劉 建,張星燦,2,吳 淼,楊 健,華苗苗

(1.四川東方主食產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，四川 成都 611130； 2.四川省食品發(fā)酵工業(yè)研究設(shè)計(jì)院，四川 成都 611130)

面條是我國(guó)居民日常主食之一，食用方式多樣，易保存，在人們?nèi)粘Ｉ钪姓加惺种匾牡匚籟1-2]。傳統(tǒng)小麥粉面條多為精白小麥粉制作，精細(xì)化的加工使其具有良好的食用品質(zhì)，但長(zhǎng)期食用會(huì)引發(fā)“主營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩、微量營(yíng)養(yǎng)元素缺乏”等問題[3]。

苦蕎營(yíng)養(yǎng)豐富，還含有豐富的生物類黃酮等生理活性物質(zhì)，在臨床上具有降低血糖、血脂的作用[4-5]。苦蕎面條是市售雜糧面條中的常見品種[6]，是以雜糧彌補(bǔ)傳統(tǒng)面條營(yíng)養(yǎng)缺陷的研究熱點(diǎn)之一。但苦蕎蛋白結(jié)構(gòu)與小麥蛋白結(jié)構(gòu)差異較大，本身并不能形成面筋蛋白[7]，所以傳統(tǒng)壓延法制作的苦蕎面條苦蕎粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般不超過(guò)30%[8-9]，苦蕎的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充作用并不突出。雖然通過(guò)預(yù)糊化工藝或者擠壓工藝可以實(shí)現(xiàn)高含量苦蕎面條的加工[7,10]，但并不適用于傳統(tǒng)掛面加工廠的推廣。

本研究基于傳統(tǒng)壓延加工工藝，以提高面條中苦蕎添加量到70%為目的，以谷朊粉、食用鹽、食用堿、魔芋膠、沙蒿膠等輔料為研究對(duì)象優(yōu)化高含量苦蕎面條物料配比方案，改善高含量苦蕎面條的感官品質(zhì)、烹調(diào)品質(zhì)及質(zhì)構(gòu)特性，為實(shí)現(xiàn)高含量苦蕎面條工廠化生產(chǎn)及推廣提供參考。

1 材料與方法

1.1 主要原輔料

苦蕎，環(huán)太生物科技股份有限公司；高筋小麥粉，綿陽(yáng)仙特米業(yè)有限公司；谷朊粉，河南蜜丹兒商貿(mào)有限公司；食用鹽，四川省鹽業(yè)總公司；食用堿(食用碳酸鈉)，安琪酵母股份有限公司；魔芋膠，河南萬(wàn)邦實(shí)業(yè)有限公司；沙蒿膠，廣州通哲生物科技有限公司。

1.2 主要實(shí)驗(yàn)儀器

臥式和面機(jī)，上海賽璞機(jī)械制造有限公司；壓面機(jī)，松日機(jī)械制造有限公司；Universal TA質(zhì)構(gòu)儀，上海騰拔儀器科技有限公司；GZX-9140MBE電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海博訊儀器設(shè)備有限公司；DF-50-A水冷雙級(jí)高速齒輪傳動(dòng)粉碎機(jī)，溫嶺市林大機(jī)械有限公司；電磁爐，蘇泊爾家用電器；JCS-W電子秤，哈爾濱眾匯衡器有限公司；ACS-30電子天平，永康市永州衡器有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

1.3.1高含量苦蕎面條制作工藝

高含量苦蕎面條制作工藝見圖1。

圖1 高含量苦蕎面條制作工藝

苦蕎粉碎過(guò)120目篩；苦蕎粉添加量為物料總干重的70%；高筋小麥粉添加量根據(jù)其他配料添加量調(diào)整；加水量為物料總干重的40%；面條尺寸為180 mm×0.6 mm×0.6 mm。

1.3.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.2.1谷朊粉添加量單因素實(shí)驗(yàn)

根據(jù)前期預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在高含量苦蕎面條制作工藝的基礎(chǔ)上，改變谷朊粉添加量為10%、12%、14%、16%、18%、20%進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)。

1.3.2.2食用鹽添加量單因素實(shí)驗(yàn)

在1.3.2.1的基礎(chǔ)上，固定谷朊粉添加量為16%，改變食用鹽添加量為0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)。

1.3.2.3食用堿添加量單因素實(shí)驗(yàn)

