普通小麥粉添加35%甘薯生漿面條的加工工藝優(yōu)化及品質(zhì)分析

鄧雨欣，索文靜，李璐瑕，劉瑤，龔魁杰，李宏軍

（1.山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院，山東 淄博 255049；2.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所，山東 濟南 250100）

面條是許多亞洲國家的主食之一，據(jù)統(tǒng)計，14%～20%的小麥粉用于生產(chǎn)面條［1，2］。鮮面條因水分含量較高，有利于面筋網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，面條色澤鮮亮、口感爽滑、筋道有彈性，頗受消費者喜愛［3］。隨著飲食結(jié)構(gòu)的改變，傳統(tǒng)的小麥面條已經(jīng)不能滿足消費者對食物營養(yǎng)全面化的需求［4］，需要開發(fā)新型面條來豐富品種、強化營養(yǎng)。已開發(fā)的面條包括薯類面條、豆類面條、谷物面條等［5］。

甘薯是世界上僅次于稻谷、小麥、馬鈴薯、玉米和木薯的第六大糧食作物，為100多個國家所種植［6］。甘薯富含多種人體所需的蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、纖維素以及鈣、鐵等礦物質(zhì)，是一種非常有潛力的糧食替代品［7］。在我國，甘薯主要用于鮮食，加工產(chǎn)品多為薯片、薯條等零食及淀粉、粉條等［8］，存在深加工不足、資源利用不充分等問題［9］。研究發(fā)現(xiàn)添加部分甘薯全粉（≤20%）替代小麥粉制作面條，能夠改善面條的品質(zhì)，但添加量過高會降低面條品質(zhì)［10，11］。

與甘薯全粉相比，新鮮甘薯價格低廉，制成甘薯生漿可簡化工藝、節(jié)約成本，并且保留更多的營養(yǎng)成分［6］，但相關(guān)研究鮮有報道。前期研究發(fā)現(xiàn)，添加量超過35%時，由于面團粘度過高，無法壓片切條。拉伸強度主要由面團中形成的面筋蛋白決定，是評價面條品質(zhì)的重要因素之一［12］。本試驗以添加35%甘薯生漿替代部分小麥粉制作面條，研究相應(yīng)加工工藝對面條拉伸特性的影響，旨在獲得加工品質(zhì)優(yōu)良的甘薯生漿面條，豐富面條品種，提高其營養(yǎng)價值，拓寬甘薯利用領(lǐng)域。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

小麥粉（水分13.01%、灰分0.61%、蛋白質(zhì)12.95%）：淄博云海面粉廠；新鮮甘薯（水分72.68%、灰分1.13%、蛋白質(zhì)7.50%）；市售精制鹽。

SPX－250B－Z生化醒發(fā)箱：上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；TA.XT.plus質(zhì)構(gòu)儀，美國Brookfield公司；MT140型系列軋面機：湖北省棗陽市巨鑫機械有限公司；B15三功能攪拌機：廣東力豐機械制造有限公司；MT－5S手動面條機：山東龍口機械有限公司；DHN30A多功能電熱鍋：山東鍋老大有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 添加35%甘薯生漿面條的制作工藝 工藝流程：面粉（加甘薯生漿、食鹽）→和面→靜置→壓延切條→成品。

甘薯生漿制備：將甘薯清洗、去皮、切塊，稱取500 g，用攪拌機打漿得到甘薯生漿。

和面：稱取70 g甘薯生漿和130 g面粉，對照組添加80 mL水，加入2 g食鹽，放入不銹鋼盆中混勻，在室溫下揉3 min。

靜置：用保鮮膜密封和好的面團，放入生化培養(yǎng)箱中靜置30 min。

壓延切條：將靜置后的面團在壓面機上壓延9次，調(diào)整壓面機壓片軸至1 mm左右，再將面團放到壓面機上壓片，把面片放至手動面條機上，切成長20 cm、厚1 mm、寬4 mm的面條。

1.2.2 單因素試驗 通過單因素試驗考察靜置時間、靜置溫度、壓面次數(shù)對面條拉伸特性的影響。靜置溫度30℃、壓面9次條件下設(shè)置靜置時間10、20、30、40、50 min；靜置30 min、壓面9次條件下設(shè)置靜置溫度10、20、30、40、50℃；靜置溫度30℃、靜置30 min條件下設(shè)置壓面次數(shù)為5、7、9、11、13。每組樣品測6次。

1.2.3 響應(yīng)面試驗 在單因素試驗基礎(chǔ)上，以拉伸距離和拉伸阻力為響應(yīng)值，采用三因素五水平二次旋轉(zhuǎn)正交試驗（表1）。

