響應(yīng)面法優(yōu)化姬松茸面條生產(chǎn)工藝

甄佳美，劉通，彭杉，高宇航

響應(yīng)面法優(yōu)化姬松茸面條生產(chǎn)工藝

甄佳美，劉通，彭杉，高宇航

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130118）

以姬松茸和小麥粉為主要原料，采用二次擠出工藝生產(chǎn)姬松茸面條。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以咀嚼性為考核指標(biāo)，采用三因素三水平響應(yīng)面分析法優(yōu)化最佳生產(chǎn)工藝。結(jié)果表明，各因素對(duì)姬松茸面條的影響順序?yàn)槲锪霞铀浚径螖D出溫度＞一次擠出溫度；當(dāng)一次擠出溫度140℃，二次擠出溫度105℃，物料加水量29%時(shí)，姬松茸面條的咀嚼性最好，達(dá)到69.51±0.64 g/s。

擠出；姬松茸；面條；響應(yīng)面法

0 引言

面條在我國(guó)有著2 000多年的歷史[1]，是傳統(tǒng)食品之一。傳統(tǒng)面條一般由小麥粉加工而成，小麥粉膳食纖維含量較低、淀粉含量高，所含賴氨酸為第一限制性氨基酸。純小麥面條的原料組成單一，造成營(yíng)養(yǎng)成分不全面、氨基酸組成不合理。因此探求營(yíng)養(yǎng)豐富、風(fēng)味多樣的面條，成為現(xiàn)代食品工作者的研究熱點(diǎn)[2-3]。

姬松茸（Agaricus blazei Murrill）亦稱巴西蘑菇，原產(chǎn)于北美南部、巴西、秘魯?shù)鹊?，是一種溫型食藥兩用珍稀用菌[4-8]。姬松茸肉質(zhì)鮮嫩、風(fēng)味獨(dú)特，具有濃郁的杏仁香味且營(yíng)養(yǎng)豐富，其中總氨基酸中有40%的氨基酸是人體必需的8種氨基酸，精氨酸、賴氨酸和蛋氨酸[9-11]的含量尤為豐富。此外，姬松茸中還含有大量的β-葡聚糖、多肽、膳食纖維等功能性成分，具有抗腫瘤、降血糖等功能[12-13]。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于姬松茸的研究主要集中在功能性成分的開發(fā)上，而將其應(yīng)用于日?；魇成a(chǎn)中的研究鮮有報(bào)道，因此姬松茸具有非常廣闊的前景。

擠壓技術(shù)是集輸送、混合、攪拌、蒸煮和成型等多種操作于一體的高新技術(shù)，具有高溫短時(shí)、連續(xù)加工、方便靈活和高效等優(yōu)點(diǎn)。因此，將擠壓機(jī)用到面條的生產(chǎn)上，不僅能夠減少傳統(tǒng)工藝過(guò)程，大大縮短生產(chǎn)周期，而且能夠提高產(chǎn)品品質(zhì)、降低生產(chǎn)成本等。

試驗(yàn)以小麥粉和姬松茸為主要原料，采用二次擠出技術(shù)制備姬松茸面條，生產(chǎn)一款營(yíng)養(yǎng)豐富、口味獨(dú)特的面條，使其與原有面條氨基酸進(jìn)行互補(bǔ)，提高蛋白質(zhì)利用率，增加姬松茸特有的多糖類營(yíng)養(yǎng)成分。將姬松茸應(yīng)用到面制品中，可以豐富姬松茸的應(yīng)用，提高姬松茸的產(chǎn)業(yè)價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 材料

干姬松茸、高筋小麥粉，市售優(yōu)級(jí)品。

1.2 儀器與設(shè)備

JC-60IT型通用擠出機(jī)，長(zhǎng)春市盛達(dá)食品工業(yè)研究所機(jī)械廠產(chǎn)品；SF-130C型萬(wàn)能粉碎機(jī)，吉首市中誠(chéng)制藥機(jī)械廠產(chǎn)品；標(biāo)準(zhǔn)篩，浙江上虞市道墟儀器篩具廠產(chǎn)品；TA.XT.plus型質(zhì)構(gòu)儀，超技儀器有限公司產(chǎn)品；GBB02型電子精密天平，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司產(chǎn)品；101A-2E型電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海實(shí)驗(yàn)儀器有限公司產(chǎn)品。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

