熊添，蔡芳，何建軍，王少華，施建斌，蔡沙，隋勇，陳學(xué)玲，范傳會(huì)，家志文，梅新

（湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所，湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心農(nóng)產(chǎn)品加工分中心，湖北 武漢 430064）

中國(guó)是世界面條消費(fèi)大國(guó)，其中以掛面為代表的面條干制品占領(lǐng)了中國(guó)國(guó)內(nèi)主流消費(fèi)市場(chǎng)[1]?；ㄉ珤烀媸侵敢孕←湻蹫橹饕希砑悠焚|(zhì)改良劑和風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑，經(jīng)手工或機(jī)器加工制成的掛面。目前常見(jiàn)的花色掛面類型包括南瓜掛面[2]、紫薯掛面[3]、薏米掛面[4]、猴頭菇掛面[5]、荷葉粉掛面[6]、鎖擲孢酵母菌掛面[7]、枸杞掛面[8]等。較普通掛面而言，花色掛面在外觀、色澤和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值等方面對(duì)消費(fèi)者更具吸引力，但在生產(chǎn)過(guò)程中，隨著其他配料的加入，小麥粉所占比重減少，掛面的品質(zhì)特性受到影響，易出現(xiàn)斷條、糊湯、適口性差等問(wèn)題[9]。

紫薯生全粉掛面是花色掛面的典型代表，具有誘人的色澤、豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和一定的保健功效，其含有的功能成分花青素具有清除自由基、延緩衰老的作用[10-11]；含有的膳食纖維可促進(jìn)腸胃蠕動(dòng)，預(yù)防便秘、結(jié)腸癌、冠心病等[12-13]。目前有不少關(guān)于紫薯掛面改良的研究，如苑建偉等[3]通過(guò)正交試驗(yàn)確定了生產(chǎn)紫薯掛面的最適紫薯粉、水添加量以及谷朊粉添加量，李升等[14]用谷朊粉、魔芋膠、硬脂酰乳酸鈉這3種改良劑提升了紫薯掛面的蒸煮品質(zhì)和感官品質(zhì)。但改良的重點(diǎn)往往是在掛面的口感、質(zhì)構(gòu)等方面[15-16]，在工藝優(yōu)化時(shí)對(duì)紫薯生全粉掛面色澤、營(yíng)養(yǎng)和功能成分保存等方面的考量較為欠缺。本研究以紫薯生全粉添加量、水添加量、檸檬酸添加量、魔芋葡甘露聚糖（konjac glucomannan，KGM）添加量為自變量，紫薯生全粉掛面感官評(píng)分為因變量，在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)四因素三水平的響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化紫薯生全粉掛面配方工藝，并對(duì)比優(yōu)化后掛面與市售掛面在蛋白質(zhì)、花青素、膳食纖維等營(yíng)養(yǎng)成分和硬度、蒸煮損失等蒸煮性能方面的差異，為開(kāi)發(fā)營(yíng)養(yǎng)健康的紫薯生全粉掛面提供了理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紫薯生全粉：湖北根聚地農(nóng)業(yè)發(fā)展股份有限公司；高筋小麥粉：河北五得利面粉集團(tuán)有限公司；檸檬酸、KGM：河南萬(wàn)邦實(shí)業(yè)有限公司。所用化學(xué)試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

ASM-DA1000和面機(jī)：北美電器有限公司；BS-210分析天平：德國(guó)賽多利斯公司；FC1－220型單相雙值電容電動(dòng)壓面切條機(jī)：臺(tái)州浪騰機(jī)電有限公司；C22-F2電磁爐：杭州九陽(yáng)生活電器有限公司；TAXT plus型質(zhì)構(gòu)儀：英國(guó)Stable Micro Systems公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 紫薯生全粉掛面的制作

紫薯生全粉掛面的制作參照施建斌等[17]的方法略作修改，主要流程：混粉→拌粉→加水→和面→醒面→軋面→晾曬。

將紫薯生全粉、小麥粉及添加劑配料放入和面碗中攪拌均勻，取適量純凈水加入到盛有混粉樣品的和面碗中，邊加邊攪拌，使其充分接觸。然后使用和面機(jī)3檔和面至面團(tuán)表面均勻光滑。將和好的面團(tuán)放置醒發(fā)箱（25±2）℃醒面20 min，然后將醒發(fā)好的面團(tuán)，置于軋面機(jī)上軋6次～7次，直至軋出的面片顏色、厚度均勻。用2.00 mm切刀對(duì)面條進(jìn)行切割，切割后將面條梳理好，用鐵桿將其懸掛于陰涼通風(fēng)處晾制48 h，得到成品掛面水分含量在15%以下，面長(zhǎng)切割至200 mm，方便儲(chǔ)存。

