響應(yīng)面法優(yōu)化無麩質(zhì)面條復(fù)合改良劑

陳 輝，劉心潔，胡朝輝，于明玉，李雪梅

(1.河北科技大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，河北石家莊 050018；2.邯鄲市疾病預(yù)防控制中心，河北邯鄲 056000)

響應(yīng)面法優(yōu)化無麩質(zhì)面條復(fù)合改良劑

陳 輝1，劉心潔1，胡朝輝2，于明玉1，李雪梅1

(1.河北科技大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，河北石家莊 050018；2.邯鄲市疾病預(yù)防控制中心，河北邯鄲 056000)

選取水溶性膠體結(jié)冷膠、可得然膠及黃原膠為自變量，無麩質(zhì)面條的咀嚼性為響應(yīng)值，采用Box-Behnken設(shè)計的方法，研究各自變量及其交互作用對無麩質(zhì)面條的咀嚼性的影響，以增加無麩質(zhì)食品的種類并對無麩質(zhì)面條的加工起到一定的指導(dǎo)作用。確定無麩質(zhì)面條復(fù)合改良劑的最佳添加量(每100 g原料面粉干基總質(zhì)量中的所含質(zhì)量)：結(jié)冷膠0.1 g，可得然膠0.1 g，黃原膠0.21 g，在此條件下，面條咀嚼性為134.21 mJ。

結(jié)冷膠；可得然膠；黃原膠；無麩質(zhì)面條；響應(yīng)面

麩質(zhì)，又稱麥麩，小麥面粉中的麥膠蛋白和麥谷蛋白是其主要成分。在日常飲食中，麩質(zhì)食物隨處可見，但對于乳糜瀉患者來說，卻不能食用此類食物。乳糜瀉是一種遺傳性慢性小腸吸收不良綜合征，其癥狀為慢性腹瀉、腹痛等消化道疾病[1]。目前醫(yī)學(xué)研究表明，防治乳糜瀉最有效快速的方法是降低患者飲食中的麩質(zhì)水平[2]。為了增加和豐富乳糜瀉患者的可食用食物品種，研究新型的無麩質(zhì)食品是解決乳糜瀉患者飲食單一的必經(jīng)之路[3]。而無麩質(zhì)食品尤其是無麩質(zhì)面條類制品，由于其不含麥膠蛋白和麥谷蛋白，故面條的斷條率較高，彈性較差，湯汁渾濁度高，咀嚼性不強。因此，需要選擇適合的食品添加劑來改善面條的特性，提高其品質(zhì)，而結(jié)冷膠、可得然膠和黃原膠作為具有膠凝性質(zhì)的生物多糖，具備理想的應(yīng)用前景。

結(jié)冷膠是一種革蘭氏陰性菌-伊樂藻假單孢桿菌所產(chǎn)生的胞外多糖[4]。它是目前性能優(yōu)異的食品增稠劑、穩(wěn)定劑之一，并具有十分優(yōu)良的凝膠特性[5-6]。可得然膠(curdlan)是由葡萄糖結(jié)構(gòu)單元以β-1，3糖苷鍵連接而成的線性大分子，具有良好的凝膠性和高熱穩(wěn)定性，被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中[7]。黃原膠(xanthan gum),由甘藍黑腐病野油菜黃單胞菌以碳水化合物為主要原料，經(jīng)發(fā)酵產(chǎn)生[8]。由于黃原膠有優(yōu)良的乳化、溫度穩(wěn)定性[9]，與食品中其他組分有相容性以及流變性，所以被廣泛應(yīng)用于各種食品中[10-11]。

目前中國關(guān)于無麩質(zhì)食品的研究較少[12]，利用響應(yīng)面模型對無麩質(zhì)面條的品質(zhì)[13-14]進行相關(guān)研究也未見報道。本文研究以黃豆豆粉、大米米粉為主要原料，面條咀嚼性為衡量指標(biāo)，采用響應(yīng)面法優(yōu)化結(jié)冷膠、可得然膠和黃原膠的最佳添加量，以期為今后研究提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1試驗材料