原料預(yù)處理→混合調(diào)配→平衡水分→喂料→一次擠出糊化改性→二次擠出成型→冷卻→干燥→包裝。

1.3.2 操作要點(diǎn)

（1）原料預(yù)處理。姬松茸干品經(jīng)篩選、除雜后，用流動(dòng)水清洗干凈，然后用鼓風(fēng)干燥箱于45℃下烘干，粉碎至粒度為120目（0.125 mm）后備用。

（2）混合調(diào)配。由于姬松茸粉、小麥粉比較細(xì)，在攪拌時(shí)容易四處飛散，無(wú)形中造成原料浪費(fèi)、增加成本、影響原料配比，因此應(yīng)該按照比例事先將干粉混勻，再放入到攪拌器中，邊攪拌邊加入稱量好的水，直到形成顏色均勻、物料均勻、無(wú)結(jié)塊的物料。

（3）平衡水分。將混合調(diào)配好的物料，用保鮮膜封上，防止水分散失，減少試驗(yàn)誤差。

（4）面條制備。采用單螺桿擠出機(jī)，將調(diào)配好的物料以均勻速度進(jìn)料，在一次擠出溫度140℃，二次擠出溫度100℃的條件下進(jìn)行擠出，將擠出的面條分別切割成20～30 cm的面條。

（5）冷卻、干燥、包裝。將切割后的面條在常溫下冷卻，干燥至水分小于10%，然后進(jìn)行檢測(cè)包裝。

1.3.3 姬松茸面條擠出工藝優(yōu)化

（1）單因素試驗(yàn)。質(zhì)構(gòu)分析可以用于面條的評(píng)價(jià)，可避免人為因素對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果產(chǎn)生影響[14]，它可以反映食品與力學(xué)有關(guān)的質(zhì)地特性，利用質(zhì)構(gòu)儀可測(cè)定面條許多指標(biāo)，如硬度、彈性、咀嚼性、拉斷力等。有研究發(fā)現(xiàn)，咀嚼性為各項(xiàng)指標(biāo)變化情況的綜合體現(xiàn)[15]。因此，試驗(yàn)將咀嚼性作為姬松茸面條的考核指標(biāo)。

在姬松茸添加量7%，粒度0.125 mm，喂料速度25 kg/h，二次擠出溫度100℃，物料加水量28%的條件下，一次擠出溫度分別為110，120，130，140，150℃時(shí)，以咀嚼性為指標(biāo)，考察一次擠出溫度對(duì)姬松茸面條咀嚼性的影響。

在姬松茸添加量7%，粒度0.125 mm，喂料速度25 kg/h，一次擠出溫度140℃，物料加水量28%的條件下，二次擠出溫度分別為80，90，100，110，120℃時(shí)，以咀嚼性為指標(biāo)，考察二次擠出溫度對(duì)姬松茸面條咀嚼性的影響。

在姬松茸添加量7%，粒度0.125 mm，喂料速度25 kg/h，一次擠出溫度140℃，二次擠出溫度100℃的條件下，物料加水量分別為24%，26%，28%，30%，32%時(shí)，以咀嚼性為指標(biāo)，考察物料加水量對(duì)姬松茸面條咀嚼性的影響。

（2）響應(yīng)面試驗(yàn)。在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，根據(jù)Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，姬松茸面條的咀嚼性（Y）作為響應(yīng)值，以一次擠出溫度、二次擠出溫度、物料加水量為響應(yīng)因素，采用三因素三水平響應(yīng)面分析法，確定姬松茸面條的最佳擠出工藝。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平見表1。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平

