田 媛，劉振蓉，胡新中，趙武奇

（陜西師范大學(xué)食品工程與營養(yǎng)科學(xué)學(xué)院 西安 710119）

2019 年，我國掛面年總產(chǎn)量達800 多萬t，國內(nèi)24 家掛面龍頭企業(yè)的總銷售額高達178.7 億元[1]，掛面已成為人們的主食之一。隨著人民生活水平的提高以及對食物營養(yǎng)品質(zhì)的追求，掛面也由原料單一的產(chǎn)品發(fā)展成各類具有營養(yǎng)保健功能的復(fù)合型營養(yǎng)掛面[2]。研究表明，在小麥加工成小麥粉的過程中會流失大量膳食纖維、礦物質(zhì)及B族維生素[3]。燕麥富含可溶性膳食纖維、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和不飽和脂肪酸等營養(yǎng)成分[4]，燕麥β-葡聚糖作為一種可溶性膳食纖維具有降低血液膽固醇水平[5-6]，抑制餐后血糖升高[7-8]等功效。因此，將燕麥粉添加到面粉中制作的燕麥掛面具有較高的營養(yǎng)價值，成為肥胖、糖尿病、代謝綜合征等人群調(diào)脂降糖的主食新選擇[9]，越來越受到大眾的歡迎。

干燥是掛面生產(chǎn)的關(guān)鍵工序[10]，干燥的溫度、相對濕度、風(fēng)速等決定著掛面的產(chǎn)量、品質(zhì)和能耗[11]。Zhang 等[12]研究了不同溫度（40，60 ℃和80℃）和相對濕度（65%，75%和85%）對掛面品質(zhì)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)干燥溫度是影響掛面品質(zhì)和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的主要因素?；轂]等[13]研究表明相對濕度對掛面產(chǎn)品色澤、密度、抗彎曲等特性均有顯著或極顯著的影響。高飛等[14]研究發(fā)現(xiàn)干燥風(fēng)速對掛面的扭斷力、拉伸、色澤、咀嚼性等多項品質(zhì)具有顯著影響，4.0 m/s 的恒定風(fēng)速下掛面內(nèi)、外水分遷移速率趨于平衡，該條件下干燥的掛面具有較好的品質(zhì)。掛面干燥是水分在掛面內(nèi)部和外部遷移的復(fù)雜過程，水分遷移的動力在于水勢差[15]。影響內(nèi)、外水勢的因素是多方面的，內(nèi)、外水勢的變化是各因素作用的綜合結(jié)果[16]。因此，不僅要考慮單個因素對干燥過程及干燥品質(zhì)的影響，還應(yīng)研究多因素的交互耦合的影響。吳文福等[17]研究了變溫變濕干燥過程中玉米籽粒的不飽和脂肪酸與干燥系統(tǒng)的耦合關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不飽和脂肪酸與糧食絕對水勢和的相關(guān)性最大，可以用來分析和預(yù)測玉米的不飽和脂肪酸含量。陳俊軼[18]研究了基于耦合因子的谷物變溫變濕干燥品質(zhì)特性的控制方法，結(jié)果表明，干燥耦合因子對谷物的品質(zhì)影響顯著，其中谷物絕對水勢積是谷物干燥控制過程中的理想耦合因子。

本文將溫度、相對濕度、時間等獨立簡單的因子相互結(jié)合形成復(fù)雜的耦合因子，研究干燥系統(tǒng)中耦合因子與燕麥掛面品質(zhì)指標(biāo)之間的關(guān)系，建立模型，以實現(xiàn)運用干燥耦合因子對燕麥掛面品質(zhì)指標(biāo)的預(yù)測，為燕麥掛面干燥過程中品質(zhì)的控制提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小麥粉，河北金沙河面業(yè)有限公司；燕麥粉，武川縣禾川綠色食品責(zé)任有限公司；食鹽，中鹽西安鹽業(yè)公司；水，華潤怡寶飲料有限公司；氫氧化鈉，成都市科龍化工試劑廠；七水硫酸鈷，成都市科龍化工試劑廠；酚酞，天津市天力化學(xué)試劑有限公司；三氯甲烷，天津市天力化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

