張小梅，樓燁，董艷梅，安艷霞，4，*

（1.鄭州工程技術(shù)學(xué)院化工食品學(xué)院，河南鄭州450053；2.河南省速凍食品工程技術(shù)研究中心，河南鄭州450053；3.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南鄭州450002；4.農(nóng)業(yè)部大宗糧食加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南鄭州450002）

山藥是薯蕷科中一種纏繞草質(zhì)藤本而生的植物，山藥肉質(zhì)潔白，含有淀粉、蛋白質(zhì)、多種維生素、鈣、磷等人體必需的營養(yǎng)素，其中所含有的黏多糖能夠有效刺激和調(diào)節(jié)人體的免疫系統(tǒng)，具有抗衰老、抗病毒以及抗腫瘤的作用[1]。山藥粉是山藥經(jīng)清洗、去皮、切片、干燥、細(xì)磨成粉末狀，是山藥食品開發(fā)的重要原料。芋頭又稱芋艿、毛芋頭、青芋，屬于天南星科草本植物[2]，含有豐富的B族維生素以及維生素C和胡蘿卜素，此外還含有鉀、鈉、鈣、鎂、鐵等礦物質(zhì)元素。芋頭中含有的黏液蛋白吸收進(jìn)入人體后能夠產(chǎn)生免疫球蛋白，從而提高人體的免疫功能，因此常用作藥膳主食來防治疾病[3]。芋頭淀粉顆粒僅為馬鈴薯淀粉大小的十分之一，其消化率達(dá)98.8%，芋頭常被制成芋粉或芋泥用以長期保存，以延緩其保質(zhì)期。

早在東漢時(shí)期的中國就有了面條[4]，面條不僅是我國北方的主食，也是我國作為糧食大國最主要的面制品之一。隨著科技的發(fā)展與技術(shù)的進(jìn)步，單一的面條已經(jīng)無法滿足人們對(duì)于營養(yǎng)與口感的需求，出現(xiàn)了花色面條如雜糧面條、果蔬面條等，即將五谷雜糧、果蔬、薯類等組分添加到普通面粉中制取面條不僅彌補(bǔ)了傳統(tǒng)面條的營養(yǎng)缺陷，還為面條補(bǔ)充了維生素、礦物質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)[5]。市場上花色面條主要集中在雜糧面、雞蛋面和蔬菜面，但該類產(chǎn)品的開發(fā)與制作仍無法滿足消費(fèi)者對(duì)功能性食品的需求。本文將山藥和芋頭這兩種藥食同源性物料添加于小麥粉中制作食養(yǎng)面條，研制出在口感、營養(yǎng)、健康等方面都優(yōu)于傳統(tǒng)面條的食養(yǎng)類面條，該類面條的加工不僅豐富了我國市場上現(xiàn)有花色面條的種類，同時(shí)也為山藥和芋頭的精深加工與綜合利用開辟了新的途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小麥粉：鄭州金苑面業(yè)有限公司；山藥粉、芋頭粉、谷朊粉、復(fù)合磷酸鹽：亳州市連銳商務(wù)有限公司；食鹽：青海省鹽業(yè)股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

JHMZ200針式和面機(jī)：北京東方孚德技術(shù)有限公司；FKM200壓面機(jī)：永康市富康電器有限公司；C21-SK805電磁爐：杭州九陽小家電有限公司；CS-10色差儀：九聯(lián)科技有限公司；A231414烘箱：上海艾測電子科技有限公司；FL-2電爐：上海樹立儀器儀表有限公司；TA-36R質(zhì)構(gòu)儀：上海保圣實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 面條制作工藝流程

主要原輔料（小麥粉、山藥粉、芋頭粉、谷朊粉、復(fù)合磷酸鹽、食鹽、水）→計(jì)量→和面→熟化→壓延→二次熟化→切片→切條→成品

1.3.2 蒸煮損失的測定

采用LS/T 3212-2014《掛面》中的方法進(jìn)行面條蒸煮損失的測定[6]。蒸煮損失的計(jì)算見公式（1）。

式中：P為蒸煮損失率，%；M為100 mL面湯中干物質(zhì)的質(zhì)量，g；W為鮮濕面的水分含量，%；G為樣品質(zhì)量，g。

1.3.3 感官評(píng)價(jià)