1.2.2 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以100 g小麥粉為基準(zhǔn)，選擇影響紫薯生全粉掛面工藝配方的4個(gè)主要因素[紫薯生全粉添加量（0%、2%、4%、6%、8%、10%）、水添加量（30%、32%、34%、36%、38%、40%）、檸檬酸添加量（0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%）、KGM 添加量（0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%）]進(jìn)行單因素試驗(yàn)，以感官評(píng)分為指標(biāo)，確定最佳的單因素條件。

1.2.3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，采用Box-Behnken試驗(yàn)，以紫薯生全粉添加量、水添加量、檸檬酸添加量、KGM添加量為自變量，紫薯生全粉掛面感官評(píng)分為響應(yīng)值，設(shè)計(jì)四因素三水平的響應(yīng)面試驗(yàn)，因素水平見(jiàn)表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素和水平Table 1 Factors and their levels used in response surface analysis

1.2.4 感官評(píng)價(jià)方法

參照梅新等[18]的方法略作修改，感官評(píng)定小組由10名經(jīng)過(guò)感官評(píng)定培訓(xùn)的專業(yè)人員組成，根據(jù)表2評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)對(duì)煮后掛面進(jìn)行綜合評(píng)分，總分為100分，所有測(cè)定試驗(yàn)重復(fù)3次，取平均分為最終感官評(píng)分。

表2 紫薯生全粉掛面感官評(píng)價(jià)Table 2 Sensory evaluation of noodles made by raw purple sweet potato flour

續(xù)表2 紫薯生全粉掛面感官評(píng)價(jià)Continue table 2 Sensory evaluation of noodles made by raw purple sweet potato flour

1.2.5 基本成分的測(cè)定

水分、灰分、脂肪、淀粉、蛋白質(zhì)、膳食纖維含量的測(cè)定分別參照GB 5009.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測(cè)定》中的直接干燥法、GB 5009.4—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中灰分的測(cè)定》中的高溫灼燒法、GB 5009.6—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪的測(cè)定》中的索氏抽提法、GB 5009.9—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中淀粉的測(cè)定》中的酶水解法、GB 5009.5—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》中的凱氏定氮法、GB 5009.88—2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中膳食纖維的測(cè)定》中的方法。花青素含量參照秦燕[19]的方法測(cè)定，酸化乙醇提取后，利用雙波長(zhǎng)pH示差法測(cè)定其含量。碳水化合物及能量的計(jì)算參照田洪蕓等[20]的方法，按照食品總質(zhì)量為100進(jìn)行，按如下公式計(jì)算。

1.2.6 面條蒸煮特性的測(cè)定

取一定量的面條記數(shù)量為M1，質(zhì)量為M3，置于沸水中煮制6 min，撈出面條并瀝水5 min，記錄煮制瀝水后面條質(zhì)量M4以及此時(shí)完整的面條數(shù)量M2，然后將面條干燥至恒重M5。面條的斷條率、吸水率和蒸煮損失率參照以下公式計(jì)算。

參照施建斌等[21]的方法，采用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定煮熟后紫薯生全粉掛面的硬度、切割力和拉伸力。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有試驗(yàn)均重復(fù)3次以上，試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)Microsoft Excel 2013處理后，用Origin 2018作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫薯生全粉掛面配方工藝優(yōu)化單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

單因素試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 單因素試驗(yàn)結(jié)果Fig.1 Results of single factor experiment

檸檬酸具有降低掛面組織體系的pH值、與金屬離子鰲合、延緩和抑制酶促褐變的作用，是常用的綠色無(wú)硫護(hù)色劑，同時(shí)也是食品調(diào)味劑[22]。由圖1可知，檸檬酸的適宜添加量為0.6%，此條件下掛面的感官評(píng)分為76.20±1.32，較未添加檸檬酸的掛面色澤更加鮮艷動(dòng)人，其感官評(píng)分提升了13.56%。檸檬酸添加量一旦超過(guò)0.8%，掛面酸味明顯，食味等感官評(píng)分指標(biāo)得分顯著下降。

