高含量苦蕎面條品質(zhì)改良研究

劉 建,張星燦,2,吳 淼,楊 健,華苗苗

(1.四川東方主食產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，四川 成都 611130； 2.四川省食品發(fā)酵工業(yè)研究設(shè)計院，四川 成都 611130)

面條是我國居民日常主食之一，食用方式多樣，易保存，在人們?nèi)粘Ｉ钪姓加惺种匾牡匚籟1-2]。傳統(tǒng)小麥粉面條多為精白小麥粉制作，精細(xì)化的加工使其具有良好的食用品質(zhì)，但長期食用會引發(fā)“主營養(yǎng)過剩、微量營養(yǎng)元素缺乏”等問題[3]。

苦蕎營養(yǎng)豐富，還含有豐富的生物類黃酮等生理活性物質(zhì)，在臨床上具有降低血糖、血脂的作用[4-5]?？嗍w面條是市售雜糧面條中的常見品種[6]，是以雜糧彌補(bǔ)傳統(tǒng)面條營養(yǎng)缺陷的研究熱點之一。但苦蕎蛋白結(jié)構(gòu)與小麥蛋白結(jié)構(gòu)差異較大，本身并不能形成面筋蛋白[7]，所以傳統(tǒng)壓延法制作的苦蕎面條苦蕎粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般不超過30%[8-9]，苦蕎的營養(yǎng)補(bǔ)充作用并不突出。雖然通過預(yù)糊化工藝或者擠壓工藝可以實現(xiàn)高含量苦蕎面條的加工[7,10]，但并不適用于傳統(tǒng)掛面加工廠的推廣。

本研究基于傳統(tǒng)壓延加工工藝，以提高面條中苦蕎添加量到70%為目的，以谷朊粉、食用鹽、食用堿、魔芋膠、沙蒿膠等輔料為研究對象優(yōu)化高含量苦蕎面條物料配比方案，改善高含量苦蕎面條的感官品質(zhì)、烹調(diào)品質(zhì)及質(zhì)構(gòu)特性，為實現(xiàn)高含量苦蕎面條工廠化生產(chǎn)及推廣提供參考。

1 材料與方法

1.1 主要原輔料

苦蕎，環(huán)太生物科技股份有限公司；高筋小麥粉，綿陽仙特米業(yè)有限公司；谷朊粉，河南蜜丹兒商貿(mào)有限公司；食用鹽，四川省鹽業(yè)總公司；食用堿(食用碳酸鈉)，安琪酵母股份有限公司；魔芋膠，河南萬邦實業(yè)有限公司；沙蒿膠，廣州通哲生物科技有限公司。

1.2 主要實驗儀器

臥式和面機(jī)，上海賽璞機(jī)械制造有限公司；壓面機(jī)，松日機(jī)械制造有限公司；Universal TA質(zhì)構(gòu)儀，上海騰拔儀器科技有限公司；GZX-9140MBE電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海博訊儀器設(shè)備有限公司；DF-50-A水冷雙級高速齒輪傳動粉碎機(jī)，溫嶺市林大機(jī)械有限公司；電磁爐，蘇泊爾家用電器；JCS-W電子秤，哈爾濱眾匯衡器有限公司；ACS-30電子天平，永康市永州衡器有限公司。

1.3 實驗設(shè)計與方法

1.3.1高含量苦蕎面條制作工藝

高含量苦蕎面條制作工藝見圖1。

圖1 高含量苦蕎面條制作工藝

苦蕎粉碎過120目篩；苦蕎粉添加量為物料總干重的70%；高筋小麥粉添加量根據(jù)其他配料添加量調(diào)整；加水量為物料總干重的40%；面條尺寸為180 mm×0.6 mm×0.6 mm。

1.3.2實驗設(shè)計

1.3.2.1谷朊粉添加量單因素實驗

根據(jù)前期預(yù)實驗結(jié)果，在高含量苦蕎面條制作工藝的基礎(chǔ)上，改變谷朊粉添加量為10%、12%、14%、16%、18%、20%進(jìn)行單因素實驗。

