段设计

摘 要

以高筋小麦粉为主要原料，添加一定量的玉米粉和大豆蛋白做为营养剂制作面包。采用单因素实验得到产品最佳制备工艺，并对单因素结果正交，以感官评分为指标，确定营养强化面包的最佳制作配方。结果表明:白砂糖添加量为12%、玉米粉添加量10%、面包改良剂0.8%、酵母添加量1.2%、大豆蛋白添加量5%，此时感官评分最佳。在此条件下，面包按压回弹效果好，有一定的咀嚼感；面包表皮色泽金黄，内部结构呈淡黄色有丝样光泽；气孔均匀细密、孔壁薄、呈海绵状、玉米颗粒分布均匀。

　关键词：工艺优化；玉米面包 ；感官分析；大豆蛋白

第1章 绪论

　　第1节 玉米概述

玉米又被称为包谷和苞米等，是一年生禾本科草本植物[1]。玉米的种植范围广泛，从北纬57.8°到南纬42°都适宜种植玉米。我国是玉米种植大国，年玉米产量位居世界第二，同时也是玉米消费大国。在我国玉米的种植地主要分布在北方和西南山等地区，是人们生活中的主要粮食作物。玉米富含大量蛋白质和多种纤维素，以及多种矿物质元素，营养价值极高。研究表明，每100克玉米中含有5.0克纤维素、7.0克蛋白质、0.9克脂肪和20克的碳水化合物。由于玉米的纤维素和矿物质含量丰富，同时所含有的脂肪较少，所以食用玉米能够起到改善高血压和高血脂等疾病的作用[2]。

随着生活水平的不断提高，人们对食品的健康和食品的营养价值也越来越重视。玉米由于其极高的营养价值受到了各界的广泛关注，把玉米或玉米提取物应用到食品加工中，具有提高食品中的营养成分，改善食品风味的作用。

玉米在主食中的应用非常广泛，例如人们常见的玉米面条、玉米饼、玉米粥，以及玉米馒头和玉米面包等[3]。刘国琴等[4]将海藻酸钠和魔芋粉添加到玉米粉中制备玉米蛋糕。对蛋糕的营养成分进行测定，测定结果表明玉米蛋糕的膳食纤维含量明显高于小麦蛋糕的膳食纤维含量。明芬等[5]分别将黄原胶、瓜尔胶等增塑剂应用到玉米粉中，改善了玉米面团的筋性，制备出符合面包筋性要求的玉米面包。

　第2节 大豆蛋白概述

大豆蛋白是存在于大豆中的诸多蛋白质的总称，其营养价值丰富，蛋白质含量高高达91%。同时大豆蛋白质中富含多种氨基酸，且氨基酸含量配比与人体氨基酸配比相近，对人体的健康有着积极的作用。大豆蛋白中含有碳、氢、氧、氮等多种元素，可满足人体日常对氨基酸的需求，同时还含有丰富的钙和磷，能够促进骨骼健康。

如果将大豆蛋白应用到面包的生产中，在改善面包风味和提升面包口感的同时，还能满足人体蛋白质需求，改善人们身体健康。近些年来，由于现代科技的逐渐发展，大豆蛋白中的营养价值也被人们所充分认识。目前已经有研究将大豆分离蛋白和大豆浓缩蛋白等应用到食品加工中，根据其自身不同的营养成分和功能特性，改善食品的风味和营养价值。例如以大豆蛋白，玉米等谷物原料为主生产挤压休闲食品；以大豆蛋白，鱼肉蛋白等动植物蛋白原料为主生产组织化植物蛋白，仿肉制品等产品等。如何进一步提高大豆蛋白的营养特性和功能特性，逐渐成为人们的研究热点。

