響應(yīng)面-主成分分析法優(yōu)化面片蒸汽微波熟化工藝

付文欠，白羽嘉，劉育銘，馮作山，王開升，黃婷婷

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊 830052）

湯飯“揪片子”是新疆特色民族美食，極大體現(xiàn)了西北餐飲的特色，以面片為主，湯料為羊肉湯，配料為各類蔬菜例如洋蔥、恰瑪古等，色香味俱全，大家日常飲食不可缺的面食之一。現(xiàn)如今，新疆特色民族食品尚未得到全面開發(fā)，處于開發(fā)的初級(jí)階段，因此，湯飯面片方便化，制作工藝工業(yè)化，市場(chǎng)前景廣闊。

大多數(shù)食物必須經(jīng)過烹飪熟化后才能食用，目前，常見的熟化烹飪方式主要有水煮、汽蒸、微波、炸制、炒制等，在熟化過程中食物的特性及品質(zhì)都會(huì)有一定程度的影響，熟化方式對(duì)其品質(zhì)的影響較大。其中，水煮是最常見的熟化烹飪工藝，但水煮使食物中的可溶性物質(zhì)溶解于湯中，一些金屬物質(zhì)也會(huì)損失，降低食物的營養(yǎng)品質(zhì)，張鐘等研究了水煮對(duì)方便面品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，水煮方便面吸水指數(shù)較大，干物質(zhì)失落率較高生產(chǎn)成本增加；汽蒸加工的主要依靠水蒸氣供熱且不與水直接接觸，一定程度上減少了水溶性有營養(yǎng)物質(zhì)流失，Yang 等研究烹飪方式對(duì)塌棵菜營養(yǎng)物質(zhì)的影響，結(jié)果表明汽蒸較水煮更能較大程度的保留L-抗壞血酸的含量；微波熟化具有受熱而均勻，升溫速度快，干凈清潔易于控制等特點(diǎn)，王春霞等得出微波加蒸汽熟化對(duì)冷凍饅頭的溫度、含水量、質(zhì)構(gòu)特性等品質(zhì)特性的作用最為理想，陳舒唱等研究表明蒸汽微波熟化凍結(jié)油塔子僅需4 min，不僅節(jié)省時(shí)間提高效率，而且能更好的保持其風(fēng)味及口感，Pronyk 等研究表明面條經(jīng)熱蒸汽進(jìn)行預(yù)糊化處理，干燥時(shí)采用過熱蒸汽技術(shù),所得面條復(fù)水后較硬、粘性低和彈性較好。

目前，關(guān)于對(duì)湯飯面片進(jìn)行蒸汽微波熟化的研究較少，為促進(jìn)湯飯面片工業(yè)化生產(chǎn)，本試驗(yàn)將面片通過不同蒸汽微波熟化條件進(jìn)行熟制，測(cè)定其剪切特性、蒸煮特性及感官評(píng)價(jià)等品質(zhì)指標(biāo)，并對(duì)其進(jìn)行響應(yīng)面結(jié)合主成分分析優(yōu)化其熟化工藝，為新疆湯飯方便面片工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

市售小麥面粉（蛋白質(zhì)11%）新疆天山面粉（集團(tuán)）有限公司產(chǎn)品；黃原膠、三聚磷酸鈉 河南格貝達(dá)生物科技有限公司；谷阮粉 封丘縣華豐粉業(yè)有限公司；變性馬鈴薯淀粉 盛達(dá)食品添加劑有限公司；糖化酶（10 萬U/mL）源葉生物科技有限公司；鹽酸、硫酸 天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；碘天津市北聯(lián)精細(xì)化學(xué)品開發(fā)有限公司；碘化鉀 湖北省醫(yī)藥公司化玻站經(jīng)銷；氫氧化鈉、硫代硫酸鈉 天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司，以上藥品均為分析純。

