吳 韜,伍小宇,袁 旭,張 萍,劉玉淑,車振明,周文化,李偉麗,*

(1.西華大學(xué)食品與生物工程學(xué)院糧油工程與食品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川成都 610039; 2.四川環(huán)太生物科技有限責(zé)任公司,四川成都 610039; 3.中南林業(yè)科技大學(xué)，特醫(yī)食品加工湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖南長(zhǎng)沙 410004)

流行病學(xué)研究表明,經(jīng)常食用富含膳食纖維的全谷物膳食可以減少肥胖,降低糖尿病、心血管等多種慢性疾病的發(fā)病率。因此,食品科學(xué)家及營(yíng)養(yǎng)學(xué)家建議人們?nèi)粘ｏ嬍骋獢z入足夠的全谷物食品,以便預(yù)防這些慢性疾病[1-3]。隨著小麥等主食原料的加工精度越來(lái)越高,B族維生素、膳食纖維等營(yíng)養(yǎng)成分在磨粉過程中損失極大。如果能開發(fā)集保健、食療于一體的多功能綠色主食,則其具有廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景。

苦蕎麥(FugopyrumtuturicuL.)屬蓼科雙子葉藥食兩用作物,主要分布在我國(guó)云南、四川、貴州、陜西、山西、重慶等省市。據(jù)《本草綱目》記載:苦蕎味苦,性平寒,能實(shí)腸胃,益氣力,續(xù)精神,利耳目,煉五臟渣穢。現(xiàn)代藥理學(xué)證明其具有降血糖、降血脂、增強(qiáng)人體免疫等作用[6-8]。面條作為中國(guó)傳統(tǒng)主食,因其制作簡(jiǎn)單、口感獨(dú)特及食用方便,深受全球消費(fèi)者青睞。加工苦蕎麥掛面可以把苦蕎麥的保健特點(diǎn)和掛面的方便性有機(jī)結(jié)合起來(lái),滿足消費(fèi)者對(duì)綠色健康食品的需求[4]。目前,市場(chǎng)上已有苦蕎掛面上市,但基本是采用苦蕎心粉加工,而大量的苦蕎皮粉資源尚未被充分利用。另一方面,苦蕎皮粉中含有豐富的膳食纖維、蘆丁等功能成分。在面條加工的揉面過程中,苦蕎皮粉中的纖維顆粒會(huì)破壞面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),所以生產(chǎn)出來(lái)的苦蕎皮粉面條韌性不足,容易混湯和烹調(diào)損失率較高[5-6]。在面條加工中,羥甲基纖維素(CMC)為白色或乳白色纖維狀粉末或顆粒,幾乎無(wú)臭、無(wú)味,具吸濕性和熱穩(wěn)定性,適量添加可增強(qiáng)面條的韌性耐煮性能,使得其成型性好,面條表面光潔不易斷裂[11]。

本研究以苦蕎皮粉和小麥粉為主要原料,采用響應(yīng)面試驗(yàn)研究CMC添加量、加水量、食鹽添加量對(duì)面條烹調(diào)損失率的影響,本文利用響應(yīng)面試驗(yàn)方法,將感官評(píng)價(jià)值和烹調(diào)損失值作為響應(yīng)值,研究了不同比例的苦蕎麥皮粉對(duì)苦蕎麥面條蒸煮品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

苦蕎皮粉 四川環(huán)太生物科技有限公司;小麥粉(特制一級(jí)) 濰坊風(fēng)箏小麥粉有限責(zé)任公司;食鹽 市售;甲醇、乙醇、亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉 成都市科龍化工試劑廠;蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品 合肥博美生物科技有限責(zé)任公司、CMC 河南中泰食品添加劑有限公司。

TW-MTZ168/14試驗(yàn)面條機(jī) 上海沃迪智能裝備股份有限公司;TD-5M型離心機(jī) 四川蜀科儀器有限公司;萬(wàn)能高速粉碎機(jī) 深圳尼嘉商貿(mào)有限公司;DHG-9075A型恒溫恒濕箱 上海齊欣科學(xué)儀器有限公司;UNIC7200紫外分光光度計(jì) 龍尼柯(上海)儀器有限公司;KH3200E超聲波清洗器 昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 苦蕎面條制作工藝 苦蕎皮粉、小麥粉、食鹽、CMC-Na、水,配料→和面→熟化→壓面片→切條(1 cm寬)→干燥→成品。具體工藝要點(diǎn)如下:和面:稱取500 g 小麥粉,按比例添加苦蕎皮粉(80目)、食鹽、CMC混合均勻,加入一定比例30 ℃溫水,和面3～5 min。熟化:面團(tuán)于20 ℃條件下靜置60 min,以促進(jìn)面筋網(wǎng)絡(luò)的形成,提高面條口感,改善面條色澤。切條:室溫20～22 ℃,相對(duì)濕度50%,試驗(yàn)面條機(jī)壓片切條。干燥:面條樣品置于30 ℃,相對(duì)濕度65%的恒溫恒濕箱中10 h,自然晾干3 h。