　第3节 面包及面粉添加剂

　　3.1 面包的概述极其发展

面包是以小麦、酵母、盐和水为基本原料，添加适量糖、油脂、鸡蛋、添加剂等，经搅拌、发酵、成型、醒发、烘焙而制成的组织松软的方便食品[6]。具有耐储藏，食用方便，易于消化吸收，营养价值高等特点，属于粮油方便食品[7]。随着现代人对健康和食材的追求愈发强烈，食品的种类也越来越多样化。作为主食之一的面包，已不再是品种单一的小麦面包，不同口味的新型面包逐渐走进消费者的视野，例如裸燕麦面包、米糠面包、杂粮面包、黑豆面包，添入了菠菜和薏米的新型面包，加入茶叶的茶叶面包等等[8-9]。新型面包的营养更全面、更均衡，保健功能更强。例如玉米面包，是一种粗粮制成的面包，将过筛好的玉米粉按照一定比例加入到高筋小麦粉中，制成含玉米粉的面团进而制成玉米面包[5]。玉米粉的加入可以提升面包的营养价值、丰富面包口感且更容易储存[10]但玉米粉中缺乏面筋结构，影响面包的发酵状态和成品品质，通过加入改良剂来改善玉米面包的品质，使其富含膳食纤维，有利于人体消化吸收，促进肠胃蠕动，帮助人体排出体内废物[11]。

　3.2 面粉中添加剂的作用

　　3.2.1 原辅料的作用

面包的原辅料主要有面粉、水、白砂糖、油脂、乳粉、鸡蛋、酵母、盐等。不同的糖性质不同，因此烘焙不同产品时采用的糖的种类也不同。白砂糖较细适合用于面包的制作，且具有吸湿性，能够影响面包的软硬程度，增强甜味和香味，还可以增加产品的黏性和光泽、改善甜品的结构以及外形[12]。酵母是一种天然的发酵剂，在有氧和无氧中均能繁殖[13]。酵母产气可以促使面团蓬松柔软、不塌陷，有助于面筋结构进一步扩展，使气体留在面团内，提高面团的保气能力[14]。鸡蛋富含维生素、矿物质及大量蛋白质，可以加强面团筋性、提升面包色泽和产品的营养价值且蛋黄还具有乳化性和起酥性也可以改善面包的品质。

　3.2.2改良剂的作用

能够有效改善面包加工特性和面团的功能性的制剂被称为改良剂。不同种类的改良剂都有不同的优点和局限性。大豆分离蛋白，是一种优质植物蛋白，且更容易被人体消化吸收，不容易造成过敏反应[16]。大豆蛋白除了具有极高的营养功能外，还具有持水性、乳化性、吸油性、凝胶性、起泡性等功能特性[17]。Fan Yahuietal[18]研究发现每多摄入25g/d大豆，就可降低4%的癌症发病率。王丽梅[15]通过添加复合面包改良剂来提升黑甜玉米面包品质。李翠芳等人[19]研究发现将大豆分离蛋白添加到面包中，即能提高营养价值，又能延缓面包的老化速度。

　第4节 大豆蛋白玉米面包研究目的以及意义

面包具有储藏时间长，容易被人体消化吸收以及富含人体所需营养素等诸多优点。但是目前面包中碳水化合物、脂类和添加剂的含量不断增加，容易导致肥胖症、血糖与血脂偏高等疾病。更重要的是大豆蛋白具有凝胶性、吸水性、乳化性、起泡性等多种功能性质，可对食品的质构和感官特性带来极大的改善。因此将大豆蛋白添加到玉米粉中，通过调整大豆蛋白与玉米粉的添加量制备出大豆蛋白-玉米粉面包。通过研究其制备工艺和烘焙工艺，得到风味独特，并且具有丰富营养价值的大豆蛋白-玉米面包，对食品的健康安全具有重要的研究意义[21]。

本研究在传统的面包生产工艺上，将大豆蛋白和玉米面粉相结合，根据单因素实验结果进行正交实验，筛选出影响大豆蛋白玉米面包品质因素的最佳组合，研制出口感香甜、风味独特、营养丰富的大豆蛋白玉米面包。