JA2003N 電子分析天平，上海精密科學(xué)儀器有限公司；EM336 和面機，凱伍德有限公司；JMTD 168/140 壓面機，北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司；BPS-250CL 恒溫恒濕干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 燕麥掛面干燥 使用恒溫恒濕干燥箱對燕麥鮮面條進行干燥，鮮燕麥面條的制作參見劉麗宅等[19]的方法，干燥操作采用三段變溫變濕干燥工藝，具體參見王杰等[20]的方法。預(yù)試驗結(jié)果表明，影響燕麥掛面品質(zhì)的三段變溫變濕干燥工藝的主要因素為一段相對濕度、二段溫度和二段相對濕度，本文中燕麥掛面的干燥試驗方案如表1所示。

1.3.2 指標(biāo)測定 參照LS/T 3212-2014《掛面》方法測定最佳煮制時間、蒸煮損失和烹調(diào)吸水率；參照武亮等[11]的方法進行質(zhì)構(gòu)特性測定，每組樣品做5 次平行試驗；參照王杰等[20]的方法進行抗彎曲特性測定，探頭型號：A/SFR；測定速度：1 mm/s；參照GB 5009.239-2016 《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品酸度的測定》 中的方法進行酸度和脂肪酸值的測定；用外接電能表測定燕麥掛面干燥過程中所消耗的電能，kW·h。

1.3.3 干燥系統(tǒng)中耦合因子的計算 干燥系統(tǒng)中耦合因子（溫度和、積溫、絕對水勢積、絕對水勢和）等耦合因子的計算公式分別見公式（1）～（5）。

式中，SGT——溫度和，℃；Ti——第i 段的溫度，℃；P——絕對水勢，kJ/kg；Pa——空氣絕對水勢和，kJ/kg；Pai——第i 段的空氣絕對水勢，kJ/kg；CPa——空氣絕對水勢積，kJ/（kg·h）；CT——積溫，℃·h；ti——第i 段的干燥時間，h；Pi——第i 段的絕對水勢，kJ/kg。

第i 段的絕對水勢計算方法見公式（6）和（7）。

式中，EAHi——溫度Ti條件下的平衡絕對濕度，g/m3；RHɑ——空氣相對濕度，%；ta——空氣溫度，℃；R——常數(shù)，0.46。

1.3.4 燕麥掛面品質(zhì)指標(biāo)與干燥系統(tǒng)中耦合因子的相關(guān)性分析 以燕麥掛面的干燥試驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分別計算燕麥掛面的各品質(zhì)指標(biāo)與干燥系統(tǒng)中耦合因子間的相關(guān)關(guān)系。

1.3.5 燕麥掛面品質(zhì)指標(biāo)模型的建立 以表1 中1～17 的干燥試驗的品質(zhì)指標(biāo)為因變量，以各耦合因子（溫度和、空氣絕對水勢和、空氣絕對水勢積、積溫）為自變量，分別對各品質(zhì)指標(biāo)進行多元線性回歸，建立各品質(zhì)指標(biāo)的預(yù)測模型。以18～25 試驗的結(jié)果作為驗證集，用于檢驗?zāi)Ｐ偷男Ч?/p>

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Origin 8.5 進行繪圖及模型擬合分析，SPSS 22.0 進行多元線性回歸分析和統(tǒng)計分析，顯著性水平取0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同的干燥過程對燕麥掛面品質(zhì)的影響

不同干燥試驗的結(jié)果見表1，可以看出，不同的干燥工藝對燕麥掛面品質(zhì)影響的變異系數(shù)大小次序為酸度、黏著性、最佳煮制時間、脂肪酸值、延展性、蒸煮損失、抗彎曲強度、硬度、咀嚼性、折斷距離、烹調(diào)吸水率，影響顯著的品質(zhì)指標(biāo)有酸度、黏著性、最佳煮制時間、脂肪酸值、延展性和蒸煮損失。不同的干燥過程中的耦合因子的變異系數(shù)的大小次序為空氣絕對水勢積、積溫、溫度和、空氣絕對水勢和，變化顯著的有空氣絕對水勢積、積溫、溫度和。

