特色腎豆雜糧面條加工工藝研究

李曉鳳，王嘉祥，楊 琳，李 靖，李明元，蒙 英

（西華大學(xué)食品與生物工程學(xué)院,四川成都 610039）

腎豆(Phaseolus vulgaris L.cv.shendou)屬蕓豆中的普通菜豆，又名花豆，得名因其形狀如人體腎臟且全身多為紅色經(jīng)絡(luò)花紋。黔江腎豆是重慶黔江地方傳統(tǒng)特色農(nóng)產(chǎn)品，具有高碳水化合物、高蛋白、低脂肪、高礦物的營養(yǎng)特點(diǎn)，是淀粉和膳食纖維的優(yōu)質(zhì)來源，且腎豆全粉為中血糖指數(shù)（glycemic index,GI）食品[1?3]。當(dāng)前對腎豆的深加工多為腎豆淀粉制作粉絲[2]，對腎豆全粉的相關(guān)利用尚未見報(bào)道，資源開發(fā)力度嚴(yán)重不足。

隨著消費(fèi)者對雜糧營養(yǎng)價(jià)值的深入了解，雜糧面條成為食品行業(yè)又一研究及開發(fā)熱點(diǎn)。當(dāng)前國內(nèi)外多利用青稞、燕麥、蕎麥等品種制備雜糧面條[4?5]。劉勇等[6]以小麥粉和粗糧粉（苦蕎粉、鷹嘴豆粉、綠豆粉）為主要原料，添加滁菊多糖，制備了一款品質(zhì)、風(fēng)味俱佳的雜糧面條。Ding 等[7]以小麥粉、薏米為主要原料，甘遂為輔料制得營養(yǎng)豐富的雜糧面條。將腎豆添加在面條中，不僅滿足消費(fèi)者對營養(yǎng)健康的要求，還能提升腎豆的營養(yǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。高筋面粉耐受性好，制作出的面條品質(zhì)佳，穩(wěn)定性高[8]。本文將其與腎豆全粉混合制備面條，以期制作出口感佳、品質(zhì)優(yōu)的雜糧面條，對腎豆全粉的利用、提高經(jīng)濟(jì)價(jià)值具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黔江腎豆，重慶市黔江。

高筋面粉、食鹽、小麥面條，購于四川省成都市郫都區(qū)。

1.2 儀器與設(shè)備

LC-SY5001 電磁爐，佛山市順德區(qū)韓泰電器有限公司；YP1002N電子天平，上海旺豐衡器有限公司；SW5L 和面機(jī)，上海沃迪智能裝備股份有限公司；LHS-150CL 恒溫恒濕箱，龍口市復(fù)興機(jī)械制造廠；LHS-150CL 恒溫恒濕箱、BM251 高速萬能粉碎機(jī)，天津市泰斯特儀器有限公司；TA-XTPLUS 質(zhì)構(gòu)儀，英國Stable Micro System公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 基礎(chǔ)配方及工藝流程

基礎(chǔ)配方：混合粉（高筋面粉、腎豆全粉）總質(zhì)量250g，腎豆全粉添加量15%，食鹽添加量1.5%（以混合粉干重計(jì)），水添加量及溫度分別為38%、30℃。熟化溫濕度及時(shí)間為28℃、70%、20min。

工藝流程：配料（腎豆粉、高筋面粉、食鹽、水）→和面→熟化→壓片→切條→干燥。

在干燥階段，為充分模擬真實(shí)生產(chǎn)條件，采用分區(qū)分段的動態(tài)溫濕度參數(shù)進(jìn)行干燥，參考韓銳等[9]方法并參照實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，見表1。

表1 干燥工藝條件設(shè)定

1.4 理化指標(biāo)檢測方法

1.4.1 面條烹煮特性測定

參考蒲華寅等[10]對面條最佳煮制時(shí)間、熟斷條率、烹調(diào)損失率、吸水率等4 個(gè)指標(biāo)進(jìn)行測定。

1.4.2 面條質(zhì)構(gòu)特性測定

將面條經(jīng)最佳煮制時(shí)間后撈出，過冷水，瀝干水分，隨機(jī)挑選10 根置于TA-XTPLUS 質(zhì)構(gòu)儀載物臺上，采用TPA 模式，運(yùn)用A/LKB-F 探頭測定面條質(zhì)構(gòu)特性。測定參數(shù)如下：觸發(fā)力5.00g，測定前速度1.00mm/s，測定速度0.17mm/s，測定后速度2.00mm/s，應(yīng)變百分比70.00%，保持時(shí)間1.00s。