1.3.2.2食用鹽添加量單因素實驗

在1.3.2.1的基礎(chǔ)上，固定谷朊粉添加量為16%，改變食用鹽添加量為0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%進(jìn)行單因素實驗。

1.3.2.3食用堿添加量單因素實驗

在1.3.2.2的基礎(chǔ)上，維持谷朊粉添加量為16%不變，固定食用鹽添加量為1.5%，改變食用堿添加量為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%進(jìn)行單因素實驗。

1.3.2.4魔芋膠添加量單因素實驗

在1.3.2.3的基礎(chǔ)上，維持谷朊粉添加量為16%、食用鹽添加量為1.5%不變，固定食用堿添加量為0.3%，改變魔芋膠添加量為0.4%、0.8%、1.2%、1.6%、2.0%、2.4%進(jìn)行單因素實驗。

1.3.2.5沙蒿膠添加量單因素實驗

在1.3.2.4的基礎(chǔ)上，維持谷朊粉添加量為16%不變、食用鹽添加量為1.5%、食用堿添加量為0.3%不變，固定魔芋膠添加量為1.2%，改變沙蒿膠添加量為0.005%、0.01%、0.015%、0.02%、0.025%、0.03%進(jìn)行單因素實驗。

1.3.2.6響應(yīng)面優(yōu)化實驗設(shè)計

在單因素實驗的基礎(chǔ)上，選取合適范圍的谷朊粉、食用鹽、食用堿、魔芋膠、沙蒿膠添加量為自變量，各取3個水平，通過Box-Behnken實驗設(shè)計，建立高含量苦蕎面條品質(zhì)改良劑對高含量苦蕎面條感官評分影響的數(shù)學(xué)模型，確定高含量苦蕎面條最佳物料配比方案，Box-Behnken實驗的變量設(shè)計見表1。

表1 Box-Behnken實驗變量設(shè)計表

1.3.3實驗方法

1.3.3.1烹調(diào)時間測定

按LS/T 3212—2014《掛面》測定烹調(diào)時間。

1.3.3.2烹調(diào)損失率測定

按LS/T 3212—2014《掛面》測定烹調(diào)損失率。

1.3.3.3熟斷條率測定

按LS/T 3212—2014《掛面》測定熟斷條率。

1.3.3.4感官評價

采用20人盲評法，由20名對食品感官評價有經(jīng)驗的人員構(gòu)成評價小組，以表2指標(biāo)為依據(jù)對本實驗高含量苦蕎面條進(jìn)行感官評分。

表2 感官評分指標(biāo)

1.3.3.5苦蕎面條質(zhì)構(gòu)測定

面條TPA測定方法[11]：將烹調(diào)(烹調(diào)時間按1.3.3.1測定時間)好的樣品，瀝干水分后放置在測試裝置上，進(jìn)行質(zhì)構(gòu)測定，測定參數(shù)見表3，每個樣品重復(fù)測試6次，每次測定時間不超過10 min，測定指標(biāo)包括硬度、彈性、回復(fù)性、咀嚼性。

表3 質(zhì)構(gòu)儀操作參數(shù)

面條拉伸實驗：將烹調(diào)(烹調(diào)時間按1.3.3.1測定時間)好的樣品掛置P/SPR面條拉伸裝置，進(jìn)行測試，每個樣品重復(fù)6次。測試參數(shù)設(shè)定如下：測前速度1 mm/s；測試速度3.3 mm/s；測后速度10 mm/s；引發(fā)力5g；拉伸距離35 mm。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用統(tǒng)計軟件Excel2016、SPSS20.0、Design-expert10.0.4進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 高含量苦蕎面條品質(zhì)優(yōu)化單因素實驗