大米米粉，北京一鳴商貿(mào)有限公司提供；黃豆豆粉，吉林省梅河口市興達米業(yè)有限責(zé)任公司提供；結(jié)冷膠、可得然膠，河北鑫合生物化工有限公司提供；黃原膠，河南金誠生物科技有限公司提供。

1.2試驗儀器

家用面包機，美的集團有限公司生產(chǎn)；家庭用小型軋面機，上海市巧媳婦食品機械有限公司生產(chǎn)；精密電子天平，美國雙杰兄弟有限公司生產(chǎn)；質(zhì)構(gòu)儀，TA-XT plus，英國Stable Micro Syetems公司生產(chǎn)。

1.3面條加工工藝流程及操作要點

1.3.1 工藝流程

原料稱量→和面→預(yù)糊化→熟化→壓片→切條→干燥。

1.3.2 操作要點

1)準(zhǔn)備：加入大米粉50 g，黃豆粉50 g，食鹽2.3 g，水52 g(預(yù)試驗確定)。2)和面：將上述材料加入面包機物料槽中，選擇面包機上所示“和面”選項，和面15 min，和好的面團呈絮狀物。3)預(yù)糊化：將面團放入蒸鍋蒸10 min。4)熟化：將糊化好的面團靜置30 min。5)壓片：將和好的面團在壓面機中使用機器的第1檔位延壓3遍，再用2檔、3檔、4檔位分別延壓2遍。6)切條：將壓好的面皮放在面條機上，制得厚度為1 mm、寬度為5 mm、長度為22 cm的面條。制好的面條待測。

1.4面條品質(zhì)測定

將電磁爐檔位設(shè)定至160 ℃，待水沸后放入制成的面條，煮制80 s，撈出后用蒸餾水淋洗10 s，瀝水10 min。每次把3根待測面條豎直水平地放置于載物臺上，面條之間要有一定的間隔，對每個試樣作6次平行試驗。在質(zhì)構(gòu)儀上用P/0.5S探頭測定，測定參數(shù)設(shè)置如表1所示[15]。

表1 TPA參數(shù)設(shè)置

1.5試驗設(shè)計

1.5.1 單因素試驗設(shè)計

在保持其他條件不變的前提下，分別考察結(jié)冷膠、可得然膠和黃原膠的添加量這3個因素對無麩質(zhì)黃豆面條相關(guān)特性的影響。

1.5.2 響應(yīng)面法優(yōu)化試驗

綜合考察單因素試驗結(jié)果，采用Box-Behnken方法設(shè)計響應(yīng)面模型，選擇結(jié)冷膠添加量(每100 g原料面粉干基總質(zhì)量中的所含質(zhì)量，下同)、可得然膠添加量和黃原膠添加量為影響因素，以面條咀嚼性為響應(yīng)值，采用三因素三水平的響應(yīng)面法進行試驗，試驗方案設(shè)計見表2。

表2 響應(yīng)面設(shè)計因素及水平

2 結(jié)果與討論

2.1單因素方案設(shè)計及試驗結(jié)果

2.1.1 結(jié)冷膠添加量對無麩質(zhì)面條質(zhì)地的影響

分別添加0，0.05，0.10，0.15，0.20，0.25，0.30 g的結(jié)冷膠，測定其TPA(texture profile analysis,質(zhì)地剖面分析)，結(jié)果見表3。

表3 結(jié)冷膠添加量對面條質(zhì)地的影響

由表3可知，添加一定量的結(jié)冷膠對面條的各項特性起到了一定的改善作用。隨著結(jié)冷膠用量的增加，面條的硬度和膠著性均增大，主要原因是結(jié)冷膠的凝膠性能較好，凝膠作用使面條的硬度增大。而面條的彈性和咀嚼性整體呈現(xiàn)先快速增加，后緩慢減少的趨勢。主要原因是由于結(jié)冷膠的凝膠能力強，可以有效支撐面團的架構(gòu)，起到增加面條彈性和咀嚼性的作用。但是隨著結(jié)冷膠的增多，面條由于凝膠作用過大而變得較硬，最終影響了面條咀嚼性。綜合考慮面條各品質(zhì)特性，確定0.20 g為結(jié)冷膠的最佳添加量。

