響應面法優化姬松茸面條生產工藝

甄佳美，劉通，彭杉，高宇航

響應面法優化姬松茸面條生產工藝

甄佳美，劉通，彭杉，高宇航

（吉林農業大學食品科學與工程學院，吉林長春130118）

以姬松茸和小麥粉為主要原料，采用二次擠出工藝生產姬松茸面條。在單因素試驗的基礎上，以咀嚼性為考核指標，采用三因素三水平響應面分析法優化最佳生產工藝。結果表明，各因素對姬松茸面條的影響順序為物料加水量＞二次擠出溫度＞一次擠出溫度；當一次擠出溫度140℃，二次擠出溫度105℃，物料加水量29%時，姬松茸面條的咀嚼性最好，達到69.51±0.64 g/s。

擠出；姬松茸；面條；響應面法

0 引言

面條在我國有著2 000多年的歷史[1]，是傳統食品之一。傳統面條一般由小麥粉加工而成，小麥粉膳食纖維含量較低、淀粉含量高，所含賴氨酸為第一限制性氨基酸。純小麥面條的原料組成單一，造成營養成分不全面、氨基酸組成不合理。因此探求營養豐富、風味多樣的面條，成為現代食品工作者的研究熱點[2-3]。

姬松茸（Agaricus blazei Murrill）亦稱巴西蘑菇，原產于北美南部、巴西、秘魯等地，是一種溫型食藥兩用珍稀用菌[4-8]。姬松茸肉質鮮嫩、風味獨特，具有濃郁的杏仁香味且營養豐富，其中總氨基酸中有40%的氨基酸是人體必需的8種氨基酸，精氨酸、賴氨酸和蛋氨酸[9-11]的含量尤為豐富。此外，姬松茸中還含有大量的β-葡聚糖、多肽、膳食纖維等功能性成分，具有抗腫瘤、降血糖等功能[12-13]。目前，國內外對于姬松茸的研究主要集中在功能性成分的開發上，而將其應用于日常化主食生產中的研究鮮有報道，因此姬松茸具有非常廣闊的前景。

擠壓技術是集輸送、混合、攪拌、蒸煮和成型等多種操作于一體的高新技術，具有高溫短時、連續加工、方便靈活和高效等優點。因此，將擠壓機用到面條的生產上，不僅能夠減少傳統工藝過程，大大縮短生產周期，而且能夠提高產品品質、降低生產成本等。

試驗以小麥粉和姬松茸為主要原料，采用二次擠出技術制備姬松茸面條，生產一款營養豐富、口味獨特的面條，使其與原有面條氨基酸進行互補，提高蛋白質利用率，增加姬松茸特有的多糖類營養成分。將姬松茸應用到面制品中，可以豐富姬松茸的應用，提高姬松茸的產業價值。

1 材料與方法

1.1 材料

干姬松茸、高筋小麥粉，市售優級品。

1.2 儀器與設備

JC-60IT型通用擠出機，長春市盛達食品工業研究所機械廠產品；SF-130C型萬能粉碎機，吉首市中誠制藥機械廠產品；標準篩，浙江上虞市道墟儀器篩具廠產品；TA.XT.plus型質構儀，超技儀器有限公司產品；GBB02型電子精密天平，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司產品；101A-2E型電熱鼓風干燥箱，上海實驗儀器有限公司產品。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

原料預處理→混合調配→平衡水分→喂料→一次擠出糊化改性→二次擠出成型→冷卻→干燥→包裝。

1.3.2 操作要點

（1）原料預處理。姬松茸干品經篩選、除雜后，用流動水清洗干凈，然后用鼓風干燥箱于45℃下烘干，粉碎至粒度為120目（0.125 mm）后備用。

（2）混合調配。由于姬松茸粉、小麥粉比較細，在攪拌時容易四處飛散，無形中造成原料浪費、增加成本、影響原料配比，因此應該按照比例事先將干粉混勻，再放入到攪拌器中，邊攪拌邊加入稱量好的水，直到形成顏色均勻、物料均勻、無結塊的物料。

（3）平衡水分。將混合調配好的物料，用保鮮膜封上，防止水分散失，減少試驗誤差。

（4）面條制備。采用單螺桿擠出機，將調配好的物料以均勻速度進料，在一次擠出溫度140℃，二次擠出溫度100℃的條件下進行擠出，將擠出的面條分別切割成20～30 cm的面條。