1.5 感官測定標(biāo)準(zhǔn)與方法

參照《LST3202—2014面條》制定感官評價(jià)表，依據(jù)腎豆面條自身特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，具體如表2 所示。面條經(jīng)最佳煮制時(shí)間撈出，10 名經(jīng)培訓(xùn)后的食品專業(yè)人員作為感官評定人員對面條進(jìn)行感官評價(jià)。

表2 面條感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.6 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.6.1 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

探究腎豆全粉添加量、水的添加量（水?混合粉體的質(zhì)量百分比）、水溫、食鹽添加量（以混合粉干質(zhì)量計(jì)）以及熟化時(shí)間對面條制作工藝的影響，試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表3。

表3 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)表

1.6.2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，精確優(yōu)化條件，根據(jù)Box-Behnken 設(shè)計(jì)原理，選取腎豆全粉添加量（A），食鹽添加量（B）以及水溫（C）三個(gè)因素，以感官評分（Y）為響應(yīng)值進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表4。

表4 響應(yīng)面水平因素表

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 水的添加量對面條品質(zhì)的影響

水的添加量對面條的影響如表5 所示。由表5可知，當(dāng)水的添加量大于38%時(shí)，面團(tuán)軟爛，黏性大，加工性能差，推測是超過了最適水添加量，面筋的形成受到阻礙[11?12]。因此僅對水添加量為35%、38%進(jìn)行感官評定及理化指標(biāo)測定。

表5 水的添加量對面團(tuán)形成的影響

當(dāng)水的添加量為35%時(shí)，最佳煮制時(shí)間為4 min，熟斷條率10%，烹調(diào)損失率為6.82%，吸水率為162.64%，感官總評分為67.2 分，其中熟斷條率超過行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《LST3202—2014面條》規(guī)定的5%，其原因可能是水分過少，導(dǎo)致面筋形成不充分[13]；當(dāng)水的添加量為38%時(shí)，最佳煮制時(shí)間為3.5min，熟斷條率為0%，烹調(diào)損失率為5.45%，吸水率為153.45%，感官總評分為83.6 分，面條總體品質(zhì)提升，各項(xiàng)理化指標(biāo)均符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。綜上，選擇水的添加量為38%進(jìn)行后續(xù)響應(yīng)面試驗(yàn)。

2.1.2 腎豆全粉添加量對面條品質(zhì)的影響

腎豆全粉添加量對面條品質(zhì)影響見表6、圖1。由表6 所示，當(dāng)腎豆全粉添加量小于25%，烹調(diào)損失率、吸水率隨添加量增大呈緩慢增加趨勢，對其余指標(biāo)影響不明顯。超過25%后，熟斷條率不符合行業(yè)指標(biāo)，面條品質(zhì)變差。這可能與腎豆全粉中富含淀粉以及膳食纖維有關(guān)[1,3,14]。直鏈淀粉增大面條吸水率呈負(fù)相關(guān)，與烹調(diào)損失率呈正相關(guān)，支鏈淀粉則會與其他組分競爭吸水，導(dǎo)致面筋難以形成[15?19]。膳食纖維增加，使面筋含量相對減少，不利于面筋網(wǎng)絡(luò)的形成[20?21]。

表6 腎豆全粉添加量對面條品質(zhì)的影響

由圖1 可知，隨著腎豆全粉添加量增大，食味、韌性以及適口性呈先增后減趨勢，但其余感官指標(biāo)呈現(xiàn)降低趨勢。當(dāng)腎豆全粉添加量為15%時(shí)，感官總評分達(dá)到最高，為84.0 分。綜上，選擇腎豆全粉的添加量為10%、15%、20%進(jìn)行后續(xù)響應(yīng)面試驗(yàn)。

