鮮濕米面條工藝優化及品質分析

劉曉飛，趙香香，吳浚瀅，戚月娜，劉暢，張智，張娜

（哈爾濱商業大學食品工程學院，黑龍江 哈爾濱 150028）

中國水稻產量居世界第一，占世界水稻產量的30%[1-2]。但是在稻米加工過程中會產生約14%的碎米，造成了稻米資源的嚴重浪費[3]。米面條是一種傳統食品，在我國具有悠久的歷史[4]。大米因不含面筋蛋白、過敏性低[5-7]，是制作米面條的合適原料。但與小麥相比，大米因不含麩質使米面條的延展性和黏結性大大降低，成為大規模制備米面條產品的一個嚴重缺陷[8]。因此，加入某些改良劑可能是改善米面條品質的有效方法[9]。羧甲基纖維素鈉（carboxyl methyl cellulose，CMC）可以提高米面條的穩定性，并起到保鮮劑的作用[10]；玉米淀粉具有直鏈淀粉含量高、顆粒膨脹受限、凝膠穩定性高、蒸煮損失率低等優點，是制備優質米面條的理想原料[11]。王園園等[12]開發制備米面條的新工藝，結果表明將直鏈淀粉含量為23.53%的早秈米浸泡，按照米水質量比1∶0.7進行蒸煮并冷卻，在1 500 r/min條件下高速攪拌、壓片、切割，制成的米面條品質較好。Seetapan等[13]采用擠壓技術對天然米粉的結構和理化性質進行物理改性，向米粉中添加膨化米粉制備米面條，結果表明米粉與膨化米粉的質量比在40∶60時與適量的水（60 g/100 g面粉）混合，面團光滑無黏性，最終得到表面均勻光滑的面條。目前國內對鮮濕面條的研究主要集中在小麥面條和雜糧面條，米面條的研究還需要進一步探索。

本試驗采用碎米為原料進行單因素和響應面試驗，將純米粉面條、小麥面條和最優條件下制備的米面條的蒸煮特性、質構特性、感官評價和微觀結構進行對比分析，旨在優化米面條最佳配方及工藝，為碎米資源的高值化利用和稻米主食工業化生產提供理論依據和技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

碎米：黑龍江省五常金禾米業有限責任公司；玉米淀粉：新鄉良潤全谷物食品有限公司；CMC：上海化學試劑站分裝廠；食鹽、高筋小麥粉：市售。

1.2 儀器與設備

TA－XT2i質構儀：英國SMS公司；ES-2030冷凍干燥儀、S3400N掃描電子顯微鏡：日本日立公司；DC-1500A高速多功能粉碎機：浙江武義鼎藏日用金屬制品廠；LT2001E電子天平：常熟市天量儀器有限責任公司；YH-26CM多功能電熱鍋：周村鴻泰電熱電器廠；FLY2150壓面機：九陽股份有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 面條的制備

原料預處理：碎米→粉碎→過100目篩。工藝流程：稱料→和面→醒發→擠壓→煮制→冷卻→熟擠壓面條。

1.3.2 單因素試驗

以質構特性、蒸煮損失率和感官評分為指標，以100 g碎米粉為基準，研究水添加量（60、65、70、75、80 mL）、CMC 添加量（0%、0.6%、1.2%、1.8%、2.4%）、玉米淀粉添加量（10%、15%、20%、25%、30%）及醒發溫度（25、35、45、55、65℃）對米面條品質的影響。

1.3.3 響應面試驗

根據Box-Behnken試驗設計原理和單因素試驗結果，選取水添加量、CMC添加量和玉米淀粉添加量3個影響因素，各取3個水平，進行三因素三水平共17個試驗點的響應面分析試驗。試驗因素與編碼如表1所示。

