響應面法優(yōu)化破壁猴頭菇粉、人參粉半干面工藝

方頌平 ，卞辰，楊娜，胡運成，金銳，徐亞

1. 亳州學院生物與食品工程系（亳州 236800）；2. 養(yǎng)生型配制酒亳州市重點實驗室（亳州 236800）

猴頭菇營養(yǎng)豐富，含有豐富蛋白質和人體所必需的8種氨基酸[1]。研究發(fā)現(xiàn)，猴頭菇提取物顆粒能有效改善慢性萎縮性胃炎和胃黏膜損傷[2]，猴頭菇多糖對慢性胃潰瘍形成有明顯抑制作用[3]，因此利用猴頭菇可開發(fā)系列養(yǎng)胃食品，如猴頭菇餅干[4]、果醋、掛面[5-6]、益生菌奶片[7]等；人參是中國傳統(tǒng)名貴中藥材，具有延緩衰老的功效[8]，原中華人民共和國衛(wèi)生部規(guī)定5年及5年以下人工種植人參可用于普通食品開發(fā)；近年來，細胞破壁技術在中藥飲片[9]、食品原料[10]得到廣泛應用。細胞破壁技術將物料粉碎至10 μm以下，大部分細胞的細胞壁被打破[11]，通過破壁粉碎可改善有效成分溶出效率[12]。

半干面是生濕面及制品[13]的一種，保留了生濕面制品的口感，又使保質期得到延長[14]，半干面市場份額逐年增加。隨著消費者對營養(yǎng)和健康的追求，營養(yǎng)型半干面成為一個重要研究方向。蒲傳奮等[15]以紅棗和秋葵為輔料開發(fā)一種復合營養(yǎng)生濕面，黃梓芮等[16]以猴頭菇、魔芋粉研制烘干面條；目前以破壁猴頭菇、人參粉為輔料制作半干面的研究，鮮有報道。

1 材料與方法

1.1 主要材料

麥芯粉（益海周口小麥工業(yè)有限公司）；谷朊粉（新鄉(xiāng)良潤全谷物食品有限公司）；猴頭菇粉、人參粉（人工種植，亳州康美中藥材市場）。

1.2 儀器與設備

JYN-YM1家用面條機（杭州九陽生活電器有限公司）；UV-9000S分光光度計（上海元析儀器有限公司）；XDW-15B振動式超微粉碎機（濟南達微機械有限公司）；生化培養(yǎng)箱（上海躍進醫(yī)療器械有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 破壁猴頭菇粉、破壁人參粉制備

將猴頭菇粉、人參粉烘干到水分12%以下，采用超微粉碎機，粉碎顆粒度＜0.048 mm。

1.3.2 半干面制作流程

半干面制備參考徐丹等[17]方法。半干面制作流程：和面→醒發(fā)（25 ℃、20 min）→壓延→成型→適度脫水→緩蘇→整形→包裝。

1.3.3 面條感官評分測定

取面條50 g，置于500 mL水中，維持水微沸，面條中間白芯剛消失時取出，用水沖10 s，感官評分標準參考SB/T 10137面條品嘗項目和評分。

1.3.4 半干面延伸特性測定

取5根成型半干面，切成20 cm，拉伸后斷裂時長度與原長度之差，即為半干面延伸特性；

1.3.5 半干面面湯透光率

取30根半干面，加水1 000 mL，煮5 min，取面湯100 mL于燒杯中，靜置10 min，在720 nm測定上清液透光率。

1.4 單因素試驗

以面粉100 g為基準，破壁猴頭菇粉、破壁人參粉、谷朊粉添加量分別為5%，3%和2%，依次考察加水量（43%，44%，45%，46%，47%和48%），按1.3.2方法制備半干面，確定最佳加水量；選擇最佳加水量，破壁猴頭菇粉按（3%，4%，5%，6%，7%和8%），破壁人參粉按（1%，2%，3%，4%，5%和6%）及谷朊粉按（0，0.5%，1.0%，1.5%和2.0%，2.5%）添加，按1.3.2方法制備半干面，以感官評分、面湯透光率和面條延伸特性為評價指標，確定破壁猴頭菇粉、破壁人參粉和谷朊粉的最佳添加量。

1.5 Box-Behnken響應面優(yōu)化試驗設計

采用Design-Expert 8.0.6軟件，以面湯透光率為響應值，以破壁猴頭菇粉（A）、破壁人參粉（B）、谷朊粉（C）添加量為因素，采用Box-Behnken設計三因素三水平的響應面優(yōu)化試驗方案，見表1。

表1 Box-Behnken試驗因素水平表 單位：%

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010進行數(shù)據(jù)分析和圖形繪制，SPSS 19.0分析數(shù)據(jù)顯著性，在p＜0.05水平上說明存在顯著差異，Design-Expert 8.0.6軟件進行響應面數(shù)據(jù)分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 加水量對半干面品質的影響

加水量對半干面品質的影響如圖1所示。加水量超過46%后，感官評分逐漸下降，而半干面的延伸特性隨著加水量增加逐漸增加。但加水量超過46%后，面團太軟，出現(xiàn)面條黏連現(xiàn)象，導致感官評分下降。通過單因素方差分析可知，加水量為46%時，感官評分與其他水平結果相比具有顯著差異（p＜0.02）。