將面條置于沸水中進(jìn)行煮制，蒸煮5 min后撈出，由9位食品專業(yè)的學(xué)生，年齡在18歲～25歲之間，組成品嘗小組，參照LS/T 3212-2014《掛面》的方法進(jìn)行感官評(píng)定[7]，總分為100分，面條感官評(píng)分表見表1。

表1 面條感官評(píng)價(jià)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Standard of evaluation for sensory quality of noodles

1.3.4 質(zhì)構(gòu)的測定

采用質(zhì)構(gòu)儀對(duì)煮后的面條進(jìn)行測定[8]，測試時(shí)選用Code HDP/PFS探頭，取11根煮后的面條，緊密的擺放在載物臺(tái)上，模式選擇為Measure Force in Compression，前測速度為2.0 mm/s，測試速度為0.8 mm/s，壓縮比為70%，觸發(fā)模式為Auto-3g。兩次壓縮時(shí)間間隔為1 s，對(duì)每個(gè)試樣進(jìn)行5次平行試驗(yàn)。

1.4 單因素試驗(yàn)

分別對(duì)山藥粉和芋頭粉（預(yù)混粉）添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)比及添加量、谷朊粉和水添加量共4個(gè)因素進(jìn)行單因素分析，研究各因素對(duì)面條品質(zhì)的影響。

1.5 響應(yīng)面試驗(yàn)分析

根據(jù)響應(yīng)面設(shè)計(jì)原理，綜合單因素試驗(yàn)分析結(jié)果，以預(yù)混粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)比（A）、谷朊粉量（B）、水添加量（C）作為因素，采用三因素三水平的Box-Behnken響應(yīng)面設(shè)計(jì)方法，以感官評(píng)價(jià)和蒸煮損失為響應(yīng)值進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)，試驗(yàn)因素水平見表2。

表2 響應(yīng)面因素水平表Table 2 Factors and levels of reponse surface experiment

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS 16.0和Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，Origin 8.6軟件制圖。單因素和響應(yīng)面試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Design Export8.0.6軟件進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 預(yù)混粉添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)比對(duì)面條蒸煮品質(zhì)及感官品質(zhì)的影響

預(yù)混粉的添加量為總原輔料的20%[9]，預(yù)混粉添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)比對(duì)面條品質(zhì)的影響如圖1所示。

圖1 預(yù)混粉添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)比對(duì)面條的蒸煮品質(zhì)和感官品質(zhì)的影響Fig.1 Effects of additive proportion of premixed flour on cooking quality and sensory quality of noodles

該食養(yǎng)面條的感官品質(zhì)隨山藥粉比例的減少總體呈上升趨勢，并在預(yù)混粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為10∶10時(shí)感官評(píng)價(jià)最佳；而蒸煮損失隨山藥粉比例的減少則表現(xiàn)為先減少后增大的趨勢，分析其原因主要是原輔料中的淀粉與面粉中的面筋蛋白發(fā)生相互作用[10]，面筋網(wǎng)絡(luò)得到充分?jǐn)U展，面條的蒸煮損失逐步減少；當(dāng)山藥粉占比為10%時(shí)，蒸煮損失最小為2.40%，感官評(píng)分表現(xiàn)為最大值86.8。綜合以上分析指標(biāo)，得出預(yù)混粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為10∶10時(shí)較好。

2.1.2 預(yù)混粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)比對(duì)面條質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的影響

預(yù)混粉添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)比對(duì)面條質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的影響如表3所示。

隨著預(yù)混粉中山藥粉比例的減少，面條的硬度和咀嚼性呈先減少后增加又減少的趨勢，并且在山藥粉添加量為10%時(shí)，面條的硬度和咀嚼性達(dá)到最大值；就黏附性而言，隨著山藥粉添加量的減少，總體呈現(xiàn)下降趨勢；預(yù)混粉添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)比的改變對(duì)于面條的彈性、凝聚性和回復(fù)性未產(chǎn)生顯著影響；根據(jù)上述面條的蒸煮損失、感官品質(zhì)以及質(zhì)構(gòu)品質(zhì)，分析得知預(yù)混粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為10∶10時(shí)面條的整體品質(zhì)最佳。