表1 響應面因素及水平Table 1 Response surface factors and levels

1.3.4 米面條性質的測定

1.3.4.1 蒸煮特性的測定

參照黃瀅潔等[14]的方法，對米面條的蒸煮損失率、吸水率、斷條率和延伸率進行測定，各指標計算公式如下。

1.3.4.2 質構特性的測定

參考范亭亭等[15]的測試參數和方法，采用質構儀的P/36R探頭測定米面條的硬度、彈性、咀嚼性和內聚性4個指標。

1.3.4.3 感官品質的測定

參照張艷等[16]的方法對米面條進行感官評價，評分標準見表2。

表2 米面條的評分標準Table 2 Scoring standard of rice noodles

續表2 米面條的評分標準Continue table 2 Scoring standard of rice noodles

1.3.4.4 微觀結構的測定

參照Li等[17]的方法對米面條的微觀結構進行測定。

1.4 數據處理與分析

使用SPSS Statistics 26.0進行數據分析，以評估均值之間的顯著性差異（P＜0.05）。所有結果均表示為至少3次重復的平均值±標準差。使用Design-Expert 8.0.6和Origin 2018作圖。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 水添加量對米面條品質的影響

水添加量對米面條品質的影響見表3。

表3 水添加量對米面條品質的影響Table 3 Effect of water content on quality of rice noodles

由表3可知，隨著水添加量的增加，米面條的硬度逐漸減小；彈性和內聚性先增大后減小，在水添加量為70 mL時分別達到最大值0.66和1.19；咀嚼性和蒸煮損失率隨著水添加量的增加呈先下降后上升的趨勢，在添加量為75 mL時達到最小值1 354.97 gf和3.38%；隨著水添加量的增大，米面條的感官評分先增加后減小，在75 mL時，感官評分達到峰值75.20分，顯著高于其他添加量（P＜0.05）。這可能是因為少量的水分會使面團發硬、延展性變差、斷條率和蒸煮損失率增加[18]；而加水量過多會導致面團網絡結構松散，淀粉、蛋白質和水分結合的緊密程度下降，制成的米面條容易拉伸變形、互相粘連，從而影響米面條的感官品質[19-20]。試驗表明在水添加量為75 mL時，米面條的綜合品質達到最優。結合米面條的質構特性、蒸煮損失率及感官評分，水添加量的適宜范圍為70 mL～80 mL。

2.1.2 CMC添加量對米面條品質的影響

CMC添加量對米面條品質的影響見表4。

表4 CMC添加量對米面條品質的影響Table 4 Effect of CMC content on quality of rice noodles

由表4可知，隨著CMC添加量的增加，米面條的硬度、咀嚼性和內聚性逐漸增加，蒸煮損失率逐漸下降；彈性先增大后減小，在CMC添加量為1.2%時彈性達到最大值0.80，且顯著高于其他添加量（P＜0.05）；隨著CMC添加量的增大，米面條的感官評分先增大后減小，在添加量為1.2%時，感官評分達到峰值75.50分，顯著高于其他添加量（P＜0.05）。這可能是因為CMC通過主鏈間氫鍵等非共價作用力形成了具有一定黏彈性的三維立體網狀結構，適量的CMC添加到米粉中可以起到類似面筋網絡結構的功能，在面團醒發過程中降低水分的流失，增強米面條的彈性和韌性[21]；過量的CMC吸水后形成凝膠體系使米面條結構過于致密，從而增大米面條的硬度和咀嚼性，降低米面條彈性，使米面條感官評分下降[22]。試驗表明在CMC添加量為1.2%時，米面條的綜合品質達到最優。結合米面條的質構特性、蒸煮損失率及感官評分，CMC添加量的適宜范圍為0.6%～1.8%。

2.1.3 玉米淀粉添加量對米面條品質的影響

玉米淀粉添加量對米面條品質的影響見表5。

表5 玉米淀粉添加量對米面條品質的影響Table 5 Effect of corn starch content on quality of rice noodles

由表5可知，隨著玉米淀粉添加量的增加，米面條的硬度、咀嚼性和蒸煮損失率均呈先降低后上升的趨勢，在玉米淀粉添加量達到20%時最小值分別為2 009.33、1 711.95 gf和3.48%；彈性、內聚性和感官評分均隨著玉米淀粉的添加先增大后減小，彈性在玉米淀粉添加量為25%時達到最大值0.82，內聚性和感官評分在玉米淀粉添加量為20%時分別達到最大值1.20和75.60分，且感官評分顯著高于其他添加量（P＜0.05）。可能是因為玉米淀粉中直鏈淀粉含量高，將適量的玉米淀粉添加到米面條中有利于糊化淀粉的β化，降低米面條的蒸煮損失率[23]；而添加過量的玉米淀粉會加速米面條的老化速度，降低米面條的感官品質[24]。試驗表明在玉米淀粉添加量為20%時，米面條的綜合品質達到最優。結合米面條的質構特性、蒸煮損失率及感官評分，玉米淀粉添加量的適宜范圍為15%～25%。