1.2.2 單因素實(shí)驗(yàn)

1.2.2.1 苦蕎皮粉添加量對(duì)苦蕎皮粉-小麥粉面條品質(zhì)的影響 采用的苦蕎添加量占混合粉的質(zhì)量比添加,分別為0,2%,5%,10%,30%,再加入50%的水,1%的食鹽,0.3% CMC混合均勻置于和面機(jī)中,按上述配方加工面條。

1.2.2.2 水添加量對(duì)苦蕎皮粉-小麥粉面條品質(zhì)的影響 在苦蕎皮粉添加比例為2%,食鹽添加量為1%,CMC為0.3%的混合粉中,分別加入40%,45%,50%,55%,60%的水,按上述配方加工面條。

1.2.2.3 食鹽添加量對(duì)苦蕎皮粉-小麥粉面條品質(zhì)的影響 在苦蕎皮粉添加比例為2%,水的添加量為50%,CMC為0.3%的混合粉中,分別加入1%,1.5%,2%,2.5%和3%的食鹽,按上述配方加工面條。

1.2.2.4 CMC添加量對(duì)苦蕎皮粉-小麥粉面條品質(zhì)的影響 在苦蕎皮粉添加比例為2%,水的添加量為50%,食鹽添加量為1%的混合粉中,分別加入0,0.15%,0.3%,0.45%,0.5%的CMC,按上述配方加工面條。

1.2.3 響應(yīng)面法優(yōu)化試驗(yàn) 確定皮粉/小麥粉、加水量、食鹽、CMC的參數(shù)范圍,用響應(yīng)面法將4個(gè)單因素進(jìn)行不同組合設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)四因素三水平響應(yīng)面實(shí)驗(yàn),以烹調(diào)損失率作為響應(yīng)值,確定苦蕎皮粉面條的最優(yōu)配方工藝。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平Table 1 Response surface factor table

1.2.4 面條烹調(diào)品質(zhì)檢測(cè)方法

1.2.4.1 煮制時(shí)間 干面條成品30根放進(jìn)沸水中煮制并開始計(jì)時(shí),煮制過程中使水始終保持微沸的狀態(tài),面條顏色開始變得透光時(shí),取出一根面條,切斷面條看黃芯有沒有消失,若沒有,則每隔15 s取出1根面條,重復(fù)上述步驟,直至黃芯恰好消失則為其的最佳煮制時(shí)間。重復(fù)測(cè)定3次。

1.2.4.2 熟斷條率 取30根制成的干面條成品,放入面條質(zhì)量45倍的水中,待水溫度到達(dá)100 ℃后保持98～100 ℃的狀態(tài),下面條,開始計(jì)時(shí),到達(dá)最佳煮制時(shí)間后,輕緩地將面條挑出,計(jì)算得到熟斷條率:

式中:Ns為面條斷條數(shù)。

1.2.4.3 烹調(diào)損失 取30根制成的干面條成品,放入為其質(zhì)量45倍的水中,水溫度到達(dá)100 ℃保持98～100 ℃的狀態(tài),下面條并開始計(jì)時(shí),到達(dá)最佳煮制時(shí)間后,輕緩地將面條挑出,等面湯溫度降至室溫后,將其倒入500 mL容量瓶中,并用面湯定容。用移液管吸取50 mL面湯到已經(jīng)烘干冷卻的燒杯中加熱,當(dāng)面湯少于10 mL時(shí),再吸取50 mL面湯加進(jìn)燒杯中,再次加熱,直到面湯大約為25 mL時(shí),在105 ℃的烘箱中將其烘干于恒重,重復(fù)兩次。計(jì)算得到烹調(diào)損失率。

