普通小麥粉添加35%甘薯生漿面條的加工工藝優(yōu)化及品質(zhì)分析

鄧雨欣，索文靜，李璐瑕，劉瑤，龔魁杰，李宏軍

（1.山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院，山東 淄博 255049；2.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所，山東 濟(jì)南 250100）

面條是許多亞洲國(guó)家的主食之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，14%～20%的小麥粉用于生產(chǎn)面條［1，2］。鮮面條因水分含量較高，有利于面筋網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，面條色澤鮮亮、口感爽滑、筋道有彈性，頗受消費(fèi)者喜愛［3］。隨著飲食結(jié)構(gòu)的改變，傳統(tǒng)的小麥面條已經(jīng)不能滿足消費(fèi)者對(duì)食物營(yíng)養(yǎng)全面化的需求［4］，需要開發(fā)新型面條來豐富品種、強(qiáng)化營(yíng)養(yǎng)。已開發(fā)的面條包括薯類面條、豆類面條、谷物面條等［5］。

甘薯是世界上僅次于稻谷、小麥、馬鈴薯、玉米和木薯的第六大糧食作物，為100多個(gè)國(guó)家所種植［6］。甘薯富含多種人體所需的蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、纖維素以及鈣、鐵等礦物質(zhì)，是一種非常有潛力的糧食替代品［7］。在我國(guó)，甘薯主要用于鮮食，加工產(chǎn)品多為薯片、薯?xiàng)l等零食及淀粉、粉條等［8］，存在深加工不足、資源利用不充分等問題［9］。研究發(fā)現(xiàn)添加部分甘薯全粉（≤20%）替代小麥粉制作面條，能夠改善面條的品質(zhì)，但添加量過高會(huì)降低面條品質(zhì)［10，11］。

與甘薯全粉相比，新鮮甘薯價(jià)格低廉，制成甘薯生漿可簡(jiǎn)化工藝、節(jié)約成本，并且保留更多的營(yíng)養(yǎng)成分［6］，但相關(guān)研究鮮有報(bào)道。前期研究發(fā)現(xiàn)，添加量超過35%時(shí)，由于面團(tuán)粘度過高，無法壓片切條。拉伸強(qiáng)度主要由面團(tuán)中形成的面筋蛋白決定，是評(píng)價(jià)面條品質(zhì)的重要因素之一［12］。本試驗(yàn)以添加35%甘薯生漿替代部分小麥粉制作面條，研究相應(yīng)加工工藝對(duì)面條拉伸特性的影響，旨在獲得加工品質(zhì)優(yōu)良的甘薯生漿面條，豐富面條品種，提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，拓寬甘薯利用領(lǐng)域。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

小麥粉（水分13.01%、灰分0.61%、蛋白質(zhì)12.95%）：淄博云海面粉廠；新鮮甘薯（水分72.68%、灰分1.13%、蛋白質(zhì)7.50%）；市售精制鹽。

SPX－250B－Z生化醒發(fā)箱：上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；TA.XT.plus質(zhì)構(gòu)儀，美國(guó)Brookfield公司；MT140型系列軋面機(jī)：湖北省棗陽市巨鑫機(jī)械有限公司；B15三功能攪拌機(jī)：廣東力豐機(jī)械制造有限公司；MT－5S手動(dòng)面條機(jī)：山東龍口機(jī)械有限公司；DHN30A多功能電熱鍋：山東鍋老大有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 添加35%甘薯生漿面條的制作工藝 工藝流程：面粉（加甘薯生漿、食鹽）→和面→靜置→壓延切條→成品。

甘薯生漿制備：將甘薯清洗、去皮、切塊，稱取500 g，用攪拌機(jī)打漿得到甘薯生漿。

和面：稱取70 g甘薯生漿和130 g面粉，對(duì)照組添加80 mL水，加入2 g食鹽，放入不銹鋼盆中混勻，在室溫下揉3 min。

靜置：用保鮮膜密封和好的面團(tuán)，放入生化培養(yǎng)箱中靜置30 min。

壓延切條：將靜置后的面團(tuán)在壓面機(jī)上壓延9次，調(diào)整壓面機(jī)壓片軸至1 mm左右，再將面團(tuán)放到壓面機(jī)上壓片，把面片放至手動(dòng)面條機(jī)上，切成長(zhǎng)20 cm、厚1 mm、寬4 mm的面條。