表3 預(yù)混粉添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)比對(duì)面條質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的影響Table 3 Effect of additive proportion of premixed powder on texture quality of noodles

2.1.3 預(yù)混粉添加量對(duì)面條蒸煮品質(zhì)及感官品質(zhì)的影響

設(shè)置預(yù)混粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為10∶10，研究其添加量對(duì)該食養(yǎng)面條蒸煮品質(zhì)及感官品質(zhì)的影響，結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，隨著預(yù)混粉添加量的增加面條的蒸煮損失與未添加預(yù)混粉相比總體表現(xiàn)為先降低后上升的趨勢，在添加量為20%時(shí)蒸煮損失最低為2.40%；感官評(píng)分則表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢，添加量為20%時(shí)，面條的感官評(píng)分達(dá)到最大值為86.8。根據(jù)以上分析結(jié)果，在預(yù)混粉添加量為20%時(shí)，面條的蒸煮品質(zhì)和感官品質(zhì)均表現(xiàn)為最佳。

2.1.4 預(yù)混粉添加量對(duì)面條質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的影響

預(yù)混粉的添加量對(duì)面條質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的影響如表4所示。

圖2 預(yù)混粉添加量對(duì)面條蒸煮品質(zhì)和感官品質(zhì)的影響Fig.2 Effects of additive amount of premixed flour on cooking quality and sensory quality of noodles

由表4可知，隨添加量的增加，面條的硬度呈現(xiàn)出先降低后升高又降低的趨勢，添加量為20%時(shí)達(dá)到最大值；面條的黏附性整體呈現(xiàn)出增加趨勢；面條的凝聚性和彈性未出現(xiàn)明顯差異；與對(duì)照樣品相比，面條的咀嚼性呈現(xiàn)出先減少后增加又減少的趨勢，并在預(yù)混粉添加量為20%時(shí)達(dá)到最大值；面條的回復(fù)性也逐漸下降。綜合考慮面條蒸煮品質(zhì)、感官評(píng)價(jià)以及質(zhì)構(gòu)分析結(jié)果表明，在預(yù)混粉添加量為20%時(shí)面條的品質(zhì)最佳。

表4 預(yù)混粉添加量對(duì)面條質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的影響Table 4 Effect of additive amount of premixed powder on texture quality of noodles

2.1.5 谷朊粉添加量對(duì)面條蒸煮品質(zhì)及感官品質(zhì)的影響

在預(yù)混粉添加量為20%，其中二者質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為10∶10時(shí)研究谷朊粉添加對(duì)面條品質(zhì)的影響，結(jié)果如圖3所示。

由圖3可知，面條的蒸煮損失隨谷朊粉添加量的增加，呈現(xiàn)先減小后增加趨勢。可能是由于谷朊粉的添加使得面團(tuán)形成更加致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包裹住少量游離的芋頭和山藥淀粉顆粒，使得面條筋力增強(qiáng)[11]。而感官評(píng)分則隨著谷朊粉添加量的增加呈現(xiàn)出先增加后平穩(wěn)的趨勢，且在添加量為1%時(shí)達(dá)到最大值為86.16分。

2.1.6 谷朊粉添加量對(duì)面條質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的影響

在預(yù)混粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為10∶10、添加量為20%時(shí)研究谷朊粉添加量對(duì)面條質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的影響，其結(jié)果如表5所示。

圖3 谷朊粉添加量對(duì)面條蒸煮品質(zhì)和感官品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of additive amount of gluten on cooking quality and sensory quality of noodles

由表5可知，隨著其添加量的增加，面條的硬度呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢，且添加量為1.5%時(shí)，面條的硬度達(dá)到最大值，這是因?yàn)楣入梅劬哂泻軓?qiáng)的吸水性；面條的黏附性隨著谷朊粉添加量的增加呈現(xiàn)出增加趨勢；在谷朊粉添加量逐漸增加時(shí)，面條的彈性、凝聚性和回復(fù)性并未表現(xiàn)出明顯差異；面條的咀嚼性在谷朊粉添加量為1.5%時(shí)達(dá)到最大值，這可能是谷朊粉是從小麥粉中提取出來的面筋蛋白，因此在山藥芋頭面條中加入谷朊粉會(huì)對(duì)面條口感的筋道有明顯的改善，可提高面條的彈性和咀嚼型綜合考慮谷朊粉對(duì)面條的蒸煮損失[12]，以及感官評(píng)價(jià)和質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的影響，同時(shí)考慮到谷朊粉添加量的增加會(huì)提高面條加工的生產(chǎn)成本，因此，選擇1%的添加量作為谷朊粉的添加水平。