在1.3.2.2的基礎(chǔ)上，維持谷朊粉添加量為16%不變，固定食用鹽添加量為1.5%，改變食用堿添加量為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)。

1.3.2.4魔芋膠添加量單因素實(shí)驗(yàn)

在1.3.2.3的基礎(chǔ)上，維持谷朊粉添加量為16%、食用鹽添加量為1.5%不變，固定食用堿添加量為0.3%，改變魔芋膠添加量為0.4%、0.8%、1.2%、1.6%、2.0%、2.4%進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)。

1.3.2.5沙蒿膠添加量單因素實(shí)驗(yàn)

在1.3.2.4的基礎(chǔ)上，維持谷朊粉添加量為16%不變、食用鹽添加量為1.5%、食用堿添加量為0.3%不變，固定魔芋膠添加量為1.2%，改變沙蒿膠添加量為0.005%、0.01%、0.015%、0.02%、0.025%、0.03%進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)。

1.3.2.6響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取合適范圍的谷朊粉、食用鹽、食用堿、魔芋膠、沙蒿膠添加量為自變量，各取3個(gè)水平，通過(guò)Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，建立高含量苦蕎面條品質(zhì)改良劑對(duì)高含量苦蕎面條感官評(píng)分影響的數(shù)學(xué)模型，確定高含量苦蕎面條最佳物料配比方案，Box-Behnken實(shí)驗(yàn)的變量設(shè)計(jì)見表1。

表1 Box-Behnken實(shí)驗(yàn)變量設(shè)計(jì)表

1.3.3實(shí)驗(yàn)方法

1.3.3.1烹調(diào)時(shí)間測(cè)定

按LS/T 3212—2014《掛面》測(cè)定烹調(diào)時(shí)間。

1.3.3.2烹調(diào)損失率測(cè)定

按LS/T 3212—2014《掛面》測(cè)定烹調(diào)損失率。

1.3.3.3熟斷條率測(cè)定

按LS/T 3212—2014《掛面》測(cè)定熟斷條率。

1.3.3.4感官評(píng)價(jià)

采用20人盲評(píng)法，由20名對(duì)食品感官評(píng)價(jià)有經(jīng)驗(yàn)的人員構(gòu)成評(píng)價(jià)小組，以表2指標(biāo)為依據(jù)對(duì)本實(shí)驗(yàn)高含量苦蕎面條進(jìn)行感官評(píng)分。

表2 感官評(píng)分指標(biāo)

1.3.3.5苦蕎面條質(zhì)構(gòu)測(cè)定

面條TPA測(cè)定方法[11]：將烹調(diào)(烹調(diào)時(shí)間按1.3.3.1測(cè)定時(shí)間)好的樣品，瀝干水分后放置在測(cè)試裝置上，進(jìn)行質(zhì)構(gòu)測(cè)定，測(cè)定參數(shù)見表3，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)試6次，每次測(cè)定時(shí)間不超過(guò)10 min，測(cè)定指標(biāo)包括硬度、彈性、回復(fù)性、咀嚼性。

表3 質(zhì)構(gòu)儀操作參數(shù)

面條拉伸實(shí)驗(yàn)：將烹調(diào)(烹調(diào)時(shí)間按1.3.3.1測(cè)定時(shí)間)好的樣品掛置P/SPR面條拉伸裝置，進(jìn)行測(cè)試，每個(gè)樣品重復(fù)6次。測(cè)試參數(shù)設(shè)定如下：測(cè)前速度1 mm/s；測(cè)試速度3.3 mm/s；測(cè)后速度10 mm/s；引發(fā)力5g；拉伸距離35 mm。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用統(tǒng)計(jì)軟件Excel2016、SPSS20.0、Design-expert10.0.4進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 高含量苦蕎面條品質(zhì)優(yōu)化單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1谷朊粉添加量對(duì)面條品質(zhì)的影響