9109-1 型壓面機(jī) 寶優(yōu)尼公司；RT-350 型面片機(jī) 睿特機(jī)械有限責(zé)任公司；MZ-57W 型微波爐青島海爾微波制品有限公司；微波爐專用蒸籠 浙江龍士達(dá)家居用品有限公司；ACS-JE 21 型電子秤 廣東香山衡器集團(tuán)股份有限公司；FL-1 型封閉電爐、FW-100 型高速萬能粉碎機(jī) 北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司；TA-XT Plus 型物性測(cè)定儀 英國Stable Microsystems 公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 面片制作 面粉中加入四種添加劑（三聚磷酸鈉0.3 g/100 g、黃原膠0.3 g/100 g、谷阮粉1.5 g/100 g、馬鈴薯變性淀粉10 g/100 g），加水量為45 g/100 g（按面粉質(zhì)量計(jì)算），加水和面至面團(tuán)揉成團(tuán)，面團(tuán)使用自封袋密封常溫熟化30 min，用壓面機(jī)反復(fù)壓延5 次，形成厚為1～1.5 mm 面帶，用自制針板（10×10 cm的針板，材質(zhì)是塑料，鐵針長25 mm，直徑0.8 mm，平均一個(gè)針板大約有3000 個(gè)針）將面帶上下兩面扎透（防止蒸汽微波熟化時(shí)膨化鼓起），再把面帶切成2 cm×2 cm 的小方片。

1.2.2 面片熟化工藝單因素實(shí)驗(yàn)

1.2.2.1 蒸汽微波熟化裝置圖 圖1 為面片蒸汽微波熟化裝置圖，該裝置主要由微波爐、蒸汽發(fā)生器組成，微波爐提供面片熟化所需熱量，蒸汽發(fā)生器提供濕度，通過控制微波火力的大小、熟化時(shí)間及蒸汽流量進(jìn)行面片熟化的研究。

圖1 蒸汽微波熟化裝置圖Fig.1 Steam microwave curing device

1.2.2.2 微波火力對(duì)面片品質(zhì)的影響 將制作好的面片取50 g 均勻攤放在微波爐專用蒸盤里，蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽，蒸汽從噴孔噴出進(jìn)行熟化，蒸汽微波熟化時(shí)間為3 min，蒸汽量（通過液位計(jì)記錄熟化時(shí)液位變化可知道水蒸發(fā)的體積，可將其轉(zhuǎn)化為蒸汽量，蒸汽流量閥控制蒸汽量）為12 L，微波火力分別設(shè)為20%、40%、60%、80%、100%；分別測(cè)定其剪切特性、蒸煮特性、感官評(píng)分及淀粉糊化度。

1.2.2.3 蒸汽微波熟化時(shí)間對(duì)面片品質(zhì)的影響 蒸汽量為12 L，微波火力設(shè)為60%，蒸汽微波熟化時(shí)間分別設(shè)為1、2、3、4、5 min 時(shí)對(duì)面片剪切特性、蒸煮特性、感官評(píng)分及淀粉糊化度的影響。

1.2.2.4 蒸汽量對(duì)面片品質(zhì)的影響 微波火力為60%，蒸汽微波熟化時(shí)間為3 min，蒸汽量分別為4、8、12、16、20 L 時(shí)對(duì)面片剪切特性、蒸煮特性、感官評(píng)分及淀粉糊化度的影響。

1.2.3 面片熟化工藝響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì) 在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以微波火力、蒸汽微波熟化時(shí)間、蒸汽量為單因素，以面片的剪切特性、蒸煮特性、感官評(píng)分及淀粉糊化度為響應(yīng)值，根據(jù)Box-Behnken 響應(yīng)面中心組合設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn)，試驗(yàn)因素及水平見表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)Table 1 Response surface test factor level

1.2.4 面片剪切特性的測(cè)定 取5 g 左右面片放入250 mL 沸水中，立即加蓋直到面片無硬心，用鑷子將其撈出放入冷水中浸泡1 min，用濾網(wǎng)除去水分，檢測(cè)其剪切力2 min 之內(nèi)完成，防止復(fù)水后面片自然風(fēng)干造成發(fā)粘重現(xiàn)性不佳。

