綠麥掛面配方及干燥工藝參數(shù)優(yōu)化

張仲欣，許 凱，許 丹，任廣躍

(河南科技大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院，河南 洛陽(yáng) 471023)

綠麥掛面配方及干燥工藝參數(shù)優(yōu)化

張仲欣，許 凱，許 丹，任廣躍

(河南科技大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院，河南 洛陽(yáng) 471023)

研究了氯化鈉、碳酸氫鈉、羧甲基纖維素鈉的添加比例(質(zhì)量分?jǐn)?shù))對(duì)綠麥掛面耐煮性和色澤的影響。通過(guò)響應(yīng)面分析得到綠麥掛面顏色最好的添加劑配方：氯化鈉添加比例為1.50%，碳酸氫鈉添加比例為0.53%，羧甲基纖維素鈉添加比例為0.10%。通過(guò)正交試驗(yàn)得到感官評(píng)分和掛面斷條率都較好的較優(yōu)干燥參數(shù)組合：干燥溫度40 ℃，風(fēng)速2 m/s，干燥時(shí)間240 min。

綠麥；掛面；工藝；干燥方法；感官品質(zhì)

0 引言

隨著生活方式從溫飽型向保健型轉(zhuǎn)變，人們開(kāi)始追求以食療代替藥物治療的健康飲食方式。彩色小麥中含有豐富的蛋白質(zhì)以及大量的硒、鋅、鈣、鐵、碘等微量元素和礦物質(zhì)，可以滿足人們對(duì)微量元素和礦物質(zhì)等的需求。同時(shí)，彩色小麥含有的花色苷對(duì)人體也有一定的保健作用。文獻(xiàn)[1-2]研究發(fā)現(xiàn):綠麥中微量元素與綠麥的質(zhì)量比分別為Se 0.076 mg/kg，Zn 40.80 mg/kg，F(xiàn)e 184 mg/kg，Ca 710 mg/kg。這些營(yíng)養(yǎng)成分均是植物本身富集存在，相對(duì)于其他食品添加劑，更容易被人體吸收。同時(shí)，文獻(xiàn)[2]發(fā)現(xiàn)：彩色小麥顯色是因?yàn)榉N子中含有豐富的花色苷類物質(zhì)，具有抗炎、抗肥胖、抗癌等功效。但由于彩色小麥含有的蛋白質(zhì)較普通小麥多，使得面粉的黏聚性降低，面條的煮制損失較大。文獻(xiàn)[3]采用添加黑米等方法來(lái)增加面粉的黏聚性，但外來(lái)物質(zhì)的加入不能使面筋充分混合。

掛面是一種耐儲(chǔ)存的方便食品,目前市場(chǎng)上掛面花色品類較多。相對(duì)于添加其他輔料加工而成的花色掛面來(lái)說(shuō)，綠麥作為彩色小麥的一種，本身含有的花色苷類物質(zhì)可以使其成品顯現(xiàn)出綠色，但由于磨粉過(guò)程除去大量麩皮，使其顯色不明顯。加入碳酸氫鈉可改變面團(tuán)彈性，形成堿性條件，不僅可對(duì)面筋品質(zhì)產(chǎn)生積極影響，還可對(duì)綠麥掛面顯現(xiàn)的顏色產(chǎn)生一定的有利影響，使其綠色更加明顯，增加其感官品質(zhì)，且加工工藝更加簡(jiǎn)單，具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。文獻(xiàn)[3-5]研究發(fā)現(xiàn)：添加羧甲基纖維素鈉可增強(qiáng)直鏈淀粉的黏聚性，增強(qiáng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的緊密性，減少煮制損失，改善面條煮制特性。文獻(xiàn)[6-8]的研究結(jié)果表明：加入氯化鈉可增加面條食用口感，減少煮制損失。因此，本文在控制碳酸氫鈉添加比例來(lái)改變面團(tuán)特性的同時(shí)，也探究其他添加劑對(duì)綠麥掛面品質(zhì)的改良作用。同時(shí)，參照文獻(xiàn)[9]的干燥方法，研究了干燥工藝對(duì)綠麥掛面品質(zhì)的影響，以期得到高品質(zhì)的綠麥掛面。

