司艺蕾1，艾志录1，2，许梦言1，范会平1，2*,王雪竹3*
1(河南农业大学食品科学技术学院，河南郑州，450002)2(农业部大宗粮食加工重点实验室，河南郑州，450002)3(河南省食品药品审评查验中心，河南郑州，450004)
关键词紫薯全粉面条；工艺优化；响应面；混合食用胶;加权指标
常规的紫薯面条是将一定比例的紫薯全粉或者新鲜紫薯泥添加到小麦粉中，从而提高面条的营养价值和风味[3]。对于紫薯而言，使用常规的面条制作工艺制备的成品品质并不理想，这是因为紫薯全粉中不含有小麦粉中能够吸水后形成面筋网络的面筋蛋白，加水搅拌后形成的面团黏性很大，弹性和筋性很小，制成的紫薯面条断条率高而且容易浑汤[4]。对于面筋含量较少或者不含面筋的原料，用挤压法生产出来的面条，弹性和断条率都会比用传统工艺生产的面条好[5]，这些原料加适量的水搅拌后，经反复挤压后，一方面会使淀粉糊的理化性质发生变化，产生较强的韧性和黏连性；另一方面高强度的挤压搅拌也能使蛋白质发生一定程度的变性，在挤压的作用下，细胞破裂释放出蛋白质，并使游离的球蛋白的二级结构发生很大变化，原来有序的球形肽链逐渐伸展，相互连接形成网络结构，大量水被包围在网络组织中，加强了蛋白质的胶凝作用，从而使粉体的韧性和黏连性得到加强[6-7]。淀粉糊化后黏性很大，选用直链淀粉含量较多的淀粉，经过老化作用能够更好地改善面条的质构；蒸制处理则是利用蒸汽加热的方式对产品进一步熟化定型。
本研究旨在通过添加玉米淀粉、混合食用胶，来改善面条制作过程中淀粉的糊化和老化性质，并通过蒸面处理和挤压工艺来开发紫薯面条制备并进行优化研究，开发紫薯全粉占比90%以上的紫薯全粉面条生产工艺。
紫薯全粉，河南天豫薯业股份有限公司；玉米淀粉，河南省变地金粮油食品有限公司；刺槐豆胶，淄博黄河龙生物工程有限公司；羧甲基纤维素钠(CMC)，重庆力宏精细化工有限公司。
JMTD168/140试验面条机，北京东孚久恒仪器技术有限公司；DHG-9245A鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司；TA-XAPLUS质构仪，英国StableMicroSystem公司；YL90-4土豆粉仪，河北劲牛电机有限公司；BCD-536WKM变频风冷对开门电冰箱，广东美的电器股份有限公司。
紫薯全粉面条制作参照杜好等[8]的方法。
糊化淀粉→和面→醒发→轧片→蒸制→挤压出条→老化→成品
从制作好的鲜面条中抽取30根放入1000mL的沸水中煮制3min后捞出，观察有无断条；记录断条的根数，根据公式(1)计算出面条蒸煮时的熟断条率[9]。
熟断条率
(1)
蒸煮损失率
(2)
本实验以煮制后的面条为感官评价对象，由10位人员组成感官评价小组，按照表1的标准进行评分，最后得出平均分。
表1紫薯全粉面条的感官评价标准Table1Sensoryevaluationcriteriaforpurplesweetpotatonoodle
项目满分评分标准颜色20面条呈紫色,色泽均匀,鲜亮为15～20分;颜色为淡紫色,亮度一般为9～14分;面条色泽过深或者过浅,色泽不均匀为0～8分风味20具有适宜的紫薯风味,15～20分;紫薯风味较浅,基本无异味为10～15分;无明显紫薯风味,有其他异味为0～9分稳定性15面汤颜色均匀呈青色,不黏稠,组织细腻为10～15分;面汤黏稠,发蓝,组织粗为0～9分适口性10用牙咬断一根面条所需力的大小,力适中得分8～10分;稍偏软或偏硬5～7分;太软或太硬0～4分黏弹性20有嚼劲,富有弹性16～20分;一般10～15分;咬劲差或弹性不足0～9分表观状态10表面光滑,结构细密为7～10分;中间为4～6分;表面粗糙,膨胀,变形严重为0～4分
参考潘治利等[11]的方法，称取20g面条放入1000mL水中煮制3min，然后捞出放入500mL蒸馏水中冷却10s，用漏勺捞出滤干水分1min，沥干后用质构仪测定。每个样品测定8次，取平均值。
TPA试验参数：探头P50；测前速度2.0mm/s；测试速度0.8mm/s；测后速度0.8mm/s；压缩比70%；触发力0.05N。
实验数据采用Excel2003，SPSS16.0软件和Design-ExpertV6.0.5数据软件对数据进行处理分析。
2.1.1玉米淀粉添加量对紫薯全粉面条的品质影响