其剪切力的測(cè)定參數(shù)為：探頭，A/LKB-F；測(cè)試模式，壓縮測(cè)定；測(cè)前速度，1.00 mm/s；測(cè)中速度，0.17 mm/s；測(cè)后速度，10.00 mm/s；目標(biāo)模式，應(yīng)變；應(yīng)變，90%；觸發(fā)模式，自動(dòng)力；觸發(fā)力，15.0 g。

1.2.5 面片蒸煮特性的測(cè)定

1.2.5.1 面片吸水指數(shù)的測(cè)定 參考王樂等研究測(cè)定面片的吸水指數(shù)，準(zhǔn)確稱取M克面片，放入燒杯中加沸水約5 倍于面片質(zhì)量即刻加蓋，直到面片無硬心，將其用鑷子夾出放入冷水中1 min，其表面水分用濾紙吸干稱重M克，按照式（1）計(jì)算其吸水指數(shù)；

式中：X 為吸水指數(shù)，%；M為樣品的初始重量，g；M為樣品吸水后的重量，g。

1.2.5.2 面片蒸煮損失率的測(cè)定 參照國標(biāo)LS/T 3212-2021《掛面》，測(cè)定其蒸煮損失率，精確稱取約5 g 面片，置于250 mL 沸水的燒杯中并加蓋，直到面片無硬心，用鑷子將其挑出，面湯冷卻后，轉(zhuǎn)入250 mL容量瓶中定容混勻，于恒質(zhì)的100 mL 燒杯中倒入25 mL 面湯，放在可調(diào)式電爐將大部分水分蒸掉，再加入25 mL 面湯繼續(xù)蒸發(fā)至近干，于烘箱內(nèi)（約105 ℃）烘至恒重，按照式（2）計(jì)算面片烹調(diào)損失率；

式中：S 為面片的烹調(diào)損失率，%；N 為150 mL面湯中干物質(zhì)質(zhì)量，g；Y 為樣品質(zhì)量，g；S為面片的水分含量。

1.2.6 面片微觀結(jié)構(gòu)的測(cè)定 使用場(chǎng)發(fā)射電子掃描顯微鏡（SEM）對(duì)不同干燥方式處理的面片的表面、橫截面在500、1000 的放大倍數(shù)下觀察其微觀結(jié)構(gòu)并進(jìn)行拍攝。

1.2.7 面片淀粉糊化度的測(cè)定 參考熊易強(qiáng)的方法進(jìn)行測(cè)定，淀粉糊化度的測(cè)定使用酶水解法，將面片用萬能粉碎機(jī)粉碎，分別稱取粉碎的面片1.00 g，置于A、A兩個(gè)三角瓶中，另取一三角瓶為B，加蒸餾水50 mL 于三個(gè)三角瓶中，將A于電爐上持續(xù)微沸20 min，冷卻至室溫后，分別加入2 mL 糖化酶，于恒溫水浴鍋（50 ℃）中搖動(dòng)保溫1 h，取出即刻加2 mL鹽酸以終止糖化，并定容過濾，取濾液10 mL，分別加入碘液及氫氧化鈉，嚴(yán)密放置15 min 后，迅速加硫酸搖勻，并用硫代硫酸鈉溶液滴定至無色，記錄消耗的量，其淀粉糊化度的計(jì)算如式（3）。

式中：V為滴定B 瓶溶液所消耗的硫代硫酸鈉，mL；V為滴定A樣品所消耗的硫代硫酸鈉，mL；V為滴定A樣品所消耗的硫代硫酸鈉，mL。

1.2.8 感官評(píng)價(jià) 參考國標(biāo)方便面感官評(píng)價(jià)方法（GB/T 25005-2010）進(jìn)行調(diào)整制作表2 面片感官評(píng)價(jià)指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)，由學(xué)習(xí)過感官評(píng)定的人員（6 名）按照表2 對(duì)其不同熟化條件下的面片進(jìn)行感官評(píng)分，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理得出結(jié)果。

表2 面片感官評(píng)價(jià)指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation indexes and standards of facial plates