1 材料與設(shè)備

綠麥面粉，三門峽中普農(nóng)業(yè)科技有限責(zé)任公司；添加劑：氯化鈉(NaCl)、碳酸氫鈉(NaHCO3)、羧甲基纖維素鈉(sodium salt of carboxymethyl cellulose,CMC-Na),均為市售食品級(jí)。

壓面條機(jī)，永康市富康電器有限公司；202型電熱鼓風(fēng)干燥箱，北京科偉永興儀器有限公司；C21-J01型電磁爐，杭州九陽(yáng)生活電器有限公司；803302型布拉本德黏度儀，德國(guó)Brabender公司；Color I5型色差計(jì)，美國(guó)Xrite 公司；5544型質(zhì)構(gòu)儀，日本Instron公司；GHRH-20型熱泵干燥機(jī)，廣東省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所。

2 方法

2.1 工藝流程

掛面加工工藝流程：綠麥面粉等原料和輔料→和面→熟化→壓片→壓延→切條→烘干→定量切斷→包裝。

品質(zhì)檢測(cè)流程：綠麥掛面→煮制→過(guò)水→指標(biāo)評(píng)定。

2.2 單因素試驗(yàn)配比

稱取200 g綠麥面粉，加入75 mL純凈水，分別對(duì)添加劑的添加比例(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)進(jìn)行單因素試驗(yàn)。氯化鈉的添加比例分別為1.0%、2.0%、3.0%、4.0%；碳酸氫鈉的添加比例分別為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%；羧甲基纖維素鈉的添加比例分別為0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%。熟化時(shí)間均為30 min。

2.3 響應(yīng)面法優(yōu)化綠麥掛面添加劑配比

采用Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，為保證后期煮制品質(zhì)，測(cè)定均使用200 g綠麥面粉為原料，選取氯化鈉添加比例(A)，碳酸氫鈉添加比例(B)，羧甲基纖維素鈉添加比例(C)為試驗(yàn)因素，以色差為指標(biāo)進(jìn)行3因素3水平響應(yīng)面分析，確定添加劑最佳配方。Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平編碼如表1所示。

表1 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平編碼表

表2 正交試驗(yàn)因素水平編碼表

2.4 綠麥掛面干燥工藝優(yōu)化

綠麥掛面用熱泵干燥機(jī)進(jìn)行干燥。選擇干燥溫度(A)、風(fēng)速(B)和干燥時(shí)間(C)為試驗(yàn)因素，采用L9(34)正交表進(jìn)行正交試驗(yàn)，因素水平編碼如表2所示。

2.5 理化指標(biāo)檢測(cè)方法

本試驗(yàn)主要參照文獻(xiàn)[10]的方法對(duì)綠麥掛面理化指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)干燥好的綠麥掛面進(jìn)行煮制，測(cè)定其吸水率和干物質(zhì)損失率。選定對(duì)綠麥掛面品質(zhì)影響較大的色差為指標(biāo)進(jìn)行響應(yīng)面分析，確定最佳配方。以感官評(píng)分和掛面斷條率作為正交試驗(yàn)的指標(biāo),評(píng)定綠麥掛面的干燥效果。

2.5.1 煮制吸水率的測(cè)定

參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)LS/T 3212—2014《掛面》[11]測(cè)定綠麥掛面的干燥效果:取20根長(zhǎng)度相等、約為18 cm的綠麥掛面稱取質(zhì)量，記為總質(zhì)量M1，然后將其置于500 mL沸騰的蒸餾水中煮制5 min后撈出，瀝干5 min后再次稱取質(zhì)量，記為總質(zhì)量M2，掛面的煮制吸水率 (%)=(M2-M1)×100/M1。煮制吸水率越小，說(shuō)明越耐煮。

