響應面法優化蕎麥莜麥復合谷物粉工藝

王嚴超，高婷婷, *，劉靜雪, ，李鳳林, ，史海慧，徐穎

1. 吉林農業科技學院食品工程學院（吉林 132101）；2. 吉林省釀造技術科技創新中心（吉林 132101）；3. 農業農村部國家糖料加工技術研發分中心（吉林 132101）

蕎麥營養價值高，營養成分全面，易被人體吸收，其氨基酸比例與WHO/FAO標準模式十分接近[1]。蕎麥中蘊含豐富的常量元素，如鉀、鈣、鎂等。還有多種維生素及微量元素，為人體正常生命活動提供特殊營養的供給[2]。此外，蕎麥中還含有豐富膳食纖維，其含量約占總成分的3%左右，是一種不易被人體內消化酶分解的一類高分子碳水化合物，有益于糖尿病病人得日常調節，起到維持、平衡、穩定的作用[3]。莜麥的營養價值很高，蛋白質含量較高，含糖量較少，必需氨基酸組成較均衡，適合于糖尿病人食用，還具有降血脂、預防動脈硬化等功效[4-5]。試驗將蕎麥改性粉、莜麥改性粉、木糖醇按比例混合，對其進行調配，研制出新型復合谷物粉，通過試驗確定產品的最佳工藝配方。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

蕎麥改性粉（實驗室自制）；莜麥改性粉（實驗室自制）；木糖醇（河南唐古生物科技有限公司）。

1.2 儀器與設備

SBH-50型三維運動混合機（廣州市德工機械設備有限公司）；ZDF-6050AB型真空干燥箱（上海坤天實驗室儀器設備有限公司）；GB-204型分析天平（廣州儀通興儀器儀表有限公司）；MB-45型快速水分測定儀（美國奧豪斯儀器（上海）有限公司）。

1.3 蕎麥谷物營養制品工藝流程

取一定量蕎麥改性粉、玉米改性粉、莜麥改性粉、木糖醇混合配置；得到谷物沖調營養制品。

1.4 蕎麥莜麥復合谷物粉單因素試驗

1.4.1 蕎麥改性粉添加量對蕎麥莜麥復合谷物粉感官評分的影響

以玉米改性粉為基準，在木糖醇添加量5%，莜麥改性粉添加量20%條件下，蕎麥改性粉添加量分別為5%，10%，15%，20%和25%時。以營養粉感官評分為指標，研究蕎麥改性粉添加量對蕎麥莜麥復合谷物粉感官評分的影響。

1.4.2 麥改性粉添加量對蕎麥莜麥復合谷物粉感官評分影響

以玉米改性粉為基準，在木糖醇添加量5%，蕎麥改性粉添加量20%條件下，莜麥改性粉添加量分別為10%，15%，20%，25%和30%時。以營養粉感官評分為指標，研究莜麥改性粉添加量對蕎麥莜麥復合谷物粉感官評分的影響。

1.4.3 木糖醇添加量對蕎麥莜麥復合谷物粉感官評分影響

以玉米改性粉為基準，在蕎麥改性粉添加量20%，莜麥改性粉添加量20%條件下，木糖醇添加量分別為2%，4%，6%，8%和10%時。以營養粉感官評分為指標，研究木糖醇添加量對蕎麥莜麥復合谷物粉感官評分的影響。

1.5 蕎麥莜麥復合谷物粉工藝的優化

綜合考慮單因素試驗的結果，以蕎麥改性粉添加量（A）、莜麥改性粉添加量（B）、木糖醇添加量（C）作為影響因素，以蕎麥莜麥復合谷物粉感官評分值（Y）為響應值，設計三因素三水平的響應面試驗（表1），用Design-Expert 8.0.6軟件及Box-Behnken設計原理，確定最佳蕎麥莜麥復合谷物粉工藝參數。

表1 響應面試驗因素與水平

1.6 蕎麥莜麥復合谷物粉的感官評定[6-7]

蕎麥莜麥復合谷物粉的感官評分標準見表2。

表2 產品感官評分標準

2 結果與分析

2.1 蕎麥莜麥復合谷物粉單因素試驗結果與分析

2.1.1 蕎麥改性粉添加量對蕎麥莜麥復合谷物粉感官評分的影響

蕎麥改性粉添加量對沖調蕎麥莜麥復合谷物粉感官評分的影響見圖1。

由圖1可知，蕎麥改性粉添加量5%時，感官評分值較低，隨著添加量逐漸增加，感官評分值也逐漸提高。蕎麥改性粉添加量15%時，感官評分值達到最高。隨之蕎麥改性粉添加量再度升高，感官評分值逐漸下降。這可能是因為蕎麥改性分添加量過少，蕎麥香氣不濃郁，氣味口感不明顯，所以分數較低；蕎麥改性粉添加量過多，蕎麥香氣過于濃郁，掩蓋其他原料的香氣，所以評分較低。因此，蕎麥改性粉添加量15%較適宜，且效果最佳。