式中:G為樣品質(zhì)量(g),M為100 mL面湯中干物質(zhì)的重量(g);W為面條水分(%)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用Excel 2013軟件繪制圖表,DPS7.55數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行多重比較分析及相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 苦蕎皮粉添加量對(duì)面條色澤與烹調(diào)損失率的影響 烹調(diào)損失率是消費(fèi)者和生產(chǎn)者評(píng)價(jià)面條類食品蒸煮品質(zhì)的重要指標(biāo)之一,它能反映掛面在煮制過程中的完整性[5-6]。損失率越低,面條越筋道,更加耐煮,并且口感嚼勁足。不同苦蕎皮粉-小麥粉的比例對(duì)面條損失率的影響結(jié)果如圖1所示,隨著皮粉添加量增加,面條的烹調(diào)損失也顯著增加。當(dāng)苦蕎皮粉添加量為30%時(shí),其烹調(diào)損失為13.6%,約為對(duì)照組(添加量0)的5.8倍。烹調(diào)損失率主要受掛面在煮制過程中其表面凝膠淀粉溶解或脫落到面湯中的量的影響,取決于蛋白凝膠基質(zhì)的強(qiáng)度和淀粉凝膠的脫落速度[9-10]。結(jié)果表明,苦蕎皮粉添加量是造成面條烹調(diào)損失的一個(gè)重要因素。其可能原因在于,苦蕎皮粉中含有較多的淀粉、纖維和蛋白質(zhì),這些成分能夠顯著降低面筋蛋白的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,加速淀粉凝膠的脫落,進(jìn)而造成烹調(diào)損失[10]。另外,面條損失率較高,說明面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)破壞程度高,當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)含量一定時(shí),面條的粘合性和硬度隨著麥谷蛋白的含量提高而增強(qiáng)。麥谷蛋白中的亞基集團(tuán)彼此通過氫鍵和疏水作用聚集成麥谷蛋白聚合物,形成彈性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。如果蛋白質(zhì)含量過低,面筋形成不充分,會(huì)增加斷條等損失。蛋白含量過高,面團(tuán)強(qiáng)度越大,面條煮制時(shí)間延長(zhǎng),則會(huì)影響面條表面光澤亮度[16]。從面條營(yíng)養(yǎng)和煮制品質(zhì)綜合考量,選擇5%為苦蕎皮粉添加量。

圖1 苦蕎皮粉比例對(duì)面條烹調(diào)損失的影響Fig.1 Effects of Tartary buckwheat hide powder ratio on cooking loss of noodles注:不同字母表示具有顯著差異(p<0.05),圖2～圖4同。

2.1.2 CMC添加量對(duì)烹調(diào)損失率的影響 為了減少烹調(diào)損失,在混合粉中添加一定比例的CMC進(jìn)行品質(zhì)改良,采用單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)考察CMC添加比例對(duì)烹調(diào)損失率的影響。結(jié)果見圖2,隨著CMC添加量從0.15%～0.45%的提高,面條烹調(diào)損失明顯降低。當(dāng)CMC添加量為0.3%時(shí),烹調(diào)損失率與對(duì)照組(CMC添加量為0)相比,降低了14.6%;當(dāng)CMC添加量為0.45%時(shí),烹調(diào)損失率與0.3%的相比,無(wú)顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。因此,CMC添加量確定為0.3%。CMC在GB2760中允許作為增稠劑使用,適量添加可增強(qiáng)面條的韌性耐煮性能,能夠使得面條成型性好,表面光潔不易斷裂。結(jié)合面條改良品質(zhì)和節(jié)約成本,CMC的添加量選擇0.3%。

圖2 CMC對(duì)苦蕎面條烹調(diào)損失率的影響Fig.2 Effect of CMC on cooking loss of noodles

2.1.3 水的添加量對(duì)烹調(diào)損失率的影響 水分是參與面筋形成、淀粉糊化等的重要溶劑,水分在面團(tuán)中所占比例直接影響苦蕎面條蒸煮品質(zhì)[12-13]。單因素結(jié)果顯示,水的添加量為40%,苦蕎面條的烹調(diào)損失最大,達(dá)到9.51%,水的添加量增加到50%,烹調(diào)損失為7.2%,當(dāng)水添加量繼續(xù)增加到60%,烹調(diào)損失則提高到9.24%。確定水的添加量55%為宜。

圖3 水的添加量對(duì)苦蕎面條烹調(diào)損失率的影響Fig.3 Effect of water addition on the cooking loss of noodles

2.1.4 食鹽添加量對(duì)烹調(diào)損失率的影響 食鹽與水一起加入混合粉中可提高面粉吸水速度,促使水分散均勻。分布在溶液中的鈉、氯離子附著在面筋蛋白質(zhì)表面,有利于面筋蛋白質(zhì)吸水并能起到固定水分的作用,使得面筋的彈性和延伸性增強(qiáng)[14]。食鹽在改善面筋蛋白交聯(lián)中起到鹽橋作用[14-15],當(dāng)食鹽添加量為1%時(shí),烹調(diào)損失為7.51%,隨著食鹽添加量增大,烹調(diào)損失率逐漸降低;當(dāng)添加2.5%的食鹽時(shí),烹調(diào)損失降低到6.24%,繼續(xù)添加食鹽,烹調(diào)損失率則升高。因此,選擇食鹽量添加量為2.5%。

