均勻設(shè)計法優(yōu)化元麥面條生產(chǎn)工藝

宋居易，陳 惠，劉 建，魏亞鳳，王永強，郝德榮

(江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 如皋 226541)

均勻設(shè)計法優(yōu)化元麥面條生產(chǎn)工藝

宋居易，陳 惠，劉 建，魏亞鳳*，王永強，郝德榮

(江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 如皋 226541)

采用均勻設(shè)計法，考察葡萄糖氧化酶添加量、脂肪酶添加量、谷朊粉添加量、食鹽添加量和加水量5因素5水平對元麥面條品質(zhì)的影響，并通過逐步回歸法對數(shù)據(jù)進行分析。結(jié)果表明，優(yōu)化得到的元麥面條生產(chǎn)工藝：葡萄糖氧化酶添加量為20 mg/kg，脂肪酶添加量為15 mg/kg，谷朊粉添加量為8%，食鹽添加量為3%，加水量為60%。在此優(yōu)化條件下所得面條的綜合評分最高，且與模型預(yù)測值基本符合。

元麥；面條；均勻設(shè)計；品質(zhì)改良

元麥即裸大麥，又名青稞，系禾本科(Gramineae) 大麥屬(Hordeum) 谷類植物[1-2]。元麥具有較好的營養(yǎng)品質(zhì)和保健功能，它的降膽固醇和降血糖功能對增強人民健康是極其有益的[3]。隨著我國糖尿病發(fā)病率逐漸升高，人們對元麥的需求也在增加。面條具有物美價廉、 烹調(diào)簡單、 保存期長、 攜帶方便等特點， 是我國乃至世界許多國家人民喜愛的傳統(tǒng)食品。但是，由于元麥中能形成面筋結(jié)構(gòu)的醇溶蛋白含量很低，制成的面條往往缺乏良好的外觀及食用品質(zhì)[4-5]。目前，青稞面條研究較少，產(chǎn)品中的青稞粉用量大多只占面條的10%～30%[6-8]，這導(dǎo)致面條中元麥β-葡聚糖、母育酚等營養(yǎng)物質(zhì)的含量明顯偏低。因此，開發(fā)一套口感好、含量高達80%以上的元麥面條工藝顯得尤為重要。

均勻設(shè)計法的顯著優(yōu)點是試驗量較正交設(shè)計明顯減少，尤其適合于多因素水平的試驗[9]。本文旨在采用均勻設(shè)計法優(yōu)化元麥面條品質(zhì)的制作工藝，以元麥面條的綜合評分為指標，探討葡萄糖氧化酶、脂肪酶、谷朊粉等對元麥面條品質(zhì)的改良作用，從而為生產(chǎn)具有功能特性的元麥面條提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

元麥粉，由江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所提供；葡萄糖氧化酶，活力1000 U，由Sigma公司提供；脂肪酶，活力50 BG，由諾維信中國公司提供；谷朊粉、精制食用鹽為市售。

小型面條機；揉面機；CF-7000發(fā)酵箱，廣東COUSS公司提供；電子分析天平；美的電磁爐，廣東美的電器股份有限公司提供。

1.2 方法

1.2.1 原料預(yù)處理 將元麥粉提前在40 ℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥5 h，待用。

1.2.2 掛面制備流程 酶制劑溶解→和面→熟化→軋片→切條→干燥→切面包裝→成品。

1.2.3 操作要點

1.2.3.1 酶制劑溶解 將稱量好的葡萄糖氧化酶和脂肪酶以30 ℃溫水溶解后，備用。

1.2.3.2 和面 將各輔料加入到面粉中，在揉面機中攪拌10～15 min。

1.2.3.3 熟化 將和好的面團放入溫度為20～25 ℃發(fā)酵箱中靜置15～30 min。

1.2.3.4 軋片、切條 將已發(fā)好的面團放入壓面機中，撥1檔，壓面2次；撥2檔，將面片3折，壓面2次；撥3檔，將面片3折，壓面2次；撥4檔，將面片3折，壓面1次；撥5檔，壓面1次。經(jīng)多次輥壓后制成厚度為1.3～1.4 mm薄面帶，然后將面片放入壓面機中壓成3.0 mm寬的面條束。