圖1 加水量對感官評分和延伸特性的影響

2.1.2 破壁猴頭菇粉對半干面品質的影響

破壁猴頭菇粉對半干面的品質影響如圖2和圖3所示。破壁猴頭菇粉添加量為3%～8%時，半干面感官評分呈先增加后減少趨勢。通過單因素方差分析可知，破壁猴頭菇粉添加量為5%時，感官評分與其他水平結果相比具有極顯著差異（p＜0.01）。但從圖3可以看出，隨著破壁猴頭菇粉添加量增加，面湯透光率和延伸特性呈持續(xù)下降趨勢。主要原因為隨著破壁猴頭菇粉添加量增加，影響面筋網(wǎng)絡的形成以及半干面的適口性和韌性。此外，破壁猴頭菇粉增加導致面湯透光率下降。

圖2 破壁猴頭菇粉對感官評分影響

圖3 破壁猴頭菇粉對面湯透光率和延伸特性的影響

2.1.3 破壁人參粉對半干面品質的影響

破壁人參粉對半干面品質的影響如圖4和圖5所示。破壁人參粉添加量為1%～6%時，半干面的感官評分、延伸特性和面湯透光率呈先增加后降低趨勢。通過單因素方差分析可知，破壁人參粉添加量為3%時，感官評分與其他水平結果相比具有顯著差異（p＜0.02），面湯透光率和延伸特性與其他水平相比差異極顯著（p＜0.01）。但破壁人參粉有苦味[18]，添加量過高，半干面苦味明顯，感官評分下降。

2.1.4 谷朊粉對半干面品質的影響

谷朊粉粉添加量對半干面品質的影響如圖6和圖7所示。隨著谷朊粉添加量增加，半干面的感官評分、延伸特性和面湯透光率呈增加趨勢。通過單因素方差分析可知，谷朊粉添加量為2%時，感官評分、面湯透光率與其他水平結果差異極顯著（p＜0.01），延伸特性與其他水平結果差異不顯著（p＞0.05）。

圖4 破壁人參粉對感官評分的影響

圖5 破壁人參粉對面湯透光率和半干面延伸特性的影響

2.2 響應面優(yōu)化破壁猴頭菇、人參粉半干面工藝

2.2.1 回歸模型的建立及方差分析

根據(jù)單因素試驗結果，選取破壁猴頭菇粉（A）、破壁人參粉（B）、谷朊粉（C）添加量為考察因素，以差異極顯著的面湯透光率（Y）為響應值進行3因素3水平的響應面優(yōu)化試驗，響應面分析結果見表2，方差分析結果見表3。

圖6 谷朊粉對感官評分的影響

圖7 谷朊粉對面湯透光率和半干面延伸特性的影響

表2 響應面法設計與試驗結果

表3 以面湯透光率為評價指標的響應面試驗回歸模型方差分析

運用Design-Expert 8.0.6軟件對表2試驗數(shù)據(jù)進行回歸分析，并進行方程擬合，獲得以面湯透光率（%）與破壁猴頭菇粉（A）、破壁人參粉（B）、谷朊粉（C）的回歸方程：Y=68.62-5.46A-1.19B+4.61C+1.50AB-（1.0E-2）AC-2.65BC+0.86A2-4.98B2-1.62C2。

由表3可知，模型p＜0.000 1，說明回歸模型效果極顯著，具有統(tǒng)計學意義。模型失擬項p=0.735 7＞0.05，失擬項不顯著，所選模型與試驗的擬合度較好。3個因素破壁猴頭菇粉（A）、破壁人參粉（B）、谷朊粉（C），F(xiàn)值分別為71.92，3.43和51.31，表明3個因素對面湯透光率影響的主次順序關系依次為A＞C＞B，二次項B2對結果影響極顯著（p＜0.01），其他項對結果影響不顯著（p＞0.05）。

2.2.2 各因素交互作用的響應面分析

各因素交互作用對半干面面湯透光率影響如圖8所示，因素B與因素C之間所形成的響應面曲面坡度在兩因素交互作用響應面圖中最為陡峭，即破壁人參粉添加量（B）與谷朊粉添加量（C）之間交互作用對半干面面湯透光率的影響最大。結果與表3方差分析所得破壁人參粉添加量（B）與谷朊粉添加量（C）之間交互作用對半干面面湯透光率的影響顯著（p＜0.05）的結論吻合。

圖8 各因素交互作用對面湯透光率影響的響應曲面及等高線

2.2.3 最佳工藝驗證試驗

通過Design-Expert 8.0.6軟件分析，確定破壁猴頭菇、人參粉半干面最佳配方工藝：破壁猴頭菇粉添加量為4%、破壁人參粉添加量為3.0%、谷朊粉添加量為2.5%。在此優(yōu)化條件下，半干面面湯透光率預測值為84.05%。以最優(yōu)條件驗證破壁猴頭菇、人參粉半干面的面湯透光率為83.96%，與預測值基本一致，證明模型合理可靠。

3 結論

根據(jù)單因素試驗結果，以破壁猴頭菇粉、破壁人參粉、谷朊粉添加量為考察因素，差異極顯著的面湯透光率為響應值進行響應面優(yōu)化試驗，建立破壁猴頭菇粉、人參粉半干面工藝二次回歸模型，研究出最佳工藝為破壁猴頭菇粉添加量為4%、破壁人參粉添加量為3.0%、谷朊粉添加量為2.5%，面湯透光率為83.96%，與模型預測值基本一致。通過方差分析，驗證模型的預測值與實際值擬合度較高。研究結果可為開發(fā)營養(yǎng)型半干面提供參考。