1.2.9 主成分分析 對(duì)面片品質(zhì)的各指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，得到原始數(shù)據(jù)的特征值、貢獻(xiàn)率及累積貢獻(xiàn)率，對(duì)特征向量值大于1 的因子提取主成分，面片品質(zhì)的綜合評(píng)分按式（4）進(jìn)行計(jì)算面片各個(gè)實(shí)驗(yàn)組的綜合得分后按式（5）將得到的綜合評(píng)分F 進(jìn)行規(guī)范化處理，分別計(jì)算其綜合評(píng)分和規(guī)范化綜合評(píng)分。

2015年1月至2016年12月在我院住院治療的肺癌患者383例，均經(jīng)臨床影像學(xué)、病理組織學(xué)以及細(xì)胞學(xué)明確診斷為肺癌。排除合并其他肺部腫瘤以及長期服用免疫抑制劑藥物的患者。383例患者中男性290例，女性93例；年齡40～85歲，平均(53.3±7.8)歲；病理分型：鱗癌140例，腺癌68例，小細(xì)胞肺癌60例，未分化癌54例，混合型61例。腫瘤分期：Ⅱ期84例，Ⅲ期189例，Ⅳ期110例。治療方案：手術(shù)126例，化療放療257例。根據(jù)患者是否發(fā)生院內(nèi)感染分為感染組83例和非感染組300例。

式中，F(xiàn) 為綜合評(píng)分；F、F和F為主成分1、2 和3 的得分；Y、Y、Y為主成分的特征值；C 為累積特征值。

式中，Z 為規(guī)范化綜合評(píng)分；F 為綜合評(píng)分；F為綜合評(píng)分最大值；F為綜合評(píng)分最小值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

本文試驗(yàn)所得數(shù)值為三次重復(fù)并取其平均值，IBM SPSS Statistics 20 進(jìn)行顯著性及主成分分析，顯著水平<0.05，Origin 2018 64Bit 繪圖，Design Expert 10 進(jìn)行響應(yīng)面設(shè)計(jì)及分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 微波火力對(duì)面片剪切特性、蒸煮特性、感官評(píng)分影響及相關(guān)性分析 表3 為蒸汽微波熟化時(shí)間為3 min，蒸汽量為12 L，不同的微波火力下對(duì)面片剪切力、蒸煮特性及感官評(píng)分的影響，食物的質(zhì)構(gòu)參數(shù)反應(yīng)食品組織結(jié)構(gòu)及狀態(tài)的一個(gè)物理指標(biāo)，一般烹調(diào)方式會(huì)導(dǎo)致食物質(zhì)構(gòu)的變化，面片的質(zhì)構(gòu)用延展性、硬度及咀嚼性三個(gè)指標(biāo)表示。由表3 可知，隨著微波火力的增加面片的硬度、咀嚼性整體呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，微波處理使面片水分含量較低，面片的硬度提高，咀嚼性也相應(yīng)上升，當(dāng)火力為100%時(shí)面片的硬度最大為2682.757 g，火力60%時(shí)其硬度較小為2110.43 g，且兩者差異性顯著（<0.05），可能是由于一定的微波火力與蒸汽量改善面片的品質(zhì)，其咀嚼性在火力為100%、60%時(shí)較大分別為5512.201 g·s、5573.902 g·s 且兩者無顯著性差異（>0.05），面片的延展性呈現(xiàn)先上升再下降的趨勢(shì)，一定的熟化方式改善面片的品質(zhì)。

吸水指數(shù)則代表面片的吸水能力，吸水能力越強(qiáng)，面片中淀粉糊化更為徹底，面片的口感較好，蒸煮損失率表現(xiàn)面片的穩(wěn)定性，數(shù)值越大，面湯越渾濁，產(chǎn)品的品質(zhì)就越差，由表3 可知，在火力為60%面片的吸水指數(shù)最大，火力20%時(shí)最小分別為120.314%、105.574%兩則之間差異性顯著（<0.05），在火力為60%時(shí)面片的蒸煮損失率最小為5.365%，可能由于火力較小時(shí)面片未熟化淀粉脫落，火力較大時(shí)面片水分含量較低其結(jié)構(gòu)較緊密不易吸水，微波是由內(nèi)而外進(jìn)行加熱的，因此，適量的微波能使面片內(nèi)部存有空隙，結(jié)構(gòu)松散，易于面片吸水如圖2C、圖2D 所示，由表3 也可以看出，火力為60%時(shí)面片的感官評(píng)價(jià)也最高。