2.5.2 煮制損失率的測(cè)定

綠麥掛面經(jīng)煮制后，待面湯降到室溫，將面湯移入至500 mL容量瓶定容并混勻，移出50 mL面湯于恒質(zhì)量的250 mL燒杯中，置于電爐上蒸發(fā)掉大部分水備用，重復(fù)4次。將總體積為200 mL的面湯蒸發(fā)后的濃縮液集中到燒杯內(nèi)，置于105 ℃烘箱烘至恒質(zhì)量后稱取質(zhì)量，記為M。煮制損失率(%)=2.5M×100/M1。煮制損失率越小，說(shuō)明掛面越耐煮。

2.5.3 色差的測(cè)定

參照文獻(xiàn)[12]的方法，用色差儀測(cè)定綠麥掛面表面色差，分別測(cè)量L*、a*、b*，其中，L*代表亮度，a*代表紅綠度，b*代表黃藍(lán)度。本試驗(yàn)選取未添加任何添加劑的綠麥掛面作為標(biāo)準(zhǔn)樣品，色差值△E*表示被測(cè)樣品色澤與標(biāo)準(zhǔn)樣品色澤之間的總色差的差異?！鱁*數(shù)值計(jì)算方法參照文獻(xiàn)[12]，△E*= [(△L*)2+(△a*)2+(△b*)2]1/2，每個(gè)試驗(yàn)樣品測(cè)量3次，取平均值?！鱈若大表示偏白，若小表示偏黑；△a若大表示偏紅，若小表示偏綠；△b若大表示偏黃，若小表示偏藍(lán)?！鱁*越大，說(shuō)明綠色越突出。

2.5.4 感官質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

參照文獻(xiàn)[6-10]對(duì)掛面整體感官進(jìn)行評(píng)價(jià)，由于目前沒(méi)有專門針對(duì)綠麥掛面的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)比綠麥掛面品質(zhì)特性，請(qǐng)15位具有一定感官評(píng)定基礎(chǔ)的品嘗者，對(duì)每一批次試驗(yàn)的綠麥掛面進(jìn)行感官評(píng)定，感官質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3，主要從色澤、表面狀況、適口性、韌性和彈性等方面對(duì)面條品質(zhì)進(jìn)行評(píng)定。

表3 感官質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表

2.5.5 面條質(zhì)構(gòu)的測(cè)定方法

參照文獻(xiàn)[13-14]中面條品質(zhì)評(píng)價(jià)的方法，使用質(zhì)構(gòu)儀，采用質(zhì)地多面剖析(texture profile analysis,TPA)質(zhì)構(gòu)測(cè)試方法，即二次咀嚼測(cè)試，主要是通過(guò)模擬人口腔的咀嚼運(yùn)動(dòng)，對(duì)固體或半固體樣品進(jìn)行二次壓縮，連接計(jì)算機(jī)，通過(guò)界面輸出相應(yīng)的測(cè)試曲線。參照文獻(xiàn)[12]，對(duì)于面條質(zhì)地的主要研究指標(biāo)為硬度、彈性、黏聚性、恢復(fù)性，其次是膠著性和咀嚼性。

3 結(jié)果與分析

3.1 添加劑添加比例對(duì)面條品質(zhì)的影響

3.1.1 氯化鈉添加比例對(duì)面條品質(zhì)的影響

添加氯化鈉是為了改善面團(tuán)的延伸性，促進(jìn)面筋結(jié)構(gòu)的緊密性，增加面條彈性和韌性[13]。氯化鈉添加比例對(duì)綠麥掛面品質(zhì)的影響如圖1所示。