取100g紫薯全粉，加入0.5%的混合胶(CMC∶刺槐豆胶=6∶4)，玉米淀粉的添加量分别为质量分数0%、2%、4%、6%、8%(以紫薯全粉的添加量为基础)，再加入30%左右的蒸馏水，蒸制9min，老化4h后制成面条，考察玉米淀粉添加量对紫薯全粉面条品质的影响。
由表2可知，玉米淀粉添加量对紫薯全粉面条的质构特性、熟断条率和感官评价有显著性影响。添加玉米淀粉后，紫薯全粉面条的硬度、黏性和咀嚼性均比空白有所增大，但玉米淀粉添加量的增加对紫薯全粉面条的硬度、黏性和咀嚼性的影响并不显著；添加玉米淀粉对紫薯面条的弹性、内聚性和回复性无显著影响。紫薯面条的熟断条率和蒸煮损失率随着玉米淀粉添加量的增加呈先下降后上升趋势，其感官评价呈先上升后下降趋势。当玉米淀粉添加量为4%时，其熟断条率和蒸煮损失率均达到最低值；当玉米淀粉添加量为6%时，其感官评价最高，咀嚼性较好，熟断条率同时达到最低值。这可能是由于淀粉糊化后黏性增大，与食用胶和紫薯全粉混合后形成了具有一定黏性和凝胶特性的物质。随着淀粉添加量的增加，紫薯全粉面条的品质逐渐提高，但随着添加量的进一步增加，混合后所形成的新物质开始逐步介入到紫薯全粉面条原有结构中，反而使得面条品质下降[13]。综合分析，选择玉米淀粉添加量为6%为最适添加量。
表2玉米淀粉添加量对紫薯全粉面条品质的影响Table2Effectofcornstarchadditiononthequalityofpurplepotatowholeflournoodles
淀粉添加量/%硬度/g弹性/mm内聚性黏性/mJ咀嚼性/mJ回复性熟断条率/%蒸煮损失率/%感官评价03876.02±622.45b0.82±0.04a0.65±0.02a2509.22±454.25b2027.79±429.40b0.23±0.01a13.33±3.34c25.73±1.64a79.00±1.65c24007.56±539.49ab0.82±0.03a0.66±0.03a2639.92±441.25ab2155.85±383.80ab0.24±0.01a7.78±1.92c21.04±1.69b81.13±0.32b44261.03±399.23ab0.83±0.03a0.63±0.01a2803.81±336.18ab2319.28±284.77ab0.23±0.01a1.11±1.92bc19.40±1.56b83.83±0.91a64572.60±644.47a0.84±0.02a0.65±0.02a2959.83±499.74a2477.66±454.49a0.24±0.01a1.11±1.92b20.12±0.70b84.47±1.26a84522.42±377.02a0.84±0.02a0.65±0.02a2957.55±320.47a2492.78±267.87a0.23±0.01a3.34±3.34a20.58±0.97b81.50±0.61b
注：平均值±标准差，同一列上标字母不同表示均值之间存在显著性异(P<0.05)(下同)
2.1.4混合胶的添加量对紫薯全粉面条品质的影响
取100g紫薯全粉，加入质量分数4%的糊化好的玉米淀粉，混合胶(CMC∶刺槐豆胶=6∶4)的添加量分别为0%、0.25%、0.5%、0.75%、1%(以紫薯全粉的添加量为基础)，再加入30%左右的蒸馏水，蒸制9min，老化4h后制成面条，考察混合胶的添加量对紫薯全粉面条品质的影响。
由表5可得，混合胶的添加量对紫薯全粉面条的硬度、弹性、黏性和咀嚼性以及熟断条率、蒸煮损失率和感官评价均有显著性影响。随着混合胶添加量的增加，紫薯全粉面条的硬度、弹性、黏性和咀嚼性逐渐增加，熟断条率和蒸煮损失率逐渐降低。在混合胶的添加量为0.75%时，紫薯全粉面条熟断条率达到最低，蒸煮损失率较低，感官评分达到最大值；添加混合胶的紫薯面条其感官品质高于未加混合胶的空白对照，但是混合胶添加量的变化对紫薯全粉面条的感官评价无显著影响。这可能是因为不含面筋蛋白的紫薯全粉与水混合后制成的面条结构松散，不易成型，加入适量的食用胶可以增加面条结构的紧密性，使生产出来的紫薯全粉面条富有弹性和内聚性，断条率降低，且不易浑汤，口感爽滑不粘牙[17]。结合生产实际综合分析后，选择混合胶的添加量为0.75%。
表5混合胶的添加量对紫薯全粉面条品质的影响Table5Effectoftheadditionamountofmixedgelonthequalityofpurplepotatowholenoodles