表5 谷朊粉添加量對(duì)面條質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的影響Table 5 Effect of additive amount of gluten on texture quality of noodles

2.1.7 水分添加量對(duì)面條蒸煮損失及感官評(píng)價(jià)的影響

在面條的制備過程中，水的添加是必不可少的，在預(yù)混粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)比10∶10、添加量20%，谷朊粉為1%時(shí)研究水分對(duì)面條品質(zhì)的影響，其結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，隨著加水量的增加，面條的蒸煮損失先減少后增加，且在加水量為35%時(shí)，面條的蒸煮損失處于較低水平。面條的感官評(píng)分則隨著加水量的增加表現(xiàn)為先增加后降低。分析原因可能是當(dāng)水分添加量太少了面粉中的蛋白無法充分與水作用形成網(wǎng)絡(luò)面筋，但當(dāng)水分添加量太多時(shí)，此外芋頭、山藥粉中含有豐富的黏蛋白，使得面團(tuán)過軟發(fā)黏，影響壓片成形[13]。因此該食養(yǎng)面條制備時(shí)加水量選取35%。

圖4 加水量對(duì)面條蒸煮品質(zhì)和感官品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of additive amount of water on cooking quality and sensory quality of noodles

2.1.8 加水量對(duì)面條質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的影響

隨著加水量的增加，面條的各項(xiàng)質(zhì)構(gòu)特性并未發(fā)生顯著變化，如表6所示。

表6 加水量對(duì)于面條質(zhì)構(gòu)的影響Table 6 Effect of water addition on texture quality of noodles

在該類食養(yǎng)面條的制備過程中發(fā)現(xiàn)，加水量過低時(shí)面絮干硬難以形成面帶，無法按設(shè)定的壓延比進(jìn)行壓延，且表面粗糙。加水量過高時(shí)則面帶較軟，切條后面條間極易粘連。綜合考慮加水量對(duì)于面條的蒸煮品質(zhì)及企業(yè)的生產(chǎn)利潤，感官評(píng)價(jià)以及質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的影響，適當(dāng)提高加水量有利于提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，結(jié)果表明在加水量為35%時(shí)面條的品質(zhì)最好。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)分析結(jié)果

山藥芋頭食養(yǎng)面條制備工藝分析結(jié)果見表7。

表7 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)分析結(jié)果Table 7 Results of response surface experiment design analysis

續(xù)表7 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)分析結(jié)果Continue table 7 Results of response surface experiment design analysis

2.3 感官評(píng)價(jià)的優(yōu)化分析

感官評(píng)定（Y）對(duì)自變量A、B和C的二次多項(xiàng)回歸方程模型：Y=-1 463.47+0.88A+8.67B+87.20C-0.018AB-0.017AC+0.12BC-0.002 38A2-5.43B2-1.24C2。

感官評(píng)價(jià)響應(yīng)面曲線優(yōu)化分析結(jié)果見表8。

表8 感官評(píng)價(jià)響應(yīng)面曲線優(yōu)化分析結(jié)果Table 8 Optimization of sensory respose surface

從表8可以看出，該模型的P＜0.05，各因素對(duì)感官評(píng)定的影響大小為A＞B＞C，呈顯著性水平；失擬項(xiàng)P為0.083 6，表明該模型失擬不顯著，說明該回歸方程能較好地?cái)M合真實(shí)的響應(yīng)面；相關(guān)系數(shù)R2=0.932 3，校正決定系數(shù)R2Adj=0.845 3，表明擬合程度較好，試驗(yàn)誤差較小。因此可以用該回歸方程預(yù)測山藥芋頭食養(yǎng)面條的感官評(píng)定，一次項(xiàng)A、B顯著，C不顯著，二次項(xiàng)A2、B2、C2顯著，交互項(xiàng) AB、AC、BC 均不顯著。