表3 微波火力對(duì)面片剪切特性、蒸煮特性及感官評(píng)分的影響Table 3 Effects of microwave irradiation on shear characteristics,cooking characteristics and sensory score of surface plates

圖2 面片的表面及橫截面電子掃描圖Fig.2 An electronic scan of the surface and cross section of a plane

表4 不同微波火力下面片的剪切特性、蒸煮特性及感官評(píng)價(jià)的相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis of shear characteristics,cooking characteristics and sensory evaluation of the lower plate under different microwave fires

2.1.2 蒸汽微波熟化時(shí)間對(duì)面片剪切特性、蒸煮特性及感官評(píng)分影響 表5 為當(dāng)微波火力為60%，蒸汽量為12 L，不同的蒸汽微波熟化時(shí)間對(duì)面片剪切特性、蒸煮特性及感官評(píng)分的影響，由表可知，面片的延展性隨著蒸汽微波熟化時(shí)間的增加呈現(xiàn)先上升再下降的趨勢(shì)，其硬度及咀嚼性則大致為上升的趨勢(shì)，時(shí)間為3 min 時(shí)其延展性、硬度、咀嚼性數(shù)值較高，可能是由于面片短時(shí)間的蒸汽微波熟化，面片吸收的微波能較少、糊化程度低，面片原有的組織結(jié)構(gòu)及含水量等未受到較大的影響，但面片表面的淀粉遇熱水易脫落，這也是面片吸水指數(shù)較低，蒸煮損失率較高的原因，長時(shí)間的熟制一定的蒸汽量與足夠的微波能，淀粉經(jīng)過脹潤，面片糊化程度較高，且體積明顯膨脹結(jié)構(gòu)松散則其吸水指數(shù)高、損失率低，隨著微波的繼續(xù)（蒸汽量是一定的），面片的水分含量隨之減少，其硬度及咀嚼性會(huì)有較小程度的增大，這時(shí)面片蒸煮損失率較高，吸水少，在熟制時(shí)間為3 min 時(shí)，面片的吸水指數(shù)較高為120.314%，但其蒸煮損失率較低為5.363%，綜合說明其熟制時(shí)間3 min 時(shí)能夠改善面片的品質(zhì)。

表5 熟化時(shí)間對(duì)面片剪切特性、蒸煮特性及感官評(píng)分的影響Table 5 Effects of curing time on shearing characteristics,cooking characteristics and sensory score of the sheet

表6 為不同的蒸汽微波熟化時(shí)間條件下面片的剪切特性、蒸煮特性及感官評(píng)價(jià)的相關(guān)性分析，由表可知，面片的硬度與咀嚼性顯著性正相關(guān)（0.604），蒸煮損失率與咀嚼性呈顯著性負(fù)相關(guān)（?0.603），吸水指數(shù)與硬度顯著性正相關(guān)（0.621），吸水指數(shù)與咀嚼性呈現(xiàn)極顯著性正相關(guān)（0.907），吸水指數(shù)與蒸煮損失率呈現(xiàn)極顯著性負(fù)相關(guān)（?0.814），感官評(píng)價(jià)與硬度、咀嚼性及吸水指數(shù)呈極顯著性正相關(guān)（0.665、0.929、0.964），感官評(píng)價(jià)與蒸煮損失率呈極顯著負(fù)相關(guān)（?0.745），延展性與蒸煮損失率呈顯著性負(fù)相關(guān)（?0.632），由Pearsion 相關(guān)系數(shù)的數(shù)值來看，隨著熟制時(shí)間的延長，面片的感官評(píng)價(jià)與其硬度、咀嚼性及吸水指數(shù)在一定范圍內(nèi)變化相一致，與其蒸煮損失率則相反，這與面片的剪切特性、蒸煮特性及感官評(píng)價(jià)所得結(jié)果相一致。