圖1 氯化鈉添加比例對(duì)綠麥掛面品質(zhì)的影響

由圖1可以看出：隨著氯化鈉添加比例的增加，綠麥掛面的煮制吸水率顯著降低，這可能是因?yàn)槁然c阻礙了面筋蛋白的吸水膨脹，增加了面筋的筋度。繼續(xù)增加氯化鈉添加比例，煮制吸水率降低后趨于平緩，可能是由于改善作用到了極限。隨著氯化鈉添加比例的增加，煮制損失率逐漸增加。

氯化鈉添加比例對(duì)綠麥掛面TPA品質(zhì)特性的影響如表4所示。從表4可以看出：隨著氯化鈉添加比例逐漸增大，面條的咀嚼性逐漸變好。為了盡可能將煮制損失率控制在較低范圍，同時(shí)保證面條口感，將氯化鈉的添加比例定在2.0%左右。

表4 氯化鈉添加比例對(duì)綠麥掛面TPA品質(zhì)特性的影響

3.1.2 碳酸氫鈉添加比例對(duì)面條品質(zhì)的影響

參照2.2中碳酸氫鈉添加比例的單因素試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果分析，碳酸氫鈉添加比例對(duì)煮制損失率和吸水率沒(méi)有顯著影響，但是對(duì)面條顏色變化有顯著影響。選取碳酸氫鈉添加比例為0%的綠麥面條樣品作為標(biāo)準(zhǔn)樣，對(duì)不同碳酸氫鈉添加比例的綠麥面條作對(duì)照試驗(yàn)，掛面色差計(jì)算結(jié)果如表5所示。

表5 添加碳酸氫鈉的掛面色差計(jì)算結(jié)果

從表5可以看出：碳酸氫鈉的添加比例越大，對(duì)綠麥掛面△E*的影響越大，顏色變化越顯著，綠色越明顯。添加碳酸氫鈉的主要目的是形成堿性條件，從而促進(jìn)綠麥中類黃酮類物質(zhì)從無(wú)色轉(zhuǎn)變成黃色，又因?yàn)樵趬A性條件下，綠麥中含有的鐵等礦物質(zhì)能夠?qū)τ绊戯@色的花色苷類物質(zhì)產(chǎn)生影響。兩者共同作用下使綠麥面條顏色能夠凸顯其本身特點(diǎn)，因此碳酸氫鈉的添加比例越大，綠麥面條成品的綠色越明顯。為了使綠麥面條能夠通過(guò)碳酸氫鈉的添加突出其顏色特點(diǎn)，同時(shí)又不對(duì)面條風(fēng)味產(chǎn)生過(guò)大的影響，選取碳酸氫鈉的添加比例為0.5%～1.0%較合適。

3.1.3 羧甲基纖維素鈉添加比例對(duì)面條品質(zhì)的影響

羧甲基纖維素鈉是一種可食用膠，具有很強(qiáng)的親水性。綠麥中含有較多的蛋白質(zhì)，會(huì)影響淀粉的吸水性和面條的品質(zhì)特征，在面團(tuán)的制作過(guò)程中，食用膠的添加可以改善面團(tuán)的拉伸阻力和拉伸面積[14]。羧甲基纖維素鈉添加比例對(duì)綠麥掛面品質(zhì)的影響如圖2所示。

由圖2可以看出：隨著羧甲基纖維素鈉添加比例的增加，煮制吸水率和煮制損失率都有明顯的變化。由于綠麥面粉中蛋白質(zhì)含量較高，添加羧甲基纖維素鈉主要是為了增加蛋白質(zhì)和淀粉之間的黏聚性，減小煮制損失率。此外，由于煮制吸水率越高，面條的耐煮性越差，因此將羧甲基纖維素鈉的添加比例控制在0.10%左右較合適。