（5）冷卻、干燥、包裝。將切割后的面條在常溫下冷卻，干燥至水分小于10%，然后進行檢測包裝。

1.3.3 姬松茸面條擠出工藝優化

（1）單因素試驗。質構分析可以用于面條的評價，可避免人為因素對評價結果產生影響[14]，它可以反映食品與力學有關的質地特性，利用質構儀可測定面條許多指標，如硬度、彈性、咀嚼性、拉斷力等。有研究發現，咀嚼性為各項指標變化情況的綜合體現[15]。因此，試驗將咀嚼性作為姬松茸面條的考核指標。

在姬松茸添加量7%，粒度0.125 mm，喂料速度25 kg/h，二次擠出溫度100℃，物料加水量28%的條件下，一次擠出溫度分別為110，120，130，140，150℃時，以咀嚼性為指標，考察一次擠出溫度對姬松茸面條咀嚼性的影響。

在姬松茸添加量7%，粒度0.125 mm，喂料速度25 kg/h，一次擠出溫度140℃，物料加水量28%的條件下，二次擠出溫度分別為80，90，100，110，120℃時，以咀嚼性為指標，考察二次擠出溫度對姬松茸面條咀嚼性的影響。

在姬松茸添加量7%，粒度0.125 mm，喂料速度25 kg/h，一次擠出溫度140℃，二次擠出溫度100℃的條件下，物料加水量分別為24%，26%，28%，30%，32%時，以咀嚼性為指標，考察物料加水量對姬松茸面條咀嚼性的影響。

（2）響應面試驗。在單因素試驗基礎上，根據Box-Behnken試驗設計原理，姬松茸面條的咀嚼性（Y）作為響應值，以一次擠出溫度、二次擠出溫度、物料加水量為響應因素，采用三因素三水平響應面分析法，確定姬松茸面條的最佳擠出工藝。

試驗設計因素水平見表1。

表1 試驗設計因素水平

1.3.4 姬松茸面條TPA的測定

每次取3根瀝干水分的熟面條水平放于載物臺上，并且3根平行，間距一致，測定面條的延展性、硬度、咀嚼性與黏性等參數指標。每個樣品做5個平行試驗，所得數據去掉最大值和最小值后取平均值。探頭為A-LKBF型；探頭高度校正，返回距離10 mm，返回速度1 mm/s，觸發力5 g；模式壓縮，測前速度1mm/s，測中速度2mm/s，測后速度10mm/s，測試距離1.5 mm；觸發模式為自動，觸發力5.0 g。

1.3.5 姬松茸面條主要營養成分檢測

蛋白質的測定參照GB 5009.5—2010《食品中蛋白質的測定》分光光度法；總膳食纖維的測定采用GB 5009.88—2014《食品中膳食纖維的測定》。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果與分析

2.1.1 一次擠出溫度對姬松茸面條咀嚼性的影響

一次擠出溫度對姬松茸面條咀嚼性的影響見圖1。

圖1 一次擠出溫度對姬松茸面條咀嚼性的影響

由圖1可知，隨著一次擠出溫度的逐漸升高，姬松茸面條咀嚼性呈先上升后下降的趨勢。當一次擠出溫度由110℃上升到140℃時，隨著一次擠出溫度的升高，姬松茸面條的咀嚼性呈逐漸上升的趨勢；當一次擠出溫度達到140℃時，姬松茸面條的咀嚼性達到最好，具有良好的適口性；隨著一次擠出溫度的進一步提高，姬松茸面條的咀嚼性開始下降。出現這種現象的原因可能是當一次擠出溫度較低時，物料在機筒內沒有充分熔融，水分子在物料中運動不劇烈，不易滲透到淀粉的空間結構內[16]，物料熟化不完全，導致面條的糊化度低，物料中各種成分不能充分重組，面條空間結構不結實，咀嚼性較差；一次擠出溫度過高，部分物料焦煳，導致物料黏結性不好，所以咀嚼性較差。因此，確定一次擠出溫度為140℃。