1.2.3.5 干燥 在溫度為20～25 ℃、相對濕度為60%～80%的條件下，干燥面條至水分含量在6.5%以下。

1.2.3.6 計量包裝 將干面條切成22 cm長的試樣，按規(guī)格進行包裝。

1.2.4 測定指標

1.2.4.1 面條最佳烹煮時間的測定 取10根面條放入200 mL沸水中，同時開始計時。保持水溫處于98～100 ℃微沸狀態(tài)下煮制。從1 min開始，每隔10 s取出一根面條用透明玻璃片壓開，觀察面條中間白芯的有無，白芯剛消失時的時間，即為面條的最佳煮制時間。經(jīng)預(yù)實驗確定面條的最佳烹煮時間為3 min。

1.2.4.2 熟斷條率測定 從晾干的掛面中任取30根，放入沸騰的500 mL蒸餾水中煮到最佳烹煮時間，然后將面條用筷子輕輕挑出查看。

1.2.4.3 自然斷條率的測定 將壓好的面條掛架，24 h后記錄其斷條數(shù)。

1.2.4.4 感官評定 感官評價標準見表1。

表1 元麥面條感官評價標準[10]

1.2.4.5 綜合評定[11]為方便計算，將面條感官總評分、熟斷條率(a)、自然斷條率(b)折算，總分為100分，其中感官評分占40%，熟斷條率占30%，自然斷條率占30 %。

綜合評分=感官分×40%+(1-a)×100×30%+(1-b)×100×30%

1.2.5 單因素實驗 以葡萄糖氧化酶、脂肪酶、谷朊粉、食鹽、水分的添加量為單因素進行實驗，控制其他因素不變，分別考察它們對元麥面條綜合評分的影響情況。

1.2.6 均勻設(shè)計試驗 采用均勻試驗設(shè)計方法，選擇葡萄糖氧化酶添加量X1、脂肪酶添加量X2、谷朊粉添加量X3、食鹽添加量X4、水分添加量X55個因素，根據(jù)預(yù)實驗結(jié)果，確定每個因素的5個水平，采用DPSv7.05軟件篩選出U10(105)表安排試驗，均勻試驗方案見表2，元麥面條工藝條件及品質(zhì)分析的實驗結(jié)果見表3。

1.2.7 統(tǒng)計分析 利用DPSv7.05軟件對試驗數(shù)據(jù)進行處理分析，應(yīng)用Design Expert 7.0軟件進行響應(yīng)面制圖分析，試驗重復(fù)3次，取其平均值。

表2 均勻試驗方案

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 葡萄糖氧化酶添加量對元麥面條綜合評分的影響 如圖1所示，隨著葡萄糖氧化酶添加量的增加，綜合評分先上升后下降，說明葡萄糖氧化酶能夠顯著提高面條的綜合評分，但是當使用量超過30 mg/kg時，對面條品質(zhì)的改善能力逐漸下降，所以結(jié)合成本考慮，選擇葡萄糖氧化酶添加量在10～30 mg/kg范圍內(nèi)。

脂肪酶5 mg/kg、谷朊粉12%、食鹽2%、加水量60%。

2.1.2 脂肪酶添加量對元麥面條綜合評分的影響 如圖2所示，隨著脂肪酶添加量的增加，綜合評分先上升后下降，說明脂肪酶能夠提高面條的綜合評分，但是當使用量超過15 mg/kg時，對面條品質(zhì)的改善能力逐漸下降。所以，選擇脂肪酶添加量在5～15 mg/kg范圍內(nèi)。

葡萄糖氧化酶10 mg/kg、谷朊粉12%、食鹽2%、加水量60%。

2.1.3 谷朊粉添加量對元麥面條綜合評分的影響 由圖3可知，谷朊粉添加量小于12%時，隨著添加量的增加，面條的綜合得分逐漸提高；當添加量在12%～16%之間時，綜合評分基本保持穩(wěn)定；當添加量超過16%時綜合得分逐漸下降。因此，從綜合評價的角度看，谷朊粉的適合添加量為8%～16%。