1.2.2 單因素試驗(yàn) 通過單因素試驗(yàn)考察靜置時(shí)間、靜置溫度、壓面次數(shù)對(duì)面條拉伸特性的影響。靜置溫度30℃、壓面9次條件下設(shè)置靜置時(shí)間10、20、30、40、50 min；靜置30 min、壓面9次條件下設(shè)置靜置溫度10、20、30、40、50℃；靜置溫度30℃、靜置30 min條件下設(shè)置壓面次數(shù)為5、7、9、11、13。每組樣品測(cè)6次。

1.2.3 響應(yīng)面試驗(yàn) 在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以拉伸距離和拉伸阻力為響應(yīng)值，采用三因素五水平二次旋轉(zhuǎn)正交試驗(yàn)（表1）。

表1 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)因素與水平

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 拉伸特性 將20根面條放入500 mL沸水中并保持微沸狀態(tài)至最佳蒸煮時(shí)間，撈出后放入冷水冷卻，瀝干多余水分。將一股煮好的面條固定在A／APR探頭上，增加拉伸負(fù)荷直至斷裂。參數(shù)設(shè)置為：試驗(yàn)前速度1.0 mm／s；試驗(yàn)速度2.0 mm／s；試驗(yàn)后速度10 mm／s；距離100 mm；觸發(fā)力5.0 g。每組樣品測(cè)6次。

1.3.2 水分含量 參照GB 5009.3—2016中直接干燥法測(cè)定。

1.3.3 蛋白質(zhì)含量 參照GB 5009.6—2016中凱氏定氮法測(cè)定。

1.3.4 剪切試驗(yàn) 參考AACC（16－50）面條堅(jiān)實(shí)度方法測(cè)定。

1.3.5 感官評(píng)分 參照標(biāo)準(zhǔn)GB／T 35875—2018，由經(jīng)培訓(xùn)的20名感官評(píng)定人員對(duì)煮熟面條進(jìn)行綜合感官評(píng)定，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 添加35%甘薯生漿面條感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用IBM SPSSStatistics 26軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，Design－Expert 8.0.6軟件進(jìn)行響應(yīng)曲面分析，得到響應(yīng)面圖，使用Origin 2021軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 工藝參數(shù)對(duì)拉伸特性的影響

2.1.1 靜置時(shí)間對(duì)添加35%甘薯生漿面條拉伸特性的影響 靜置作用加快面筋蛋白吸水，促進(jìn)面筋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，提高面團(tuán)拉伸特性［13］。在靜置溫度30℃、壓面9次條件下，添加35%甘薯生漿面條拉伸距離和拉伸阻力隨著靜置時(shí)間的延長(zhǎng)先增加后降低；靜置30 min時(shí)，拉伸距離和拉伸阻力達(dá)到最大值，分別為15.07 mm、16.72 g（圖1）。面條的拉伸特性主要與面筋強(qiáng)度有關(guān)，強(qiáng)度越大，面條拉伸距離和拉伸阻力就越大［14］。靜置時(shí)間太短，面筋網(wǎng)絡(luò)形成時(shí)間短，面筋強(qiáng)度不足；靜置時(shí)間過長(zhǎng)則會(huì)破壞已形成的面筋網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致面條拉伸特性降低。

圖1 靜置時(shí)間對(duì)添加35%甘薯生漿面條拉伸特性的影響

2.1.2 靜置溫度對(duì)添加35%甘薯生漿面條拉伸特性的影響 靜置過程中恒溫環(huán)境可顯著影響面條品質(zhì)［15］。由圖2可知，在靜置30 min、壓面9次的條件下，隨靜置溫度的升高，面條拉伸阻力和拉伸距離先增加后下降；靜置溫度為30℃時(shí)，面條的拉伸距離和拉伸阻力達(dá)到最大值，分別為13.61 mm、23.47 g。低溫不利于面筋蛋白分子間的聚合，阻礙面筋網(wǎng)絡(luò)的形成；適宜的溫度使面筋蛋白分子分布均勻，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成緊密；溫度過高，導(dǎo)致面筋蛋白構(gòu)象穩(wěn)定性改變，面條拉伸特性劣化［16］。