2.1.2 可得然膠添加量對無麩質(zhì)面條質(zhì)地的影響

面團的基礎(chǔ)配方如上述，分別添加0，0.05，0.10，0.15，0.20，0.25，0.30 g的可得然膠，測定其TPA。結(jié)果見表4。

表4 可得然膠添加量對面條質(zhì)地的影響

由表4可知，添加一定量的可得然膠，可以對面條的各項特性起到改善作用。隨著可得然膠添加量的增加，面條的硬度呈現(xiàn)緩慢增加的趨勢，主要是由于可得然膠的凝膠性所致。面條的彈性、膠著性和咀嚼性均隨著可得然膠的增加呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢。這是由于面條的硬度增加，繼而造成其他指標(biāo)的變化。面條的彈性和膠著性在可得然膠添加量為0.25 g時最大，而咀嚼性在0.20 g時最好?？紤]到節(jié)約成本和面條的各品質(zhì)特性，確定0.20 g為可得然膠的最佳添加量。

2.1.3 黃原膠添加量對無麩質(zhì)面條質(zhì)地的影響

面團的基礎(chǔ)配方如上述，分別添加0，0.10，0.20，0.30，0.40，0.50 g的黃原膠，測定其TPA。結(jié)果見表5。

表5 黃原膠添加量對面條質(zhì)地的影響

由表5可知，面條的硬度隨著黃原膠添加量的增加呈現(xiàn)上升的趨勢。彈性、膠著性、咀嚼性隨著黃原膠添加量的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。主要是由于黃原膠遇水形成高黏度膠體，與蛋白質(zhì)相互作用，形成理想的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。但是添加量超過一定值后，面條硬度過大，影響其彈性、膠著性和咀嚼性。綜合考慮面條各品質(zhì)特性，確定0.40 g為黃原膠的最佳添加量。

由上述試驗結(jié)果可知，面條的咀嚼性在面條質(zhì)構(gòu)性質(zhì)中占有十分重要的地位，且咀嚼性直接關(guān)系到食用者的感官品質(zhì)評價。故在以后的試驗中主要針對面條的咀嚼性進行探討。

2.2響應(yīng)面法試驗結(jié)果及結(jié)果分析

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，采用Box-Behnken設(shè)計法，對面條的咀嚼性(Y)進行三因素三水平優(yōu)化試驗設(shè)計，響應(yīng)面法試驗結(jié)果如表6所示。

各因素經(jīng)回歸擬合后，解得回歸方程為

面條咀嚼性回歸方程分析結(jié)果見表7。

由表7可以看出，回歸模型的P值小于0.01，表示該二次方程模型極顯著；失擬項“Prob>F”值為0.910 0，表明失擬不顯著，方程的相關(guān)系數(shù)R2為0.948 1，調(diào)整后的R2為0.881 4。表明模型可以預(yù)測88.14%的試驗結(jié)果，證明回歸擬合程度較好，試驗誤差較小。黃原膠(P值為0.002 3)和結(jié)冷膠(P值為0.005 1)對面條的咀嚼性影響極顯著(P值小于0.01)，可得然膠對面條的咀嚼性影響不顯著(P值為0.350 0)。這3種添加劑對面條咀嚼性的影響順序：黃原膠>結(jié)冷膠>可得然膠。由交互項值大小可知，黃原膠與結(jié)冷膠交互作用顯著(P值為0.008 0)。

