胡 艦 周 瑩 左 波 石怡雪 戴陽軍

(1. 揚州大學旅游烹飪學院，江蘇 揚州 225127；2. 江蘇中譜檢測有限公司，江蘇 南京 210061;3. 常熟理工學院生物與食品工程學院，江蘇 常熟 215500)

方便面按制作工藝可分油炸和非油炸兩大類。油炸方便面以其獨特的感官品質長期占據(jù)著大部分市場[1]，但隨著消費者逐漸意識到油炸方便面“高油脂、高熱量、營養(yǎng)破壞”等不足，且兩者制作工藝、生產(chǎn)原理及口感等方面趨于同質化[2-3]，導致消費者更青睞于非油炸方便面。

目前非油炸方便面的生產(chǎn)工藝幾乎都是蒸煮熟制過后進行烘干，且烘干方法局限于熱風或微波干燥2種[4-5]，其他工藝流程和設備與油炸方便面大致相同。傳統(tǒng)非油炸方便面未經(jīng)油炸，無法形成微小的孔狀網(wǎng)絡，產(chǎn)品復水性遠差于油炸方便面，開水沖泡6～7 min后才能勉強食用；另外，由于非油炸方便面面條含水量較低(濕粉面團一般在36%以下)，在糊化過程中淀粉分子不能吸收足夠的水分而膨脹，導致其不能充分糊化，故面條的熟度較低，而熟化度直接影響面條的浸泡韌性和口感[6-7]。這2個原因使得非油炸方便面的復水性和口感質量遠遠達不到?jīng)_泡式油炸方便面的基本要求，難以被廣大消費者接受，也是制約非油炸方便面發(fā)展的最大因素。

變溫壓差膨化干燥，簡稱壓差膨化，屬于一種新型、環(huán)保、節(jié)能的非油炸膨化干燥技術[8]，目前較多地應用于蘋果、番木瓜、菠蘿等果蔬制品[9]，尚未見有關方便面壓差膨化的技術研究。本研究擬采用熱風預干燥—壓差膨化聯(lián)用的技術生產(chǎn)非油炸膨化方便面，運用Plackett-Burman(PB)試驗設計、最陡爬坡試驗結合響應面試驗設計，以非油炸方便面復水性、質構和感官評價為指標，優(yōu)化非油炸膨化方便面的工藝參數(shù)，旨在為非油炸方便面的進一步研究和發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小麥粉、玉米粉、玉米淀粉、食鹽、食用堿：市售；

復合磷酸鹽：食品級，天津市科頓生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

變溫壓差膨化干燥設備：ZGF100型，山東登月紅景天有限公司；

萬能蒸烤箱：Palux 1011QL型，德國帕露西烹飪設備有限公司；

壓面機：SM-307Y型，新麥機械(無錫)有限公司；

食品物性測定儀：TA.XTC型，上海保圣科技有限公司；

上豪多功能廚師機：KA-1000型，廣東上豪廚具有限公司；

臺式面條機：DK-160型，任縣道寬機械廠；

電磁爐：AE-1106B型，北京微訊超技儀器技術有限公司；

紅外快速水分測定儀：PM202型，英國艾德姆實驗設備有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 配方 參考李剛鳳等[10]、楊銘鐸等[11]的研究，確定非油炸方便面的基本配方為：以小麥粉500 g為一次試驗的基準用量，玉米粉10.0%，玉米淀粉6.0%，食鹽1.2%，食用堿0.2%，復合磷酸鹽[12](改善面條彈性)1.0%，水43.0%。

1.3.2 工藝流程

面粉+輔料混勻→和面→熟化→壓面→分切制面→蒸煮→過涼水→拌油→瀝干→熱風預干燥→壓差膨化→成品

1.3.3 操作要點

(1) 和面：取500 g面粉與稱量好的輔料置于廚師機混合均勻后，分3次加水和面至絮狀，手握可成團。

(2) 熟化：又稱“醒面”，和好的面團置于醒發(fā)箱30 ℃、水分65%醒發(fā)25 min，可消除和面時產(chǎn)生的應力[13]。

(3) 壓面、制面：熟化后的面團進壓面機反復碾壓25次以上，制成表面光滑、厚度約0.2 cm的均勻面片，再上面條機制成面條。

(4) 蒸煮：面條置于微沸的水煮透至中間無白芯(約95 ℃、7 min)后迅速過涼水，可增強面條彈性和韌性。

(5) 拌油：用大豆油水溶液對面條進行水洗，防止粘連。

(6) 熱風預干燥：面條平鋪于網(wǎng)眼烤盤中，瀝干后放入萬能蒸烤箱進行干燥，設置不同的熱風溫度和干燥時間。

(7) 壓差膨化：熱風干燥后的面條晾涼，利用模具造型制成質量為(110±10) g的面餅半成品，放入壓差膨化干燥機進行膨化，設置不同的膨化溫度、膨化時間和排水時間，真空度為-0.093 MPa。