圖1 腎豆全粉添加量對感官指標(biāo)評分的影響

2.1.3 水溫對面條品質(zhì)的影響

水溫對面條品質(zhì)影響見表7、圖2。由表7 可知，當(dāng)水溫為25℃時(shí)，熟斷條率為10%，不符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可能是由于水溫較低，部分基質(zhì)片段表面的蛋白質(zhì)分子吸水膨脹，阻礙了水分子與內(nèi)部的蛋白質(zhì)分子結(jié)合，使面筋網(wǎng)絡(luò)難以形成[12]。隨著水溫增高，熟斷條率穩(wěn)定在0%，最佳煮制時(shí)間延長，吸水率上升，烹調(diào)損失率降低，面條品質(zhì)提升。

表7 水溫對面條品質(zhì)的影響

由圖2 可知，色澤、韌性、適口性隨水溫增大均呈先升再降趨勢，對其余感官指標(biāo)影響不顯著。當(dāng)水溫為40℃時(shí)，感官總評分達(dá)到最高，為84.2 分。綜上，選擇水溫為35、40、45℃進(jìn)行后續(xù)響應(yīng)面試驗(yàn)。

圖2 水溫對面條感官指標(biāo)評分的影響

2.1.4 食鹽添加量對面條品質(zhì)的影響

食鹽對面條品質(zhì)影響見表8、圖3。由表8 可知，食鹽的添加量對面條的最佳煮制時(shí)間、熟斷條率影響并不顯著。隨著食鹽添加量的增加，吸水率呈現(xiàn)先升后降的趨勢，而烹調(diào)損失率呈相反趨勢。烹調(diào)損失率的變化趨勢與荊鵬等[22]的研究結(jié)果一致，與陳霞[23]的研究結(jié)果存在差異，可能是因陳霞試驗(yàn)中主要原料為中筋面粉且食鹽添加量遠(yuǎn)低于本工藝。

表8 食鹽添加量對面條品質(zhì)的影響

圖3 食鹽添加量對面條感官指標(biāo)評分的影響

由圖3 可知，隨著食鹽添加量的增加，除色澤指標(biāo)外，面條的各項(xiàng)感官指標(biāo)均呈先升后降趨勢。在食鹽添加量為3%時(shí)，面條色澤最優(yōu)，但面團(tuán)形成過程中產(chǎn)生了鹽析作用[24]，顯著降低了其他感官指標(biāo)。當(dāng)食鹽添加量為2.5%時(shí)，面條的感官總評分達(dá)到最高，為85.0 分。綜上，選擇食鹽的添加量為2%、2.5%、3%進(jìn)行后續(xù)響應(yīng)面試驗(yàn)。

2.1.5 熟化時(shí)間對面條品質(zhì)的影響

大量研究表明當(dāng)面條熟化時(shí)，蛋白質(zhì)分子會繼續(xù)相互作用，形成面筋結(jié)構(gòu)，使面團(tuán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定[12,24]。熟化時(shí)間對面條品質(zhì)影響見表9、圖4。由表9 可知，當(dāng)熟化時(shí)間小于30min 時(shí)，熟斷條率、烹調(diào)損失率高，可能是此時(shí)面筋網(wǎng)絡(luò)并未完整形成。當(dāng)熟化超過30min 后，烹調(diào)損失率繼續(xù)增高，其余理化指標(biāo)基本無變化，說明在30min 時(shí)面筋網(wǎng)絡(luò)已充分形成，時(shí)間的延長并不會使得面團(tuán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生優(yōu)質(zhì)變化，反而降低了面團(tuán)品質(zhì)[24]。

表9 熟化時(shí)間對面團(tuán)品質(zhì)的影響

圖4 熟化時(shí)間對面條感官指標(biāo)評分的影響

由圖4 可知，當(dāng)熟化時(shí)間不超過30min 時(shí)，熟化時(shí)間對各項(xiàng)感官指標(biāo)評分影響小，超過30 min 后，各項(xiàng)感官指標(biāo)顯著下降，嚴(yán)重影響消費(fèi)者食用體驗(yàn)。綜上，僅選擇熟化時(shí)間為30min 進(jìn)行后續(xù)響應(yīng)面試驗(yàn)。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 模型的建立及方差分析

