馬鈴薯面條的配方優化

辛世華，韓小珍，王彩霞，賀曉光，*

（1.寧夏工商職業技術學院旅游管理系，寧夏 銀川 750021；2.寧夏大學學術期刊中心，寧夏 銀川 750021；3.寧夏大學農學院，寧夏 銀川 750021）

馬鈴薯，別名洋芋，土豆，茄科茄屬的一年草本植物，是我國重要的糧食作物和經濟產物[1]。在我國，西南山區、西北、內蒙古以及東北地區是主產區，其營養價值豐富，富含多種營養元素，除了大量的碳水化合物外，還含有人體所必需的蛋白質、膳食纖維、維生素和礦物質[2-3]。其脂肪含量較少，蛋白質符合人體所需蛋白，膳食纖維是幫助腸胃活動所必需的，維生素和礦物質更是參與人體生命活動所必不可少的元素。因此，2015年初，我國開始推行“馬鈴薯主糧化發展戰略”，大力推行馬鈴薯主糧化，使其成為繼稻米、小麥、玉米后的第四大主糧。據估計到2020年，一半以上的馬鈴薯將會被用來作為主糧使用[4-6]，其便民的價格和細膩的口感更為主糧化的推進提供了有利條件。目前國內外已經開始了將馬鈴薯主糧化的研究。王蔚新等[7]研制了馬鈴薯蕎麥面條，通過試驗確定了當馬鈴薯全粉添加量為20%，海藻酸鈉為0.3%時，其品質最優；包鴻慧等[8]將馬鈴薯全粉添加到餅干中，制成了綠茶口味的曲奇；郭祥想等[9]將馬鈴薯全粉添加到小麥粉中制成混合粉，并選用馬鈴薯粉添加量為15%的混合粉制作鮮濕面，產品具有濃郁的馬鈴薯香味，且蒸煮品質和質構品質較好；Chen 等[10]將馬鈴薯淀粉和甘薯淀粉添加到小麥面粉中，發現當面粉中添加20%的馬鈴薯淀粉和甘薯淀粉后，面條品質會有所提高；Zaidul 等[11]將馬鈴薯淀粉添加到小麥面粉中制成混合粉并對其的糊化特性進行了研究。

目前，馬鈴薯面條中的應用多采用全粉，而添加鮮馬鈴薯泥的研究還不是很多。本試驗以添加鮮馬鈴薯泥制成的面條為研究對象，進行面條的制作、品質評定及蒸煮試驗，并重點研究面條的質構特性，研究加工工藝條件對新鮮面條品質的影響規律，為馬鈴薯鮮面的生產、推廣以及新鮮馬鈴薯的利用提供一定的理論與實踐依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

高筋小麥粉：寧夏中航鄭飛塞外香清真食品有限公司；紫皮馬鈴薯、雞蛋：市售；食鹽：中鹽棗陽鹽化有限公司。

1.2 設備與儀器

TA-XT plus 質構儀：英國Stable Micro System 公司；SQP 電子天平：賽多利斯科學儀器（北京）有限公司；ACS-30 型電子計價秤：武義縣金宇衡器有限公司；WY105W 水分測定儀：上海婉源電子科技有限公司；DFY-200A 新型高速連續式超微粉碎機：上海比朗儀器有限公司；BCD-649WDGK 電冰箱：青島海爾股份有限公司；JYN-YM1 壓面機：九陽股份有限公司；SDHCB9E35-210 電磁爐：浙江蘇泊爾股份有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 馬鈴薯泥制作工藝

馬鈴薯→清洗→去皮除雜→清洗→切片→干燥→測水分→密封備用

取市面上新鮮的紫皮馬鈴薯備用，用清水洗去表面泥土后，去皮除雜。切片時保證所有馬鈴薯片厚度均為 3 mm～4 mm，放入蒸鍋內蒸 10 min～15 min，放入烘箱內干燥，使馬鈴薯泥的水分含量維持在55 %～60 %，待水分達到標準后取出，放至20 ℃，保鮮膜封裝以備用。

1.3.2 馬鈴薯面條加工工藝

按一定配比加入馬鈴薯泥和小麥粉→加水→和面→熟化→壓面成型→切條→干燥→成品

馬鈴薯泥和小麥粉按單因素設計的比例加入適量的水，在20 ℃下和面，形成表面光滑、色澤一致的面團，用保鮮膜密封，20 ℃放置25 min 以用來熟化。將熟化好的面團壓成后1 cm 的面餅，放入壓面機中進行反復擠壓成型，最后壓成1.5 mm～2 mm 的面餅，繼續使用壓面機將面餅制成寬3.0 mm～3.5 mm，長18 cm 的面條。

1.3.3 單因素試驗變量設計

馬鈴薯泥按10%、15%、20%、25%、30%添加進行試驗。食鹽添加量2.4%，和面時間15 min，面團形成后熟化時間40 min。

食鹽按 0、1.2 %、2.4 %、3.6 %、4.8 %添加進行試驗。馬鈴薯泥添加量為20%，和面時間15 min，面團形成后熟化時間40 min。

和面時間分別為 5、10、15、20、25 min 進行試驗。小麥粉和馬鈴薯泥按4∶1（即馬鈴薯泥添加量為20%）加入，食鹽添加量2.4%，面團形成后熟化時間40 min。