表6 不同蒸汽微波熟化時(shí)間下面片的剪切特性、蒸煮特性及感官評(píng)價(jià)的相關(guān)性分析Table 6 Correlation analysis of shear characteristics,cooking characteristics and sensory evaluation of the lower slices with different microwave cooking time

2.1.3 蒸汽量對(duì)面片剪切特性、蒸煮特性及感官評(píng)分影響 表7 為當(dāng)微波火力為60%，蒸汽微波熟化時(shí)間為3 min 時(shí)，不同蒸汽量對(duì)面片剪切特性、蒸煮特性及感官評(píng)分的影響，由表可知，面片的延展性呈現(xiàn)先增大再減小的趨勢(shì)，其硬度、咀嚼性則大致為逐漸下降的趨勢(shì)，在蒸汽量為20 L 時(shí)其延展性、硬度及咀嚼性值較小，蒸汽量為4 L 時(shí)其硬度與咀嚼性數(shù)值較大，可能是由于蒸汽量較小面片的體積沒有發(fā)生較明顯的變化，面片表層透明內(nèi)有白心，說明面片沒有完全糊化，再加上足夠的的微波能量，則其硬度、咀嚼性較大，而延展性較小，這也是面片吸水指數(shù)在蒸汽量較小時(shí)吸水少，蒸煮損失率較高的原因；蒸汽量過大時(shí)，面片與蒸汽之間的初始溫差大，面片表面出現(xiàn)“露水”，此時(shí)的水蒸氣轉(zhuǎn)化為液體，封閉空間里濕度增大，水分子具有向面片內(nèi)部滲透的趨勢(shì)，加上微波加熱由內(nèi)而外的特點(diǎn)，面片含水量的增加，導(dǎo)致其延展性、硬度、咀嚼性相對(duì)有所升高，吸水指數(shù)較4 L 時(shí)較大，蒸煮損失率變化不大，感官評(píng)分較低的原因。因此，適當(dāng)?shù)恼羝坑兄诟纳泼嫫钠焚|(zhì)，本文研究蒸汽量為12 L 時(shí)面片的品質(zhì)較好，感官評(píng)分較高為90.333 分。

表7 蒸汽量對(duì)面片剪切特性、蒸煮特性及感官評(píng)分的影響Table 7 Effects of steam on shear characteristics,cooking characteristics and sensory score

表8 為不同的蒸汽量下面片的剪切特性、蒸煮特性及感官評(píng)價(jià)的相關(guān)性分析，由表可知，面片的硬度與咀嚼性、吸水指數(shù)、感官評(píng)價(jià)、延展性呈極顯著負(fù)相關(guān)（?0.787、?0.857、?0.664、?0.777），硬度與蒸煮損失率極顯著正相關(guān)（0.991），咀嚼性與延展性呈極顯著正相關(guān)（0.773），咀嚼性與蒸煮損失率呈極顯著負(fù)相關(guān)（?0.775），蒸煮損失率與吸水指數(shù)、延展性呈極顯著負(fù)相關(guān)（?0.826、?0.770），感官評(píng)價(jià)與蒸煮損失率呈顯著性負(fù)相關(guān)（-0.594），吸水指數(shù)與感官評(píng)價(jià)、延展性呈極顯著正相關(guān)（0.750、0.765），從Pearsion 數(shù)值的變化來看，其與面片的剪切特性、蒸煮特性及感官評(píng)價(jià)的結(jié)果相一致。

表8 不同蒸汽量下面片的剪切特性、蒸煮特性及感官評(píng)價(jià)的相關(guān)性分析Table 8 Correlation analysis of shear characteristics,cooking characteristics and sensory evaluation of lower slices with different steam volumes