KGM是從魔芋塊莖里提取的一種高分子量、非離子型水溶性多糖，也是已知植物多糖中黏度最大的天然高分子多糖[23]。KGM由于其水溶液具有較高的黏度，因此在食品工業(yè)中廣泛用作增稠劑、乳化劑、穩(wěn)定劑等，適度添加有助于增進(jìn)掛面的韌性、光滑度，過(guò)度添加則會(huì)導(dǎo)致掛面過(guò)黏、感官評(píng)分降低。由圖1可知，KGM的適宜添加量為0.6%，此條件下掛面的感官評(píng)分為75.10±0.99，較未添加KGM的掛面感官評(píng)分提升了11.92%。

面粉中的麥醇溶蛋白和麥谷蛋白與水結(jié)合可形成面筋結(jié)構(gòu)，具有較強(qiáng)的黏彈性和延展能力。一旦加水量過(guò)多，面條過(guò)黏，難以成型；而當(dāng)加水量過(guò)少，則會(huì)影響面筋的形成，掛面口感過(guò)硬、結(jié)構(gòu)粗糙、彈性差[24]。由圖1可知，水的適宜添加量為32%，此條件下掛面的感官評(píng)分為68.40±0.84。

2.2 紫薯生全粉掛面配方工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.2.1 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

應(yīng)用Desin-Expert軟件設(shè)計(jì)四因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn)，共29個(gè)試驗(yàn)，其中5個(gè)中心試驗(yàn)，24個(gè)析因試驗(yàn)，結(jié)果如表3所示。

我的病，耽誤了父親和母親許多田間地頭的活計(jì)，一服接一服的中藥也花光了家里節(jié)衣縮食省下來(lái)的那點(diǎn)毛票。父親不得不叫我的姐姐們?nèi)ド缴细罨馗嗟乃虿?，利用晚上的時(shí)間打草鞋，再拿到集市上去賣。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 3 Box-Behnken test design and results

經(jīng)回歸擬合，得到預(yù)測(cè)方程為Y=85.48+1.11A-1.26B-1.30C+0.97D-0.18AB-1.50AC+0.52AD-1.75BC-0.29BD-0.39CD-2.22A2-1.98B2-5.14C2-2.65D2。試驗(yàn)設(shè)計(jì)經(jīng)量綱編碼信息處理，回歸系數(shù)絕對(duì)值大小可反映該因素對(duì)響應(yīng)值的影響情況[25]。

2.2.2 回歸模型和方程系數(shù)顯著性檢驗(yàn)分析

響應(yīng)面回歸模型方差分析見(jiàn)表4。

表4 響應(yīng)面回歸模型方差分析Table 4 Variance analysis of response surface regression model

如表4所示，模型回歸方程達(dá)到極顯著水平（P＜0.000 1），模型的決定系數(shù)R2=0.930 7，表明此模型實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值之間具有高度的相關(guān)性；失擬項(xiàng)P=0.153 6＞0.05，表明失擬因素不顯著，具有可信度。綜上分析，該模型與實(shí)際情況擬合較好，能較好反映各個(gè)因素和響應(yīng)值之間的真實(shí)關(guān)系，能夠用于預(yù)測(cè)紫薯生全粉掛面的最佳配方工藝。其中A、B、C對(duì)感官評(píng)分影響極顯著，D對(duì)感官評(píng)分影響顯著，BC和AC交互作用顯著，各因素影響程度排序?yàn)?C＞B＞A＞D，D 和 A、B、C間不存在顯著交互作用。

各因素交互作用影響感官評(píng)分的響應(yīng)面圖和等高線圖見(jiàn)圖2。

圖2 各因素交互作用影響感官評(píng)分的曲面圖和等高線圖Fig.2 The surface and contour plots of sensory evaluation were influenced by the interaction of various factors