圖2 靜置溫度對(duì)添加35%甘薯生漿面條拉伸特性的影響

2.1.3 壓面次數(shù)對(duì)添加35%甘薯生漿面條拉伸特性的影響 如圖3所示，隨著壓面次數(shù)的增加，面條的拉伸距離和拉伸阻力先增加后下降；壓面9次時(shí)拉伸距離和拉伸阻力均達(dá)到最大值，分別為23.47 mm、15.44 g。壓面可以改善加工性能并促進(jìn)面筋的形成［17］。過度壓延，易使已形成的面筋網(wǎng)絡(luò)遭到破壞，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定；強(qiáng)度下降，面條拉伸特性下降［18］。

圖3 壓面次數(shù)對(duì)添加35%甘薯生漿面條拉伸特性的影響

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果與分析

響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果如表3所示。將試驗(yàn)結(jié)果用Design－Expert 8.0.6軟件進(jìn)行擬合分析，獲得3因素與拉伸距離的二次多項(xiàng)式回歸方程：Y1＝16.37－0.34A－0.19B＋0.31C－0.61AB＋0.21AC－0.086BC－0.85A2－0.72B2－0.71C2；與拉伸阻力的回歸方程：Y2＝21.40－0.90A－0.92B－0.37C－0.22AB＋0.042AC－0.55BC－2.57A2－2.08B2－1.90C2。

表3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

由表4可知，回歸模型極顯著（P<0.01），表明回歸模型的自變量與因變量之間關(guān)系顯著、回歸方程模型顯著，失擬項(xiàng)不顯著（P＞0.05）、R2＝0.9266，說明回歸方程合理可行，試驗(yàn)的可信度高。其中靜置時(shí)間和壓面次數(shù)對(duì)結(jié)果有顯著影響（P<0.05）。由F值可知，面條工藝條件各因素對(duì)拉伸距離的影響依次是A（靜置時(shí)間）＞C（壓面次數(shù)）＞B（靜置溫度）。

表4 拉伸距離回歸模型方差分析

由表5可知，回歸模型極顯著（P<0.01），表明回歸模型的自變量與因變量之間關(guān)系顯著。回歸方程模型顯著、失擬項(xiàng)不顯著（P＞0.05）、R2＝0.9808，說明回歸方程合理可行，試驗(yàn)的可信度高。由F值可知，面條工藝條件各因素對(duì)拉伸阻力的影響依次是B＞A＞C。

表5 拉伸阻力回歸模型方差分析

由圖4（a）（d）可知，在靜置溫度保持不變的情況下，拉伸阻力和拉伸距離隨靜置時(shí)間延長(zhǎng)先增加后減少；保持靜置時(shí)間不變，拉伸距離和拉伸阻力隨靜置溫度的上升表現(xiàn)出先增加后減少的趨勢(shì)。靜置過程提高面團(tuán)中結(jié)合水的含量，促進(jìn)面筋的形成并顯著增加面團(tuán)中麥谷蛋白大聚體的含量，賦予面筋網(wǎng)絡(luò)更好的延伸性，增強(qiáng)面條的韌性［19］。靜置30 min，面團(tuán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，面條煮后的拉伸性能最好。靜置時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)破壞面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低面條拉伸性能［20］。

由圖4（b）（e）可知，壓面次數(shù)保持不變，拉伸距離和拉伸阻力隨靜置時(shí)間延長(zhǎng)呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)；保持靜置時(shí)間不變，拉伸距離和拉伸阻力隨壓面次數(shù)的增加表現(xiàn)出先增加后減少的趨勢(shì)。壓面9次，面條的拉伸距離和拉伸阻力達(dá)到最大值。壓片是面條加工中的重要步驟，極大地影響面條質(zhì)量［21］。一定范圍內(nèi)壓面次數(shù)提高面團(tuán)結(jié)構(gòu)的緊密性，有利于淀粉嵌入面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，面條拉伸特性更好。過度壓延破壞部分面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，造成鮮濕面條韌性差、品質(zhì)降低、拉伸性能下降［22］。

