苦蕎饃干配方優(yōu)化

胡俊君，李云龍，儀鑫，蘇勇，孫元琳

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)山西功能食品研究院，山西太原030031；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，山西太原030031；3.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西太谷030801；4.運城學(xué)院生命科學(xué)系，山西運城044000）

苦蕎營養(yǎng)成分全面，藥用價值高。它含有豐富的黃酮類物質(zhì)，部分淀粉與黃酮類物質(zhì)相結(jié)合，可形成低消化率的淀粉，延緩人體對淀粉的吸收[1]。研究證明，苦蕎食品具有良好的降血糖、降血脂、降血壓作用，對于預(yù)防改善慢性疾病有良好的作用[2-3]。然而，苦蕎等雜糧因缺乏面筋蛋白，不易形成面團，缺乏黏彈性[4-5]，通常通過燙面的方式促使其形成面團。

擠壓技術(shù)目前常被用于改善雜糧粉的加工品質(zhì)及食用品質(zhì)。張艷榮等[6]通過優(yōu)化擠壓技術(shù)對玉米粉進行改性處理，得到面團彈性接近小麥粉的擠壓玉米粉。朱永義等[7]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)擠壓膨化處理的糙米粉的淀粉顆粒大小及相互間距增加且表面變得光滑，其食用品質(zhì)得到改善。孫曉靜[8]通過比較蒸制、煮制、烘烤、微波和擠壓膨化對苦蕎面團性質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)擠壓膨化后的苦蕎粉形成的面團具有較好的黏彈性，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)均勻、連續(xù)，食用品質(zhì)得到改善。

本試驗在小麥粉的基礎(chǔ)上，分別添加未經(jīng)擠壓處理的苦蕎生粉和經(jīng)擠壓處理的苦蕎熟粉，制作苦蕎饃干。比較兩種苦蕎粉、酵母粉及加水量對苦蕎饃干感官評分的影響，在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選取苦蕎熟粉進行添加，以感官評分為響應(yīng)值，通過響應(yīng)面優(yōu)化法，對苦蕎饃干的配方進行優(yōu)化，改善其營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，促進苦蕎產(chǎn)品的多樣化。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

苦蕎生粉：山西省雁門清高食品有限公司；苦蕎熟粉：苦蕎生粉經(jīng)雙螺桿擠壓膨化機擠壓處理制備；酵母粉：安琪酵母股份有限公司。

無水三氯化鋁（分析純）：天津大茂化學(xué)試劑廠；乙酸鉀、無水甲醇（分析純）：天津市瑞金特化學(xué)品有限公司；蘆?。藴势罚荷虾櫧莼瘜W(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

KETSE20/40雙螺桿擠壓膨化機：德國Brabender；XF-15發(fā)酵箱：廣州市廚寶烘焙機械設(shè)備有限公司；PL-4遠紅外線食品烘爐：廣東番禺市恒聯(lián)食品機械廠；SQP電子天平：賽多利斯科學(xué)儀器有限公司；THZ-82水浴恒溫振蕩箱：金壇市榮華儀器制造有限公司；A380紫外-可見分光光度計：上海翰藝儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 苦蕎粉擠壓熟化處理

擠壓前調(diào)整苦蕎粉水分至24%，擠壓膨化機運行溫度：一區(qū)：30℃；二區(qū)：80℃；三區(qū)：120℃；四區(qū)：150 ℃；五區(qū)：160℃，螺桿轉(zhuǎn)速：200 r/min，苦蕎粉經(jīng)擠壓工藝后，粉碎過100目篩，制得苦蕎熟粉。

1.3.2 工藝流程

稱量→過篩→混合→酵母活化→和面→壓面→成型→醒發(fā)→蒸制→冷卻→切片→烤制→冷卻[9]