实验设计方案

第1节材料与设备

　　1.1 材料与试剂

本实验所用试剂如表2-1所示：

表2-1实验材料与试剂

　1.2仪器与设备

本实验所用仪器如表2-2所示：

表2-2主要仪器

第2节玉米面包的工艺过程

　　2.1 工艺流程

考参戴媛[22]面包加工工艺流程，具体流程如下：原辅料预处理→面团调制→静置→面团分割整形→面团醒发→烘烤→冷却→包装

　2.1.1 原辅料预处理

将高筋小麦粉、玉米粉过筛处理，酵母置于温水中活化，白砂糖、食用盐溶解在温水中备用，黄油提前置于室温软化与高筋小麦粉混匀，避免与液体材料接触造成结块影响面团质量。

　　2.1.2 面团调制

面团基本配方为：混合粉（小麦粉300g、鸡蛋30g、黄油9g、食盐6g）将过筛后的小麦粉、玉米粉、大豆蛋白放入和面机中混合均匀，将称量好的面包改良剂、糖、盐、鸡蛋依次加入和面机中，并加入适量的水使蛋白质充分吸水形成面筋结构混合均匀。加入黄油，高速搅拌5-9min直至面团表面有光泽，玉米粉在面团中分布均匀，手拉取面团时有良好的伸展性和弹性，能够呈现出手套膜状态。

2.1.3 静置

将面团转移至案板上放置20-25分钟，并用塑料薄膜覆盖，防止其表面干燥。

2.1.4 面团切割整形

面团均匀分割成100g，揉制、整形直至面胚表面光滑，将收口处向下放置在刷过油的烤盘上。面胚之间间隔一定距离，避免发酵、烘烤后面包之间粘连。

2.1.5 面团发酵

发酵方式采用直接发酵法，此法做出的面包具有更好的发酵香味和麦香味。控制发酵温度在36℃、醒发湿度在80%。将分割整形好的面团放置在醒发箱内直至醒发完成。

　2.1.6 面包烘烤

烤箱提前预热，将醒发好的面团连同烤盘一起移入烤箱中，在面团表面刷一层食用油提升面包表面色泽。烘烤温度为180℃、烘烤时间为20min，烘烤直至面包完全成熟，取出烤箱，室温冷却2h。

　2.2 面包的感官评价测定

依据国标GB/T 35869-2018中推荐的《小麦粉面包烘焙品质评价》设计大豆蛋白玉米面包的感官评价表。请20位同学根据感官评分表对成品面包进行感官评定，确定最佳配方，评分标准见表2-3。

表2-3玉米面包感官评价表

　第3节 实验因素条件的确定

　　3.1 单因素实验条件的确定

　　3.1.1白砂糖添加量的确定

称取混合粉（小麦粉300g、鸡蛋30g、黄油9g、食盐6g），比较白砂糖添加量为10%、11%、12%、13%、14%，对大豆蛋白玉米面包品质的影响。

　3.1.2 玉米粉添加量的确定

称取混合粉（小麦粉300g、鸡蛋30g、黄油9g、食盐6g），比较玉米粉添加量为0%、5%、10%、15%、20%，对大豆蛋白玉米面包品质的影响。

　　3.1.3 面包改良剂添加量的确定

称取混合粉（小麦粉300g、鸡蛋30g、黄油9g、食盐6g），面包改良剂添加量为0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%，对大豆蛋白玉米面包品质的影响。

3.1.4 酵母添加量的确定

称取混合粉（小麦粉300g、鸡蛋30g、黄油9g、食盐6g），酵母添加量分别为0.8%、1.0%、1.2%、1.4%、1.6%，对大豆蛋白玉米面包品质的影响。

　3.1.5 大豆蛋白添加量的确定

称取混合粉（小麦粉300g、鸡蛋30g、黄油9g、食盐6g），比较大豆蛋白添加量为2%、3%、4%、5%、6%，对大豆蛋白玉米面包品质的影响。

　3.2 正交实验

在单因素实验的基础上，选取玉米粉添加量（A）、面包改良剂添加量（B）、酵母添加量（C）、大豆蛋白添加量（D）4种单因素为考察对象，以感官评分为考察指标，进行L9(34)正交实验，确定大豆蛋白玉米面包最佳配方，见表2-4。

表2-4 正交实验设计表

　第3章分析与讨论

　　第1节单因素实验结果及分析

　　1.1 白砂糖添加量的确定

图3-1 白砂糖添加量对面包感官评分的影响

　　由图3-1可知，随着白砂糖添加量的逐渐增加，大豆蛋白-玉米面包的感官评分先升高后降低。当白砂糖的添加量达到12%时，其感官评分最高。当白砂糖的添加量为10%时，其感官评分最低，并且感官评分的最小值和最大值相差2.0分，而白砂糖却增加了2%，由此可以看出白砂糖对面包感官品质的影响不显著。另外，白砂糖可以为酵母发酵提供营养物质、在烘烤时发生美拉德反应使面包产生良好风味、提升面包口感，使面包不粘牙、易咀嚼，口感有层次感，且外皮呈金黄色、有光泽，具有玉米面包特有的香甜味[7]。白砂糖添加量低于12%时，不显白砂糖风味，高于12%时感官评分下降。因此，面包中白色糖的添加量固定为12%。