基于單因素試驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)Box－Behnken 設(shè)計(jì)原理，以感官總評分Y為響應(yīng)值，進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表10。利用Design-Expert8.0.6 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，經(jīng)回歸擬合后，得回歸模型方程：

表10 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

對模型進(jìn)行回歸分析，方差分析見表11。由表11 可知，P<0.0001，該模型顯著性極高，失擬誤差項(xiàng)P>0.05，差異不顯著，R2=0.9855R2adj=0.9668，說明該模型對試驗(yàn)擬合情況良好，可信度高。因此可用該模型對面條感官總評分進(jìn)行分析及預(yù)測。在模型中對感官評分Y 值影響顯著的有A-腎豆全粉、B-食鹽添加量、C-水溫、AC、BC、A2、B2、C2，影響排序?yàn)槭雏}添加量>水溫>腎豆全粉。

表11 方差分析

2.2.2 各因素交互作用

各因素交互作用對感官總評分的影響見圖5—圖7。固定水溫，腎豆全粉添加量與食鹽添加量的交互作用中，食鹽添加量對感官總評分的影響更大；固定食鹽添加量，腎豆全粉與水溫的交互作用對感官總評分有極顯著影響，呈先增大后減小趨勢；固定腎豆全粉添加量，食鹽添加量與水溫的交互作用對感官總評分有顯著影響。當(dāng)B<2.6，C<41時(shí)，等高線較稀疏，結(jié)合3D 圖，可知在此范圍內(nèi)，食鹽添加量和水溫的相互作用對響應(yīng)值Y 影響小，呈緩慢上增；當(dāng)繼續(xù)增大食鹽添加量和水溫，對響應(yīng)值Y 影響增大，呈較快下降趨勢。

圖5 腎豆全粉添加量和食鹽添加量對面條感官總評分影響的響應(yīng)面和等高線圖

圖6 腎豆全粉添加量和水溫對面條感官總評分影響的響應(yīng)面和等高線圖

圖7 食鹽添加量和水溫對面條感官總評分影響的響應(yīng)面和等高線圖

2.2.3 腎豆面條制作工藝的優(yōu)化與驗(yàn)證

根據(jù)Design-Expert8.0.6 進(jìn)行分析得出，制作工藝最佳條件為：腎豆全粉添加量10%、食鹽添加量2.38%、水溫40.27℃，在此條件下，感官總評分為87.5871。考慮到實(shí)際可操作性，調(diào)整試驗(yàn)條件為腎豆全粉添加量10%、食鹽添加量2.4%、水溫40.0℃。

以最優(yōu)配比制作腎豆面條，以市面銷售小麥面條為對比組，對面條的烹煮特性、質(zhì)構(gòu)指標(biāo)、感官評分及營養(yǎng)成分進(jìn)行測定，結(jié)果見表12、表13。由表12 可知優(yōu)化組合后，腎豆面條不斷條，面條吸水率高；在質(zhì)構(gòu)特性方面，腎豆面條總體上優(yōu)于對照組面條；在感官方面，面條色澤均勻，富有彈性，豆香味協(xié)調(diào)；感官總評分為88.1，接近理論預(yù)測值。最優(yōu)配比制作的腎豆面條與市售小麥面條的品質(zhì)相當(dāng)，營養(yǎng)成分優(yōu)于市售小麥面條。

表12 腎豆面條品質(zhì)分析

表13 腎豆面條營養(yǎng)成分表

3 結(jié)論

通過單因素和響應(yīng)面設(shè)計(jì)試驗(yàn)，確定腎豆面條最優(yōu)配比為腎豆全粉添加量10%、食鹽添加量2.4%、水溫40.0℃。在此工藝下制得的腎豆面條斷條率低、復(fù)水性高、表面光滑，爽口且富有彈性，豆香味濃郁。既保留了腎豆的營養(yǎng)價(jià)值和獨(dú)特豆香，豐富面條花色，又為腎豆全粉的深加工開發(fā)提供了一定的參考依據(jù)。