2.1.2 二次擠出溫度對姬松茸面條咀嚼性的影響

二次擠出溫度對姬松茸面條咀嚼性的影響見圖2。

圖2 二次擠出溫度對姬松茸面條咀嚼性的影響

二次擠出過程中，物料通過擠出模具擠出成型，對面條結構起著重要的作用。由圖2可知，隨著二次擠出溫度的逐漸升高，姬松茸面條咀嚼性呈先上升后下降的趨勢。當二次擠出溫度由80℃上升到100℃時，姬松茸面條的咀嚼性逐漸升高；當二次擠出溫度為100℃時，姬松茸面條的咀嚼性達到最高；隨著二次擠出溫度的進一步提高，姬松茸面條的咀嚼性開始下降。出現這一現象的原因可能是當二次擠出溫度過低時，物料在機筒內部流動性變差，趨于平緩，導致物料所受到的剪切力低，此時不能完全并且很好地打開淀粉顆粒的氫鍵，繼而淀粉顆粒膨脹度不夠，物料糊化的程度不夠，分子間不能形成結實的結構，從而影響姬松茸面條的咀嚼性；當二次擠出溫度高于100℃時，物料的糊化度過大，同時擠出前的物料內處于高溫高壓的狀態，物料由擠出模具口擠出時，瞬間膨脹，面條膨脹過快，導致面條內部有小氣泡，并且面條表面粗糙不光滑，致使面條空間結構不緊密，咀嚼性降低，適口性不佳。因此，確定二次擠出溫度為100℃。

2.1.3 物料加水量對姬松茸面條咀嚼性的影響

物料加水量對姬松茸面條咀嚼性的影響見圖3。

圖3 物料加水量對姬松茸面條咀嚼性的影響

物料加水量是一個重要的影響因素。由圖3可知，當物料加水量為24%～28%時，姬松茸面條的咀嚼性呈上升趨勢；當物料加水量到達28%時，姬松茸面條的咀嚼性達到最好；當物料加水量高于28%時，姬松茸面條的咀嚼性開始逐漸下降。出現這種現象的原因是當物料加水量過低時，物料在擠出機筒內摩擦力大，不能順利地運行，輸送困難，由于水分不足，一次擠出模具出來后，產品粗糙，并且出現“泛白”的現象，致使二次擠出進料困難，二次擠出后物料結合不緊密，從而導致咀嚼性不好；當物料加水量過高時，由于物料中含有小麥粉，水分過高會形成面筋，增加物料的黏度，導致螺桿輸送能力變差，物料因為在機筒內長時間停留而產生了焦煳現象，從而導致姬松茸面條咀嚼性變差。因此，確定最佳的物料加水量為28%。

2.2 姬松茸面條擠出工藝響應面優化試驗

2.2.1 數學模型的建立與檢驗

在單因素試驗的基礎上，根據Box-Behnken試驗設計原理，以一次擠出溫度（A）、二次擠出溫度（B）、物料加水量（C）作為響應因素，以姬松茸面條的咀嚼性（Y）為響應值，可獲得姬松茸面條三因素三水平的試驗設計及結果。

響應面試驗設計及結果見表2，回歸模型的方差分析見表3，回歸模型的可信度分析見表4。

表2 響應面試驗設計及結果

通過Design Expert 8.0.6軟件對表2進行統計分析，經多元回歸擬合、方差分析及顯著性檢驗，得到以姬松茸面條咀嚼性為目標的函數，得到二次回歸方程為：

表3 回歸模型的方差分析

表4 回歸模型的可信度分析

對響應面試驗結果進行分析，得到回歸模型的方差分析，見表3。通過p值來確定各因素對試驗的影響程度是否顯著，由表3的結果可知，回歸模型（p＜0.000 1）達到極顯著水平，失擬項為0.887 1，大于0.05不顯著，說明回歸方程與實測值擬合程度較好。因此，可用該回歸方程代替試驗真實點對試驗結果進行分析。

由回歸模型的可信度分析表4可知，R2=98.83%，說明預測值與實測值一致性良好，試驗誤差小，方程可靠性極高。在回歸的模型中，一次項A，B，C，交互項AB，二次項A2，B2，C2均表現出顯著水平，影響姬松茸面條咀嚼性的主次順序為物料加水量＞二次擠出溫度＞一次擠出溫度。

