響應面法優化南瓜馬齒莧掛面制作工藝及品質研究

閆陸飛，張春燕，張艷艷，王 寧，王艾麗，賀媛媛

（榆林市農業科學研究院，陜西榆林 719000）

南瓜為葫蘆科南瓜屬中的一種植物，又名番瓜、麥瓜等，富含多糖、氨基酸、活性蛋白、類南瓜素及多種微量元素等[1]，還含有南瓜子堿、腺嘌呤、果糖、葉紅素等多種生理活性物質[2]。食用南瓜，不僅預防前列腺癌，輔助治療糖尿病、化結石等，還具有明目、降脂的作用[3-4]。南瓜中的重要成分，如維生素、生物活性成分等遠高于常規飼料，用于開發養殖業飼料，可節約養殖成本，提高動物抗病能力[5-6]。南瓜藥食兩用的效果，深受人們喜歡。

馬齒莧為馬齒莧科馬齒莧屬中的一年生肉質草本植物，是純天然、無公害蔬菜，營養豐富，有延年益壽的作用，故有“長壽菜”之稱[7]。馬齒莧富含黃酮、生物堿和色素等多種生物活性成分。獨特的藥食兼用特性，早已廣泛被中醫應用于癰腫、蛇蟲叮咬和便血等各種疾病治療中[7]，逐漸引起廣泛重視。

將傳統掛面制作工藝中合理添加南瓜粉與馬齒莧汁，基于單因素試驗的研究及分析結果，結合Box-behnken 響應面法優化制作工藝，混合研制出具有營養豐富、風味俱佳的南瓜馬齒莧掛面。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料

麥芯多用途小麥粉、南瓜、馬齒莧、食鹽、海藻酸鈉等。

1.1.2 儀器與設備

XL-30C 型植物微型粉碎機，廣州市旭朗機械設備有限公司產品；FA2104 型電子分析天平，華志（福建） 電子科技有限公司產品；TMS-PILOT 型質構儀，上海智鳶機電設備有限公司產品；GJ201 型榨汁機，佛山市功匠電器科技有限公司產品；101 型電熱鼓風烘箱，北京中科奧博科技有限公司產品；YP-H3 型電磁爐，中山市特富電器有限公司產品；DHG-9031A 型干燥箱，南京沃環科技實業有限公司產品。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程

南瓜粉+馬齒莧汁+水+食鹽+海藻酸鈉→和面→熟化→軋面→切條→干燥→成品。

1.2.2 操作要點

①南瓜粉的制備：選取優熟度適宜、品形較好且新鮮的南瓜，切成大小均勻的正方體小丁；在干燥箱內恒溫中（55 ℃） 烘烤約2 h，干燥脫水后，將南瓜干進行粉碎，并經過100 目篩，即成南瓜粉，備用。②馬齒莧汁的制備：挑選新鮮馬齒莧，清水洗凈、晾干，用榨汁機榨汁過濾，備用。③和面：稱取一定量的南瓜粉、馬齒莧汁、食鹽、海藻酸鈉與面粉，將其充分混勻，放入和面機內，加水30%左右，啟動和面機，使其充分和面。④熟化：將均勻的面團取出后放入熟化機內，使其面團內部所含自由水水分降低，保證充分熟化。⑤軋面成片：將熟化的面團放入軋面機內，調整軋面機到合適厚度，進行操作。⑥切條：將軋好的面片均勻切成條狀。⑦干燥：將切好的面條放入烘箱內烘干其內部水分。⑧成品：烘干約為5 h，取出即可得到成品。

1.3 指標測定

1.3.1 感官評價

由經過正規專業培訓的10 名食品感官品評師進行感官評分，參考文獻[8-12]。

南瓜馬齒莧掛面感官評分標準見表1。

表1 南瓜馬齒莧掛面感官評分標準

1.3.2 質構特性的測定

將掛面達到最佳蒸煮時間迅速撈出后過涼水，瀝干水分，隨機從中選擇3 根掛面為樣品并置于質構儀。采用P/35 探頭準確測定質構特性，TPA 測定參數如下：每秒點數為200 PPs，觸發力為0.1 N，應變位移為50%。