不同谷朊粉添加量對(duì)面條品質(zhì)的影響見圖2。

圖2 不同谷朊粉添加量對(duì)面條品質(zhì)的影響

由圖2可知，隨著谷朊粉添加量的增加，面條的烹調(diào)損失率和熟斷條率逐漸降低，感官評(píng)分隨之上升，峰值出現(xiàn)在谷朊粉添加量為16%時(shí)，此后，面條烹調(diào)損失率和熟斷條率趨于平穩(wěn)，感官評(píng)分出現(xiàn)下降。谷朊粉是小麥中提取的天然蛋白，它能填補(bǔ)因苦蕎高添加量(70%)造成物料中的小麥蛋白缺失，進(jìn)而提高面團(tuán)中面筋蛋白含量，增強(qiáng)面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)完整性，使其能更好的包裹苦蕎淀粉顆粒，形成緊密的面筋結(jié)構(gòu)，從而降低面條的烹調(diào)損失率和提高面條的感官評(píng)分[12]。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，過(guò)多的添加谷朊粉則會(huì)造成苦蕎面條烹調(diào)之后出現(xiàn)粘牙等現(xiàn)象，導(dǎo)致面條食用品質(zhì)降低。綜合考慮，本研究選取14%～18%的谷朊粉添加量進(jìn)行后續(xù)優(yōu)化。

2.1.2食用鹽添加量對(duì)面條品質(zhì)的影響

不同食用鹽添加量對(duì)面條品質(zhì)的影響圖3。

圖3 不同食用鹽添加量對(duì)面條品質(zhì)的影響

由圖3可知，隨著食用鹽添加量的增加，高含量苦蕎面條的烹調(diào)損失率和蒸煮損失率均逐漸減??；而感官評(píng)分則是先逐漸提高后出現(xiàn)下降，峰值出現(xiàn)在食用鹽添加量為1.5%時(shí)。適量添加食用鹽能促進(jìn)面筋蛋白的溶膠凝結(jié)[13]，改善面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使面筋網(wǎng)絡(luò)更加緊密，從而減少在烹調(diào)過(guò)程中的物質(zhì)溶出，降低面條的熟斷條率[13]；過(guò)多的添加食用鹽會(huì)導(dǎo)致面條感官品質(zhì)出現(xiàn)下降，主要表現(xiàn)在面條咸味增強(qiáng)，引起消費(fèi)者不適。另外，從營(yíng)養(yǎng)健康的角度，人體對(duì)食用鹽的攝入不宜過(guò)多，面條作為主食之一，食用鹽含量宜控制在低水平上。綜合考慮，本研究選取1%～2%的食用鹽添加量進(jìn)行后續(xù)優(yōu)化。

2.1.3食用堿添加量對(duì)面條品質(zhì)的影響

不同食用堿添加量對(duì)面條品質(zhì)的影響圖4。

圖4 不同食用堿添加量對(duì)面條品質(zhì)的影響

由圖4可知，高含量苦蕎面條的烹調(diào)損失率、熟斷條率隨著食用堿的添加量的增加逐漸下降，超過(guò)0.4%后，下降幅度逐漸趨于平緩；感官評(píng)分則呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，峰值出現(xiàn)在食用堿添加量0.3%時(shí)。食用堿可以調(diào)節(jié)面團(tuán)的pH環(huán)境，影響二硫鍵的形成，適量添加食用堿可以增加二硫鍵的含量，使面條結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，從而降低面條的烹調(diào)損失率和熟斷條率，提高面條的感官品質(zhì)，但這種變化隨著食用堿的持續(xù)增加而趨于穩(wěn)定[4]；另外，食用堿過(guò)多還會(huì)引起面條發(fā)黃、堿味過(guò)重等問題，引起面條的感官品質(zhì)降低。綜合考慮，本研究選取0.2%～0.4%的食用堿添加量進(jìn)行后續(xù)優(yōu)化。

2.1.4魔芋膠添加量對(duì)面條品質(zhì)的影響

不同魔芋膠添加量對(duì)面條品質(zhì)的影響圖5。

圖5 不同魔芋膠添加量對(duì)面條品質(zhì)的影響

由圖5可知，魔芋膠的添加使高含量苦蕎面條的烹調(diào)損失率、熟斷條率呈先下降后趨于平穩(wěn)的趨勢(shì)，而感官評(píng)分則先上升后下降，峰值出現(xiàn)在魔芋膠添加量1.6%時(shí)。魔芋膠屬于親水膠體，遇水能形成強(qiáng)力凝膠，促進(jìn)苦蕎物料黏聚，并形成薄膜減少面條的烹調(diào)損失，改善面條的食用和感官品質(zhì)；過(guò)多的凝膠則會(huì)引起面團(tuán)黏聚力過(guò)強(qiáng)，進(jìn)而導(dǎo)致面條出現(xiàn)粘牙等現(xiàn)象，并且魔芋膠添加過(guò)量還會(huì)引起面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)解聚，從而降低面團(tuán)的穩(wěn)定性[15]。綜合考慮，本研究選取1.2%～2.0%的魔芋膠添加量進(jìn)行后續(xù)優(yōu)化。

