苦蕎魚面加工工藝的研究

石小琴,李次歪,王璐瑤,劉虔赫,劉京京,伍陽,周琳,李婧,2*

(1.成都大學 食品與生物工程學院,成都 610106;2.成都大學 農業農村部雜糧加工重點實驗室,成都 610106)

魚面在我國有著悠久的歷史,是民間大型活動時的傳統食品。魚面最初是用黃魚或者馬鮫魚為主料,摒棄鮮魚的刺皮,將魚肉剁成泥醬狀(即魚糜),再添加一定比例的淀粉(或小麥粉)、食鹽,混合后加工制成的一種面食。魚面富含人體所需蛋白質、鈣等多種微量元素,食用方法多樣,可進行煮制、烹炒和油炸等,因其風味獨特而深受廣大消費者的喜愛。但是魚面大多以作坊式生產,其質量參差不齊,難以推向全國。因此,優化現有魚面的加工工藝,開發新型魚面,實現流水線生產尤為重要[1]。苦蕎是蓼科蕎麥屬的植物,其成分和用途類似于單子葉谷類植物,又被稱為假谷類作物[2]。苦蕎除了含脂肪、蛋白質、B族維生素、膳食纖維等營養成分外,還含有其他糧谷類作物沒有的黃酮類活性成分,被認為是一種藥食同源的特色植物,具有一定的降血壓、降血脂、降血糖和抗氧化功效[3]。苦蕎既具有保健功能,又有較高的營養價值,除了可以作為主食食用之外,還可以制作功能性食品[4-5]。

本實驗首次采用苦蕎粉和魚肉為主要原料,利用單因素實驗、響應面Box-Behnken設計法,結合感官評價、蒸煮品質及斷條率分析結果,進行配方優化,以期研發出一種營養保健兼具的苦蕎魚面。

1 材料與儀器

1.1 材料與試劑

苦蕎麥:北京金禾綠源農業科技有限公司;食鹽:四川省鹽業總公司;新鮮白鰱魚:四川省本地養殖;面粉:中糧集團有限公司;石油醚(優級純)、鹽酸、硼酸、濃硫酸、氫氧化鈉(均為分析純):成都市科隆化學品有限公司;硫酸銅、硫酸鉀(均為分析純):成都市科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設備

ESJ120-48電子天平 沈陽龍騰電子有限公司;400A多功能粉碎機、ZFD-A5140電熱恒溫鼓風干燥箱 上海森信實驗儀器有限公司;TA-XT Plus質構儀 Stable Micro System公司;EPED-E2-10TJ超純水機 南京易普易達科技發展有限公司;KDN-1000全自動定氮儀、SZF-06A脂肪測定儀 上海昕瑞儀器儀表有限公司;JCD-6電動壓面機 海口俊廚廚具有限公司。

2 實驗方法

2.1 苦蕎魚面的制作

苦蕎魚面的制作流程:新鮮白鰱魚(去骨、去皮)→制成魚糜→添加面粉、苦蕎麥粉、鹽混合揉制面團→壓面機制成面皮→蒸制→切條→干燥→成品。

具體操作步驟:先將新鮮白鰱魚肉打成魚糜在室溫下稱重,并參照魚糜的質量按比例稱取一定量的面粉、苦蕎粉、食鹽混合,再與準備好的魚糜揉制成面團并用壓面機壓成薄厚均勻的面片,接著將面片放于蒸鍋上蒸5 min,然后用壓面機將面片壓成粗細適中的面條,并放入鼓風干燥箱中于80 ℃下干燥,最后放入保鮮袋中室溫保藏。

2.2 單因素實驗

本實驗通過探究不同魚面比(1∶9、1∶4、3∶7、2∶3、1∶1、3∶2)、不同苦蕎粉添加量(0%、10%、20%、30%、40%、50%)以及不同食鹽添加量(0.20%、0.40%、0.60%、0.80%)對苦蕎魚面綜合評分的影響。根據苦蕎魚面的感官品質及營養價值,將感官評分權重系數設為0.5,斷條率系數設為0.3,蒸煮損失率權重系數設為0.2。綜合評分(R)計算方式見公式(1)。

綜合評分=感官評分×0.5+(100-斷條率)×0.3+(100-蒸煮損失率)×0.2。

(1)

2.3 Box-Behnken響應面實驗設計

在單因素實驗結果的基礎上,利用Box-Behnken設計三因素三水平實驗。將魚面比、食鹽添加量和苦蕎粉添加量作為考察因素,以綜合評分作為響應值,通過響應面實驗分析苦蕎魚面的最佳配比(見表1)。

表1 響應面實驗設計的因素水平Table 1 Factors and levels of response surface experimental design