原料添加量對(duì)感官評(píng)分的響應(yīng)面分析見圖5。

圖5 原料添加量對(duì)感官評(píng)分的響應(yīng)面分析Fig.5 Response surface analysis of raw material addition to sensory evaluation

響應(yīng)面的曲面圖可直觀地反映出因素間的交互作用的影響程度及各因素對(duì)響應(yīng)值的影響趨勢，圖5（a）和圖5（c）曲面較陡峭表明預(yù)混粉比例和谷朊粉添加量對(duì)感官評(píng)定影響顯著，而圖5（b）和圖5（c）曲面坡度較平緩表明水添加量對(duì)感官評(píng)價(jià)不顯著；圖5中等高線圖均趨于橢圓狀，表明三因素均無明顯的交互作用。

2.4 蒸煮損失的優(yōu)化分析

蒸煮損失（Y）對(duì)自變量A、B和C的二次多項(xiàng)回歸方程Y=-357.76+0.19A-4.16B+19.83C-0.045AB-0.009 6AC+0.22BC+0.001 8A2-0.48B2-0.27C2。響應(yīng)面試驗(yàn)方差分析見表9。

表9 響應(yīng)面試驗(yàn)方差分析Table 9 Variance analysis of response surface experiment

從表9可以看出，該模型的P＜0.05，各因素對(duì)蒸煮損失的影響大小為C＞A＞B，呈顯著性水平；失擬項(xiàng)P為0.612 8，表明該模型失擬不顯著，說明該回歸方程能較好地?cái)M合真實(shí)的響應(yīng)面；相關(guān)系數(shù)R2=0.952 1，校正決定系數(shù)R2Adj=0.890 4，說明擬合程度較好，試驗(yàn)誤差較小。因此可以用該回歸方程預(yù)測山藥芋頭食養(yǎng)面條的蒸煮損失，一次項(xiàng)A、C顯著，B不顯著，二次項(xiàng)A2顯著，交互項(xiàng)AB顯著，AC、BC均不顯著。

原料添加量對(duì)蒸煮損失的響應(yīng)面圖見圖6。

原料添加量對(duì)蒸煮損失的響應(yīng)面圖如圖6所示，其中圖6（a）中等高線相對(duì)密集，表明預(yù)混粉比例和谷朊粉添加量對(duì)蒸煮損失的交互作用較為顯著，而圖6（b）和圖6（c）等高線較為稀疏表明預(yù)混粉比例和谷朊粉添加量分別與水添加量對(duì)蒸煮損失無明顯交互作用。

圖6 原料添加量對(duì)蒸煮損失的響應(yīng)面分析Fig.6 Response surface analysis of raw material addition to cooking loss

2.5 優(yōu)化結(jié)果分析及驗(yàn)證

據(jù)Design Expert 8.0.6軟件對(duì)Box-Behnken數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明蒸煮損失越低，山藥芋頭面條感官評(píng)分越高，則面條品質(zhì)越好。根據(jù)響應(yīng)面優(yōu)化配方：預(yù)混粉為20%（其中山藥∶芋頭質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為13∶7）、谷朊粉1%，水分34%，制得面條的感官評(píng)分為88.16，蒸煮損失為3.71%。質(zhì)構(gòu)分析結(jié)果表明面條的硬度適中，黏度較響應(yīng)面其他組別較低，黏附性、彈性、咀嚼性和回復(fù)性較高。經(jīng)此配方獲得的山藥芋頭食養(yǎng)面條的品質(zhì)較好，證明了該模型的可靠性。

3 結(jié)論

選用Box-Behnken模型對(duì)山藥芋頭食養(yǎng)面條的加工條件進(jìn)行優(yōu)化，得到最優(yōu)工藝條件為預(yù)混粉20%（山藥粉13%+芋頭粉7%），谷朊粉1%，水34%。制得的面條色澤光潔，口感爽滑，勁道，感官評(píng)分為88.16，蒸煮損失3.71%，煮后幾乎無渾湯現(xiàn)象。山藥芋頭食養(yǎng)面條的研制，綜合了山藥和芋頭這兩種食材所特有的營養(yǎng)價(jià)值，提高了復(fù)配類面條的營養(yǎng)性能，同時(shí)也豐富了面條的種類。