響應(yīng)面優(yōu)化葛根山藥掛面制作工藝

蘇光林，何冬雪，謝文佩*

廣西中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院食品科學(xué)系（南寧 530000）

葛根（PuerariaeRadix）又名粉葛，為豆科葛屬多年生藤本植物的干燥根，葛根含有20%～25%的淀粉，富含多種氨基酸、微量元素，具有化熱解毒、調(diào)節(jié)血壓、調(diào)節(jié)血糖代謝的作用[1-2]。葛根在我國廣東、廣西、湖南等地均有種植，在廣西的種植地中，藤縣葛根尤負(fù)盛名，被稱為“粉葛之鄉(xiāng)”，每年種植粉葛約35萬 t。

山藥（Dioscorea opposita）為薯蕷科薯蕷屬的一種根莖作物，含有豐富的蛋白質(zhì)、維生素和微量元素，具有一定的抗氧化、降血糖和血脂的作用[3]。山藥在我國廣東、四川、廣西等地均有種植。廣西桂平和南寧邕寧區(qū)那樓鎮(zhèn)的山藥最為出名，那樓鎮(zhèn)每年種植面積達(dá)1 000多 hm2。

面條從漢代開始發(fā)展至今，是中國飲食的重要組成部分。此次試驗(yàn)以傳統(tǒng)掛面配方及工藝為基礎(chǔ)，充分利用廣西特色資源，通過加入葛根粉及山藥粉來提高營養(yǎng)價(jià)值[4]，增加市面上復(fù)配面條的品種，研制出營養(yǎng)健康的復(fù)配面條——葛根山藥掛面。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

山藥、葛根（市售）；谷朊粉、羧甲基纖維素鈉、木薯變性淀粉（食品級，河南萬邦實(shí)業(yè)有限公司）；六偏磷酸鈉（食品級，廣東味多食品配料有限公司）；金沙河富強(qiáng)高筋小麥粉（河北金沙河集團(tuán)）。

1.2 儀器與設(shè)備

面條機(jī)（上海市巧媳婦食品機(jī)械有限公司）；BO-C02 Beow和面機(jī)（佛山市貝奧電器有限公司）；BSA224S電子天平：賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司；DSH-50-10電子水分測定儀（上海越平科學(xué)儀器有限公司）；CT3-10K質(zhì)構(gòu)儀（Brookfield，美國博勒飛）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

小麥高筋面粉、葛根粉、山藥粉、谷朊粉、水混合→和面→熟化→壓面→切條→干燥→成品

1.3.2 操作方法

將葛根、山藥烘干制粉（過100目篩），再把小麥高筋面粉、谷朊粉、葛根粉和山藥粉按一定比例充分混合，放入和面機(jī)中，加水和面20～30 min，制成面坯，靜置熟化20 min，用壓面機(jī)壓成表面光滑的面片，再用面條機(jī)切成條后置于室溫下晾曬干燥。

1.4 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

探究葛根粉、山藥粉、水的添加量（水-混合粉體的質(zhì)量比）對掛面制作工藝的影響，試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1。

1.5 感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（參見表2）

表2 葛根山藥掛面感官評價(jià)表

選擇木薯變性淀粉、六偏磷酸鈉、羧甲基纖維素鈉（CMC）、谷朊粉四種改良劑，篩選出對葛根山藥掛面的品質(zhì)和質(zhì)構(gòu)特性影響最好的改良劑，并確定該改良劑的最適用量，試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表3。

表3 改良劑試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.6 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選取山藥粉添加量（A）、葛根粉添加量（B）和改良劑添加量（C）為因素，進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，詳見表4。

表4 響應(yīng)面水平因素表

1.7 理化指標(biāo)檢測方法

1.7.1 面條品質(zhì)測定方法

通過測定干物失落率、最大彎曲度[5]、熟斷條率（LS/T 3212—2014附錄C）判斷面條品質(zhì)。

1.7.2 面條質(zhì)構(gòu)特性測定方法

采用CT3-10K質(zhì)構(gòu)儀測定葛根山藥面條的質(zhì)構(gòu)特性。取3根6 cm左右長的面條測定。測定參數(shù)：采用TA7探頭，TPA模式，下壓程度70%，觸發(fā)力5 g，測試速度1 mm/s，返回速度1 mm/s，循環(huán)測定2次，每份樣品平行測定3次，取各項(xiàng)參數(shù)的平均值為最終值[6]。

1.7.3 水分含量

用恒溫干燥法測定。

1.7.4 酸度測定

參照GB/T 5517—2010進(jìn)行測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 水的添加量對面團(tuán)形成狀況的影響

由表5可知，當(dāng)水的添加量低于4∶9（質(zhì)量比）時(shí)，面團(tuán)會出現(xiàn)粘手的情況，水分占得比重越大面團(tuán)越黏。當(dāng)水的添加量高于4∶9（質(zhì)量比）時(shí)，面團(tuán)開始干裂，水分占的比重少時(shí)甚至未能形成面團(tuán)。故水的最適宜添加量為4∶9（質(zhì)量比）。

表5 水的添加量對面團(tuán)形成狀況的影響

2.2 山藥粉添加量對面條品質(zhì)及質(zhì)構(gòu)特性的影響

干物失落率和斷條率越低的面條其品質(zhì)越好，最大彎曲度越大的面條品質(zhì)更佳[7]。由表6可看出，隨著粉體的增加，干物失落率和熟斷條率也在增加，最大彎曲度增大后減??；當(dāng)山藥添加量為5%時(shí)，雖干物失落率和面條熟斷條率最佳，當(dāng)最大彎曲率比較差，且在感官上，5%的面條感官上山藥味較淡。10%和15%的添加量熟斷條率和最大彎曲率相當(dāng)。面條的硬度、彈性、咀嚼性、內(nèi)聚性是面條口感是否勁道的綜合指標(biāo)，其中硬度和彈性的影響最大，面條的硬度和彈性越好，面條的品質(zhì)越好[7]。當(dāng)山藥添加量為15%時(shí)，其硬度和彈性比之10%的更好。所以山藥的最佳添加量為15%。