3 分析方法

3.1 感官評定

參考GB/T 35875-2018[6]所述方法,確定感官評價指標(見表2),選10位經過培訓的同學對鮮制苦蕎魚面進行感官評分。

表2 苦蕎魚面感官評價表Table 2 Sensory evaluation table of tartary buckwheat fish noodles

3.2 各項指標的測定

3.2.1 烹調時間的測定

用電磁爐加熱盛有樣品質量50倍沸水的燒杯,保持水的微沸狀態。隨機抽取完整的魚面面條40根,入沸水中,用秒表開始計時。從2 min開始取樣,然后每隔30 s用筷子取樣一次,每次取1根,用2塊玻璃板壓扁,觀察面條內部白硬心線,白硬心線消失時所記錄的時間即為烹調時間。

3.2.2 熟斷條率的測定

用電磁爐加熱盛有樣品質量50倍沸水的燒杯,保持水的微沸狀態。隨機抽取完整的魚面面條40根,放入沸水中,用秒表開始計時。達到3.2.1所測烹調時間后,用筷子將面條輕輕挑出,數抽取的完整面條根數(N),按公式(2)計算熟斷條率。

(2)

式中:S為熟斷條率(%),以質量分數計;N為完整面條根數。

3.2.3 蒸煮損失率的測定

稱取約10 g樣品(G),精確至0.01 g,放入盛有500 mL沸水(蒸餾水)的燒杯中,用電磁爐加熱,保持水的微沸狀態,按3.2.1測定的烹調時間煮熟后,用筷子輕輕挑出面條,面湯放至常溫后,轉入500 mL容量瓶中定容、混勻。用移液管取50 mL面湯移入恒重的250 mL燒杯中,放在可調式電爐上蒸發掉大部分水分后,再移入面湯50 mL繼續蒸發至近干,放入105 ℃烘箱內烘至恒重(M),按公式(3)計算蒸煮損失率。

(3)

式中:P為烹調損失率(%),以質量分數計;M為100 mL面湯中干物質質量(g);G為樣品質量(g);W為面條水分含量(%)。

3.2.4 水分的測定

魚面的品質和口感與其水分含量以及其與淀粉的結合程度有著很大的關系,Ruan等[7]研究表明,面團中自由水、結合水以及半結合水的比例及含量會對面團的質構、流變特性以及后續加工特性產生影響,進而影響產品的質量。

取10根面條并稱重(精確至0.01 g),記作M1,放置于101 ℃烘箱中,干燥1 h后取出,在干燥器中冷卻0.5 h后稱重,并重復干燥至恒重,此時稱重的重量記作M2,重復以上操作3次,取其平均值并計算,見公式(4)。

(4)

式中:M1為干燥前面條的質量(g);M2為干燥后面條的質量(g)。

3.2.5 吸水率的測定

取20根面條并稱重(精確至0.01 g),記作W1,放入裝有500 mL沸水的燒杯中,按3.2.1測定的烹調時間煮熟后,立即用筷子撈出,再用50 mL蒸餾水沖淋1 min,于室溫下瀝干3 min再稱重(精確至0.01 g),記作W2,重復以上操作3次,取其平均值并計算,見公式(5)。

(5)

式中:W1為干面條的質量(g);W2為面條蒸煮后晾干的質量(g)。

3.2.6 蛋白質含量的測定

準備兩個相同的消化管,分別加入6.0 g硫酸鉀、0.4 g硫酸銅和20 mL硫酸。稱取1 g粉碎后的苦蕎魚面(精確至0.001 g)加入到其中一個消化管中,該組為實驗組;另一消化管為空白對照組,分別加熱消化管至溶液呈藍綠色。將消化后的溶液冷卻后加入50 mL水,置于全自動凱氏定氮儀上自動加熱、蒸餾、滴定和記錄滴定數據,按公式(6)計算蛋白質含量。重復以上操作3次,取其平均值即為苦蕎魚面的蛋白質含量。

(6)

式中:X為蛋白質含量(%),以質量分數計;V1為消耗的滴定液的體積(mL);V2為空白對照組消耗的滴定液的體積(mL);c為標準滴定液的濃度(mol/L);m為樣品質量(g);V3為吸收消化液的體積(mL);F為氮換算成蛋白質的系數。

3.2.7 脂肪含量的測定

稱取2 g粉碎后的苦蕎魚面(精確至0.001 g),用濾紙包裹好,移入過濾杯內,杯底鋪好脫脂棉。在干燥至恒重的接收瓶中加入其容積2/3左右的石油醚,水浴加熱,使石油醚持續回流抽提,至玻璃棒接取的提取液無油斑。取下接收瓶,并回收石油醚。將接收瓶烘干至恒重,按公式(7)計算脂肪含量。重復以上操作3次,取其平均值即為苦蕎魚面的脂肪含量。