1.3.3 烹煮特性的測定參考聶遠洋等人[13]的方法可對掛面斷條率、吸水率、烹煮損失率等烹煮特性進行快速測定。

1.3.4 理化指標

采用斐林試劑比色法、酸堿平衡中和度滴定法、折光儀法等及便攜式食品重金屬測量儀，可分別快速測定總酸、總糖、可溶性軟固形物和重金屬含量[14]。

1.3.5 微生物指標

細菌總數、大腸菌群、致病菌通過平板計數方法、常規培養檢測法等分別測定[15]。

1.4 數據處理

通過Microsoft Excel 2011 進行數據整理，用Graphpad Prism 8.0 對單因素試驗進行作圖，Design Expert 11.0 進行模型優化分析。采用SPSS 22.0 進行分析數據，使用Photoshop 2019 對圖片進行調整與美化。

2 結果和分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 南瓜粉用量對掛面品質的影響

南瓜粉用量對掛面品質的影響見圖1。

圖1 南瓜粉用量對掛面品質的影響

由圖1 可知，由于南瓜粉用量的不斷增加（10～25 g），其質構特性、感官評分和綜合評分均顯著增大；增至25 g 時，感官評分最高；南瓜粉用量為25～30 g，5 項指標均下降，可能由于添加過多南瓜粉，導致表形結構發生變化，影響掛面的適口性和韌性，口感不好。烹調損失率、干物質吸水率和斷條率隨著南瓜粉用量的增加而下降，在一定范圍內添加南瓜粉能影響掛面品質。因此，南瓜粉用量的最優范圍為15～25 g。

2.1.2 馬齒莧汁用量對掛面品質的影響

馬齒莧汁用量對掛面品質的影響見圖2。

圖2 馬齒莧汁用量對掛面品質的影響

由圖2 可知，馬齒莧汁用量為0～9 g，干物質吸水率和感官評分呈先升后降趨勢；當馬齒莧汁用量至5 g 時，感官評分最高且干物質吸水率分值、烹調損失率分值、質構特性和綜合評分均明顯增加，說明馬齒莧汁用量一定范圍內可改善掛面品質。然而，添加過多的馬齒莧汁，會影響掛面的風味和口感。因此，馬齒莧汁用量的優化范圍為3～7 g。

2.1.3 烘干溫度對南瓜馬齒莧掛面品質的影響

烘干溫度對掛面品質的影響見圖3。

圖3 烘干溫度對掛面品質的影響

由圖3 可知，烘干溫度在15～35 ℃時，各項指標先增后降，可能由于溫度升高，使得掛面彈性增大，導致口感不好，說明烘干溫度在一定范圍內會影響掛面的品質。烘干溫度為25 ℃時，感官評分達到最高。因此，烘干溫度的優化范圍為20～30 ℃。

2.2 響應面優化試驗分析

2.2.1 響應面試驗設計

運用單因素試驗結果進行響應面試驗分析。以南瓜粉（A）、馬齒莧汁（B）、烘干溫度（C） 為自變量，以質構特性、感官評分、烹調損失率、干物質吸水率、斷條率為評價指標。

響應面分析因素與水平設計見表2。

表2 響應面分析因素與水平設計

2.2.2 響應面試驗結果

采用Design Expert 10.0 軟件，進行BBD 響應面的試驗優化與設計[16，18]。

響應面試驗設計與結果見表3。

表3 響應面試驗設計與結果/分

2.2.3 BBD 試驗結果分析

回歸模型方差分析見表4，Box-behnken 試驗方差分析見表5。

表4 回歸模型方差分析

表5 Box-behnken 試驗方差分析

通過Design Expert 11.0 軟件對表4 中數據進行分析[19-20]，得到回歸方程如下：

對該模型進行顯著性檢驗，由表4 可知，模型顯著p＜0.01，失擬值不顯著（p=0.368 3＞0.05）。說明模型擬合情況良好，能很好地預測。主要項A、B、交互項AB 與所有次要項A2、B2、C2對南瓜馬齒莧掛面的感官評分結果極顯著（p≤0.01）。而其中主要項B 和交互項BC 對掛面分值表現顯著（p≤0.05）。按上述各因素對感官評分和最終結果影響排序為南瓜粉用量（A） ＞烘干溫度（C） ＞馬齒莧用量（B）。表5 中數據表明，模型相關性R2=0.981 3，校正系數R2Adj=0.957 2，表明測試結果真實可靠，該模型可被用于研究南瓜馬齒莧掛面的加工技術。