表1 響應(yīng)面優(yōu)化試驗因素與水平

1.3 測定指標與方法

1.3.1 拉伸特性 將20根面條放入500 mL沸水中并保持微沸狀態(tài)至最佳蒸煮時間，撈出后放入冷水冷卻，瀝干多余水分。將一股煮好的面條固定在A／APR探頭上，增加拉伸負荷直至斷裂。參數(shù)設(shè)置為：試驗前速度1.0 mm／s；試驗速度2.0 mm／s；試驗后速度10 mm／s；距離100 mm；觸發(fā)力5.0 g。每組樣品測6次。

1.3.2 水分含量 參照GB 5009.3—2016中直接干燥法測定。

1.3.3 蛋白質(zhì)含量 參照GB 5009.6—2016中凱氏定氮法測定。

1.3.4 剪切試驗 參考AACC（16－50）面條堅實度方法測定。

1.3.5 感官評分 參照標準GB／T 35875—2018，由經(jīng)培訓(xùn)的20名感官評定人員對煮熟面條進行綜合感官評定，評分標準見表2。

表2 添加35%甘薯生漿面條感官評分標準

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用IBM SPSSStatistics 26軟件對數(shù)據(jù)進行處理，Design－Expert 8.0.6軟件進行響應(yīng)曲面分析，得到響應(yīng)面圖，使用Origin 2021軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 工藝參數(shù)對拉伸特性的影響

2.1.1 靜置時間對添加35%甘薯生漿面條拉伸特性的影響 靜置作用加快面筋蛋白吸水，促進面筋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，提高面團拉伸特性［13］。在靜置溫度30℃、壓面9次條件下，添加35%甘薯生漿面條拉伸距離和拉伸阻力隨著靜置時間的延長先增加后降低；靜置30 min時，拉伸距離和拉伸阻力達到最大值，分別為15.07 mm、16.72 g（圖1）。面條的拉伸特性主要與面筋強度有關(guān)，強度越大，面條拉伸距離和拉伸阻力就越大［14］。靜置時間太短，面筋網(wǎng)絡(luò)形成時間短，面筋強度不足；靜置時間過長則會破壞已形成的面筋網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致面條拉伸特性降低。

圖1 靜置時間對添加35%甘薯生漿面條拉伸特性的影響

2.1.2 靜置溫度對添加35%甘薯生漿面條拉伸特性的影響 靜置過程中恒溫環(huán)境可顯著影響面條品質(zhì)［15］。由圖2可知，在靜置30 min、壓面9次的條件下，隨靜置溫度的升高，面條拉伸阻力和拉伸距離先增加后下降；靜置溫度為30℃時，面條的拉伸距離和拉伸阻力達到最大值，分別為13.61 mm、23.47 g。低溫不利于面筋蛋白分子間的聚合，阻礙面筋網(wǎng)絡(luò)的形成；適宜的溫度使面筋蛋白分子分布均勻，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成緊密；溫度過高，導(dǎo)致面筋蛋白構(gòu)象穩(wěn)定性改變，面條拉伸特性劣化［16］。

圖2 靜置溫度對添加35%甘薯生漿面條拉伸特性的影響

2.1.3 壓面次數(shù)對添加35%甘薯生漿面條拉伸特性的影響 如圖3所示，隨著壓面次數(shù)的增加，面條的拉伸距離和拉伸阻力先增加后下降；壓面9次時拉伸距離和拉伸阻力均達到最大值，分別為23.47 mm、15.44 g。壓面可以改善加工性能并促進面筋的形成［17］。過度壓延，易使已形成的面筋網(wǎng)絡(luò)遭到破壞，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定；強度下降，面條拉伸特性下降［18］。

圖3 壓面次數(shù)對添加35%甘薯生漿面條拉伸特性的影響

2.2 響應(yīng)面試驗結(jié)果與分析

響應(yīng)面試驗設(shè)計與結(jié)果如表3所示。將試驗結(jié)果用Design－Expert 8.0.6軟件進行擬合分析，獲得3因素與拉伸距離的二次多項式回歸方程：Y1＝16.37－0.34A－0.19B＋0.31C－0.61AB＋0.21AC－0.086BC－0.85A2－0.72B2－0.71C2；與拉伸阻力的回歸方程：Y2＝21.40－0.90A－0.92B－0.37C－0.22AB＋0.042AC－0.55BC－2.57A2－2.08B2－1.90C2。

表3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗設(shè)計與結(jié)果

由表4可知，回歸模型極顯著（P<0.01），表明回歸模型的自變量與因變量之間關(guān)系顯著、回歸方程模型顯著，失擬項不顯著（P＞0.05）、R2＝0.9266，說明回歸方程合理可行，試驗的可信度高。其中靜置時間和壓面次數(shù)對結(jié)果有顯著影響（P<0.05）。由F值可知，面條工藝條件各因素對拉伸距離的影響依次是A（靜置時間）＞C（壓面次數(shù)）＞B（靜置溫度）。

表4 拉伸距離回歸模型方差分析

由表5可知，回歸模型極顯著（P<0.01），表明回歸模型的自變量與因變量之間關(guān)系顯著?；貧w方程模型顯著、失擬項不顯著（P＞0.05）、R2＝0.9808，說明回歸方程合理可行，試驗的可信度高。由F值可知，面條工藝條件各因素對拉伸阻力的影響依次是B＞A＞C。