圖2 羧甲基纖維素鈉添加比例對(duì)綠麥掛面品質(zhì)的影響

3.2 響應(yīng)面分析的試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

3.2.1 響應(yīng)面分析的回歸試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取氯化鈉添加比例為1.50%～2.50%，碳酸氫鈉添加比例為0.50%～1.00%，羧甲基纖維素鈉添加比例為0.05%～0.15%，比較分析色差、咀嚼性與模型的相關(guān)性大小。分析結(jié)果表明：色差與模型的相關(guān)性最大，為11.30，因此選擇以色差為指標(biāo)，通過(guò)Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)，進(jìn)行響應(yīng)面分析。

將試驗(yàn)方案中的編碼值用表1中對(duì)應(yīng)的參數(shù)值進(jìn)行替換，采用Design-Expert 8.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次完全回歸分析，對(duì)綠麥掛面進(jìn)行Box-Behnken試驗(yàn)并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。得到3種添加劑對(duì)綠麥掛面煮制后色差的回歸方程為:Y=6.324+1.868A-0.989B+138.285C+22.893AB-6.918AC+43.123BC-5.004A2-35.594B2-770.490C2,P=0.002 8，顯著性水平α=0.01。相應(yīng)的最佳配方：氯化鈉的添加比例為1.50%，碳酸氫鈉的添加比例為0.53%，羧甲基纖維素鈉添加比例為0.10%。相應(yīng)的色差△E=12.919。

3.2.2 響應(yīng)面分析

固定羧甲基纖維素鈉添加比例為0.10%，利用回歸方程得到氯化鈉、碳酸氫鈉的添加比例交互作用對(duì)綠麥掛面色差影響的響應(yīng)面圖，如圖3所示。固定碳酸氫鈉的添加比例為0.75%，利用回歸方程得到氯化鈉、羧甲基纖維素鈉的添加比例交互作用對(duì)綠麥掛面色差影響的響應(yīng)面圖，如圖4所示。固定氯化鈉的添加比例為2.00%，利用回歸方程得到碳酸氫鈉、羧甲基纖維素鈉的添加比例交互作用對(duì)綠麥掛面色差影響的響應(yīng)面圖，如圖5所示。

圖3 氯化鈉、碳酸氫鈉的添加比例交互作用對(duì)綠麥掛面色差影響的響應(yīng)面圖圖4 氯化鈉、羧甲基纖維素鈉的添加比例交互作用對(duì)綠麥掛面色差影響的響應(yīng)面圖

由圖3可知：羧甲基纖維素鈉添加比例為 0.10%時(shí)，氯化鈉添加比例在 2.00%～2.10%、碳酸氫鈉添加比例在0.70%～0.80%，色差△E在這一范圍內(nèi)有最大值。由圖4可知：碳酸氫鈉的添加比例為0.75%時(shí)，氯化鈉的添加比例在2.00%～2.10%，羧甲基纖維素鈉添加比例在0.09%～0.11%，色差△E在這一范圍有最大值。由圖5可知：氯化鈉的添加比例為2.00%時(shí)，碳酸氫鈉的添加比例在0.70%～0.80%，羧甲基纖維素鈉的添加比例在0.09%～0.11%，色差△E在這一范圍有最大值。綜合分析這3個(gè)交互作用范圍對(duì)色差值的影響，得到：氯化鈉添加比例在1.50%～2.20%、碳酸氫鈉添加比例在0.55%～0.82%、羧甲基纖維素鈉添加比例在0.07%～0.14%時(shí)，色差△E均大于11。通過(guò)響應(yīng)面分析可以得出預(yù)測(cè)的最佳添加比例為：氯化鈉1.50%，碳酸氫鈉0.53%，羧甲基纖維素鈉0.10%，預(yù)測(cè)色差△E為12.919。

圖5 碳酸氫鈉、羧甲基纖維素鈉的添加比例交互作用對(duì)綠麥掛面色差影響的響應(yīng)面圖

為了驗(yàn)證最優(yōu)配方，進(jìn)行3次驗(yàn)證試驗(yàn)，得出的掛面色差均值為12.648±1.69，與預(yù)測(cè)值較接近。同時(shí)，對(duì)該配方下的面條品質(zhì)特性進(jìn)行蒸煮品質(zhì)和感官評(píng)定測(cè)定，均在較優(yōu)范圍內(nèi)。