2.2.4 多因素交互作用影響曲面分析

因素A 和B 對綜合評分影響的響應面和等高線見圖4，因素A 和C 對綜合評分影響的響應面和等高線見圖5，因素B 和C 對綜合評分影響的響應面和等高線見圖6。

圖4 因素A 和B 對綜合評分影響的響應面和等高線

圖5 因素A 和C 對綜合評分影響的響應面和等高線

圖6 因素B 和C 對綜合評分影響的響應面和等高線

由圖4 可知，南瓜粉與馬齒莧汁的相互作用3D曲面彎曲度大，坡度大且等高線呈橢圓形，說明南瓜粉用量（A）、馬齒莧汁用量（B） 及其交互作用對南瓜馬齒莧掛面的感官品質有顯著的影響。當兩者的用量分別為20 g 和5 g 時，南瓜馬齒莧掛面的感官評分最高。

由圖5 可知，南瓜粉與烘干溫度相互作用3D 曲面彎曲程度小，坡度平緩，等高線呈圓形，說明南瓜粉和烘干溫度2 個因素之間的交互作用對南瓜馬齒莧掛面的感官品質影響不顯著，當南瓜粉20 g，烘干溫度25 ℃時，南瓜馬齒莧掛面的感官評分最高。

由圖6 可知，馬齒莧汁與烘干溫度相互作用3D曲面彎曲程度相對較大，坡度較陡且等高線近似為橢圓形，說明馬齒莧汁用量、烘干溫度及其交互作用對南瓜馬齒莧掛面的感官品質有顯著的影響。當馬齒莧汁用量為5 g，烘干溫度25 ℃時，南瓜馬齒莧掛面感官評分最高。

2.3 模型驗證

最佳工藝驗證結果見表6。

表6 最佳工藝驗證結果/分

由表6 可知，通過響應面試驗分析，南瓜馬齒莧掛面的最優工藝條件為南瓜粉用量19.75 g，馬齒莧汁用量5.49 g，烘干溫度25.79 ℃。此條件下感官評分為93.86 分。驗證了該模型數據的準確性，將模型優化后所得的工藝配方，根據實際情況予以修正，得出的實際工藝條件為南瓜粉用量20 g，馬齒莧汁用量5 g，烘干溫度25 ℃。做5 次平行試驗，得出感官分平均為94.01 分。與該模型感官評分預測值非常相似，說明計算得到的回歸模型準確、方法可行。

2.4 理化指標測定結果

測定出的總酸（以乳酸計） 為0.62%～0.76%；可溶性固形物為26%，大于12%；總糖為71%，大于8%，以上指標均符合國家規定標準；重金屬含量不超標。

2.5 微生物指標測定結果

細菌總數≤100 個/mL，大腸菌群≤3 個/100 mL，致病菌未檢出。

3 結論

以南瓜粉、馬齒莧為主要材料，研究一款南瓜馬齒莧掛面的最佳工藝條件。以各因素綜合評分作為分析的主要指標，先進行單因素試驗分析，以進一步確定各因素的水平，并用Box-behnken Design設計試驗優化方案，得到回歸方程如下：

通過響應面分析，得到南瓜馬齒莧汁的最佳制作工藝為高筋粉用量300 g，南瓜粉用量20 g，馬齒莧汁用量5 g，海藻酸鈉用量0.1 g，水添加量30%，醒發時間30 min，烘干溫度25 ℃。該方法很好地解決了掛面中斷條率嚴重和口感風味問題，在此制作工藝條件下制得的南瓜馬齒莧掛面表面光滑、咬力適中、口感爽口，不黏牙、有嚼勁，具有豐富的南瓜馬齒莧風味，為南瓜和馬齒莧相關食品開發應用提供依據。