表6 山藥添加量對掛面品質(zhì)及質(zhì)構(gòu)的影響

2.3 葛根粉添加量對面條品質(zhì)及質(zhì)構(gòu)特性的影響

由表7可以看出，隨著葛根粉的添加量的增大，其干物失落率以及熟斷條率隨之增大，最大彎曲度先上升后下降，15%的山藥添加量為最高。在質(zhì)構(gòu)特性上，5%的葛根添加量彈性、硬度最佳，但在感官上葛根味淡。綜合以上數(shù)據(jù)，15%的添加量為最適添加量。

2.4 確定最佳的改良劑及確定其用量

木薯淀粉可以增強(qiáng)面條的膠凝性、黏合性，谷朊粉可增強(qiáng)面條的韌性和抗彎曲力，六偏磷酸鈉可提高面筋蛋白的吸水性能，提高其彈性。由表8可知，木薯改性淀粉、谷朊粉、六偏磷酸鈉的干物失落率和烹煮斷條率較低。綜合其質(zhì)構(gòu)特性，谷朊粉的硬度和彈性更佳。谷朊粉改良劑的干物失落率總體上很接近，最大彎曲率較好的在2.5%～3.5%的添加量，但2.5%的添加量的面條其硬度、彈性相對于3%和3.5%都更好。故谷朊粉的最佳添加量為2.5%。

表7 葛根添加量對掛面品質(zhì)及質(zhì)構(gòu)的影響

表8 四種改良劑對面條品質(zhì)及質(zhì)構(gòu)的影響

2.5 葛根山藥面條加工工藝響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果分析

2.5.1 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果的顯著性論證

經(jīng)回歸擬合后，各試驗(yàn)因子對響應(yīng)值的影響生成最終的函數(shù)表達(dá)為：Y=90.18-3.12A-2.09B-0.34C-1.53AB+0.73AC-1.40BC-3.49A2-3.27B2-2.51C2。對模型進(jìn)行回歸分析，結(jié)果見表10。

由表10可知，各因素影響大小依次為A（山藥粉添加量）＞B（葛根粉添加量）＞C（改良劑添加量）。模型p＜0.000 1，說明此模型已達(dá)極顯著水平；因變量與自變量之間的復(fù)相關(guān)數(shù)R2=0.975 9，證明該模型擬合程度較好，試驗(yàn)誤差小。模型調(diào)整確定系數(shù)R2Adj=0.945 0，說明該模型能解釋94.50%響應(yīng)值的變化，擬合程度較好；失擬項(xiàng)p=0.392 8＞0.05，說明試驗(yàn)所得二次回歸方程能很好地對響應(yīng)值進(jìn)行預(yù)測。

由表9和表10可知，響應(yīng)面中心試驗(yàn)的5份樣品在最大彎曲率、硬度、彈性的結(jié)果比較好，葛根粉和山藥粉的粉量在總粉量中占比重大的干物失落率就大。而面條品質(zhì)和質(zhì)構(gòu)特性隨葛根山藥添加量的變化而有較大差距，表明山藥添加量及葛根添加量對面條品質(zhì)及質(zhì)構(gòu)特性的影響較顯著。

表9 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

接表9

表10 方差分析

2.5.2 模型分析討論

結(jié)合圖1和表10，當(dāng)山藥粉添加量一定，葛根粉添加量為12.95%時(shí)，面條感官評分達(dá)到峰值且響應(yīng)面形狀凹凸明顯，表明葛根粉添加量與山藥粉添加量交互達(dá)顯著水平。山藥粉添加量與改良劑添加量交互對葛根山藥面條制作工藝則沒有太顯著影響。由圖1可知，改良劑添加量為2.47%達(dá)到峰值，改良劑添加量固定不變時(shí)，面條的感官評分仍隨著葛根粉添加量的變化有較大的起伏，說明兩者的交互對葛根山藥面條制作工藝有影響，且葛根添加量比改良劑添加量的影響大[8]。

2.6 葛根山藥面條制作工藝的優(yōu)化與驗(yàn)證

上述回歸模型的最優(yōu)制作工藝條件為山藥粉添加量12.95%、葛根粉添加量14.95%、改良劑添加量2.47%，此條件下的葛根山藥面條感官評分為91.05分，接近理論預(yù)測值。因此，響應(yīng)面分析法優(yōu)化得到的最佳葛根山藥面條制作工藝條件參數(shù)準(zhǔn)確可靠，有一定的使用價(jià)值。

2.7 面條的理化指標(biāo)

中心試驗(yàn)的5份樣品水分含量平均值為6.31%，酸度為3.77 mL/10 g，熟斷條率基本為0，烹調(diào)損失率為7.43%，均符合國家糧食標(biāo)準(zhǔn)LS/T 3212—2014的規(guī)定。

圖1 各因素相互作用響應(yīng)面圖

3 結(jié)論

通過單因素試驗(yàn)和Box-Behnken設(shè)計(jì)試驗(yàn)，采用響應(yīng)面分析法優(yōu)化了葛根山藥面條制作工藝條件，得出最佳的制作工藝參數(shù)：水的添加量4∶9（質(zhì)量比）、葛根粉添加量14.95%、山藥粉添加量12.95%、改良劑谷朊粉添加量2.47%。在此條件下，葛根山藥面條的感官評分為91.05分。此次試驗(yàn)范圍內(nèi)建立的模型準(zhǔn)確可靠，有一定的使用價(jià)值。