(7)

式中:Y為脂肪含量(%),以質量分數計;Q1為恒重后接收瓶和脂肪的質量(g);Q0為接收瓶的質量(g);Q2為試樣的質量(g)。

4 結果與討論

4.1 單因素實驗

4.1.1 苦蕎粉添加量

斷條率作為衡量面條品質的重要指標,其值越低,表明面條的品質越高。根據掛面的行業標準LS/T 3212-2021《掛面》[8],一級掛面的斷條率低于3.0%,二級掛面的斷條率低于8.0%。由圖1中a可知,當苦蕎粉添加量低于30%時,幾乎未出現魚面斷條的情況;而當苦蕎粉添加量超過40%時,魚面開始出現斷裂,此時再持續增加苦蕎粉添加量,魚面的斷條率也顯著增加。由圖1中b可知,隨著苦蕎粉添加量的增加,蒸煮損失率總體呈上升趨勢,在苦蕎粉含量為30%時蒸煮損失率達到最低。魏園園等[9]的研究表明,面條經蒸煮后面湯的糊湯程度越嚴重,說明蒸煮損失越大,面條的蒸煮品質越差。由圖1中c可知,隨著苦蕎粉添加量的增加,魚面的感官評分逐漸升高,當苦蕎粉添加量為30%時,其感官評分達到最大,之后苦蕎粉添加量的增加已經無法提升感官評分,反而會造成感官評分的下降。根據公式(1)可計算出苦蕎粉添加量對魚面綜合評分的影響,見圖1中d。因此,經過綜合考慮,確定苦蕎粉添加量為30%左右為宜。

圖1 苦蕎粉添加量對苦蕎魚面斷條率(a)、蒸煮損失率(b)、感官評分(c)以及綜合評分(d)的影響Fig.1 Effects of tartary buckwheat addition amount on the breaking rate (a), cooking loss rate (b), sensory score (c) and comprehensive score (d) of tartary buckwheat fish noodles

4.1.2 食鹽添加量

食鹽除可以作為咸味劑外,還有助于延長產品的保藏期[10-11]。現有研究亦表明,食鹽有強化面筋網絡結構的作用,可以有效改善面條的彈性和強度[12]。制作魚面過程中添加食鹽能減少魚糜肌動蛋白從細胞中的溶出量,從而改善了肌動蛋白的持水性[13]。由圖2中a可知,隨著食鹽添加量的增加,魚面的斷條率呈現降低的趨勢,在食鹽添加量達0.60%以后魚面斷條率始終保持在0%。由圖2中b可知,魚面的蒸煮損失隨著食鹽添加量的增大而不斷波動。原因可能是添加食鹽后,面團中蛋白質水化不充分,導致面條的內部結構松散,從而增大其蒸煮損失[13]。由圖2中c可知,隨著食鹽添加量的增加,魚面的感官評分逐漸升高,在食鹽添加量為0.60%時達到最大值,而后感官評分有所下降。根據公式(1)可計算出食鹽添加量對魚面綜合評分的影響,結果見圖2中d。綜合比較,最佳食鹽添加量為0.60%。

4.1.3 魚面比

由圖3中a可知,隨著魚面比的增大,苦蕎魚面的斷條率逐漸降低。這是因為魚糜蛋白與面筋蛋白相互作用有效提高了魚面的面筋強度,而魚面的面筋強度與斷條率呈負相關[14],因此隨著魚面比的增大,魚面的面筋強度逐漸升高,魚面的斷條率逐漸降低。當魚面比達到2∶3后,不再出現斷條的情況,祝瑞博等[15]的研究也證實了這一觀點。與斷條率呈現的趨勢相反,隨著魚面比的提高,魚面的蒸煮損失率見圖3中b,整體呈現上升趨勢。這是因為魚面比的升高代表著魚糜添加量的升高,隨之而來的是游離脂肪酸含量的提升。章紹兵等[16]研究表明游離脂肪酸含量與面條的蒸煮損失率呈正相關。由圖3中c可知,隨著魚糜添加量的增大,魚面的感官評分逐漸增大,在魚面比為3∶7時達到最大,此后,魚面比的升高反而會降低感官評分。根據公式(1)可計算出魚面比對魚面綜合評分的影響,見圖3中d。對比可知,選擇魚面比為3∶7左右為宜。

圖3 魚面比對苦蕎魚面斷條率(a)、蒸煮損失率(b)、感官評分(c)以及綜合評分(d)的影響Fig.3 Effects of ratio of fish to flour on the breaking rate (a), cooking loss rate (b), sensory score (c) and comprehensive score (d) of tartary buckwheat fish noodles