1.3.4 響應面試驗設計

在單因素試驗的基礎上，根據Box-Benhnken 原理設計三因素三水平的試驗，并以主成分建立的規范化綜合評價模型為最終的馬鈴薯面條的評價指標。響應面試驗因素水平表見表1。

表1 響應面試驗因素水平表Table 1 Factor level table of response surface experimentai

1.3.5 主成分分析

主成分是通過降維將多個指標重新組合，形成幾個互相之間沒有關聯性的綜合指標間接的反應原始數據評價指標，可以較大程度的簡化樣品的評價過程。

取試驗測定的單一指標硬度、彈性、回復性、咀嚼性及感官評價作為分析變量，采用SPSS17.0 軟件對分析變量進行主成分的因子分析，將大于1 的特征值的因子進行主成分提取。馬鈴薯面條的綜合評分按以下公式計算，再將得到的綜合評分處理得到規范化綜合[12-13]得分。

式中：F 為綜合評分；F1、F2、F3為主成分 1、2、3 的得分；Y1、Y2、Y3為主成分特征值；C 為累積貢獻率；Z為規范化綜合得分；Fmax為綜合評分中最大值；Fmin為綜合評分中最小值。

1.3.6 馬鈴薯面條質構性質檢測

取一定數量的馬鈴薯鮮面條，用保鮮膜包裹以備試驗測定使用。由質構分析儀對樣品的硬度、回復性、咀嚼性、彈性進行測定，以評價餅干的品質。測定條件：選擇切面剪切力分析（texture profile analysis，TP）測試程序，選用P/2 探頭，測前、測中、測后速率都為1.0 mm/s，形變量60 %，測試應變位移3 mm，觸發力5 g，每根面條取3個點測試，剔除最大值和最小值，結果求平均值。

1.3.7 馬鈴薯面條感官評定檢測

將煮好的面條盛入干凈的盤子內，由感官評定小組（10位品嘗經驗豐富的固定成員組成）進行評價，品嘗前保證口腔干凈，在一定短時間內沒有吃過辛辣味重刺激的食物，每次品嘗后要求漱口，兩次評價間要有一定的時間間隔[14-15]。馬鈴薯面條感官評定見表2。

表2 馬鈴薯面條感官評定表Table 2 The sensory evaluation table of noodle of potato

2 結論與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 馬鈴薯泥添加量對面條品質的影響

馬鈴薯泥添加量對面條品質的影響見圖1。

圖1 馬鈴薯泥添加量對面條品質的影響Fig.1 Effect of potato flour addition on noodle quality

由圖1可知，隨著馬鈴薯泥添加量的增大，在到達最佳添加量之前，評分呈緩慢上升狀態；當添加量超過20%時，面條的感官品質出現了下降，評分隨著馬鈴薯泥量的增加呈現下降趨勢。隨著馬鈴薯泥的添加，面條的顏色逐漸加深向黃色靠近，并且面條的黏度逐漸增加，粗糙程度也隨之變大，表面不光滑。馬鈴薯中支鏈淀粉含量較多，分子相對較大不溶于水，因此添加量越多，面條的黏度越大，表面越粗糙不光滑。由于馬鈴薯中不含面筋蛋白，加入過量的馬鈴薯泥，將影響小麥粉中的面筋蛋白，降低面條整體的面筋含量，使其彈性、韌性和延展性都隨之減小，所以選擇最優馬鈴薯泥添加量為20%。

2.1.2 食鹽添加量對面條品質的影響

食鹽添加量對面條品質的影響見圖2。

圖2 食鹽添加量對面條品質的影響Fig.2 Effect of salt addition on noodle quality

由圖2可知，食鹽添加量對馬鈴薯面條的穩定性和感官品質具有一定的影響。隨著食鹽量的增加，評分曲線整體呈現先上升后下降的態勢。當添加量為2.4%時，面條的感官品質最好，適口性最好。食鹽的添加能提高面條的適口性，改善并豐富其風味，并且能促進面筋網絡結構的形成，稍加彌補由于馬鈴薯泥的添加所帶來的不足；同時，食鹽能促進面粉吸水，使水分分布均勻，具有使面條內部保濕的作用。食鹽添加量過少或者過多都會影響面條的感官品質，尤其是適口性。所以選擇最優食鹽添加量為2.4%。

2.1.3 和面時間對面條品質的影響

和面時間對面條品質的影響見圖3。

圖3 和面時間對面條品質的影響Fig.3 The effect of time on noodle quality

由圖3可知，面條的制作及感官品質因和面時間的長短有顯著的不同。隨著和面時間的增加，面條前期呈明顯直線上升狀態；當和面時間為15 min 時，面條的表觀狀態達到最佳，感官適口性也最好；和面時間再增長，面團的感官品質隨之有小幅降低。和面時間過短時，面團攪拌不均勻，面筋網絡結構尚未形成，不能形成良好的穩定性；進一步攪拌，面團得到了充分的攪拌，面筋網絡逐漸形成并達到最佳程度，使得面團結構更加緊實，面團柔韌性，光滑性也得到充分的滿足；當和面時間過久時，超過了面團所能承受的攪拌限度，導致面團中已經形成的完整的面筋網絡結構得到不同程度的破壞，反而使得面條的感官品質下降，破壞了穩定結構，所以選擇最優和面時間為15 min。