2.1.1谷朊粉添加量對面條品質(zhì)的影響

不同谷朊粉添加量對面條品質(zhì)的影響見圖2。

圖2 不同谷朊粉添加量對面條品質(zhì)的影響

由圖2可知，隨著谷朊粉添加量的增加，面條的烹調(diào)損失率和熟斷條率逐漸降低，感官評分隨之上升，峰值出現(xiàn)在谷朊粉添加量為16%時，此后，面條烹調(diào)損失率和熟斷條率趨于平穩(wěn)，感官評分出現(xiàn)下降。谷朊粉是小麥中提取的天然蛋白，它能填補(bǔ)因苦蕎高添加量(70%)造成物料中的小麥蛋白缺失，進(jìn)而提高面團(tuán)中面筋蛋白含量，增強(qiáng)面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)完整性，使其能更好的包裹苦蕎淀粉顆粒，形成緊密的面筋結(jié)構(gòu)，從而降低面條的烹調(diào)損失率和提高面條的感官評分[12]。在實驗過程中，過多的添加谷朊粉則會造成苦蕎面條烹調(diào)之后出現(xiàn)粘牙等現(xiàn)象，導(dǎo)致面條食用品質(zhì)降低。綜合考慮，本研究選取14%～18%的谷朊粉添加量進(jìn)行后續(xù)優(yōu)化。

2.1.2食用鹽添加量對面條品質(zhì)的影響

不同食用鹽添加量對面條品質(zhì)的影響圖3。

圖3 不同食用鹽添加量對面條品質(zhì)的影響

由圖3可知，隨著食用鹽添加量的增加，高含量苦蕎面條的烹調(diào)損失率和蒸煮損失率均逐漸減??；而感官評分則是先逐漸提高后出現(xiàn)下降，峰值出現(xiàn)在食用鹽添加量為1.5%時。適量添加食用鹽能促進(jìn)面筋蛋白的溶膠凝結(jié)[13]，改善面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使面筋網(wǎng)絡(luò)更加緊密，從而減少在烹調(diào)過程中的物質(zhì)溶出，降低面條的熟斷條率[13]；過多的添加食用鹽會導(dǎo)致面條感官品質(zhì)出現(xiàn)下降，主要表現(xiàn)在面條咸味增強(qiáng)，引起消費者不適。另外，從營養(yǎng)健康的角度，人體對食用鹽的攝入不宜過多，面條作為主食之一，食用鹽含量宜控制在低水平上。綜合考慮，本研究選取1%～2%的食用鹽添加量進(jìn)行后續(xù)優(yōu)化。

2.1.3食用堿添加量對面條品質(zhì)的影響

不同食用堿添加量對面條品質(zhì)的影響圖4。

圖4 不同食用堿添加量對面條品質(zhì)的影響

由圖4可知，高含量苦蕎面條的烹調(diào)損失率、熟斷條率隨著食用堿的添加量的增加逐漸下降，超過0.4%后，下降幅度逐漸趨于平緩；感官評分則呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，峰值出現(xiàn)在食用堿添加量0.3%時。食用堿可以調(diào)節(jié)面團(tuán)的pH環(huán)境，影響二硫鍵的形成，適量添加食用堿可以增加二硫鍵的含量，使面條結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，從而降低面條的烹調(diào)損失率和熟斷條率，提高面條的感官品質(zhì)，但這種變化隨著食用堿的持續(xù)增加而趨于穩(wěn)定[4]；另外，食用堿過多還會引起面條發(fā)黃、堿味過重等問題，引起面條的感官品質(zhì)降低。綜合考慮，本研究選取0.2%～0.4%的食用堿添加量進(jìn)行后續(xù)優(yōu)化。

2.1.4魔芋膠添加量對面條品質(zhì)的影響

不同魔芋膠添加量對面條品質(zhì)的影響圖5。

圖5 不同魔芋膠添加量對面條品質(zhì)的影響

由圖5可知，魔芋膠的添加使高含量苦蕎面條的烹調(diào)損失率、熟斷條率呈先下降后趨于平穩(wěn)的趨勢，而感官評分則先上升后下降，峰值出現(xiàn)在魔芋膠添加量1.6%時。魔芋膠屬于親水膠體，遇水能形成強(qiáng)力凝膠，促進(jìn)苦蕎物料黏聚，并形成薄膜減少面條的烹調(diào)損失，改善面條的食用和感官品質(zhì)；過多的凝膠則會引起面團(tuán)黏聚力過強(qiáng)，進(jìn)而導(dǎo)致面條出現(xiàn)粘牙等現(xiàn)象，并且魔芋膠添加過量還會引起面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)解聚，從而降低面團(tuán)的穩(wěn)定性[15]。綜合考慮，本研究選取1.2%～2.0%的魔芋膠添加量進(jìn)行后續(xù)優(yōu)化。