混合胶的添加量/%硬度/g弹性/mm内聚性黏性/mJ咀嚼性/mJ回复性熟断条率/%蒸煮损失率/%感官评价03395.57±322.34c0.79±0.04d0.64±0.022168.00±225.26d1706.42±190.23d0.24±0.0113.33±3.34b33.94±1.84a78.70±1.57b0.253621.72±291.99c0.82±0.01bcd0.64±0.032305.32±244.02cd1886.04±201.84cd0.24±0.0110.00±3.33b25.83±2.27b82.33±0.58a0.54036.98±250.92b0.83±0.01abc0.64±0.012598.96±147.85bc2143.23±100.07bc0.24±0.012.22±1.92b20.16±0.84c84.07±1.40a0.754286.33±191.45ab0.84±0.03ab0.65±0.022784.07±132.67ab2344.20±166.19ab0.24±0.011.11±1.92a17.00±2.03cd85.10±1.01a14563.14±474.88a0.85±0.02a0.66±0.022996.51±375.76a2562.41±348.43a0.23±0.011.11±1.92a14.94±1.52d84.27±2.15a
2.2.1响应面方案设计与结果
响应面因素与水平安排见表6。
表6响应面优化实验的因素水平Table6Factorlevelofresponsesurfaceoptimizationexperiment
通过Design-Expert数据处理软件，将数据输入到Box-Behnken数据分析软件中进行响应面优化试验设计，利用线性功效系数法对熟断条率、蒸煮损失率和感官评价的指标函数统一量纲，令:
熟断条率Y1’=1-(Y1-Y1min)/(Y1max-Y1min)
烹煮损失率Y2’=1-(Y2-Y2min)/(Y2max-Y2min)
感官评价Y3’=(Y3-Y3min)/(Y3max-Y3min)
其中,Yimax与Yimin(i=1,2,3)为各指标中的最大值与最小值。Y1’Y2’的最大值分别表示紫薯全粉面条的熟断条率与蒸煮损失率的最小值。理想的紫薯全粉面条应有较低的熟断条率、蒸煮损失率和较高的感官评价；为获得具有较高品质的紫薯全粉面条，对熟断条率、蒸煮损失率和感官评价进行加权，分配权重系数分别是0.2、0.2、0.6。得到的实验设计与结果如表7所示。
表7响应面实验结果与分析Table7Experimentalresultsandanalysisofresponsesurface
续表7
2.2.2加权指标优化分析
使用Design-Expert数据处理软件对数据进行处理分析，取加权指标进行响应曲面优化，分析结果如表8所示。
表8紫薯全粉面条响应面优化分析结果Table8Sesponsesurfaceoptimizationanalysisofnoodlesmadefrompurplesweetpotatoflour
注：R-Squared=0.9505;AdjR-Squared=0.9010;PredR-Squared=0.7408；AdeqPrecision=15.124
由表8可得，该模型的P<0.0001，呈极显著水平，失拟项P值为0.1659>0.05，由R-Squared=0.9764，AdjR-Squared=0.9505，PredR-Squared=0.9010，AdeqPrecision=15.124(信噪比)>4可知拟合程度好，实验误差较小，能够较好的对紫薯全粉面条的品质进行预测；模型中一次项A、C、D显著，B不显著；交互项AB、AC、AD、BC、BD不显著，CD显著；二次项A2、B2、C2、D2显著。回归方程如下：
加权系数=-5.85525+0.58300×A+0.56089×B+0.31533×C+4.58400×D+3.75000E-003×A×B-6.25000E-003×A×C-0.085000×A×D-5.83333E-003×B×C-0.010000×B×D+0.23500×C×D-0.042333×A2-0.031037×B2-0.054521×C2-3.04933×D2
各变量的交互作用对紫薯全粉面条加权指标的响应面分析如图1所示。