圖1 蕎麥改性粉添加量對沖調蕎麥莜麥復合谷物粉感官評分的影響

2.1.2 莜麥改性粉添加量對蕎麥莜麥復合谷物粉感官評分的影響

莜麥改性粉添加量對沖調蕎麥莜麥復合谷物粉感官評分的影響見圖2。

圖2可知，莜麥改性粉添加量10%時，感官評分分值較低，隨著添加量逐漸增加，感官評分值也逐漸升高。莜麥改性粉添加量20%時，感官評分值達到巔峰值，隨著莜麥改性粉添加量再度升高，其感官評分值逐漸下降。這可能是因為莜麥改性分添加量過少，蕎麥香氣不濃郁，氣味口感不明顯，所以分數較低；莜麥改性粉添加量過多，莜麥香氣過于濃郁，掩蓋其他原料香氣，所以評分較低。因此，莜麥改性粉添加量20%較適宜，且效果最佳。

圖2 莜麥改性粉添加量對蕎麥莜麥復合谷物粉感官評分的影響

2.1.3 木糖醇添加量對蕎麥莜麥復合谷物粉感官評分的影響

木糖醇添加量對蕎麥莜麥復合谷物粉感官評分的影響見圖3。

由圖3可知，木糖醇添加量2%時，感官評分值較低，隨著添加量逐漸升高，感官評分值逐漸提高。木糖醇添加量6%時，感官評分分值達到巔峰，隨著其添加量再度增加，感官評分值逐漸下降。這可能是因為木糖醇添加量過少，甜味不明顯，甜味較少，谷物味道過于濃郁，所以分數比較低；木糖醇添加量過多，口感過于甜膩，掩蓋其他谷物原料香氣，所以評分較低。因此，木糖醇添加量6%較適宜，且效果口感最佳。

圖3 木糖醇添加量對蕎麥莜麥復合谷物粉感官評分的影響

2.2 蕎麥莜麥復合谷物粉工藝優化

2.2.1 數學模型的建立與顯著性檢驗

利用單因素結果，根據響應面試驗原理，選擇蕎麥改性粉添加量（A）、莜麥改性粉添加量（B）、木糖醇添加量（C）為因素，選擇感官評分（Y）為評價指標，響應面結果見表3。

表3 Box-Behnken中心組合試驗設計及結果

利用響應面軟件將表3做出回歸擬合、顯著性檢驗及方差分析，得出二次方程為Y=91.80+1.50A+3.13B+3.38C+2.00AB-1.50AC-2.75BC-5.03A2-5.78B2-3.27C2。

對模型進行顯著性檢驗，可得到方差分析見表4，模型的可信度分析見表5。

根據表4和表5得出，響應模型p＜0.000 1，因此，說明響應面極顯著，理論值與實際數值之間相對誤差極小，故應用此方程可對試驗結果做出分析，R2=96.91%，說明理論值與實際數值能夠很好擬合，相關性高，數據真實。根據方差分析結果可知，一次項A、B、C，交互項BC及二次項A2、B2、C2均對結果影響極顯著，交互項AB、AC，對結果有顯著影響。對蕎麥莜麥復合谷物粉影響最大的是木糖醇添加量，其次為莜麥添加量，蕎麥添加量。

表4 回歸方程方差分析表

表5 回歸模型的可信度分析

2.2.2 優化蕎麥莜麥復合谷物粉工藝參數

根據響應面軟件分析，最佳工藝參數為：蕎麥改性粉添加量16.29%、莜麥改性粉添加量21.97%、木糖醇添加量7.62%。由此配比制得的蕎麥莜麥復合谷物粉的感官評分達92.88分。在現實條件下，為了方便操作，將參數修正為：蕎麥改性粉16%、莜麥改性粉添加量22%、木糖醇添加量8%。若用修正后的工藝參數進行3次驗證試驗，感官評分為92.88分。影響蕎麥莜麥復合谷物粉感官評分因素由大到小依次為：木糖醇添加量＞莜麥改性粉添加量＞蕎麥改性粉添加量。

3 結論

蕎麥莜麥復合谷物粉的最佳工藝參數為：蕎麥改性粉添加量16%、莜麥改性粉添加量22%、木糖醇添加量8%。在此條件下，蕎麥莜麥復合谷物粉的感官評分為92.88分。影響產品糊化度因素由大到小依次為：木糖醇添加量＞莜麥改性粉添加量＞蕎麥改性粉添加量。根據試驗結果及數據分析表明，最佳工藝參數制得的蕎麥莜麥復合谷物粉味道好，口感好。