2.2 燕麥掛面的品質(zhì)指標(biāo)與耦合因子的相關(guān)性分析

燕麥掛面干燥系統(tǒng)中耦合因子與燕麥掛面的品質(zhì)相關(guān)性分析結(jié)果見圖1。由圖1 可知，燕麥掛面的最佳煮制時間、蒸煮損失、烹調(diào)吸水率、硬度、延展性、咀嚼性、黏著性、抗彎曲強度、折斷距離、酸度、脂肪酸值與干燥系統(tǒng)中耦合因子均呈極顯著相關(guān)關(guān)系，各耦合因子均對燕麥掛面品質(zhì)指標(biāo)表現(xiàn)出較高的相關(guān)性，因此，利用耦合因子來分析和預(yù)測燕麥掛面品質(zhì)指標(biāo)具有一定可行性。

圖1 燕麥掛面干燥系統(tǒng)的多元耦合關(guān)系圖Fig.1 Multivariate coupling relationship diagram of oat noodles drying system

2.3 燕麥掛面品質(zhì)指標(biāo)與耦合因子間多元線性回歸模型的建立

利用SPSS 22.0 軟件進行多元線性回歸，分別得到燕麥掛面的最佳煮制時間（Y1）、蒸煮損失（Y2）、烹調(diào)吸水率（Y3）、延展性（Y4）、硬度（Y5）、咀嚼性（Y6）、黏著性（Y7）、抗彎曲強度（Y8）、折斷距離（Y9）、酸度（Y10）和脂肪酸值（Y11）與溫度和（X1）、絕對水勢和（X2）、絕對水勢積（X3）和積溫（X4）的多元線性回歸方程：

表2 為方差分析結(jié)果，采用決定系數(shù)R2和P值對模型進行評價。由表可知，燕麥掛面各品質(zhì)指標(biāo)的回歸模型均顯著（P<0.01），最佳煮制時間、蒸煮損失、烹調(diào)吸水率、延展性、硬度、咀嚼性、黏著性、抗彎曲強度、折斷距離、酸度和脂肪酸值的決定系數(shù)R2分別為0.911，0.937，0.873，0.944，0.949，0.943，0.941，0.952，0.943，0.870 和 0.914，說明建立的回歸模型可靠，預(yù)測精度較高，可用于燕麥掛面分段變溫變濕干燥品質(zhì)的分析和預(yù)測。

表2 方差分析結(jié)果Table 2 Analysis of variance

2.4 燕麥掛面品質(zhì)指標(biāo)預(yù)測模型的驗證

圖2 為建立的模型對各品質(zhì)指標(biāo)的預(yù)測結(jié)果，由圖2 可知，最佳煮制時間、蒸煮損失、烹調(diào)吸水率、延展性、硬度、咀嚼性、黏著性、抗彎曲強度、折斷距離、酸度和脂肪酸值的預(yù)測決定系數(shù)R2分別 為0.8075，0.9981，0.8485，0.8354，0.8118，0.8194，0.8030，0.8416，0.8838，0.8100 和0.8888，建立的模型能用于燕麥掛面品質(zhì)指標(biāo)的預(yù)測。

圖2 燕麥掛面品質(zhì)指標(biāo)的預(yù)測值和實測值的相關(guān)性Fig.2 Correlation between predicted value and measured value of quality indicators of oat noodles

3 結(jié)論

燕麥掛面各品質(zhì)指標(biāo)與干燥系統(tǒng)中的耦合因子均呈極顯著相關(guān)，運用多元線性回歸的方法建立燕麥掛面品質(zhì)指標(biāo)與干燥耦合因子的數(shù)學(xué)模型，可以較好地預(yù)測燕麥掛面的最佳煮制時間、蒸煮損失、烹調(diào)吸水率、延展性、硬度、咀嚼性、黏著性、抗彎曲強度、折斷距離、酸度和脂肪酸值等指標(biāo)，且均具有較好的驗證結(jié)果，預(yù)測決定系數(shù)分別為 0.8075，0.9981，0.8485，0.8354，0.8118，0.8194，0.8030，0.8416，0.8838，0.8100 和0.8888，模型預(yù)測效果好，運用干燥耦合因子可以對燕麥掛面的品質(zhì)指標(biāo)進行預(yù)測。