2.2 響應面試驗結果

響應面試驗見表3。

表3 響應面試驗設計及結果Table 3 Box-Benhnken experimential design and results

2.3 主成分分析

對試驗響應面中的測定的指標硬度、回復性、咀嚼度、彈性及感官評價進行主成分分析，得出特征值、貢獻率及累計貢獻率。相關矩陣特征值見表4。

表4 相關矩陣特征值Table 4 Eigen values of correlation matrix

根據貢獻率大于85%的原則，由表4可知，馬鈴薯面條的前2個主成分的累計貢獻率達到了86.27%，基本可以保持原始數據的變量信息。根據面條的特征向量可知，第1 主成分的主要決定指標是咀嚼性、回復性；第2 主成分的主要決定指標是硬度、彈性。進一步計算出主成分的主成分數及規范化綜合得分，以規范化綜合得分值為響應值做響應面分析。

2.4 規范化綜合評分的響應面分析

2.4.1 響應面優化試驗

主成分得分值與規范化綜合評分加表5。

表5 主成分得分值與規范化綜合評分Table 5 Principal component scores and standardized score

利用Box-Behnken 8.0.6 軟件對表5的試驗數據進行多元回歸擬合，得到的回歸模型方程：

Y=0.81+0.057A-0.055B-0.011C+0.041AB-0.02AC+0.06BC-0.15A2-0.33B2-0.12C2。

方程回歸分析及方差分析結果見表6。

表6 回歸模型方差分析Table 6 Analysis variance of regression model

在所選取的因素范圍內，F 值代表各因素對馬鈴薯面條品質綜合因素影響的強度，F 值越大，則表明對馬鈴薯面條的影響作用越強。由表6可知，對馬鈴薯面條建立的規范化綜合評分回歸模型p＜0.01，失擬項p=0.500 0＞0.01，表明該方程具有極顯著性，R2=0.951 2，p＜0.001，說明模型擬合效果較好，自變量與響應值之間的線性關系顯著，可以用該方程確定馬鈴薯面條的最佳配方。因此，用該模型來分析預測響應值與自變量間的變化規律。表6中A，B，C的p小于0.01，達到極顯著的影響水平，交互項AC，BC的p小于0.01，二次項 A2、B2、C2的p小于 0.01，對響應值都具有極顯著性。在試驗所選取的因素范圍內，按照對產品影響排序：A＞B＞C，即馬鈴薯泥添加量，食鹽添加量和和面時間均對面條產品影響顯著，綜合影響權重最高為馬鈴薯泥添加量。

響應面可直接反應各因素與響應值之間的關系以及各因素間的交互作用，響應面的坡度越陡，等高線密集形成橢圓形則表明2個因素的交互作用的影響就越大。各因素間的交互作用見圖4。

由圖4可知，3個響應面均呈凸形曲線，表明響應面有極大值，也說明最優配方在所設計的因素范圍之內。和面時間與食鹽添加量的響應曲面的坡度比較陡峭，其等高線呈橢圓形，表明BC 間的交互作用極顯著。由馬鈴薯泥的添加量與和面時間的響應曲面的坡度陡峭程度可知，其坡度較明顯，表明兩者的交互作用變化明顯。由圖4的響應面曲面的坡度可知，其坡度較明顯，等高線密集呈橢圓形，則表明AC 的交互作用（p＜0.01）極顯著。

圖4 各因素間的交互作用Fig.4 Interactions between the reaction factors

2.4.2 驗證試驗

利用Design－Expert 8.6 軟件對所得方程進行計算，確定面條的最佳配方：馬鈴薯泥添加量為15.3%、食鹽添加量3.57%、和面時間15.4 min。在此條件下，規范化綜合評分為0.7817。根據實際條件，將參數修正后的最佳配方：馬鈴薯泥添加量15 %、食鹽添加量3.6 %、和面時間為15 min，得到的規范化綜合評分為0.774 5，與預測的數值基本一致，則表明該模型基本準確，采用主成分分析法與響應面分析法相結合對馬鈴薯面條的配方進行優化的方法確實可靠[16]，有實用價值。

3 結論

在單因素試驗的基礎上，通過主成分分析結合響應面法優化馬鈴薯面條加工工藝，得到最優參數：馬鈴薯泥的添加量為15%、食鹽添加量3.6%、和面時間15 min。在此條件下馬鈴薯面條得到的實測值0.774 5與理論值0.781 7 基本一致。在試驗過程中，對馬鈴薯面條品質影響最大的是馬鈴薯泥添加量，影響較小的是食鹽的添加量。