圖4 食鹽添加量對(duì)苦蕎面條烹調(diào)損失率的影響Fig.4 Effect of salt on the cooking loss of noodles

2.2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

為了考察苦蕎皮粉比例(A)、加水量(B)、加鹽量(C)及CMC添加量(D)4種不同因素對(duì)苦蕎面條的烹調(diào)損失率的交互影響,對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行響應(yīng)面分析,得到四個(gè)因素與苦蕎面與烹調(diào)損失率之間的模擬回歸方程:烹調(diào)損失率=0.036+4.333E-004A-1.250E-003B+3.125E-003C-0.010D+5.025E-003AB+0.019AC-3.325E-003AD-4.850E-003BC-0.013BD+2.375E-003CD+0.039A2+0.031B2+0.029C2+0.016D2。對(duì)該回歸模型進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)及方差分析,其結(jié)果見表2。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 2 Response surface test plan and results

由表3中方差分析結(jié)果可知,在對(duì)烹調(diào)損失值進(jìn)行響應(yīng)面分析時(shí),各因素的顯著程度依次為D CMC添加量(p=0.0615)>C食鹽添加量(p=0.5359)>B加水量(p=0.8033)>A苦蕎皮粉和小麥粉的混合比含量(p=0.9311)。模型p=0.0032(p<0.05),表明回歸模型達(dá)到顯著水平,即各因素自身交互作用影響顯著。但是誤差項(xiàng)不顯著,其決定系數(shù)R2=0.8253,說明該模型與實(shí)際情況接近,即試驗(yàn)誤差小,能充分反映出各因素與響應(yīng)值之間的關(guān)系。由于各種因素之間存在著一定的交互作用AC,A2,B2,C2,D2呈顯著影響(p<0.05);而AB、BC、CD、AD、BD均呈不顯著交互作用。從模型中回歸方程系數(shù)顯著性檢驗(yàn)可知:二次項(xiàng)A2(p<0.0001),B2(p=0.0004),C2(p=0.0008)。即A2、B2、C2為極顯著影響(p<0.01);D2(p=0.0360),p值小于0.05,達(dá)到顯著水平。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)烹調(diào)損失率方差分析Table 3 Response surface mean square deviation analysis on cooking loss

2.3 苦蕎面條烹調(diào)損失率響應(yīng)面圖分析

如圖5所示:以苦蕎皮粉添加比例和加水量交互作用為例進(jìn)行降維分析,固定其他因素?？嗍w皮粉的添加量變化呈坡面顯著變化,而加水量的變化,坡面變化較緩,說明響應(yīng)值受到苦蕎粉添加量影響較大,二者添加量未呈明顯的橢圓狀,說明二者的交互作用不明顯?？嗍w皮粉和CMC的交互作用表現(xiàn)為苦蕎皮粉對(duì)響應(yīng)值影響較大,CMC的添加量引起坡面變化較小,兩者交互作用不顯著。CMC和加水量的交互作用表現(xiàn)為CMC引起坡面變化較顯著,加水量的影響較小,可以觀察到兩者的交互呈現(xiàn)出的形狀明顯的橢圓形狀,說明兩者的交互作用顯著性較高。

圖5 各因素交互作用的等高線圖和烹調(diào)損失響應(yīng)面圖Fig.5 Response surface and cooking loss contour plot with various factors

2.4 驗(yàn)證結(jié)果

在考慮降低烹調(diào)損失率的基礎(chǔ)上,使用Design-Expert軟件分析優(yōu)化得到最佳模擬加工工藝為苦蕎皮粉添加比例為5%、加水量為55.00%、食鹽添加量為2.50%、CMC添加量為0.32%,按照實(shí)際操作,可以將CMC用量定為0.35%。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),測(cè)得苦蕎面的烹調(diào)損失率為3.57%。在該工藝條件下,進(jìn)行了3次平行實(shí)驗(yàn),烹調(diào)損失率為3.73%,與理論值誤差為0.15%,說明響應(yīng)面法優(yōu)化模型能較好的預(yù)測(cè)苦蕎面的烹調(diào)損失率,所得配方條件較為可靠。

3 結(jié)論

通過響應(yīng)面設(shè)計(jì)優(yōu)化試驗(yàn),對(duì)苦蕎面的加工配方進(jìn)行了優(yōu)化,最大限度提高了其烹煮品質(zhì),結(jié)果表明,皮粉與小麥粉比例為5%、加水量為55%、食鹽添加量為2.5%、CMC添加量為0.32%,能得到蒸煮品質(zhì)較好的面條。通過試驗(yàn)檢測(cè)得其烹調(diào)損失率為3.73%,其煮后面湯不同于純小麥面條湯的淡白色,呈為微黃色,有苦蕎特有的清香。