表5 拉伸阻力回歸模型方差分析

由圖4（a）（d）可知，在靜置溫度保持不變的情況下，拉伸阻力和拉伸距離隨靜置時間延長先增加后減少；保持靜置時間不變，拉伸距離和拉伸阻力隨靜置溫度的上升表現(xiàn)出先增加后減少的趨勢。靜置過程提高面團中結(jié)合水的含量，促進面筋的形成并顯著增加面團中麥谷蛋白大聚體的含量，賦予面筋網(wǎng)絡(luò)更好的延伸性，增強面條的韌性［19］。靜置30 min，面團內(nèi)部結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，面條煮后的拉伸性能最好。靜置時間過長會破壞面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低面條拉伸性能［20］。

由圖4（b）（e）可知，壓面次數(shù)保持不變，拉伸距離和拉伸阻力隨靜置時間延長呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢；保持靜置時間不變，拉伸距離和拉伸阻力隨壓面次數(shù)的增加表現(xiàn)出先增加后減少的趨勢。壓面9次，面條的拉伸距離和拉伸阻力達到最大值。壓片是面條加工中的重要步驟，極大地影響面條質(zhì)量［21］。一定范圍內(nèi)壓面次數(shù)提高面團結(jié)構(gòu)的緊密性，有利于淀粉嵌入面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，面條拉伸特性更好。過度壓延破壞部分面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，造成鮮濕面條韌性差、品質(zhì)降低、拉伸性能下降［22］。

圖4 面條工藝參數(shù)對拉伸特性的響應(yīng)面圖

由圖4（c）（f）可知，固定壓面次數(shù)，拉伸距離和拉伸阻力隨靜置溫度的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢；保持靜置溫度不變，隨壓面次數(shù)的增加，拉伸距離和拉伸阻力先增加后減少。在靜置溫度為30℃時，面條的拉伸特性最好。在高溫環(huán)境下，面筋蛋白構(gòu)象發(fā)生變化，面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)破壞，筋力下降，分子間相互作用去穩(wěn)定化，導(dǎo)致面團彈性顯著降低，進而使面條拉伸性能變差［23］。

通過二次回歸方程進行換算可知，添加35%甘薯生漿面條拉伸特性最優(yōu)的試驗因素組合為29℃靜置28 min、壓面9次，此時拉伸距離和拉伸阻力達到最大值，分別為16.40 mm、21.56 g。在此條件下進行驗證，3次重復(fù)，測得實際拉伸阻力和拉伸距離分別為21.35 g、15.84 mm，與預(yù)測值相近。因此，建立的二次回歸模型是合理可行的，可以預(yù)測加工工藝參數(shù)與面條拉伸特性之間的關(guān)系。

2.3 添加35%甘薯生漿面條與小麥面條品質(zhì)對比

在最佳工藝條件下制作添加35%甘薯生漿面條，并與小麥面條的理化、拉伸、剪切特性及感官評分進行分析比較。結(jié)果（表6）顯示，與普通小麥面條相比，添加35%甘薯生漿面條水分含量相近，蛋白質(zhì)含量降低6.65%，拉伸距離和拉伸阻力分別降低12.34%、36.82%，感官評分、硬度和咀嚼性分別降低0.62%、20.13%和1.35%。這是因為甘薯中不含面筋蛋白，甘薯生漿的添加使原料中面筋蛋白減少，面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變差，削弱了面條的拉伸特性［24］；另外，甘薯中的淀粉使面筋蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成受阻，導(dǎo)致面條的硬度和咀嚼性降低。甘薯生漿的添加使面條色澤、麥香味降低，有淡淡的甘薯香味［25］。雖然面條的蛋白質(zhì)含量降低，但甘薯中富含氨基酸，尤其是面制品缺乏的賴氨酸，通過蛋白質(zhì)互補作用，可提高面條營養(yǎng)價值［26］。

表6 添加35%甘薯生漿面條與小麥面條品質(zhì)對比

3 結(jié)論

本試驗采用響應(yīng)面法探究加工工藝參數(shù)對添加35%甘薯生漿面條拉伸特性的影響。結(jié)果表明，在29℃靜置28 min、壓面9次條件下制得的面條拉伸阻力和拉伸距離達到最大值，分別為21.56 g、16.40 mm，此時面條品質(zhì)最好。與普通小麥面條相比，甘薯生漿的添加導(dǎo)致面條粗蛋白含量、拉伸性能、硬度、咀嚼性降低，口感略微變差，但增加了甘薯香味及面制品缺乏的賴氨酸，可豐富其營養(yǎng)。本研究為拓寬甘薯的應(yīng)用領(lǐng)域、豐富面條品種、強化營養(yǎng)價值提供了一條有效途徑，但甘薯生漿面條褐變機理及保藏期有待進一步探索。