(8) 熱風干燥預試驗：為保證試驗的科學性，先以單一熱風干燥工藝制作非油炸方便面，即不經(jīng)壓差膨化，直接熱風烘干，與熱風—壓差膨化聯(lián)合生產(chǎn)的產(chǎn)品做對比。

1.3.4 Plackett-Burman試驗設計 根據(jù)前期單因素預試驗確定聯(lián)合干燥工藝中，熱風預干燥溫度、熱風時間、膨化溫度、膨化時間和排水時間5個因素對非油炸膨化方便面品質影響的合適范圍，利用Minitab 16.0軟件進行N=12的PB設計，每個因素取高(1)和低(-1)2個水平，考察各因素對非油炸方便面復水性(Y1)、硬度(Y2)、彈性(Y3)、黏聚性(Y4)、咀嚼性(Y5)和感官評價(Y6)6個指標的影響。設置2個空白列，用于估計試驗誤差。因素及水平見表1。

表1 Plackett-Burman試驗因素及水平Table 1 Factors and levels of Plackett-Burman design

1.3.5 最陡爬坡試驗 根據(jù)PB試驗設計結果設計爬坡方向和步長，按一定梯度改變重要因素的取值，使其逼近最佳區(qū)域，建立響應面擬合方程。

1.3.6 Box-Behnken響應面設計 在PB試驗設計和最陡爬坡試驗的基礎上，采用Box-Behnken響應面法建立三因素三水平的數(shù)學模型，進一步優(yōu)化熱風—壓差膨化生產(chǎn)非油炸方便面的工藝參數(shù)。

1.3.7 復水性的測定 復水性是衡量方便面品質的重要指標，本研究以復水時間(min)表示產(chǎn)品復水性，參照SB/T 10250—95。

1.3.8 質構指標的測定 取20根復水好的面條于冷水中冷卻1 min，用面紙吸去表面水分，用質構儀檢測面條質構特性。質構儀參數(shù)設置為：TPA全質構模式，探頭為P/5N平底圓柱型探頭，測前速度4 mm/s，測試速度0.8 mm/s，測后速度6 mm/s，壓縮形變量70%，兩次壓縮時間間隔3 s。測定結果取硬度、彈性、黏聚性和咀嚼性為指標進行分析。每組測6個樣品，取平均值。

1.3.9 感官評價 邀請10名食品專業(yè)碩士研究生組成品評小組，對非油炸方便面的組織狀態(tài)、口感、色澤、彈性及硬度5個方面進行評價，計算結果取平均值。感官評價標準見表2。

表2 非油炸方便面感官評定標準Table 2 Sensory quality indexTable of Non-fried instant noodle

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用軟件IBM SPSS Statistics 21.0進行統(tǒng)計分析，采用軟件Minitab 16.0、Origin 7.5及Design-Expert 8.0進行制圖和數(shù)據(jù)分析。質構測定重復6次，其他試驗均重復3次。

2 結果與分析

2.1 熱風干燥預試驗

制得的面條瀝干后直接熱風干燥，參照文獻[12]設置干燥條件為85 ℃、50 min，檢測其復水性、質構參數(shù)及感官評價，結果見表3。

2.2 Plackett-Burman試驗

PB試驗的結果與方差分析見表4、5。由表5可以看出，除Y5(咀嚼性)的試驗模型外，其他響應值模型P值均小于0.05，說明模型擬合性良好。以Y1(復水性)、Y6(感官評價)為主，質構指標為輔，得出影響非油炸膨化方便面品質的主要因素為：X2(熱風時間)、X4(膨化溫度)和X5(膨化時間)。熱風時間實際上是影響面餅壓差膨化的預留水分含量，根據(jù)原料的不同，壓差膨化的效果也有所差異，因此合適的水分預留量對產(chǎn)品品質影響較大[14]；膨化溫度和膨化時間對產(chǎn)品各指標均有顯著影響(P<0.05)。所以在接下來的響應面試驗中，重點考察X2、X4、X53個因素的最優(yōu)水平，其他對結果無顯著影響的因素，根據(jù)單因素試驗結合因素的正負效應確定為：熱風預干燥溫度70 ℃、排水時間5 min。