2.1.4 醒發溫度對米面條品質的影響

醒發溫度對米面條品質的影響見表6。

表6 醒發溫度對米面條品質的影響Table 6 Effect of wake up with temperature on quality of rice noodles

由表6可知，隨著醒發溫度的升高，米面條的硬度、咀嚼性和蒸煮損失率均呈先降低后上升的趨勢，在醒發溫度為35℃時分別達到最小值2198.00、2162.83gf和2.39%；彈性、內聚性和感官評分均隨著醒發溫度的升高先增大后減小，在醒發溫度為35℃時彈性、內聚性和感官評分分別達到最大值0.82、1.20和73.32分，其中感官評分顯著高于其他組（P＜0.05）。原因可能是醒發溫度較低時面團內部組織結構差，制成的米面條蒸煮損失率高[25]；醒發溫度過高會破壞米面條的營養成分，使感官評分降低[26]。結合米面條的質構特性、蒸煮損失率及感官評分，確定醒發溫度為35℃。

2.2 響應面試驗結果

響應面試驗結果見表7。

表7 響應面試驗設計及結果Table 7 Response surface test design and results

2.3 模型的建立與顯著性檢驗

2.3.1 感官評分模型的建立與顯著性分析

用Design-Expert 8.0對表7中的試驗結果進行分析，得到感官評分R1的模型如下：R1=75.56+0.28A-0.075B+0.11C+0.14AB+0.32AC+0.38BC-0.57A2-0.75B2-0.66C2，方差分析結果如表8所示。

表8 R1的回歸模型方差分析Table 8 R1regression model analysis of variance

由表8可以看出，A、AC、BC 的影響極顯著；C、AB的影響高度顯著，B的影響顯著。由F值可以看出，影響米面條工藝條件的因素由大到小為A＞C＞B。模型的相關系數R2=0.996 1，米面條感官評分回歸方程的失擬項P＞0.05，差異性不顯著，這表示該回歸模型擬合性好，試驗結果可靠。響應曲面3D效果圖如圖1所示。

圖1 各因素的交互作用對對米面條感官評分影響的響應面圖Fig.1 Response surface diagram of the influence of the interaction of various factors on the sensory evaluation of rice noodle

由圖1可知，當固定一個因素時，隨著另兩個因素含量的增加，感官評分均呈現先上升后下降的趨勢；響應面圖均存在最高點，即感官評分存在極大值。

2.3.2 蒸煮損失率模型的建立與顯著性分析

用Design-Expert 8.0對表7中的試驗結果進行分析，得到蒸煮損失率R2的模型如下：R2=2.40-0.28A-0.21B-0.27C+0.28AB+0.13AC-0.11BC+0.84A2+1.04B2+0.96C2，方差分析結果如表9所示。

表9 R2的回歸模型方差分析Table 9 R2regression model analysis of variance

由表9可以看出，A、B、C、AB 的影響極顯著，AC、BC的影響顯著。由F值可以看出，影響米面條工藝條件的因素由大到小為A＞C＞B。模型的相關系數R2=0.996 2，米面條蒸煮損失率回歸方程的失擬項P＞0.05，差異性不顯著，這表示該回歸模型擬合性好，試驗結果可靠。響應曲面3D效果圖如圖2所示。

圖2 各因素的交互作用對對米面條蒸煮損失率影響的響應面圖Fig.2 Response surface diagram of the interaction of various factors on the loss rate of rice noodle cooking

由圖2可知，當固定一個因素時，隨著另兩個因素含量的增加，蒸煮損失率均呈現先下降后上升的趨勢；響應面圖均存在最低點，即蒸煮損失率存在極小值。

2.3.3 米面條響應面優化最優工藝結果

綜合水添加量、CMC添加量和玉米淀粉添加量以及它們之間的交互作用對感官評分和蒸煮損失率的影響，對這兩個考察指標的結果進行擬合，得到最佳工藝參數：水添加量為76.07 mL、CMC添加量為1.23%、玉米淀粉添加量為20.70%，此時產品理論上感官評分最大值為75.61分，蒸煮損失率的最小值為2.36%。考慮到實際操作的可行性，將最佳工藝參數修正為水添加量76 mL、CMC添加量1.23%、玉米淀粉添加量20.70%。根據該配方參數重復試驗3次，測定米面條的感官評分為75.73分，蒸煮損失率為2.33%，與理論結果相接近，因此該響應面模型可信度高，具有實用價值。