图1各因素交互作用对紫薯全粉面条加权指标的影响Fig.1Effectofinteractionofvariousfactorsontheweightedindexofpurplepotatowholenoodles
任意2个因素之间均存在明显的交互作用,并且最优值落点均在试验考察的区域范围之内。
2.2.3响应面最优化结果的确定及验证
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SIYilei1,AIZhilu1,2,XUMengyan1,FANHuiping1,2,WANGXuezhu3
1(CollegeofFoodScienceandTechnology,HenanAgriculturalUniversity,Zhengzhou450002,China)2(KeyLaboratoryofStapleGrainProcessing,MinistryofAgriculture,Zhengzhou450002,China)3(HenanProvincialFoodandDrugEvaluationandInspectionCenter,Zhengzhou450004,China)
ABSTRACTInordertostudyahighproportionofpurplepotatowholenoodlesprocessingtechnology,thisstudyusedpurplepotatowholepowderasrawmaterial,theadditionamountofcornstarch,cookingtime,agingtimeandtheadditionamountofmixedediblegum(CMC:locustbeangum=6∶4)wereusedasindependentvariablesforsinglefactorexperiment.Basedonthesinglefactorexperiment,theresponsesurfacedesignwasusedtooptimizetheprocessingtechnologyofpurplepotatonoodles.Afterinvestigatingthefeasibilityofpracticaloperation,theoptimumtechnologicalconditionsforthepurplesweetpotatonoodleswereestablishedasfollows:cornstarchcontentwas6.30%;steamingtimewas9.00min;agingtimewas4.20hours;andtheamountofmixedgelwas0.80%.Inthiscondition,thebrokenratewas0%;thecookinglosswas17.03%;andthesensoryevaluationwas85.85points.Itprovidesatheoreticalbasisforthemanufactureofhighproportionofpurplepotatonoodles.
Keywordsfullnoodleswithpurplesweetpotatonoodles；processoptimization；responsesurface；mixedediblegum
DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.021406
引用格式:司艺蕾，艾志录，许梦言，等.占比90%紫薯全粉面条加工工艺优化[J].食品与发酵工业,2020,46(3):160-166.SIYilei,AIZhilu,XUMengyan,etal.Processoptimizationof90%purplepotatopowdernoodle[J].FoodandFermentationIndustries,2020,46(3):160-166.
第一作者：硕士研究生(范会平副教授和王雪竹副主任技师为共同通讯作者，E-mail：fanhuiping1972@hotmail.com;zzulispx@126.com)
基金项目：科技部“十三五”国家重点研发计划重点专项(2016YFD0401303)；河南省薯类产品加工工艺与设备研发创新型科技团队，豫科人组[2017]6号