2.1.5沙蒿膠添加量對面條品質(zhì)的影響

不同沙蒿膠添加量對面條品質(zhì)的影響圖6。

圖6 不同沙蒿膠添加量對面條品質(zhì)的影響

由圖6可知，隨著沙蒿膠添加量的增加，苦蕎面條的烹調(diào)損失率、熟斷條率呈先下降后上升的趨勢，面條的感官得分則先升高后下降，峰值出現(xiàn)在沙蒿膠添加量0.02%時。這是因為沙蒿膠吸水后能形成棉絮狀膠體，提高面團(tuán)的揉和阻力，在揉和過程能增強(qiáng)面團(tuán)的硬度；還可以改變面團(tuán)的流變學(xué)特性，增加面筋效果，同時增強(qiáng)面團(tuán)的穩(wěn)定性，從而降低面條的烹調(diào)損失率以及熟斷條率，提高面條的感官評分[16-17]；過量的添加則會引起面條品質(zhì)的劣化，從而導(dǎo)致面條烹調(diào)損失率以及熟斷條率出現(xiàn)再次上升，并且感官評分下降。綜合考慮，本研究選取0.015%～0.025%的沙蒿膠添加量進(jìn)行后續(xù)優(yōu)化。

2.2 高含量苦蕎面條物料配比響應(yīng)面優(yōu)化實驗

2.2.1實驗回歸模型

根據(jù)單因素實驗結(jié)果，采用5因素3水平進(jìn)行Box-Behnken實驗設(shè)計(因素水平見表1)，得到46個實驗組合點，實驗方案與結(jié)果見表4。

表4 響應(yīng)面設(shè)計的實驗方案與結(jié)果

應(yīng)用Design-Expert10.0.4軟件對表4實驗結(jié)果進(jìn)行多元回歸擬合分析，可得到感官評價(Y)與各因素A、B、C、D、E之間的二次多項模型：

Y=-308.578 96+27.674 27A+

26.118 75B+343C+78.716 15D+

4 001.875E+2.012 5AB-6.725AC+

2.128 13AD-0.25AE-5.35BC-

0.05BD-197BE+18.625CD+

915CE-310DE-0.980 73A2-

16.905B2-496.0416 7C2-

34.580 73D2-842 50E2

回歸方程方差分析結(jié)果見表5。

表5 回歸模型方差分析及顯著性檢驗

由表5可知，根據(jù)F值和P值，因素對產(chǎn)品感官評分(Y)的影響依次為D2>C2>B2>A2>C>E2>A>AB>B>AD>AC>D>E>CD>DE>BE>CE>BC>BD>AE，其中因素A、B、C、AB、AD、A2、B2、C2、D2、E2影響極顯著(P<0.01)，因素AC影響顯著(P<0.05)，其余因素影響不顯著(P>0.05)。該回歸模型P<0.01，表明該方程模型極顯著；模型失擬項不顯著(P=0.166 8>0.05)，即該方程擬合較好；信噪比RSN=18.153大于4，說明模型設(shè)計合理，可用于預(yù)測。

2.2.2交互作用對高含量苦蕎面條感官評分的影響

根據(jù)回歸分析的結(jié)果和已建立的數(shù)學(xué)模型，繪制影響顯著因素的響應(yīng)面和等高線圖，見圖7～圖9。

圖7 AB交互作用響應(yīng)面和等高線

圖8 AC交互作用響應(yīng)面和等高線

圖9 AD交互作用響應(yīng)面和等高線

圖7～圖9響應(yīng)面分析是高含量苦蕎面條感官評分對應(yīng)選取合適范圍的谷朊粉添加量、食用鹽添加量、食用堿添加量、魔芋膠添加量為自變量構(gòu)成的響應(yīng)面曲面圖，可以直觀的反映各自變量對高含量苦蕎面條感官評分的影響。由圖可知AB交互作用中谷朊粉添加量的作用略大于食用鹽添加量的作用；AC交互作用谷朊粉添加量的作用大于食用堿添加量的作用；AD交互作用中谷朊粉添加量的作用略大于魔芋膠添加量的作用。