表3 熱風干燥預試驗結果Table 3 The results of heated-air drying pre-experimental

2.3 最陡爬坡試驗

根據(jù)Plackett-Burman試驗結果，結合3個重要因素的變量關系確定爬坡方向和步長[15]，結果見表6。隨著熱風時間、膨化溫度和膨化時間的變化，產(chǎn)品復水性、硬度、咀嚼性呈逐漸減小的趨勢，彈性、內聚性和感官評價呈先升高后降低的趨勢，綜合可得，試驗4是最優(yōu)工藝條件，此時復水性和感官評價較好，比較接近最佳響應區(qū)域。故以試驗4的條件，即熱風時間35 min、膨化溫度75 ℃、膨化時間85 min為下一步響應面優(yōu)化的中心點。

2.4 響應面試驗

2.4.1 Box-Behnken試驗設計 本試驗中復水時間越短越好，故復水性屬于“低優(yōu)值”；感官評價越大越好，屬于“高優(yōu)值”[16]；質構指標當中，硬度既不屬于“高優(yōu)值”也不屬于“低優(yōu)值”，咀嚼性是硬度、彈性和黏聚性的乘積值，不宜作為響應值[17]，而彈性、內聚性和感官評價的變化趨勢相近，也不以其為響應值。所以，在最陡爬坡試驗的基礎上，以熱風時間、膨化溫度和膨化時間為自變量，Y1復水性和Y6感官評價為響應值進行響應面試驗設計，因素水平見表7，試驗結果見表8。

表4 Plackett-Burman試驗設計及響應值Table 4 Plackett-Burman design and results

表5 Plackett-Burman試驗方差分析表?Table 5 ANOVA of Plackett-Burman design

? *表示差異顯著(P<0.05)；**表示差異極顯著(P<0.01)。

表6 最陡爬坡試驗設計及結果Table 6 Design and results of steepest climbing design

用Design Expert 8.0軟件對表8數(shù)據(jù)進行多元回歸分析，可得各響應值與因素的二次回歸模型：

Y1=5.10-0.24A-0.20B-0.19C-0.23AB-0.22AC+0.06BC+0.27A2+0.80B2+0.04C2，

(1)

Y6=88.35-1.02A-1.13B-0.71C+2.41AB-2.36AC-4.76BC-6.50A2-6.48B2-2.79C2。

(2)表7 響應面設計因素水平表Table 7 Factors and levels in response surface design

表8 Box-Behnken設計方案及結果Table 8 Design and results of Box-Behnken

表9 Box-Behnken試驗方差分析?Table 9 ANOVA of Box-Behnken experiment

? *表示差異顯著(P<0.05)；**表示差異極顯著(P<0.01)。

2.4.2 響應面交互分析及優(yōu)化 為確定3個因素及其交互作用對熱風—壓差膨化生產(chǎn)非油炸方便面品質的影響，對回歸模型進行響應面分析。響應面坡度越陡，等高線越密集且呈橢圓形，說明兩因素交互作用越顯著[19]。結合方差結果，對響應值有顯著影響的交互作用進行繪圖。

(1) 各因素交互作用對復水性的影響：圖1(a)表示熱風時間和膨化溫度對方便面復水性的交互作用，其響應曲面陡峭、等高線密集，故熱風時間對方便面復水性影響最為顯著。隨著熱風時間的延長，面條復水時間呈逐漸下降后漸平緩的趨勢，而隨著膨化溫度的增加，復水時間呈先下降后升高的趨勢，是因為熱風時間越長，面餅預留水分含量越低，后續(xù)壓差膨化效果更好，面條易形成更多小氣孔；而合適的膨化溫度能顯著降低復水時間。由圖1(b)可知，產(chǎn)品復水性隨熱風時間和膨化時間的增加都呈逐漸下降后趨于平緩的趨勢，且熱風時間對復水時間的影響比膨化時間更顯著。因為膨化時間越長，面條膨化越徹底，但從生產(chǎn)成本考慮，生產(chǎn)時間不宜過長，綜合來看，膨化時間應為85～90 min。