表6 響應(yīng)面設(shè)計方案及結(jié)果

表7 面條咀嚼性回歸方程方差分析

圖1—圖3為無麩質(zhì)面條咀嚼性模型的三維響應(yīng)面圖。由圖可知，黃原膠與結(jié)冷膠添加量增加，面條的咀嚼性增幅較快。在加工過程中加入適量的結(jié)冷膠可以使無麩質(zhì)面條不易斷裂，表面光滑，筋道增強。主要由于膠體的凝膠性能較好，可以模擬面筋蛋白結(jié)構(gòu)，對面團起到支持膠凝作用，從而使面條的咀嚼性增強。

2.3最佳復(fù)合改良劑添加量的確定

通過求解，得出最佳添加量為結(jié)冷膠0.1 g，可得然膠0.1 g，黃原膠0.21 g，此時面條的咀嚼性為134.21 mJ，相對偏差為0.015%，表明基于響應(yīng)面法所得的優(yōu)化條件可靠。因此，可以利用響應(yīng)面法得到無麩質(zhì)黃豆面條制作中添加劑的最佳添加量。

3 結(jié) 論

本研究在單因素試驗的基礎(chǔ)上，通過Box-Behnken設(shè)計法、響應(yīng)面法以及Design expert8.0軟件分析，以無麩質(zhì)黃豆面條的咀嚼性為目標(biāo)值，以結(jié)冷膠、可得然膠和黃原膠的添加量為考察因素，建立二次多項式數(shù)學(xué)模型。根據(jù)模型及相關(guān)驗證試驗，確定面條咀嚼性最佳的改良劑添加量：結(jié)冷膠為0.1 g，可得然膠為0.1 g，黃原膠為0.21 g。該條件下的面條咀嚼性為134.21 mJ。試驗表明采用響應(yīng)面法對無麩質(zhì)面條的咀嚼性進行優(yōu)化，不僅快速高效，而且科學(xué)合理，有很強的指導(dǎo)作用。

圖1 結(jié)冷膠和可得然膠對面條咀嚼性影響Fig.1 Effect of gellan gum and curdlan on noodle chewiness

圖2 結(jié)冷膠和黃原膠對面條咀嚼性的影響Fig.2 Effect of gellan gum and xanthan gum on noodle chewiness

圖3 可得然膠和黃原膠對面條咀嚼性的影響Fig.3 Effect of curdlan and xanthan gum on noodle chewiness

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Optimization of improvers for production of gluten-free noodle using response surface methodology

CHEN Hui1， LIU Xinjie1， HU Zhaohui2， YU Mingyu1， LI Xuemei1

(1.School of Bioscience and Bioengineering, Hebei University of Science and Technology， Shijiazhuang Hebei 050018， China;2. Handan Center for Disease Control and Prevention， Handan Hebei 056000, China)

The effect of gluten-free noodle improvers composed of gellan gum,curdlan,and xanthan gum on the chewiness of gluten-free noodle were investigated with response surface methodolog. The purpose is to increase the gluten-free food types and provides a guiding for the gluten-free noodles' processing. The optimum ratio of noodle improver is: gellan gum 0.1(g/100 g)，curdlan 0.1(g/100 g) and xanthan gum 0.21(g/100 g). Under this condition, chewiness is 134.21 mJ.

gellan gum; curdlan; xanthan gum; gluten-free noodle; response surface methodology

1008-1534(2014)04-0306-05

2013-12-05;

2014-04-19；責(zé)任編輯：王海云

陳 輝(1958-)，女，福建福州人，教授，主要從事生物技術(shù)與保健食品方面的研究。

E-mail:kdcat@163.com

TS213.2

A

10.7535/hbgykj.2014yx04008

陳 輝，劉心潔，胡朝輝，等.響應(yīng)面法優(yōu)化無麩質(zhì)面條復(fù)合改良劑[J].河北工業(yè)科技,2014,31(4):306-310. CHEN Hui，LIU Xinjie，HU Zhaohui，et al.Optimization of improvers for production of gluten-free noodle using response surface methodology[J].Hebei Journal of Industrial Science and Technology,2014,31(4):306-310.