1.3.4 姬松茸面條TPA的測(cè)定

每次取3根瀝干水分的熟面條水平放于載物臺(tái)上，并且3根平行，間距一致，測(cè)定面條的延展性、硬度、咀嚼性與黏性等參數(shù)指標(biāo)。每個(gè)樣品做5個(gè)平行試驗(yàn)，所得數(shù)據(jù)去掉最大值和最小值后取平均值。探頭為A-LKBF型；探頭高度校正，返回距離10 mm，返回速度1 mm/s，觸發(fā)力5 g；模式壓縮，測(cè)前速度1mm/s，測(cè)中速度2mm/s，測(cè)后速度10mm/s，測(cè)試距離1.5 mm；觸發(fā)模式為自動(dòng)，觸發(fā)力5.0 g。

1.3.5 姬松茸面條主要營(yíng)養(yǎng)成分檢測(cè)

蛋白質(zhì)的測(cè)定參照GB 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》分光光度法；總膳食纖維的測(cè)定采用GB 5009.88—2014《食品中膳食纖維的測(cè)定》。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 一次擠出溫度對(duì)姬松茸面條咀嚼性的影響

一次擠出溫度對(duì)姬松茸面條咀嚼性的影響見圖1。

圖1 一次擠出溫度對(duì)姬松茸面條咀嚼性的影響

由圖1可知，隨著一次擠出溫度的逐漸升高，姬松茸面條咀嚼性呈先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)一次擠出溫度由110℃上升到140℃時(shí)，隨著一次擠出溫度的升高，姬松茸面條的咀嚼性呈逐漸上升的趨勢(shì)；當(dāng)一次擠出溫度達(dá)到140℃時(shí)，姬松茸面條的咀嚼性達(dá)到最好，具有良好的適口性；隨著一次擠出溫度的進(jìn)一步提高，姬松茸面條的咀嚼性開始下降。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是當(dāng)一次擠出溫度較低時(shí)，物料在機(jī)筒內(nèi)沒(méi)有充分熔融，水分子在物料中運(yùn)動(dòng)不劇烈，不易滲透到淀粉的空間結(jié)構(gòu)內(nèi)[16]，物料熟化不完全，導(dǎo)致面條的糊化度低，物料中各種成分不能充分重組，面條空間結(jié)構(gòu)不結(jié)實(shí)，咀嚼性較差；一次擠出溫度過(guò)高，部分物料焦煳，導(dǎo)致物料黏結(jié)性不好，所以咀嚼性較差。因此，確定一次擠出溫度為140℃。

2.1.2 二次擠出溫度對(duì)姬松茸面條咀嚼性的影響

二次擠出溫度對(duì)姬松茸面條咀嚼性的影響見圖2。

圖2 二次擠出溫度對(duì)姬松茸面條咀嚼性的影響

二次擠出過(guò)程中，物料通過(guò)擠出模具擠出成型，對(duì)面條結(jié)構(gòu)起著重要的作用。由圖2可知，隨著二次擠出溫度的逐漸升高，姬松茸面條咀嚼性呈先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)二次擠出溫度由80℃上升到100℃時(shí)，姬松茸面條的咀嚼性逐漸升高；當(dāng)二次擠出溫度為100℃時(shí)，姬松茸面條的咀嚼性達(dá)到最高；隨著二次擠出溫度的進(jìn)一步提高，姬松茸面條的咀嚼性開始下降。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因可能是當(dāng)二次擠出溫度過(guò)低時(shí)，物料在機(jī)筒內(nèi)部流動(dòng)性變差，趨于平緩，導(dǎo)致物料所受到的剪切力低，此時(shí)不能完全并且很好地打開淀粉顆粒的氫鍵，繼而淀粉顆粒膨脹度不夠，物料糊化的程度不夠，分子間不能形成結(jié)實(shí)的結(jié)構(gòu)，從而影響姬松茸面條的咀嚼性；當(dāng)二次擠出溫度高于100℃時(shí)，物料的糊化度過(guò)大，同時(shí)擠出前的物料內(nèi)處于高溫高壓的狀態(tài)，物料由擠出模具口擠出時(shí)，瞬間膨脹，面條膨脹過(guò)快，導(dǎo)致面條內(nèi)部有小氣泡，并且面條表面粗糙不光滑，致使面條空間結(jié)構(gòu)不緊密，咀嚼性降低，適口性不佳。因此，確定二次擠出溫度為100℃。