2.1.4 不同的微波火力、微波蒸汽時(shí)間及蒸汽量對(duì)面片淀粉糊化度的影響 圖3 為不同的微波火力、蒸汽微波熟化時(shí)間及蒸汽量對(duì)面片淀粉糊化度的影響。淀粉的糊化是淀粉的結(jié)構(gòu)由型轉(zhuǎn)為型，前者淀粉分子未經(jīng)糊化，后者是高溫或高壓的條件下使未糊化的淀粉分子吸水膨脹，也就是食物的熟化程度。由圖3 可知，面片的淀粉糊化度隨著微波火力、蒸汽微波熟化時(shí)間、蒸汽量的增大，呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，足夠的微波能、熟制時(shí)間及蒸汽量使面片內(nèi)部由氫鍵集合在一起形成的微晶束吸水膨脹、結(jié)構(gòu)遭到破化，支鏈淀粉分解成直鏈淀粉，面片淀粉糊化；在微波火力20%時(shí)面片的淀粉糊化度最低為57.551%，蒸汽微波熟化時(shí)間為5 min 時(shí)面片的淀粉糊化度最高為94.495%，根據(jù)國標(biāo)方便面理化指標(biāo)（GB 9848-88）規(guī)定，油炸方便面的糊化度>85.0%，熱風(fēng)干燥面糊化度>80.0%，面片糊化度較低，泡食時(shí)面片不能完全熟化，食用后則會(huì)出現(xiàn)不消化、腹脹等癥狀，糊化度較高則會(huì)影響其食用品質(zhì)與感官，因此，控制適當(dāng)?shù)奈⒉ɑ鹆?、蒸汽微波熟化時(shí)間及蒸汽量有利于改善面片的品質(zhì)，經(jīng)研究當(dāng)微波火力60%、蒸汽微波熟化時(shí)間3 min、蒸汽量12 L 時(shí)面片的淀粉糊化度為82.396%，其品質(zhì)較好。

圖3 面片的淀粉糊化度隨微波火力、蒸汽微波熟化時(shí)間、蒸汽量的變化Fig.3 Changes of starch gelatinization degree of dough with microwave heat,microwave curing time and steam quantity

2.2 響應(yīng)面-主成分分析試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果 在單因素的基礎(chǔ)上，進(jìn)行Box-Behnken 試驗(yàn)，其試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果如表9 所示，根據(jù)表9 的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析。

2.2.2 面片熟化工藝的主成分分析 采用IBM SPSS Statistics 20 對(duì)表9 中面片品質(zhì)的各指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，根據(jù)累積貢獻(xiàn)率大于85%的原則，由表10 可知，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到88.129%（>85%），根據(jù)各個(gè)指標(biāo)的特征向量值（表11）可以看出，決定第1 主成分的指標(biāo)主要是硬度、咀嚼性、感官的得分、延展性；決定第2 主成分的是吸水指數(shù)、淀粉糊化度。說明提取得2 個(gè)主成分能夠全面反映面片的品質(zhì)信息。

表9 面片熟化工藝的響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 9 Response surface test design and results of surface curing process

表10 面片品質(zhì)中主成分的特征值及貢獻(xiàn)率Table 10 Characteristic values and contribution rates of principal components in surface quality

表11 主要指標(biāo)的特征向量Table 11 Characteristic direction of main indicators

根據(jù)第1 主成分、第2 主成分得分，按照式（1）計(jì)算面片試驗(yàn)組的綜合評(píng)分F，由于各個(gè)指標(biāo)間不同的單位和變異程度，為消除量綱影響和變量自身變異大小和數(shù)值大小的影響，對(duì)綜合評(píng)分進(jìn)行規(guī)范化處理得到規(guī)范化綜合評(píng)分（表12），再以規(guī)范化綜合評(píng)分作為響應(yīng)值進(jìn)行響應(yīng)面分析。

2.2.3 面片熟化工藝的響應(yīng)面分析

2.2.3.1 響應(yīng)面優(yōu)化面片熟化工藝 使用Design Expert 10 軟件對(duì)表9 及表12 中的規(guī)范化綜合評(píng)分的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到回歸模型方程：Z=0.92?0.039A+0.044B?0.13C+0.089AB?0.039AC?0.11BC?0.14A?0.32B?0.3C

表12 主成分得分值及規(guī)范化綜合得分Table 12 Principal component scores and standardized comprehensive scores