2.2.3高含量苦蕎面條最佳物料配比方案及驗證實驗

對Design-Expert分析得到的優(yōu)化回歸方程求解極大值，結(jié)果表明，當(dāng)高含量苦蕎面條物料配比為谷朊粉添加量16.41%、食用鹽添加量1.54%、食用堿添加量0.28%、魔芋膠添加量1.60%、沙蒿膠添加量0.02%(配方中其他物料為苦蕎(占比70%)、高筋小麥粉)，預(yù)測感官評分為93.34。

為驗證方案的有效性，結(jié)合實際生產(chǎn)情況，調(diào)整高含量苦蕎面條物料配比方案為苦蕎添加量70%、高筋小麥粉添加量10%、谷朊粉添加量16.4%、食用鹽添加量1.5%、食用堿添加量0.3%、魔芋膠添加量1.6%、沙蒿膠添加量0.02%，在此條件下進(jìn)行3次重復(fù)驗證實驗，感官評分為92.72，標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.03，在模型標(biāo)準(zhǔn)誤差1.14允許范圍內(nèi)，采用響應(yīng)面Box-Behnken優(yōu)化獲得的高含量苦蕎面條品質(zhì)改良方案準(zhǔn)確可靠，對高含量苦蕎面條工廠化生產(chǎn)具有實際的指導(dǎo)意義。

2.3 高含量苦蕎面條的品質(zhì)分析

采用響應(yīng)面優(yōu)化實驗得到的品質(zhì)改良方案制作高含量苦蕎面條樣品，并與選取的市售暢銷品牌面條進(jìn)行食用品質(zhì)與質(zhì)構(gòu)特性的對比。高含量苦蕎面條樣品與市售面條樣品烹調(diào)(按1.3.3.1測定時間烹調(diào))好后，分別測定各個樣品品質(zhì)，結(jié)果見表6。

表6 實驗樣品與市售樣品品質(zhì)對比

從表6數(shù)據(jù)可知，與市售樣品相比，在同等實驗條件下，實驗樣烹調(diào)特性、感官評分與3種市售樣品互有優(yōu)略，整體品質(zhì)差異較小；實驗樣硬度、咀嚼性高于2種市售小麥面條、低于市售苦蕎面條，彈性低于市售苦蕎面條、與2種市售小麥面條對比居中，回復(fù)性高于市售苦蕎面條、居于2種市售小麥面條之間，這是因為實驗樣苦蕎添加量較高以及兩種苦蕎面條加工方式不同而導(dǎo)致的。整體來看，本實驗加工的高含量苦蕎面條綜合品質(zhì)良好，滿足上市的要求。

3 結(jié)論

本研究以谷朊粉、食用鹽、食用堿、魔芋膠、沙蒿膠為輔料，通過單因素實驗及響應(yīng)面優(yōu)化實驗設(shè)計，系統(tǒng)研究谷朊粉、食用鹽、食用堿、魔芋膠、沙蒿膠等輔料添加量對高含量苦蕎面條品質(zhì)的影響，結(jié)果表明：利用掛面工廠現(xiàn)有壓延工藝/設(shè)備加工物料配比為苦蕎添加量70%、高筋小麥粉添加量10%、谷朊粉添加量16.4%、食用鹽添加量1.5%、食用堿添加量0.3%、魔芋膠添加量1.6%、沙蒿膠添加量0.02%的高含量苦蕎面條，測得其烹調(diào)損失率3.12%，熟斷條率1.67%，感官評分92.72，口感良好，具有濃郁的苦蕎風(fēng)味，具備市售推廣的品質(zhì)。本研究有助于解決苦蕎面條在傳統(tǒng)面條工廠加工工藝中存在的添加量不高、易粘輥、易斷條、易渾湯、食用體驗差等問題，實現(xiàn)高含量苦蕎面條利用現(xiàn)有掛面工廠設(shè)備進(jìn)行加工和推廣。