4.2 響應面實驗

4.2.1 響應面實驗Box-Behnken設計

響應面實驗設計與結果見表3。

表3 響應面實驗設計與結果Table 3 Design and results of reponse surface experiment

通過Design-Expert V12軟件對表3中數據進行多元線性回歸和二次多項擬合,得回歸方程:Y=83.71-0.77A-0.98B-1.84C+0.060AB+0.98AC-0.18BC-0.83A2-0.57B2+0.28C2。

方差分析結果見表4。

表4 回歸擬合分析結果Table 4 Results of regression fitting analysis

由表4可知,回歸模型的P<0.01,表明模型極顯著,具有統計學意義;失擬項的P=0.584 3>0.05,表明模型擬合度較好,未知因素對模型擬合結果的干擾小,模型誤差較小。R2=0.973 5>0.95,表明方程的擬合度較高,預測性較好。其中一次項A、B顯著,C極顯著;交互項AC極顯著,AB、BC不顯著;二次項C2不顯著,A2極顯著,B2顯著。其中各因素對綜合評分影響的主次順序為C(苦蕎粉添加量)>B(食鹽添加量)>A(魚面比)。

4.2.2 響應面圖及等高線圖分析

響應面圖能夠直觀反映兩個因素對苦蕎魚面綜合評分的影響,當響應值越敏感時,其在響應面中的曲線變化趨勢越大,坡度越陡,顏色越深;相反,響應值越不敏感,響應面中的曲線變化趨勢越小,坡度越緩,顏色越淺。根據回歸方程,以綜合評分為響應值,利用Design-Expert V12軟件繪制出魚面比(A)、食鹽添加量(B)和苦蕎粉添加量(C)之間交互作用的響應面圖和等高線圖,結果見圖4～圖6。

圖4 魚面比和食鹽添加量交互作用的響應面圖(a)和等高線圖(b)Fig.4 Response surface diagram (a) and contour plot (b) of interaction effect of ratio of fish to flour and salt addition amount

由圖4可知,隨著食鹽添加量的不斷增加,苦蕎魚面的綜合評分逐漸降低;隨著魚面比的不斷增加,苦蕎魚面的綜合評分逐漸降低。當食鹽添加量為0.45%、魚面比為1∶4時,苦蕎魚面的綜合評分最高。

由圖5可知,隨著苦蕎粉添加量的增加,苦蕎魚面的綜合評分逐漸降低;隨著魚面比的不斷增加,苦蕎魚面的綜合評分逐漸降低。當苦蕎粉添加量為20%、魚面比為1∶4時,苦蕎魚面的綜合評分最高。

圖5 魚面比和苦蕎粉添加量交互作用的響應面圖(a)和等高線圖(b)Fig.5 Response surface diagram (a) and contour plot (b) of interaction effect of ratio of fish to flour and tartary buckwheat powder addition amount

由圖6可知,隨著苦蕎粉添加量的增加,苦蕎魚面的綜合評分逐漸降低;隨著食鹽添加量的不斷增加,苦蕎魚面的綜合評分逐漸降低。當苦蕎添加量為20%、食鹽添加量為0.45%時,苦蕎魚面的綜合評分最高。

圖6 食鹽添加量和苦蕎粉添加量交互作用的響應面圖(a)和等高線圖(b)Fig.6 Response surface diagram (a) and contour plot (b) of interaction effect of salt addition amount and tartary buckwheat powder addition amount

4.2.3 最佳條件的驗證實驗

根據響應面實驗得出的理論工藝,結合實際加工調整配方工藝為苦蕎粉添加量20%、食鹽添加量0.45%、魚面比1∶4。采用該配方的生產工藝,進行3次平行實驗,獲得綜合評分為86.98分,與模型預測值綜合評分86.99分十分接近,說明通過該實驗優化的工藝具有較高的實際參考價值。

5 結論

本實驗以感官評分、斷條率、蒸煮損失率等為評價指標綜合評定,在單因素實驗的基礎上,通過響應面Box-Behnken設計法對苦蕎魚面的配方進行優化,優化后的最終結果為魚面比1∶4、食鹽添加量0.45%、苦蕎粉添加量20%。在此配方下制成的苦蕎魚面的斷條率為0%,蒸煮損失率為7.38%,蛋白質含量為8.11 g/100 g,脂肪含量為3.36 g/100 g。在此工藝條件下生產的苦蕎魚面適口性好,色澤明亮,理化性質良好,能夠為后續的加工生產提供理論依據。總體而言,添加苦蕎粉制作的苦蕎魚面具有一定的可行性,在提高魚面的營養價值,改善魚面的風味、口感與色澤的同時,還能夠促進苦蕎的開發,擴展苦蕎在食品中的應用。