　1.2 玉米粉添加量的确定

　　图3-2 玉米粉添加量对面包感官评分的影响

由图3-2可知，玉米粉最佳添加量为10%时，感官评分为93.7分。此时面团具有良好筋性、面包表面呈金黄色，烘烤后有玉米的清香、口感蓬松有一定的咀嚼感；面包冠大、径明显、有良好的弹性、按下可以复原；面包气孔均匀细密、呈海绵状、玉米颗粒分布均匀、面包芯呈淡黄色有丝样光泽。这是因为在一定范围内添加玉米粉可以适当降低小麦面粉的筋性，能够起到降低面团弹性的作用，改善面包的色泽和风味，丰富面包的营养价值[5]。当玉米粉添加量为0%时，面包营养价值单一；当玉米粉添加量为5%时，玉米面包表皮颜色较浅，缺乏玉米香味；当玉米粉添加量为15%时，面包弹性减弱、体积减小；当玉米粉添加量为20%时，面包内部有大气孔。由此可见最佳玉米粉添加量为10%。

　1.3 面包改良剂添加量的确定

　　图3-3 面包改良剂添加量对感官评分的影响

由图3-3可知，面包改良剂最佳添加量为0.8%，感官评分为94.3分。此时的面包内部气孔均匀细密、玉米颗粒分布均匀、弹性较强、口感蓬松有一定的咀嚼感。这是因为面包改良剂的可以提升面团粘度，利于保持住酵母产气，改善面包质量；面包改良剂添加过多发酵时间增长、影响面包口味、还会危害身体健康[11]。当面包改良剂添加量为0.4%时，面包弹性较差，按下不可复原；当面包改良剂添加量为0.6%时，面包的回弹性较差，导致面包的咀嚼性较差；当面包改良剂添加量为1%和1.2%时，面包弹性较强，按下可复原咀嚼性良好，但面包风味较差。由此看来最佳面包改良剂添加量为0.8%。

1.4 酵母添加量的确定

　　图3-4 酵母添加量对玉米面包感官评分的影响

由图3-4可知，随着酵母的添加量不断增加，玉米面包的感官评分先增加后降低，当酵母最佳添加量为1.2%，感官评分为94.3分。此时面包内部气孔均匀、细密，面包芯呈丝样光泽，面包外观颈大、冠明显。这是因为酵母产气可以促使面团蓬松柔软、不塌陷。随着酵母的添加量逐渐增加，面包的感官评分也显著降低。在此条件下制备的玉米面包在发酵过程中产气少，面包内组织结构过于紧密，形成的气孔不均匀导致面包口感较硬、易变现[10]。酵母添加量为0.8%时，面包的发酵效率低、体积小；加入1%的酵母，发酵效果不佳且体积小；加入1.4%的酵母时有轻微发酵异味；加入1.6%的酵母时，面包的发酵效果提升，但发酵异味明显。因此酵母最佳加入量是1.2%。

　1.5 大豆蛋白添加量的确定

　　图3-5 大豆蛋白添加量对面包感官评分影响

由图3-5可知，大豆蛋白最佳添加量为5%，感官评分为93.3分。此时玉米面包口感丰富，弹性较好按下可以恢复，内部气孔均匀细密、孔壁薄、玉米颗粒分布均匀、面包芯呈丝样光泽、面包表皮有光泽呈金黄色，具有玉米的香味。这是因为随着大豆蛋白添加量的增加，提升了面包的营养价值，改善了面包内部结构，减缓面包老化速度，大豆蛋白的添加过量会导致一定程度的面包气孔不均匀，口感不细腻，体积偏小等情况[19]。当大豆蛋白添加量为2%和3%时，面包弹柔性较差，易老化；当大豆蛋白添加量为4%和5%时面包口感变差，成本增加。由此看来最佳大豆蛋白添加量为5%。