響應(yīng)面曲面的坡度直接反映各因素對(duì)掛面感官評(píng)分結(jié)果的影響程度，坡度越平緩代表研究因素對(duì)結(jié)果影響程度較小，越陡峭代表影響程度越大[26]。等高線每條曲線代表感官評(píng)分相同，呈橢圓形說(shuō)明研究因素之間的交互作用顯著，呈圓形則說(shuō)明交互作用不顯著，等高線中最小的橢圓中心點(diǎn)為響應(yīng)面的最高點(diǎn)。圖2與表4方差分析結(jié)果具有一致性，水添加量和檸檬酸添加量以及紫薯生全粉添加量和檸檬酸添加量的交互作用對(duì)感官評(píng)分的影響顯著。

2.2.3 條件優(yōu)化和驗(yàn)證試驗(yàn)

通過(guò)對(duì)二次多元回歸模型進(jìn)行優(yōu)化處理，得到最優(yōu)試驗(yàn)方案為紫薯生全粉添加量8.70%、水添加量31.40%、檸檬酸添加量0.57%、KGM添加量0.65%，感官評(píng)分的預(yù)測(cè)值為86.05。為驗(yàn)證該條件下的合理性，在該最優(yōu)條件下進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)，制得的紫薯生全粉掛面感官評(píng)分為85.17±0.23，與理論值的相對(duì)誤差為1.02%（＜5%），說(shuō)明該模型與實(shí)際情況擬合較好，結(jié)果可靠，可以指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。

2.3 優(yōu)化后紫薯生全粉掛面品質(zhì)分析

2.3.1 掛面基本營(yíng)養(yǎng)成分

掛面基本營(yíng)養(yǎng)成分情況見(jiàn)表5。

紫薯生全粉和小麥粉的營(yíng)養(yǎng)成分組成存在顯著差異，紫薯生全粉不含面筋蛋白，但具有豐富的花青素和膳食纖維[27-28]，因此加入紫薯生全粉制作的花色掛面在營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)上和普通小麥粉掛面存在明顯區(qū)別。由表5可知，紫薯生全粉掛面的水分含量、碳水化合物含量以及可提供的能量分別為（12.78±0.02）、（71.35±0.20）g/100 g 和（1 427.63±6.53）kJ/100 g，與市售普通掛面基本持平；灰分、脂肪、蛋白質(zhì)含量分別為（0.95±0.01）、（1.18±0.08）g/100 g 和（10.06±0.01）g/100 g，均略低于市售普通小麥粉掛面；膳食纖維和花青素含量分別為（3.68±0.08）g/100 g和（0.19±0.01）mg/g，與市售普通小麥粉掛面相比分別提升了25.60%和3.75倍。

2.3.2 掛面蒸煮特性

掛面蒸煮特性見(jiàn)表6。

表6 掛面蒸煮特性情況Table 6 Cooking characteristics of noodles

由表6可知，按優(yōu)化配方制得的紫薯生全粉掛面煮后無(wú)斷條，吸水率和蒸煮損失率分別為（161.38±1.32）%和（15.43±0.53）%，較市售普通小麥粉掛面分別降低了5.70%和22.23%。煮后掛面的硬度、拉伸力和切割力分別為（4 540.72±348.11）、（68.76±5.75）g 和（117.07±12.46）g，較市售普通小麥粉掛面分別提升了92.62%、87.31%和3.40倍。綜上所述，依據(jù)最優(yōu)配方制得的紫薯生全粉掛面蒸煮性能良好。

3 結(jié)論

本研究以感官評(píng)分為指標(biāo)，設(shè)計(jì)四因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化了紫薯生全粉掛面配方工藝：紫薯生全粉添加量8.70%、水添加量31.40%、檸檬酸添加量0.57%、KGM添加量0.65%，此條件下制作的掛面感官評(píng)分的預(yù)測(cè)值為86.05，經(jīng)3次重復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證得到的感官評(píng)分值為85.17，相對(duì)誤差為1.02%，模型擬合良好，可用于指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。對(duì)掛面進(jìn)行品質(zhì)評(píng)價(jià)，其色澤鮮亮、口感筋道、帶有紫薯的清香，水分含量為（12.78±0.02）g/100 g、脂肪含量為（1.18±0.08）g/100 g、蛋白質(zhì)含量為（10.06±0.01）g/100 g、可供能量為（1 427.63±6.53）kJ/100 g，膳食纖維和花青素含量較普通掛面分別提升了25.60%和3.75倍，且蒸煮性能良好，無(wú)斷條情況發(fā)生。