2.1.5沙蒿膠添加量對(duì)面條品質(zhì)的影響

不同沙蒿膠添加量對(duì)面條品質(zhì)的影響圖6。

圖6 不同沙蒿膠添加量對(duì)面條品質(zhì)的影響

由圖6可知，隨著沙蒿膠添加量的增加，苦蕎面條的烹調(diào)損失率、熟斷條率呈先下降后上升的趨勢(shì)，面條的感官得分則先升高后下降，峰值出現(xiàn)在沙蒿膠添加量0.02%時(shí)。這是因?yàn)樯齿锬z吸水后能形成棉絮狀膠體，提高面團(tuán)的揉和阻力，在揉和過(guò)程能增強(qiáng)面團(tuán)的硬度；還可以改變面團(tuán)的流變學(xué)特性，增加面筋效果，同時(shí)增強(qiáng)面團(tuán)的穩(wěn)定性，從而降低面條的烹調(diào)損失率以及熟斷條率，提高面條的感官評(píng)分[16-17]；過(guò)量的添加則會(huì)引起面條品質(zhì)的劣化，從而導(dǎo)致面條烹調(diào)損失率以及熟斷條率出現(xiàn)再次上升，并且感官評(píng)分下降。綜合考慮，本研究選取0.015%～0.025%的沙蒿膠添加量進(jìn)行后續(xù)優(yōu)化。

2.2 高含量苦蕎面條物料配比響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

2.2.1實(shí)驗(yàn)回歸模型

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用5因素3水平進(jìn)行Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(因素水平見表1)，得到46個(gè)實(shí)驗(yàn)組合點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)方案與結(jié)果見表4。

表4 響應(yīng)面設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案與結(jié)果

應(yīng)用Design-Expert10.0.4軟件對(duì)表4實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行多元回歸擬合分析，可得到感官評(píng)價(jià)(Y)與各因素A、B、C、D、E之間的二次多項(xiàng)模型：

Y=-308.578 96+27.674 27A+

26.118 75B+343C+78.716 15D+

4 001.875E+2.012 5AB-6.725AC+

2.128 13AD-0.25AE-5.35BC-

0.05BD-197BE+18.625CD+

915CE-310DE-0.980 73A2-

16.905B2-496.0416 7C2-

34.580 73D2-842 50E2

回歸方程方差分析結(jié)果見表5。

表5 回歸模型方差分析及顯著性檢驗(yàn)

由表5可知，根據(jù)F值和P值，因素對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分(Y)的影響依次為D2>C2>B2>A2>C>E2>A>AB>B>AD>AC>D>E>CD>DE>BE>CE>BC>BD>AE，其中因素A、B、C、AB、AD、A2、B2、C2、D2、E2影響極顯著(P<0.01)，因素AC影響顯著(P<0.05)，其余因素影響不顯著(P>0.05)。該回歸模型P<0.01，表明該方程模型極顯著；模型失擬項(xiàng)不顯著(P=0.166 8>0.05)，即該方程擬合較好；信噪比RSN=18.153大于4，說(shuō)明模型設(shè)計(jì)合理，可用于預(yù)測(cè)。

2.2.2交互作用對(duì)高含量苦蕎面條感官評(píng)分的影響

根據(jù)回歸分析的結(jié)果和已建立的數(shù)學(xué)模型，繪制影響顯著因素的響應(yīng)面和等高線圖，見圖7～圖9。

圖7 AB交互作用響應(yīng)面和等高線

圖8 AC交互作用響應(yīng)面和等高線

圖9 AD交互作用響應(yīng)面和等高線

圖7～圖9響應(yīng)面分析是高含量苦蕎面條感官評(píng)分對(duì)應(yīng)選取合適范圍的谷朊粉添加量、食用鹽添加量、食用堿添加量、魔芋膠添加量為自變量構(gòu)成的響應(yīng)面曲面圖，可以直觀的反映各自變量對(duì)高含量苦蕎面條感官評(píng)分的影響。由圖可知AB交互作用中谷朊粉添加量的作用略大于食用鹽添加量的作用；AC交互作用谷朊粉添加量的作用大于食用堿添加量的作用；AD交互作用中谷朊粉添加量的作用略大于魔芋膠添加量的作用。