1.3.3 操作要點

參考相關(guān)文獻[9-10]，整理饃干加工工藝操作要點如表1所示。

表1 工藝操作要點Table 1 Key points of process operations

1.3.4 感官評定標準

根據(jù)相關(guān)文獻[11-12]略有修改：感官評定滿分100分，包括苦蕎饅頭（50%），苦蕎饃干（50%）兩部分，其中苦蕎饅頭指標包括彈性（10%）、表面色澤（10%）、表面結(jié)構(gòu)（10%）、比容（15%）、寬高比（5%），苦蕎饃干指標包括內(nèi)部結(jié)構(gòu)（20%）、硬度（10%）、脆度（10%）、食味（10%）9項，將兩部分得分相加即為苦蕎饃干感官評分?？嗍w饅頭和苦蕎饃干的評定標準見表2。

1.3.5 單因素試驗

1.3.5.1 苦蕎粉添加量對苦蕎饃干品質(zhì)的影響

苦蕎生粉和熟粉的添加量分別為混合粉量（小麥粉和苦蕎粉的混合粉，下同）的5%、10%、15%、20%、25%，酵母添加量為混合粉的1%，加水量為混合粉的41%，考察兩種苦蕎粉的添加量對苦蕎饅頭品質(zhì)的影響

表2 感官評定標準Table 2 Sensory evaluation standard

1.3.5.2 酵母添加量對苦蕎饃干品質(zhì)的影響

酵母的添加量分別為混合粉的0.5%、1%、1.5%、2.0%、2.5%，苦蕎生粉和熟粉的添加量均分別為混合粉10%，加水量為混合粉的41%，考察酵母粉的添加量對苦蕎饅頭品質(zhì)的影響。

1.3.5.3 加水量對苦蕎饃干品質(zhì)的影響

加水量分別為混合粉的35%、38%、41%、44%、47%，苦蕎生粉和熟粉的添加量均分別為混合粉的10%，酵母添加量為混合粉的1%，考察加水量對苦蕎饅頭品質(zhì)的影響。

1.3.6 響應(yīng)面優(yōu)化試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選擇苦蕎熟粉進行響應(yīng)面優(yōu)化試驗，苦蕎饃干的響應(yīng)面試驗因素與水平見表3。運用Design Expert 8.0軟件進行響應(yīng)面分析，以感官評分為響應(yīng)值得出熟粉苦蕎饃干最佳配方。

表3 苦蕎饃干響應(yīng)面試驗因素與水平設(shè)計Table 3 Experimental factors and level design of response surface of tartary buckwheat dried bun

1.3.7 苦蕎饃干水分含量測定

參照國標GB/T 5009.3-2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》[13]，進行苦蕎饃干水分測定。

1.3.8 苦蕎饃干總黃酮含量測定

精確稱取樣品 5.0 g，料液比 1 ∶10（g/mL），以 70%甲醇為提取溶劑，于70℃提取3 h，得到樣液。按照行業(yè)標準NY/T1295-2007《蕎麥及其制品中總黃酮含量的測定》[14]，進行苦蕎饃干總黃酮含量測定（以干基計）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Origin 9.0作圖，運用Design Expert 8.0軟件進行苦蕎饃干配方優(yōu)化。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1 酵母粉添加量對饃干感官評分的影響

酵母粉添加量對苦蕎饃干感官評分的影響如圖1所示。

圖1 酵母添加量對苦蕎饃干感官評分的影響Fig.1 Effect of yeast addition on sensory score of tartary buckwheat dried bun

無論苦蕎生粉還是苦蕎熟粉，苦蕎饃干的感官評分隨著酵母粉添加量的增大先升高后降低，苦蕎生粉和熟粉饃干的感官評分均在酵母添加量為1.5%時出現(xiàn)峰值。其原因可能是酵母添加量少，饅頭過硬、彈性小，饃干發(fā)硬，表面粗糙，有很多小氣泡；但是酵母添加過多，面筋持氣性弱，蒸得的饅頭扁塌，饃干表面氣泡較大[15]。綜上，酵母粉的最佳添加量為1.5%。

2.1.2 加水量對饃干感官評分的影響

加水量對苦蕎饃干感官評分的影響如圖2所示。

圖2 加水量對苦蕎饃干感官評分的影響Fig.2 Effect of water addition on sensory score of tartary buckwheat dried bun

