響應面優化葛根山藥掛面制作工藝

蘇光林，何冬雪，謝文佩*

廣西中醫藥大學藥學院食品科學系（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、調節血壓、調節血糖代謝的作用[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，藤縣葛根尤負盛名，被稱為“粉葛之鄉”，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、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那樓鎮的山藥最為出名，那樓鎮每年種植面積達1 000多 hm2。

面條從漢代開始發展至今，是中國飲食的重要組成部分。此次試驗以傳統掛面配方及工藝為基礎，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價值[4]，增加市面上復配面條的品種，研制出營養健康的復配面條——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，河南萬邦實業有限公司）；六偏磷酸鈉（食品級，廣東味多食品配料有限公司）；金沙河富強高筋小麥粉（河北金沙河集團）。

1.2 儀器與設備

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

1.3 試驗方法

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，放入和面機中，加水和面20～30 min，制成面坯，靜置熟化20 min，用壓面機壓成表面光滑的面片，再用面條機切成條后置于室溫下晾曬干燥。

1.4 單因素試驗設計

探究葛根粉、山藥粉、水的添加量（水-混合粉體的質量比）對掛面制作工藝的影響，試驗設計見表1。

1.5 感官評價標準（參見表2）

表2 葛根山藥掛面感官評價表

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和質構特性影響最好的改良劑，并確定該改良劑的最適用量，試驗設計見表3。

表3 改良劑試驗設計

1.6 響應面試驗設計

在單因素試驗基礎上，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，進行響應面試驗，詳見表4。

表4 響應面水平因素表

1.7 理化指標檢測方法

1.7.1 面條品質測定方法

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。

1.7.2 面條質構特性測定方法

采用CT3-10K質構儀測定葛根山藥面條的質構特性。取3根6 cm左右長的面條測定。測定參數：采用TA7探頭，TPA模式，下壓程度70%，觸發力5 g，測試速度1 mm/s，返回速度1 mm/s，循環測定2次，每份樣品平行測定3次，取各項參數的平均值為最終值[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進行測定。

2 結果與分析

2.1 水的添加量對面團形成狀況的影響

由表5可知，當水的添加量低于4∶9（質量比）時，面團會出現粘手的情況，水分占得比重越大面團越黏。當水的添加量高于4∶9（質量比）時，面團開始干裂，水分占的比重少時甚至未能形成面團。故水的最適宜添加量為4∶9（質量比）。

表5 水的添加量對面團形成狀況的影響

2.2 山藥粉添加量對面條品質及質構特性的影響

干物失落率和斷條率越低的面條其品質越好，最大彎曲度越大的面條品質更佳[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小；當山藥添加量為5%時，雖干物失落率和面條熟斷條率最佳，當最大彎曲率比較差，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。面條的硬度、彈性、咀嚼性、內聚性是面條口感是否勁道的綜合指標，其中硬度和彈性的影響最大，面條的硬度和彈性越好，面條的品質越好[7]。當山藥添加量為15%時，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及質構的影響

2.3 葛根粉添加量對面條品質及質構特性的影響

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。在質構特性上，5%的葛根添加量彈性、硬度最佳，但在感官上葛根味淡。綜合以上數據，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

木薯淀粉可以增強面條的膠凝性、黏合性，谷朊粉可增強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。綜合其質構特性，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及質構的影響

表8 四種改良劑對面條品質及質構的影響

2.5 葛根山藥面條加工工藝響應面優化結果分析

2.5.1 Box-Behnken試驗設計及結果的顯著性論證

經回歸擬合后，各試驗因子對響應值的影響生成最終的函數表達為：Y=90.18-3.12A-2.09B-0.34C-1.53AB+0.73AC-1.40BC-3.49A2-3.27B2-2.51C2。對模型進行回歸分析，結果見表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，說明此模型已達極顯著水平；因變量與自變量之間的復相關數R2=0.975 9，證明該模型擬合程度較好，試驗誤差小。模型調整確定系數R2Adj=0.945 0，說明該模型能解釋94.50%響應值的變化，擬合程度較好；失擬項p=0.392 8＞0.05，說明試驗所得二次回歸方程能很好地對響應值進行預測。

由表9和表10可知，響應面中心試驗的5份樣品在最大彎曲率、硬度、彈性的結果比較好，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。而面條品質和質構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及質構特性的影響較顯著。

表9 響應面試驗設計及結果

接表9

表10 方差分析

2.5.2 模型分析討論

結合圖1和表10，當山藥粉添加量一定，葛根粉添加量為12.95%時，面條感官評分達到峰值且響應面形狀凹凸明顯，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%達到峰值，改良劑添加量固定不變時，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化與驗證

上述回歸模型的最優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，接近理論預測值。因此，響應面分析法優化得到的最佳葛根山藥面條制作工藝條件參數準確可靠，有一定的使用價值。

2.7 面條的理化指標

中心試驗的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，烹調損失率為7.43%，均符合國家糧食標準LS/T 3212—2014的規定。

圖1 各因素相互作用響應面圖

3 結論

通過單因素試驗和Box-Behnken設計試驗，采用響應面分析法優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：水的添加量4∶9（質量比）、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。此次試驗范圍內建立的模型準確可靠，有一定的使用價值。