2.1.3 物料加水量對(duì)姬松茸面條咀嚼性的影響

物料加水量對(duì)姬松茸面條咀嚼性的影響見圖3。

圖3 物料加水量對(duì)姬松茸面條咀嚼性的影響

物料加水量是一個(gè)重要的影響因素。由圖3可知，當(dāng)物料加水量為24%～28%時(shí)，姬松茸面條的咀嚼性呈上升趨勢(shì)；當(dāng)物料加水量到達(dá)28%時(shí)，姬松茸面條的咀嚼性達(dá)到最好；當(dāng)物料加水量高于28%時(shí)，姬松茸面條的咀嚼性開始逐漸下降。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是當(dāng)物料加水量過(guò)低時(shí)，物料在擠出機(jī)筒內(nèi)摩擦力大，不能順利地運(yùn)行，輸送困難，由于水分不足，一次擠出模具出來(lái)后，產(chǎn)品粗糙，并且出現(xiàn)“泛白”的現(xiàn)象，致使二次擠出進(jìn)料困難，二次擠出后物料結(jié)合不緊密，從而導(dǎo)致咀嚼性不好；當(dāng)物料加水量過(guò)高時(shí)，由于物料中含有小麥粉，水分過(guò)高會(huì)形成面筋，增加物料的黏度，導(dǎo)致螺桿輸送能力變差，物料因?yàn)樵跈C(jī)筒內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間停留而產(chǎn)生了焦煳現(xiàn)象，從而導(dǎo)致姬松茸面條咀嚼性變差。因此，確定最佳的物料加水量為28%。

2.2 姬松茸面條擠出工藝響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

2.2.1 數(shù)學(xué)模型的建立與檢驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，以一次擠出溫度（A）、二次擠出溫度（B）、物料加水量（C）作為響應(yīng)因素，以姬松茸面條的咀嚼性（Y）為響應(yīng)值，可獲得姬松茸面條三因素三水平的試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果。

響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表2，回歸模型的方差分析見表3，回歸模型的可信度分析見表4。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

通過(guò)Design Expert 8.0.6軟件對(duì)表2進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，經(jīng)多元回歸擬合、方差分析及顯著性檢驗(yàn)，得到以姬松茸面條咀嚼性為目標(biāo)的函數(shù)，得到二次回歸方程為：

表3 回歸模型的方差分析

表4 回歸模型的可信度分析

對(duì)響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，得到回歸模型的方差分析，見表3。通過(guò)p值來(lái)確定各因素對(duì)試驗(yàn)的影響程度是否顯著，由表3的結(jié)果可知，回歸模型（p＜0.000 1）達(dá)到極顯著水平，失擬項(xiàng)為0.887 1，大于0.05不顯著，說(shuō)明回歸方程與實(shí)測(cè)值擬合程度較好。因此，可用該回歸方程代替試驗(yàn)真實(shí)點(diǎn)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。

由回歸模型的可信度分析表4可知，R2=98.83%，說(shuō)明預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值一致性良好，試驗(yàn)誤差小，方程可靠性極高。在回歸的模型中，一次項(xiàng)A，B，C，交互項(xiàng)AB，二次項(xiàng)A2，B2，C2均表現(xiàn)出顯著水平，影響姬松茸面條咀嚼性的主次順序?yàn)槲锪霞铀浚径螖D出溫度＞一次擠出溫度。

2.2.2 各因素交互作用對(duì)姬松茸面條咀嚼性的影響

各因素之間的交互作用可以通過(guò)響應(yīng)面圖直觀的反應(yīng)出來(lái)，等高線直觀反映出各因素交互作用對(duì)響應(yīng)值的影響，圓形表示不顯著，橢圓度越大說(shuō)明交互作用越大。

各兩因素交互作用響應(yīng)面及等高線見圖4。

圖4 各兩因素交互作用響應(yīng)面及等高線

由圖4可知，一次擠出溫度（A）與二次擠出溫度（B）交互作用顯著，一次擠出溫度（A）與物料加水量（C）及二次擠出溫度（B）與物料加水量（C）之間的交互作用不顯著。

2.2.3 優(yōu)化姬松茸面條擠出工藝參數(shù)