無論苦蕎生粉還是苦蕎熟粉，饃干感官評分隨著加水量的增加先升高后降低，苦蕎熟粉饃干的感官評分在加水量為41%時出現(xiàn)峰值，苦蕎生粉饃干的感官評分在加水量為38%時出現(xiàn)峰值?？嗍w饃干感官評分隨加水量先升后降的原因可能是加水量少，面筋不能充分吸水潤脹，饅頭表面干裂，饃干烤制時容易產(chǎn)生裂紋，咀嚼時干硬；但是加水越多，面團越軟，饅頭高度越低，比容越大，饃干形狀越扁[16]。而苦蕎熟粉饃干的最佳加水量比苦蕎生粉的大，可能是苦蕎粉經(jīng)擠壓工藝處理后，淀粉糊化甚至發(fā)生降解，苦蕎粉的吸水率增大導(dǎo)致的。綜上，熟粉水的最佳添加量為41%，生粉水的最佳添加量為38%。

2.1.3 苦蕎粉添加量對饃干感官評分的影響

苦蕎粉的添加量對苦蕎饃干感官評分的影響如圖3所示。

圖3 苦蕎粉添加量對饃干感官評分的影響Fig.3 Effect of tartary buckwheat flour addition on sensory score of tartary buckwheat dried bun

苦蕎饃干的感官評分隨著苦蕎粉添加量的增大先升高后降低，苦蕎生粉添加量在10%時其饃干感官評分出現(xiàn)峰值，苦蕎熟粉添加量在15%時其饃干感官評分出現(xiàn)峰值。感官評分最高時，苦蕎熟粉的添加量比苦蕎生粉添加量高的原因可能是：未經(jīng)擠壓處理的苦蕎生粉由于缺少醇溶蛋白[17-18]，不能形成面筋結(jié)構(gòu)，隨苦蕎粉添加量的增大，混合粉形成的面團不具備良好的彈性和延展性，饅頭彈性小、顏色深，饃干堅硬，感官評分低；經(jīng)擠壓工藝處理后，淀粉糊化、降解，直鏈淀粉含量增加，淀粉吸水性增強，有利于面團的形成，面團結(jié)合力得到提高，苦蕎的粉質(zhì)特性得到改善[4]，使得苦蕎熟粉的添加量增加，成品饃干仍可內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松、口感酥脆，饃干的感官評分較高。但隨著苦蕎熟粉添加量的增大，淀粉糊化形成的凝膠增多，面團變黏，延展性變差，饃干的口感、形狀變差，因而制作的饃干感官評分會下降。

綜上，苦蕎生粉的最佳添加量為10%，苦蕎熟粉的最佳添加量為15%，在后期饃干響應(yīng)面優(yōu)化試驗中選取苦蕎熟粉作為原料。

2.2 響應(yīng)面試驗結(jié)果分析

2.2.1 回歸方程的建立

對苦蕎饃干配方進行優(yōu)化的響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果見表4。

表4 苦蕎饃干響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果Table 4 Experimental design and results of response surface of tartary buckwheat dried bun

苦蕎饃干配方試驗設(shè)計方案如表4，其中編號為1、5、8、9、14 的為中心試驗，用來估計試驗的誤差，其余為析因試驗。以感官評分為響應(yīng)值得擬合二次回歸方程如下：

2.2.2 方差分析

對苦蕎饃干配方進行響應(yīng)面優(yōu)化的方差結(jié)果見表5。

表5 苦蕎饃干回歸模型的方差結(jié)果Table 5 Variance results of regression model of tartary buckwheat dried bun

從表5可以看出，苦蕎饃干配方的回歸方程模型顯著（P＜0.0001），達到了極顯著水平，即該模型具有統(tǒng)計學(xué)意義，失擬項不顯著（P=0.2427），說明該回歸方程與實際情況吻合良好，試驗誤差較小，因此可以用該回歸方程代替真實點對試驗結(jié)果進行分析。回歸系數(shù)R2=0.9877，表明該模型相關(guān)度好，且變異系數(shù)C.V.%=0.41，進一步說明該回歸模型與真實試驗的擬合度較為接近，穩(wěn)定性較好，可以用來對苦蕎饃干制作配比的確定進行初步判定和分析。回歸模型各項的方差分析表明，響應(yīng)值的變化相當復(fù)雜，各個具體試驗因素對響應(yīng)值的影響不是簡單的線性關(guān)系，而是呈二次拋物面關(guān)系。回歸模型中作用顯著項為 C，AB，BC，A2，B2，C2。