2.2.2 各因素交互作用對姬松茸面條咀嚼性的影響

各因素之間的交互作用可以通過響應面圖直觀的反應出來，等高線直觀反映出各因素交互作用對響應值的影響，圓形表示不顯著，橢圓度越大說明交互作用越大。

各兩因素交互作用響應面及等高線見圖4。

圖4 各兩因素交互作用響應面及等高線

由圖4可知，一次擠出溫度（A）與二次擠出溫度（B）交互作用顯著，一次擠出溫度（A）與物料加水量（C）及二次擠出溫度（B）與物料加水量（C）之間的交互作用不顯著。

2.2.3 優化姬松茸面條擠出工藝參數

為進一步確定最佳擠出工藝參數，求回歸方程3個變量的一階偏導數，并設其值為0，得到三元一次方程組，求出最佳點的編碼值：

解得：A=0.19，B=0.41，C=0.29。即最佳工藝參數為一次擠出溫度141.89℃，二次擠出溫度104.13℃，物料加水量28.58%，在此條件下生產的姬松茸面條咀嚼性為69.487 7 g/s。考慮到實際生產，為了便于實際操作，調整最佳生產工藝為一次擠出溫度140℃，二次擠出溫度105℃，物料加水量29%。為了驗證此條件，采用調整后的參數進行3次平行試驗，得到咀嚼性為69.51±0.64 g/s，與理論預測值較為接近，說明數學模型是可行的。

通過單因素試驗和響應面試驗設計對姬松茸面條擠出工藝參數進行優化，各因素對姬松茸咀嚼性的影響程度由強到弱依次為物料加水量＞二次擠出溫度＞一次擠出溫度，具體參數為一次擠出溫度140℃，二次擠出溫度105℃，物料加水量29%。

2.3 姬松茸面條的營養成分

姬松茸營養豐富，所含的蛋白質和膳食纖維含量較高，蛋白質、總膳食纖維含量較未添加姬松茸的面條變化顯著。添加姬松茸的面條營養豐富，其蛋白質含量和總膳食纖維含量分別為13.85±0.30 g/100 g和5.43±0.29 g/100 g，比不添加姬松茸的小麥面條對照樣品（蛋白質含量為11.89±0.24 g/100 g，總膳食纖維含量為4.24±0.18 g/100 g）要高，表明添加姬松茸提高了面條的營養。

3 結論

通過單因素試驗和響應面試驗，以咀嚼性為考核指標，對姬松茸面條擠出工藝中的一次擠出溫度、二次擠出溫度、物料加水量進行了優化。確定姬松茸面條最佳擠出工藝條件為一次擠出溫度140℃，二次擠出溫度105℃，物料加水量29%，此時姬松茸面條的咀嚼性為69.51±0.64 g/s。目前，國內外對于姬松茸的加工應用鮮有報道，由于姬松茸的添加，其總膳食纖維和蛋白質比未添加姬松茸的面條要高，增加了面條的營養成分，提高了面條的營養價值，由此豐富了姬松茸的應用，提高姬松茸的產量與銷量，為姬松茸的綜合利用開辟了一條新的途徑。

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Effect of Processing Methods on the Quality Characteristics of Agaricus blazei Murrill Noodles

ZHEN Jiamei，LIU Tong，PENG Shan，GAO Yuhang
（College of Food Science and Engineering，Jilin Agricultural University，Changchun，Jilin 130118，China）

Agaricus blazei Murrill noodles is made from Agaricus blazei Murrill and wheat powder by repeating extrusion twice. The extrusion process is optimized using a three-variable，three-level response surface design.The results show that water addition had the greatest effect on chewiness of the noodles followed by second extrusion temperature and first extrusion temperature.The optimum extrusion conditions the provided the best condition is extrusion at 140℃and re-extrusion at 105℃with the addition of 29%water.Under these conditions，the chewiness of Agaricus blazei Murrill noodles is best.

extrusion；Agaricus blazei Murril；noodles；response surface methodology

TS213.2

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.03.034

1671-9646（2017）03b-0026-05

2017-03-12

長春市科技局“香菇等食用菌高值化綜合利用關鍵技術研究與應用”（201412）。

甄佳美（1988—），女，在讀碩士，研究方向為糧食、油脂及植物蛋白工程。