圖1 各因素交互作用對復水性影響的響應面圖Figure 1 Response surface curve of quality of rehydration time affected by two-factor interaction

(2) 各因素交互作用對感官評分的影響：圖2(a)顯示了熱風時間和膨化溫度對方便面感官評分的交互影響，膨化時間一定時，感官評分隨熱風時間、膨化溫度的增加均呈先增加后下降的趨勢，是因為過長的熱風時間會使面條水分過多地流失變得“干癟”，即使再經(jīng)壓差膨化，也會影響復水后面條的韌性、勁性，而膨化溫度太高時，會影響面條色澤，導致感官評分降低。由圖2(b)可知，膨化溫度一定時，感官評分隨熱風時間的升高呈先上升后緩慢下降的趨勢，是因為隨著時間的延長，物料水分逐漸降低，在負壓作用下面筋蛋白張力得以延伸，而使產(chǎn)品韌性增加，在膨化時間84～86 min、熱風時間34～36 min時，感官分值最高，且在膨化時間80～90 min 時，響應值變化不顯著，與方差分析結果一致(Pc>0.05)。由圖2(c)可知，當熱風時間一定、膨化時間較低時，產(chǎn)品感官評分隨膨化溫度的上升快速上升；膨化時間較長時，感官評分隨膨化溫度的升高而緩慢降低，說明膨化溫度與膨化時間之間存在極顯著的交互作用[P(B,C)<0.01]。

2.4.3 最優(yōu)工藝的確定及驗證實驗 以復水性和感官評分作為響應值，質構指標做參考，設定復水性的目標為最小值，感官評分目標值為最大值，對回歸方程偏導求解可得預測的最佳工藝條件為：熱風時間35.72 min、膨化溫度75.11 ℃、膨化時間86.61 min，此時復水時間為4.99 min，感官評分87.4分。為檢驗優(yōu)化試驗結果的可靠性，采用最佳工藝參數(shù)進行驗證實驗，考慮實際操作的可行性，將參數(shù)修正為熱風時間36 min、膨化溫度75 ℃、膨化時間87 min。經(jīng)3次平行實驗，所得產(chǎn)品復水時間為4.93 min，感官評分88.9，平均相對誤差為1.47%，產(chǎn)品質量為(60±5) g，水分含量為6.75%，此時質構參數(shù)為硬度27.79 N、彈性0.93、黏聚性1.20、咀嚼性30.99 N，即富彈性、韌性，咀嚼性也較好，對照預試驗組產(chǎn)品品質有顯著提高(P<0.05)。

3 結論

本研究采用熱風—壓差膨化聯(lián)用技術生產(chǎn)非油炸方便面，運用Plackett-Burman試驗設計篩選出了熱風—壓差膨化生產(chǎn)非油炸方便面工藝的3個重要參數(shù)，即：熱風時間、膨化溫度和膨化時間。在此基礎上，用最陡爬坡試驗逼近最大響應區(qū)域，再以產(chǎn)品復水性和感官評價為響應值進行Box-Behnken響應面試驗設計，所構建的回歸方程模型效果極顯著(P<0.01)，最終確定熱風—壓差膨化生產(chǎn)非油炸方便面的最佳工藝參數(shù)為：熱風預干燥溫度75 ℃、熱風時間36 min、膨化溫度75 ℃、膨化時間87 min、排水時間5 min。此條件下生產(chǎn)的非油炸方便面在復水性、感官評分和質構指標上顯著優(yōu)于對照組(P<0.05)，也優(yōu)于馬浩然等[20]、張海芳等[21]研制的同類產(chǎn)品，是方便面行業(yè)理想的升級產(chǎn)品，對非油炸方便市場的產(chǎn)品研發(fā)具有一定的指導意義。研究的不足之處在于生產(chǎn)時間過長，僅熱風、壓差膨化聯(lián)用工藝耗時就超2 h，如何提升生產(chǎn)效率，關鍵點在于如何縮短壓差膨化的時間，這將是后續(xù)研究的重點。另外，由于非油炸方便面產(chǎn)品品質的復雜性，對其安全質量和營養(yǎng)指標的檢測也是日后的研究方向之一。

圖2 各因素交互作用對感官評分影響的響應面圖Figure 2 Response surface curve of quality of sensory score affected by two-factor interaction