《Applied Food Research》：Effect of potato-maize blending ratio and fermentation time on the quality of wheat-based composite bread
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本研究聚焦埃塞俄比亚依赖进口小麦及马铃薯收获后损失严重的问题，通过将马铃薯粉和玉米粉作为小麦部分替代品，开发营养强化复合面包。研究系统评估了三种混合比例（BR1: 5%玉米-25%马铃薯；BR2: 15%玉米-15%马铃薯；BR3: 25%玉米-5%马铃薯）及三种发酵时间（1:40、2:00、2:20小时）对面包理化、营养、感官及微生物特性的影响。结果表明，含15%玉米和15%马铃薯的BR2配方，在2小时发酵时，实现了营养改善（蛋白质、矿物质含量提升）与感官接受度的最佳平衡，同时微生物指标安全。该研究为利用本土资源开发营养强化主食、减少浪费及降低进口依赖提供了可行策略。
在全球范围内，面包因其便利性和文化适应性而成为广受欢迎的发酵烘焙食品，其生产主要依赖小麦粉。然而，完全依赖小麦面临着营养局限（如必需氨基酸缺乏、矿物质生物利用度受抗营养因子影响）和供应链脆弱（如小麦进口依赖）的双重挑战。与此同时，在许多发展中国家，马铃薯等块茎作物虽营养丰富，但收获后损失率高达20-40%，造成了巨大的资源浪费。如何利用本土丰富的马铃薯、玉米等作物资源，开发出营养更优、可被消费者接受的面包产品，以促进粮食安全、减少浪费并降低对外部资源的依赖，成为一个兼具科学与现实意义的研究课题。
为此，来自埃塞俄比亚Bahir Dar University的研究团队在《Applied Food Research》上发表了一项研究，系统探讨了马铃薯和玉米粉的不同混合比例，结合不同的发酵时间，如何影响小麦基复合面包的品质。该研究不仅旨在改善面包的营养成分，还致力于通过利用本土非小麦作物来应对马铃薯产后损失和进口小麦依赖的问题。
为了探究上述问题，研究人员采用了一套标准化的食品科学与分析技术方法。他们首先将马铃薯（Avalor品种）、玉米（Biachi Key Laba品种）和小麦（Kekeba品种）原料制备成粉，并按预设比例（BR1、BR2、BR3及纯小麦对照）混合成复合粉。研究采用3×3因子设计（三种混合比例×三种发酵时间，三次重复）进行实验。面包制作遵循标准方法，关键步骤包括使用粉质仪（Farinograph）确定加水量和面团形成时间，以及对不同处理组的面团进行精确的发酵时间控制。面包制成后，研究者对其进行了全面的品质评估：使用AOAC标准方法分析近似组成（水分、灰分、脂肪、蛋白质、纤维、碳水化合物及能量）；通过原子吸收光谱法（AAS）测定铁、锌、钙等矿物质含量；采用分光光度法测定植酸、单宁等抗营养因子及总酚含量；利用质地分析仪和色差计评估面包的硬度和颜色等物理特性；通过微生物平板计数法检测总需氧菌及酵母霉菌数以评估安全性；并组织感官评价小组，使用9点享乐标度对不同样品的外观、香气、口感、质地和整体可接受性进行评分。所有数据均采用方差分析（ANOVA）和Tukey HSD检验进行统计分析。
研究结果揭示了混合比例与发酵时间对面包各项品质指标的显著影响，具体如下：
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复合粉的理化特性：与原小麦粉相比，添加马铃薯和玉米改变了复合粉的功能特性。例如，马铃薯粉的加入提高了复合粉的容重（Bulk Density）和吸水能力（WAC），而玉米粉则提升了吸油能力（OAC）。粉质分析表明，随着非小麦粉比例增加，面团的吸水率和形成时间延长，但面团的稳定性和软化程度受到影响，提示需要优化配比以维持理想的面团流变学特性。
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面包的营养成分：复合面包的营养价值得到改善。在烘焙后的面包中，BR2配方的蛋白质含量为12.34%（在原料粉中最高），而BR3配方的脂肪（3.76%）和纤维（2.00%）含量最高。矿物质分析显示，BR3配方的铁含量（18.98 mg/100 g）最为丰富，而BR2配方的钙（63.33 mg/100 g）和锌（7.29 mg/100 g）含量最高。这些数据表明，马铃薯和玉米的加入有效提升了面包的矿物质密度。
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发酵时间对抗营养因子和矿物质的影响：研究证实了发酵的关键作用。随着发酵时间延长（从1:40小时到2:20小时），面包中的植酸和单宁等抗营养因子含量显著降低。例如，在2:20小时发酵条件下，纯小麦对照面包的植酸含量从171.2 mg/100g降至158.63 mg/100g。这种降低归因于发酵过程中微生物（如酵母和乳酸菌）产生的植酸酶（phytase）和单宁酶（tannase）的水解作用，从而释放了被螯合的矿物质，提高了铁、锌等矿物质的生物利用度。同时，部分复合面包的总酚含量在发酵后有所增加，这可能是由于酶解释放了结合态酚类物质。
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面包的物理与感官品质：混合比例和发酵时间也显著影响了面包的物理特性。纯小麦面包的比容（Specific Loaf Volume）最高，随着马铃薯和玉米比例的增加，面包体积略有下降，但通过优化发酵时间（如2小时）可以得到部分补偿。质地分析显示，随着发酵时间延长和马铃薯比例调整，面包硬度（以切割力表示，单位牛顿[N]）有所变化。在颜色方面，L值（亮度）较高的马铃薯粉使部分复合面包色泽更浅，而玉米粉中的类胡萝卜素则使其色泽偏黄（b值较高）。至关重要的是，感官评价结果显示，所有复合面包均获得了良好的接受度。其中，BR2配方（15%玉米，15%马铃薯，70%小麦）在2小时发酵条件下获得了最高的整体喜好度评分，在口感、质地和风味上达到了最佳平衡。
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微生物安全性：对所有面包样品进行了为期3天的微生物监测。结果表明，所有样品的总需氧菌平板计数（TAPC）以及酵母和霉菌计数均低于即食烘焙产品的安全限值（分别为2×105CFU/g和<1×104CFU/g）。较长的发酵时间（2:20小时）有助于产生有机酸等抑制性物质，从而在储存初期表现出更低的微生物负载，证明了该工艺在保障食品安全方面的有效性。
综上所述，本研究得出结论：将玉米和马铃薯粉以适当比例（例如各15%）部分替代小麦粉，并结合优化的发酵时间（如2小时），能够成功制备出营养强化、感官可接受且微生物安全的复合面包。这种复合面包不仅提升了铁、锌等矿物质的含量，还通过发酵工艺降低了抗营养因子，提高了矿物质的生物利用度。该研究的核心意义在于提供了一种实用的技术方案：利用埃塞俄比亚本土丰富但易损失的马铃薯和玉米资源，创造性地开发营养强化主食。这不仅能有效减少马铃薯的产后损失，还能降低对进口小麦的依赖，为增强当地粮食系统的韧性、改善居民营养状况提供了一条可持续的路径。研究结果强调，通过精细调控原料配比和发酵工艺，可以在不显著牺牲传统面包感官品质的前提下，实现其营养价值的实质性飞跃。