第2节正交实验结果及分析

　　2.1 正交实验结果

在单因素实验结果的基础上，将玉米粉添加量（A）、面包改良剂添加量（B）、酵母添加量（C）、大豆蛋白添加量（D）四个因素为正交实验的考察对象，以大豆蛋白玉米面包感官评分为考察指标，进行正交实验。如表3-1。

表3-1正交实验表

随着玉米粉添加量、面包改良剂添加量、酵母添加量、大豆蛋白添加量的改变面包感官评分变化，可以看出影响面包感官评分的影响因素顺序为C>A>B>D，同时通过分析推测出四种单因素中酵母添加量影响最大，大豆蛋白添加量的影响相对较弱。最优组合为A2B3C2D2。此时玉米粉添加量为10%、面包改良剂添加量为0.8%、酵母添加量为1.2%、大豆蛋白添加量为4%。

对比分析单因素实验结果和正交实验结果，可以发现大豆蛋白添加量不同，单因素实验最佳添加量为5%，正交实验的最佳添加量为4%。

　2.2 验证实验结果与分析

取单因素最优组合A2B3C2D3和正交实验最佳水平A2B3C2D2做验证实验，找出最优配方。

表3-2 验证实验表

综合以上大豆蛋白玉米面包感官评分分析，可以得出最佳组合为A2B3C2D3，即玉米粉添加量为10%、面包改良剂添加量为0.8%、酵母添加量为1.2%、大豆蛋白添加量为5%。此时的面包按压回弹效果好，有一定的咀嚼感；面包表皮色泽金黄，内部结构呈淡黄色有丝样光泽；气孔均匀细密、孔壁薄、呈海绵状、玉米颗粒分布均匀具有面包和玉米香味等优点。

　第4章 年产250吨玉米面包工段设计

　　第1节 生产方案

生产天数全年除去节假日和双休日等，按照250天计算。

表4-1 全年玉米面包的生产方案

包装规格：100g、200g，两种规格各占50%。

班产量：根据工厂设备生产能力等实际状况，安排一天二班次，一个班次8小时，开设一条生产线。

　第2节产品标准

　　2.1 产品卫生标准

国标GB/T 8957-2016食品安全国家标准糕点、面包卫生规范。

　2.2 产品质量标准

体积：面包体积适当。

表皮色泽：表皮色泽呈金黄色，不产生焦糊颜色。

香味：具有玉米的独特风味，不应该出现除玉米和添加剂等其他异味。

口感组织：面包表面具有一定弹性，不软不硬，口感适中，具有一定咀嚼性。

组织与结构：面包内部的组织结构致密，产生的气孔分布均匀，气孔排列呈海绵状分布。

第3节物料衡算

　　3.1工艺产量设计基础

生产规模：年产量200t玉米面包。

生产天数：150天

每天产量：玉米面包1.3t/天。

产品质量：符合GB 8957-2016标准。

　3.2 物料衡算

物料平衡是按照质量守恒原理计算的，投入到系统中的物料是出料和损耗的总和。以1 t玉米面包为基准，酵母1.2%、玉米粉10%、面包改良剂0.8%、大豆蛋白5%、白砂糖12%。（玉米粉、白砂糖、高筋小麦粉的损失为2%，其他辅料的损失可以忽略不计）面包配方如表4-2所示。