2.4 純米粉面條、小麥面條與米面條品質特性的比較

2.4.1 純米粉面條、小麥面條與米面條蒸煮特性和感官特性的比較

純米粉面條、小麥面條與米面條蒸煮特性和感官特性的比較結果見表10。

表10 純米粉面條、小麥面條與米面條蒸煮特性和感官特性的比較結果Table 10 Comparison of cooking and sensory properties of pure rice noodles，wheat noodles and rice noodles

如表10所示，最佳工藝制作的米面條與純米粉面條相比，蒸煮損失率和斷條率分別降低了28.31%和95.36%，吸水率、延伸率和感官評分分別提高了38.46%、22.22%和6.57%；與小麥面條相比，蒸煮損失率和斷條率分別降低了1.69%和6.45%，吸水率、延伸率和感官評分分別提高了24.07%、10.26%和1.99%，且米面條的吸水率和延伸率顯著高于其他組（P＜0.05），說明在蒸煮過程中米面條的溶脹能力高于小麥面條和純米粉面條。

2.4.2 純米粉面條、小麥面條與米面條質構特性的比較

純米粉面條、小麥面條與米面條質構特性的比較結果見表11。

表11 純米粉面條、小麥面條與米面條質構特性的比較結果Table 11 Comparison of texture characteristics of pure rice noodles，wheat noodles and rice noodles

如表11所示，最佳工藝制作的米面條與純米粉面條相比，硬度和咀嚼性分別降低了25.48%和1.33%，彈性和內聚性分別提高了24.32%和6.50%；與小麥面條相比，硬度和咀嚼性分別降低了20.05%和4.84%，彈性和內聚性分別提高了10.84%和7.38%。且米面條的硬度顯著低于其他組（P＜0.05），彈性和內聚性顯著高于其他組（P＜0.05）。這說明CMC和玉米淀粉的加入明顯改善了米面條的品質，使米面條具有更高的彈性和韌性，改善了米面條的口感。

2.4.3 純米粉面條、小麥面條與米面條微觀結構的比較

純米粉面條、小麥面條與米面條微觀結構的比較結果見圖3。

圖3 純米粉面條、小麥面條與米面條微觀結構的比較結果Fig.3 Comparison of microstructures of pure rice noodles，wheat noodles and rice noodles

如圖3a所示，純米粉面條黏性低，淀粉顆粒結構松散、間隙較大，無明顯的立體網絡結構，因此導致了面條的高斷條率和蒸煮損失率；由圖3b所示，小麥面條表現出更緊密的網絡結構，淀粉顆粒很好地包裹在面筋網絡中，使小麥面條具有較好的彈韌性；由圖3c所示，在最佳工藝下制作的米面條顯示出連續的面筋薄膜結構和絲狀結構，淀粉顆粒緊密結合，形成了類似小麥面條的立體網絡結構。這說明玉米淀粉和CMC的加入可以改善米面條成型困難、蒸煮損失率高等問題，有利于米面條的加工制作。

3 結論

本文通過單因素和響應面試驗得到生產米面條的最佳工藝參數為水添加量76 mL、CMC添加量1.23%、玉米淀粉添加量20.70%、醒發溫度35℃。該條件下生產的米面條感官評分最高為75.73分，蒸煮損失率低至2.33%；與純米粉面條和小麥面條相比，米面條的硬度、咀嚼性、斷條率和蒸煮損失率均降低，數值分別為 1 874.11、2 258.68 gf、1.16%和 2.33%；彈性、內聚性、吸水率、延伸率和感官評分均升高，數值分別為0.922、1.317 gf、170.42%、23.54%和 75.73 分，米面條的各種性質都有所改善。與純米粉面條相比，米面條顯示出連續的面筋薄膜結構和絲狀結構，淀粉顆粒結合的更加緊密，形成了類似小麥面條的立體網絡結構。本試驗采用碎米為原料，不僅加強了稻米生產過程中副產物的綜合利用，還為后續無麩質米面條的生產提供了理論依據。