2.2.3 響應(yīng)面圖分析

苦蕎饃干配方各因素間的響應(yīng)面圖如圖4～圖6所示。

圖4 苦蕎添加量與加水量交互作用對苦蕎饃干感官評分的影響Fig.4 Effect of interaction between tartary buckwheat flour addition and water addition on the sensory score of tartary buckwheat dried bun

圖5 苦蕎添加量與酵母添加量交互作用對苦蕎饃干感官評分的影響Fig.5 Effect of interaction between tartary buckwheat flour addition and yeast addition on the sensory score of tartary buckwheat dried bun

由圖4～圖6可知，苦蕎熟粉添加量與酵母添加量，苦蕎熟粉添加量與加水量，酵母添加量與加水量兩兩之間存在著交互作用。響應(yīng)面曲面圖坡度越陡峭，表明兩個因素之間的交互作用對苦蕎饃干感官評分影響越顯著，反之，則不顯著[19-20]。二維等高線的形狀反映兩因素交互作用的強弱，越趨于橢圓形表明交互作用顯著，越趨于圓形則不顯著[21-22]。

圖6 酵母添加量與加水量交互作用對苦蕎饃干感官評分的影響Fig.6 Effect of interaction between yeast addition and water addition on the sensory score of tartary buckwheat dried bun

如圖4～圖6所示，結(jié)合表5，在試驗范圍內(nèi)，苦蕎熟粉添加量與加水量兩者交互作用對感官評分的影響最小，具體表現(xiàn)為響應(yīng)面曲面明顯，等高線較橢圓，F(xiàn)值0.41?？嗍w熟粉添加量與酵母添加量兩者交互作用對感官評分的影響較顯著，具體表現(xiàn)為響應(yīng)面曲面明顯，等高線較橢圓，F(xiàn)值1.24。酵母添加量與加水量兩者交互作用對感官評分的影響最顯著，具體表現(xiàn)為響應(yīng)面曲面明顯，等高線橢圓，F(xiàn)值17.13。

結(jié)合回歸模型分析結(jié)果，苦蕎饃干最佳配方為：苦蕎熟粉添加量14.71%、酵母添加量1.45%、加水量41.13%，此時感官評分為85.911 4。為驗證結(jié)論并結(jié)合實際情況，將苦蕎饃干最佳配方調(diào)整為：苦蕎熟粉添加量15%、酵母添加量1.5%、加水量41%，并進行3次平行試驗，經(jīng)驗證，感官評分實際為85.5，與理論預(yù)測值基本吻合，證明該模型能較好地預(yù)測感官評分。

2.2.4 苦蕎饃干水分及總黃酮含量測定

根據(jù)GB/T 5009.3-2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》方法，測得苦蕎饃干中水分為5.4%，根據(jù)查找文獻營養(yǎng)饃干理化指標水分≤6%[23]，說明本苦蕎饃干符合要求。根據(jù)NY/T 1295-2007《蕎麥及其制品中總黃酮含量的測定》方法，測得最佳配方下苦蕎饃干中總黃酮含量為0.35 mg/g。

3 結(jié)論

通過單因素試驗以及響應(yīng)面優(yōu)化試驗分析得到，苦蕎饃干的最佳配方為：苦蕎熟粉15%，酵母粉1.5%，加水量41%，此時苦蕎饃干的感官評分為85.5，說明可被大部分人接受。在苦蕎饃干配方中，通過擠壓熟化處理，苦蕎粉的添加量得到提高，感官評分高于生粉制作的苦蕎饃干，且苦蕎熟粉饃干口感更酥脆。在此試驗中可發(fā)現(xiàn)，擠壓工藝對苦蕎粉的粉質(zhì)性質(zhì)有改善作用，后續(xù)可對其具體影響機理進行研究。