表4-2面包配方

按照配方中主要原辅料的含量，计算每种成分的年需求量：

小麦粉：1000kg×56%÷（1-2%）=571.4kg

玉米粉：1000kg×10%÷（1-2%）=102.0kg

白砂糖：1000kg×12%÷（1-2%）=122.5kg

面包改良剂：1000kg×0.8%=8kg

大豆蛋白：1000kg×5%=50.0kg

酵母：1000kg×1.2%=12.0kg

鸡蛋：1000kg×10%=100.0kg

黄油：1000kg×3%=30.0kg

食盐：1000kg×2%=20.0kg

年产250 t玉米面包物料衡算表如4-3所示。

表4-3年产250t玉米面包物料衡算

　第4节设备选型

设备的选择和应用是保证食品质量、食品营养成分和食品经济效益的主要因素。生产设备的选择不但要满足日常的生产需要，还应经济环保。

主要设备选型清单如下表4-4所示。

表4-4 面包生产主要设备

第5节 工艺流程

　　5.1 工艺流程图

面团调制→静置→面团切割整形→面团醒发→烘烤→冷却→包装→成品

　5.2 生产工艺操作要点

　　5.2.1 面团调制

将小麦粉面粉、玉米粉、大豆蛋白放入和面机中低速混合均匀，然后将称量好的改良剂、糖、盐、水、鸡蛋依次加入和面机内，混合均匀直至面团呈卷起阶段。加入黄油，高速搅拌直至面团表面干糙而有光泽，能够呈现出手套膜状态。

　5.2.2 面团切割整形、醒发

将面团分割成100g和200g的面团，使面胚表面光滑。揉制整形将收口处向下，放置在刷过油的模具里上。控制发酵温度在26℃-28℃、醒发湿度在80%-90%、醒发时间为90min，将分割整形好的面团放置在醒发箱内直至醒发完成。

　5.2.3 烘烤

将醒发好的面团与模具一起翻入烤箱中进行烘烤，烘焙温度为170℃，100g的面团烘烤时间为20min，200g面团的烘烤时间为30min。

　5.2.4 冷却与包装

将烘焙完成后的面包冷却1.5h，采用真空包装机进行包装。

第6节小结

本章通过对大豆蛋白玉米面包的生产进行工段设计，主要得出以下结论：

（1）确定了大豆蛋白-玉米面包的产品标准及工艺流程。

（2）确定了全年产250t的玉米面包每年消耗小麦粉142.9t，玉米粉25.5t，大豆蛋白12.5t，酵母3.0t，鸡蛋25.0t，食盐5.0t，黄油7.5t，白砂糖30.6t，面包改良剂2.0t。

结 论

本文以高筋小麦粉为原料，添加玉米粉、大豆蛋白及其他辅料加工大豆蛋白玉米面包，通过单因素实验得到产品最佳制备工艺参数，对单因素结果进行正交，得到实验结果如下：

（1）本研究选取并考察了五个单因素的最佳添加量：分别是玉米粉添加量10%、面包改良剂0.8%、酵母添加量1.2%、大豆蛋白添加量5%，此时的大豆蛋白玉米面包感官评分最佳。

（2）通过对四个单因素进行正交实验，分析推测玉米面包最佳工艺如下：最佳工艺为；玉米粉添加量10%、面包改良剂0.8%、酵母添加量1.2%、大豆蛋白添加量5%。用此设计方案制得的玉米面包口感最佳。同时通过分析推测出四种单因素中酵母添加量是玉米面包加工工艺中最主要的影响因素，大豆蛋白添加量的影响相对较弱。

（3）为年产250t的大豆蛋白玉米面包生产工段设计，确定了最优设备选型及物料衡算。

本文为研究出在增加面包营养价值的同时改良玉米面包口感，使这种大豆蛋白玉米面包更容易满足消费者的要求和面包产业效益，为生产高品质大豆蛋白玉米面包提供依据。

参考文献

[1]岑家兰，推广玉米种植技术的意义及具体措施[J]，农技服务，2017，34(20)：32

[2]宋玉琴，玉米是很好的主食 [J]，云南科技管理，2010，23(04)：16

[3]侯贺丽，杨玲玲，王梦月等，鹰嘴豆粉面包的加工工艺优化及品质分析[J]，食品研究与开发，2022，43(09)：48-55

[4]李伟莉，刘国琴，陈洁等，糯米发酵饮料品质的研究 [J]，郑州粮食学院学报，1996(03)：97-103

　致谢

在此我要感谢我的祖国在疫情期间的伟大付出，感谢我的指导教师对我毕业论文的悉心指导。感谢我父母对我的无条件支持让我能够见识世界的广阔、体验这个世界，没有他们就没有现在健康积极的我。感谢我所有的朋友们，一直支持鼓励我走到今天。最后希望疫情能早点结束。

含大豆蛋白玉米面包的工艺研究及工段设计

价格 ¥9.90 发布时间 2023年8月13日

下载查看全文内容

已付费？登录 或 刷新