葡萄糖氧化酶10 mg/kg、脂肪酶5 mg/kg、食鹽2%、加水量60%。

2.1.4 食鹽添加量對元麥面條綜合評分的影響 由圖4可知，食鹽添加量小于2%時，隨著添加量的增加，面條的綜合評分逐漸提高；當添加量超過3%時綜合評分變化不大。食鹽可以收斂面粉中的面筋，增強濕面筋的彈性和延伸性，加速面團吸水，縮短和面時間，抑制雜菌生長，但是，食鹽添加量偏大會對食味有影響。因此，從綜合評價的角度看，食鹽的適合添加量為1%～3%。

葡萄糖氧化酶10 mg/kg、脂肪酶5 mg/kg、谷朊粉12%、加水量60%。

圖4 食鹽添加量對元麥面條綜合評分的影響

2.1.5 水分添加量對元麥面條綜合評分的影響 由圖5可知，在44%～52%的范圍內(nèi)，加水量的增加會顯著增加面條的綜合評分；在52%～68%之間，加水量的增加引起面條的綜合評分的平緩增加；68%之后增加用水量會減弱面條的彈性、韌性和口感，致使綜合評分下降。因此，從綜合評價的角度可知，較好的加水量在52%～68%。

葡萄糖氧化酶10 mg/kg、脂肪酶5 mg/kg、谷朊粉12%、食鹽2%。

2.2 均勻設(shè)計

試驗元麥面條工藝條件及品質(zhì)分析的實驗結(jié)果見表3。用DPSv7.05對表3中數(shù)據(jù)進行多元二次逐步回歸分析，得出元麥面條綜合評分與各因素關(guān)系的方程為：

Y=-270.619+7.967X1+9.547X5-0.162X1X1-0.360X4X4-0.077X5X5-0.038X1X3-0.028X1X5+0.340X2X4。F值為21.6090，R2=0.9971，回歸方程顯著。觀測值與擬合值誤差非常小，準確度高，見表4。

2.3 響應(yīng)曲面法分析因素間交互作用對綜合評分的影響

根據(jù)擬合的二次項方程作圖可以得到用于分析的響應(yīng)面直觀圖，見圖6～圖12。如圖6、7、8所示，當葡萄糖氧化酶一定時，綜合評分隨脂肪酶的增加、谷朊粉的減少或食鹽的增加變化不大；當脂肪酶、谷朊粉或食鹽一定時，綜合評分隨葡萄糖氧化酶的變化都非常明顯，均為先增加后減小，在葡萄糖氧化酶為20 mg/kg左右達到最大值。如圖9所示，綜合評分隨加水量的增加先增加后減少，在加水量為60%左右時達到最大值；隨葡萄糖氧化酶的增加先增加后減少，變化非常明顯，在葡萄糖氧化酶為20 mg/kg左右時達到最大值。如圖10～圖12所示，綜合評分隨脂肪酶添加量的增加、谷朊粉添加量的減少或食鹽添加量的增加量略有增加；隨加水量的增加均先增加后減少，在加水量為60%左右時達到最大值。

表3 元麥面條工藝條件及品質(zhì)分析結(jié)果

表4 回歸預(yù)測效果

2.4 元麥掛面生產(chǎn)工藝的優(yōu)化

根據(jù)“Design of Experiments”軟件預(yù)測，優(yōu)化得到的元麥掛面生產(chǎn)工藝參數(shù)為葡萄糖氧化酶添加量為19.91 mg/kg，脂肪酶添加量為15.00 mg/kg，谷朊粉添加量為8%，食鹽添加量為3%，加水量為59.64%，元麥掛面的綜合評分為102.483分。選取葡萄糖氧化酶添加量為20 mg/kg，脂肪酶添加量為15.00 mg/kg，谷朊粉添加量為8%，食鹽添加量為3%，加水量為60%條件下進行驗證試驗，3 次平行試驗結(jié)果：元麥掛面綜合評分為99.45分，相對誤差為 0.20%，這表明均勻設(shè)計法優(yōu)化元麥面條生產(chǎn)工藝的方案是可行的。