為進(jìn)一步確定最佳擠出工藝參數(shù)，求回歸方程3個(gè)變量的一階偏導(dǎo)數(shù)，并設(shè)其值為0，得到三元一次方程組，求出最佳點(diǎn)的編碼值：

解得：A=0.19，B=0.41，C=0.29。即最佳工藝參數(shù)為一次擠出溫度141.89℃，二次擠出溫度104.13℃，物料加水量28.58%，在此條件下生產(chǎn)的姬松茸面條咀嚼性為69.487 7 g/s?？紤]到實(shí)際生產(chǎn)，為了便于實(shí)際操作，調(diào)整最佳生產(chǎn)工藝為一次擠出溫度140℃，二次擠出溫度105℃，物料加水量29%。為了驗(yàn)證此條件，采用調(diào)整后的參數(shù)進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，得到咀嚼性為69.51±0.64 g/s，與理論預(yù)測(cè)值較為接近，說(shuō)明數(shù)學(xué)模型是可行的。

通過(guò)單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)姬松茸面條擠出工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，各因素對(duì)姬松茸咀嚼性的影響程度由強(qiáng)到弱依次為物料加水量＞二次擠出溫度＞一次擠出溫度，具體參數(shù)為一次擠出溫度140℃，二次擠出溫度105℃，物料加水量29%。

2.3 姬松茸面條的營(yíng)養(yǎng)成分

姬松茸營(yíng)養(yǎng)豐富，所含的蛋白質(zhì)和膳食纖維含量較高，蛋白質(zhì)、總膳食纖維含量較未添加姬松茸的面條變化顯著。添加姬松茸的面條營(yíng)養(yǎng)豐富，其蛋白質(zhì)含量和總膳食纖維含量分別為13.85±0.30 g/100 g和5.43±0.29 g/100 g，比不添加姬松茸的小麥面條對(duì)照樣品（蛋白質(zhì)含量為11.89±0.24 g/100 g，總膳食纖維含量為4.24±0.18 g/100 g）要高，表明添加姬松茸提高了面條的營(yíng)養(yǎng)。

3 結(jié)論

通過(guò)單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面試驗(yàn)，以咀嚼性為考核指標(biāo)，對(duì)姬松茸面條擠出工藝中的一次擠出溫度、二次擠出溫度、物料加水量進(jìn)行了優(yōu)化。確定姬松茸面條最佳擠出工藝條件為一次擠出溫度140℃，二次擠出溫度105℃，物料加水量29%，此時(shí)姬松茸面條的咀嚼性為69.51±0.64 g/s。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于姬松茸的加工應(yīng)用鮮有報(bào)道，由于姬松茸的添加，其總膳食纖維和蛋白質(zhì)比未添加姬松茸的面條要高，增加了面條的營(yíng)養(yǎng)成分，提高了面條的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，由此豐富了姬松茸的應(yīng)用，提高姬松茸的產(chǎn)量與銷量，為姬松茸的綜合利用開辟了一條新的途徑。

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Effect of Processing Methods on the Quality Characteristics of Agaricus blazei Murrill Noodles

ZHEN Jiamei，LIU Tong，PENG Shan，GAO Yuhang
（College of Food Science and Engineering，Jilin Agricultural University，Changchun，Jilin 130118，China）

Agaricus blazei Murrill noodles is made from Agaricus blazei Murrill and wheat powder by repeating extrusion twice. The extrusion process is optimized using a three-variable，three-level response surface design.The results show that water addition had the greatest effect on chewiness of the noodles followed by second extrusion temperature and first extrusion temperature.The optimum extrusion conditions the provided the best condition is extrusion at 140℃and re-extrusion at 105℃with the addition of 29%water.Under these conditions，the chewiness of Agaricus blazei Murrill noodles is best.

extrusion；Agaricus blazei Murril；noodles；response surface methodology

TS213.2

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.03.034

1671-9646（2017）03b-0026-05

2017-03-12

長(zhǎng)春市科技局“香菇等食用菌高值化綜合利用關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”（201412）。

甄佳美（1988—），女，在讀碩士，研究方向?yàn)榧Z食、油脂及植物蛋白工程。