由表13 可知，響應(yīng)面回歸模型<0.01，失擬值值為0.723（>0.05），差異不顯著；模型決定系數(shù)=0.9823，說明模型與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合效果較好，自變量與響應(yīng)值之間的線性關(guān)系顯著，表明所得回歸模型方程可確定面片最佳的熟化工藝。表13 中因素A、B 的<0.05，達(dá)到顯著型的影響水平，因素C 的<0.01，達(dá)到極顯著的影響水平；交互項(xiàng)AB、BC 的<0.01，達(dá)到極顯著性影響水平；二次項(xiàng)A、B、C的<0.01，對(duì)響應(yīng)值的影響極顯著。通過對(duì)其值影響水平的比較，各因素的效應(yīng)關(guān)系為C>B>A。

表13 回歸模型方差分析Table 13 Analysis of variance of regression model

2.2.3.2 交互作用分析 響應(yīng)面能夠直觀的反映各因素與規(guī)范化綜合得分之間的關(guān)系及各因素之間的相互作用，響應(yīng)面3D 圖中曲線越彎曲說明因素對(duì)結(jié)果的影響越大，等高線越密集且呈橢圓形說明各因素間交互作用顯著，反之，各因素間的影響不大。由圖4 可看出，蒸汽微波熟化時(shí)間與蒸汽量、微波火力的響應(yīng)面曲線較彎曲且等高線呈橢圓形，說明AB、BC 的交互作用極顯著<0.01，也表明對(duì)規(guī)范化綜合得分的影響越大，微波火力與蒸汽量的等高線趨于圓形，表明AC 交互作用不顯著>0.05，表明AC 對(duì)響應(yīng)值規(guī)范化綜合得分的影響不顯著。

圖4 各因素間的交互作用圖Fig.4 Interaction diagram among various factors

2.2.4 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 根據(jù)響應(yīng)面分析軟件得出面片熟化的最佳工藝參數(shù)為：微波火力為59.669%、蒸汽微波熟化時(shí)間為3.023 min、蒸汽量為11.998 L，在此工藝條件下其規(guī)范化綜合得分為0.96 分。通過對(duì)預(yù)測(cè)工藝優(yōu)化請(qǐng)確定條件進(jìn)行調(diào)整微波火力為60%、蒸汽微波熟化時(shí)間為3 min、蒸汽量為12 L 熟化面片，最終得到其延展性為98.155 g·s、硬度為2204.46 g、咀嚼性為5200.52 g·s、吸水指數(shù)為142.516%、蒸煮損失率為2.79%、感官得分為91.8 分、規(guī)范化綜合得分為0.946，與預(yù)測(cè)的數(shù)值基本一致，因此該模型基本準(zhǔn)確，能夠確定面片的熟化工藝條件，表明響應(yīng)面結(jié)合主成分分析法得到的面片熟化工藝參數(shù)對(duì)面片的生產(chǎn)具有參考指導(dǎo)意義。

3 結(jié)論

本研究以新疆天山特一粉為原料并加入相關(guān)添加劑，在單因素的基礎(chǔ)上，通過響應(yīng)面結(jié)合主成分分析法優(yōu)化面片熟化工藝，最優(yōu)參數(shù)：微波火力為60%、蒸汽微波熟化時(shí)間為3 min、蒸汽量為12 L，在此條件下，其延展性為98.155 g·s、硬度為2204.46 g、咀嚼性為5200.52 g·s、吸水指數(shù)為142.516%、蒸煮損失率為2.79%、感官得分為91.8 分，面片熟化工藝優(yōu)化理論綜合評(píng)分為0.923，與實(shí)測(cè)值規(guī)范化綜合得分0.946 基本一致，在實(shí)驗(yàn)過程中蒸汽量對(duì)面片熟化的影響較大。經(jīng)驗(yàn)證，該模型準(zhǔn)確可靠，能夠較好的預(yù)測(cè)試驗(yàn)結(jié)果，此參數(shù)優(yōu)化面片的熟化工藝，在實(shí)際生產(chǎn)中具有較好的參考指導(dǎo)價(jià)值。