谷朊粉為12%，食鹽為2%，加水量為60%。

圖6 葡萄糖氧化酶與脂肪酶的交互作用

脂肪酶為10 mg/kg，食鹽為2%，加水量為60% 。

脂肪酶為10 mg/kg，谷朊粉為12%，加水量為60%。

3 結(jié)論與討論

葡萄糖氧化酶對元麥面條有很好的改良作用[12-13]，張劍等[14]的研究也證明了這一點。從本研究可以看出，葡萄糖氧化酶可以改善元麥面條的表觀狀態(tài)，使元麥面條色澤從偏黃變白；提高元麥面條的咬勁、彈性；減少其粘附性，使元麥面條的粘彈性得到很大改善；葡萄糖氧化酶還可以提高面條的抗剪切能力，使它的耐煮性得到加強，使元麥面條煮后表面不塌陷、不糊湯。但是，葡萄糖氧化酶的用量并不是越多越好，其使用量應(yīng)該控制在一定的范圍之內(nèi)。

脂肪酶為10 mg/kg，食鹽為2%，谷朊粉為12%。

葡萄糖氧化酶為20 mg/kg，谷朊粉為12%，食鹽為2%。

葡萄糖氧化酶為20mg/kg，脂肪酶為10 mg/kg,食鹽為2%

脂肪酶可以使元麥面條色澤從偏黃變白，提高面條的硬度，減少面條的粘附性，與單成俊等[15]的研究結(jié)果一致。但是，脂肪酶的用量也不是越多越好，超過20 mg/kg用量時，會導(dǎo)致元麥面條品質(zhì)變差。

葡萄糖氧化酶為20 mg/kg，脂肪酶為10 mg/kg，谷朊粉為12%

谷朊粉可增強元麥面條的面筋筋力，提高面條的彈性和韌性[16-17]。隨著谷朊粉添加量的增加，元麥面條斷條率明顯下降。食鹽是面條生產(chǎn)中主要的也是常用的添加劑，能夠緊縮面筋，增強其彈性和延伸性，改善面團的工藝性能，可以減少加工過程中的斷條率，同時有一定的調(diào)味作用[18-19]。

在單因素試驗基礎(chǔ)上，利用均勻設(shè)計法，考察葡萄糖氧化酶添加量、脂肪酶添加量、谷朊粉添加量、食鹽添加量和加水量對元麥面條品質(zhì)的影響，并通過逐步回歸法對數(shù)據(jù)進行分析，得到它們之間關(guān)系的二次多項回歸模型，經(jīng)驗證該模型擬合程度高。優(yōu)化得到的元麥面條生產(chǎn)工藝是：葡萄糖氧化酶添加量20 mg/kg，脂肪酶添加量為15 mg/kg，谷朊粉添加量為8%，食鹽添加量為3%，加水量為60%，此時元麥面條綜合評分與模型預(yù)測值基本符合。說明利用均勻設(shè)計法優(yōu)化元麥面條生產(chǎn)工藝是可行的，可為元麥面條的生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

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(責(zé)任編輯：許晶晶)

Optimization of Processing of Naked Barley Noodles by Uniform Design

SONG Ju-yi, CHEN Hui, LIU Jian, WEI Ya-feng*, WANG Yong-qiang, HAO De-rong

(Institute of Agricultural Sciences in Riparian Region of Jiangsu, Rugao 226541, China)

Uniform design and stepwise regression analysis were used to explore the effects of five factors (glucose oxidase, lipase, vital gluten, NaCl and water) at 5 levels on the quality of processed naked barley noodles. The optimal processing parameters of naked barley noodles were obtained as follows: 20 mg/kg glucose oxidase, 15 mg/kg lipase, 8% vital gluten, 3% NaCl and 60% water. Under the above optimum conditions, the processed naked barley noodles had the highest comprehensive quality, which was basically in line with the predicted value by simulation model.

Naked barley; Noodles; Uniform design; Improvement of quality

2017-01-16

江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項目“元麥品質(zhì)優(yōu)化及主食類制品加工關(guān)鍵技術(shù)研究”[CX(14)2123]。 江蘇省“333工程” 培養(yǎng)資金資助項目“元麥品質(zhì)調(diào)優(yōu)標準化栽培及主食類制品加工關(guān)鍵技術(shù)研究”(BRA2014104)。

宋居易(1989─)，女，安徽淮南人，研究實習(xí)員，碩士，主要從事食品加工及貯藏研究。*通訊作者：魏亞鳳。

TS213.2

A

1001-8581(2017)06-0084-06