3.3 綠麥掛面干燥工藝參數(shù)的優(yōu)化

綠麥掛面干燥分為4個(gè)階段：冷風(fēng)定條→保潮出汗→升溫降潮→降溫散熱。其中，初始階段，冷風(fēng)干燥需要將溫度控制在低于室溫1～5 ℃；保潮出汗階段，控制溫度在35～40 ℃。本試驗(yàn)主要在升溫降潮階段進(jìn)行。

用L9(34)正交表進(jìn)行試驗(yàn)，以干燥溫度(A)、風(fēng)速(B)和干燥時(shí)間(C)為3個(gè)試驗(yàn)因素，正交試驗(yàn)因素水平編碼表見(jiàn)表2，以感官評(píng)分和掛面斷條率為指標(biāo)。因?yàn)橥瑫r(shí)考察兩個(gè)指標(biāo)，因此，試驗(yàn)結(jié)果采用加權(quán)綜合評(píng)分法進(jìn)行極差分析，得到使兩個(gè)指標(biāo)都較好的較優(yōu)干燥參數(shù)組合。兩個(gè)指標(biāo)的加權(quán)系數(shù)都取0.5，消除量綱后進(jìn)行加權(quán)計(jì)算得到綜合評(píng)分，用綜合評(píng)分進(jìn)行極差分析，得到較優(yōu)參數(shù)組合。正交試驗(yàn)結(jié)果及極差分析如表6所示。

表6 正交試驗(yàn)結(jié)果及極差分析

通過(guò)極差分析可知:各因素對(duì)指標(biāo)影響的主次為B>C>A，較優(yōu)參數(shù)組合為A1B2C3。即：干燥溫度40 ℃，風(fēng)速2 m/s，干燥時(shí)間240 min，接近第2號(hào)試驗(yàn)，可以看出感官評(píng)分和掛面斷條率兩個(gè)指標(biāo)都較好。也就是說(shuō)，低溫長(zhǎng)時(shí)間干燥對(duì)綠麥掛面干燥較有利。為了驗(yàn)證較優(yōu)參數(shù)組合的可信性，在較優(yōu)參數(shù)組合下進(jìn)行了3次驗(yàn)證試驗(yàn)，兩個(gè)指標(biāo)的平均值分別為：感官評(píng)分91.5，掛面斷條率0.09%，接近正交試驗(yàn)結(jié)果，說(shuō)明較優(yōu)參數(shù)組合可信。

4 結(jié)論

(1)由于綠麥中蛋白質(zhì)含量較高，加入氯化鈉和羧甲基纖維素鈉使得面團(tuán)及面條彈性得以改善，提高了面條口感，同時(shí)降低了面條的煮制損失；加入碳酸氫鈉增強(qiáng)了綠麥掛面的綠色。

(2)通過(guò)響應(yīng)面分析得到了使綠麥掛面顏色最好的添加劑配方：氯化鈉添加比例為1.50%，碳酸氫鈉添加比例為0.53%，羧甲基纖維素鈉添加比例為0.10%。

(3)通過(guò)正交試驗(yàn)得到使感官評(píng)分和掛面斷條率都較好的較優(yōu)干燥參數(shù)組合為：干燥溫度40 ℃，風(fēng)速2 m/s，干燥時(shí)間240 min。

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國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31671907)；河南省高?？萍紕?chuàng)新團(tuán)隊(duì)支持計(jì)劃基金項(xiàng)目(16IRTSTHN009)

張仲欣(1957-)，男，河南偃師人，教授，碩士，碩士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù).

2017-03-15

1672-6871(2017)06-0063-07

10.15926/j.cnki.issn1672-6871.2017.06.013

TS201.1

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