圖4 面條工藝參數(shù)對(duì)拉伸特性的響應(yīng)面圖

由圖4（c）（f）可知，固定壓面次數(shù)，拉伸距離和拉伸阻力隨靜置溫度的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)；保持靜置溫度不變，隨壓面次數(shù)的增加，拉伸距離和拉伸阻力先增加后減少。在靜置溫度為30℃時(shí)，面條的拉伸特性最好。在高溫環(huán)境下，面筋蛋白構(gòu)象發(fā)生變化，面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)破壞，筋力下降，分子間相互作用去穩(wěn)定化，導(dǎo)致面團(tuán)彈性顯著降低，進(jìn)而使面條拉伸性能變差［23］。

通過二次回歸方程進(jìn)行換算可知，添加35%甘薯生漿面條拉伸特性最優(yōu)的試驗(yàn)因素組合為29℃靜置28 min、壓面9次，此時(shí)拉伸距離和拉伸阻力達(dá)到最大值，分別為16.40 mm、21.56 g。在此條件下進(jìn)行驗(yàn)證，3次重復(fù)，測(cè)得實(shí)際拉伸阻力和拉伸距離分別為21.35 g、15.84 mm，與預(yù)測(cè)值相近。因此，建立的二次回歸模型是合理可行的，可以預(yù)測(cè)加工工藝參數(shù)與面條拉伸特性之間的關(guān)系。

2.3 添加35%甘薯生漿面條與小麥面條品質(zhì)對(duì)比

在最佳工藝條件下制作添加35%甘薯生漿面條，并與小麥面條的理化、拉伸、剪切特性及感官評(píng)分進(jìn)行分析比較。結(jié)果（表6）顯示，與普通小麥面條相比，添加35%甘薯生漿面條水分含量相近，蛋白質(zhì)含量降低6.65%，拉伸距離和拉伸阻力分別降低12.34%、36.82%，感官評(píng)分、硬度和咀嚼性分別降低0.62%、20.13%和1.35%。這是因?yàn)楦适碇胁缓娼畹鞍祝适砩鷿{的添加使原料中面筋蛋白減少，面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變差，削弱了面條的拉伸特性［24］；另外，甘薯中的淀粉使面筋蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成受阻，導(dǎo)致面條的硬度和咀嚼性降低。甘薯生漿的添加使面條色澤、麥香味降低，有淡淡的甘薯香味［25］。雖然面條的蛋白質(zhì)含量降低，但甘薯中富含氨基酸，尤其是面制品缺乏的賴氨酸，通過蛋白質(zhì)互補(bǔ)作用，可提高面條營(yíng)養(yǎng)價(jià)值［26］。

表6 添加35%甘薯生漿面條與小麥面條品質(zhì)對(duì)比

3 結(jié)論

本試驗(yàn)采用響應(yīng)面法探究加工工藝參數(shù)對(duì)添加35%甘薯生漿面條拉伸特性的影響。結(jié)果表明，在29℃靜置28 min、壓面9次條件下制得的面條拉伸阻力和拉伸距離達(dá)到最大值，分別為21.56 g、16.40 mm，此時(shí)面條品質(zhì)最好。與普通小麥面條相比，甘薯生漿的添加導(dǎo)致面條粗蛋白含量、拉伸性能、硬度、咀嚼性降低，口感略微變差，但增加了甘薯香味及面制品缺乏的賴氨酸，可豐富其營(yíng)養(yǎng)。本研究為拓寬甘薯的應(yīng)用領(lǐng)域、豐富面條品種、強(qiáng)化營(yíng)養(yǎng)價(jià)值提供了一條有效途徑，但甘薯生漿面條褐變機(jī)理及保藏期有待進(jìn)一步探索。