2.2.3高含量苦蕎面條最佳物料配比方案及驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

對(duì)Design-Expert分析得到的優(yōu)化回歸方程求解極大值，結(jié)果表明，當(dāng)高含量苦蕎面條物料配比為谷朊粉添加量16.41%、食用鹽添加量1.54%、食用堿添加量0.28%、魔芋膠添加量1.60%、沙蒿膠添加量0.02%(配方中其他物料為苦蕎(占比70%)、高筋小麥粉)，預(yù)測(cè)感官評(píng)分為93.34。

為驗(yàn)證方案的有效性，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，調(diào)整高含量苦蕎面條物料配比方案為苦蕎添加量70%、高筋小麥粉添加量10%、谷朊粉添加量16.4%、食用鹽添加量1.5%、食用堿添加量0.3%、魔芋膠添加量1.6%、沙蒿膠添加量0.02%，在此條件下進(jìn)行3次重復(fù)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，感官評(píng)分為92.72，標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.03，在模型標(biāo)準(zhǔn)誤差1.14允許范圍內(nèi)，采用響應(yīng)面Box-Behnken優(yōu)化獲得的高含量苦蕎面條品質(zhì)改良方案準(zhǔn)確可靠，對(duì)高含量苦蕎面條工廠化生產(chǎn)具有實(shí)際的指導(dǎo)意義。

2.3 高含量苦蕎面條的品質(zhì)分析

采用響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)得到的品質(zhì)改良方案制作高含量苦蕎面條樣品，并與選取的市售暢銷品牌面條進(jìn)行食用品質(zhì)與質(zhì)構(gòu)特性的對(duì)比。高含量苦蕎面條樣品與市售面條樣品烹調(diào)(按1.3.3.1測(cè)定時(shí)間烹調(diào))好后，分別測(cè)定各個(gè)樣品品質(zhì)，結(jié)果見表6。

表6 實(shí)驗(yàn)樣品與市售樣品品質(zhì)對(duì)比

從表6數(shù)據(jù)可知，與市售樣品相比，在同等實(shí)驗(yàn)條件下，實(shí)驗(yàn)樣烹調(diào)特性、感官評(píng)分與3種市售樣品互有優(yōu)略，整體品質(zhì)差異較?。粚?shí)驗(yàn)樣硬度、咀嚼性高于2種市售小麥面條、低于市售苦蕎面條，彈性低于市售苦蕎面條、與2種市售小麥面條對(duì)比居中，回復(fù)性高于市售苦蕎面條、居于2種市售小麥面條之間，這是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)樣苦蕎添加量較高以及兩種苦蕎面條加工方式不同而導(dǎo)致的。整體來(lái)看，本實(shí)驗(yàn)加工的高含量苦蕎面條綜合品質(zhì)良好，滿足上市的要求。

3 結(jié)論

本研究以谷朊粉、食用鹽、食用堿、魔芋膠、沙蒿膠為輔料，通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)及響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)研究谷朊粉、食用鹽、食用堿、魔芋膠、沙蒿膠等輔料添加量對(duì)高含量苦蕎面條品質(zhì)的影響，結(jié)果表明：利用掛面工廠現(xiàn)有壓延工藝/設(shè)備加工物料配比為苦蕎添加量70%、高筋小麥粉添加量10%、谷朊粉添加量16.4%、食用鹽添加量1.5%、食用堿添加量0.3%、魔芋膠添加量1.6%、沙蒿膠添加量0.02%的高含量苦蕎面條，測(cè)得其烹調(diào)損失率3.12%，熟斷條率1.67%，感官評(píng)分92.72，口感良好，具有濃郁的苦蕎風(fēng)味，具備市售推廣的品質(zhì)。本研究有助于解決苦蕎面條在傳統(tǒng)面條工廠加工工藝中存在的添加量不高、易粘輥、易斷條、易渾湯、食用體驗(yàn)差等問題，實(shí)現(xiàn)高含量苦蕎面條利用現(xiàn)有掛面工廠設(shè)備進(jìn)行加工和推廣。