響應(yīng)面法優(yōu)化南瓜馬齒莧掛面制作工藝及品質(zhì)研究

閆陸飛，張春燕，張艷艷，王 寧，王艾麗，賀媛媛

（榆林市農(nóng)業(yè)科學(xué)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(lèi)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(zhì)[2]。食用南瓜，不僅預(yù)防前列腺癌，輔助治療糖尿病、化結(jié)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(yuǎn)高于常規(guī)飼料，用于開(kāi)發(fā)養(yǎng)殖業(yè)飼料，可節(jié)約養(yǎng)殖成本，提高動(dòng)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(zhì)草本植物，是純天然、無(wú)公害蔬菜，營(yíng)養(yǎng)豐富，有延年益壽的作用，故有“長(zhǎng)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(dú)特的藥食兼用特性，早已廣泛被中醫(yī)應(yīng)用于癰腫、蛇蟲(chóng)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(tǒng)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(yàn)的研究及分析結(jié)果，結(jié)合Box-behnken 響應(yīng)面法優(yōu)化制作工藝，混合研制出具有營(yíng)養(yǎng)豐富、風(fēng)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(shè)備

XL-30C 型植物微型粉碎機(jī)，廣州市旭朗機(jī)械設(shè)備有限公司產(chǎn)品；FA2104 型電子分析天平，華志（福建） 電子科技有限公司產(chǎn)品；TMS-PILOT 型質(zhì)構(gòu)儀，上海智鳶機(jī)電設(shè)備有限公司產(chǎn)品；GJ201 型榨汁機(jī)，佛山市功匠電器科技有限公司產(chǎn)品；101 型電熱鼓風(fēng)烘箱，北京中科奧博科技有限公司產(chǎn)品；YP-H3 型電磁爐，中山市特富電器有限公司產(chǎn)品；DHG-9031A 型干燥箱，南京沃環(huán)科技實(shí)業(yè)有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)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(diǎn)

①南瓜粉的制備：選取優(yōu)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?。辉诟稍锵鋬?nèi)恒溫中（55 ℃） 烘烤約2 h，干燥脫水后，將南瓜干進(jìn)行粉碎，并經(jīng)過(guò)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(jī)榨汁過(guò)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(jī)內(nèi)，加水30%左右，啟動(dòng)和面機(jī)，使其充分和面。④熟化：將均勻的面團(tuán)取出后放入熟化機(jī)內(nèi)，使其面團(tuán)內(nèi)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(tuán)放入軋面機(jī)內(nèi)，調(diào)整軋面機(jī)到合適厚度，進(jìn)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(nèi)烘干其內(nèi)部水分。⑧成品：烘干約為5 h，取出即可得到成品。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.1 感官評(píng)價(jià)

由經(jīng)過(guò)正規(guī)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)的10 名食品感官品評(píng)師進(jìn)行感官評(píng)分，參考文獻(xiàn)[8-12]。

南瓜馬齒莧掛面感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 南瓜馬齒莧掛面感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.3.2 質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定

將掛面達(dá)到最佳蒸煮時(shí)間迅速撈出后過(guò)涼水，瀝干水分，隨機(jī)從中選擇3 根掛面為樣品并置于質(zhì)構(gòu)儀。采用P/35 探頭準(zhǔn)確測(cè)定質(zhì)構(gòu)特性，TPA 測(cè)定參數(shù)如下：每秒點(diǎn)數(shù)為200 PPs，觸發(fā)力為0.1 N，應(yīng)變位移為50%。

1.3.3 烹煮特性的測(cè)定參考聶遠(yuǎn)洋等人[13]的方法可對(duì)掛面斷條率、吸水率、烹煮損失率等烹煮特性進(jìn)行快速測(cè)定。

1.3.4 理化指標(biāo)

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(cè)量?jī)x，可分別快速測(cè)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(biāo)

細(xì)菌總數(shù)、大腸菌群、致病菌通過(guò)平板計(jì)數(shù)方法、常規(guī)培養(yǎng)檢測(cè)法等分別測(cè)定[15]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

通過(guò)Microsoft Excel 2011 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，用Graphpad Prism 8.0 對(duì)單因素試驗(yàn)進(jìn)行作圖，Design Expert 11.0 進(jìn)行模型優(yōu)化分析。采用SPSS 22.0 進(jìn)行分析數(shù)據(jù)，使用Photoshop 2019 對(duì)圖片進(jìn)行調(diào)整與美化。

2 結(jié)果和分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 南瓜粉用量對(duì)掛面品質(zhì)的影響

南瓜粉用量對(duì)掛面品質(zhì)的影響見(jiàn)圖1。

圖1 南瓜粉用量對(duì)掛面品質(zhì)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(zhì)構(gòu)特性、感官評(píng)分和綜合評(píng)分均顯著增大；增至25 g 時(shí)，感官評(píng)分最高；南瓜粉用量為25～30 g，5 項(xiàng)指標(biāo)均下降，可能由于添加過(guò)多南瓜粉，導(dǎo)致表形結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，影響掛面的適口性和韌性，口感不好。烹調(diào)損失率、干物質(zhì)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(nèi)添加南瓜粉能影響掛面品質(zhì)。因此，南瓜粉用量的最優(yōu)范圍為15～25 g。

2.1.2 馬齒莧汁用量對(duì)掛面品質(zhì)的影響

馬齒莧汁用量對(duì)掛面品質(zhì)的影響見(jiàn)圖2。

圖2 馬齒莧汁用量對(duì)掛面品質(zhì)的影響

由圖2 可知，馬齒莧汁用量為0～9 g，干物質(zhì)吸水率和感官評(píng)分呈先升后降趨勢(shì)；當(dāng)馬齒莧汁用量至5 g 時(shí)，感官評(píng)分最高且干物質(zhì)吸水率分值、烹調(diào)損失率分值、質(zhì)構(gòu)特性和綜合評(píng)分均明顯增加，說(shuō)明馬齒莧汁用量一定范圍內(nèi)可改善掛面品質(zhì)。然而，添加過(guò)多的馬齒莧汁，會(huì)影響掛面的風(fēng)味和口感。因此，馬齒莧汁用量的優(yōu)化范圍為3～7 g。

2.1.3 烘干溫度對(duì)南瓜馬齒莧掛面品質(zhì)的影響

烘干溫度對(duì)掛面品質(zhì)的影響見(jiàn)圖3。

圖3 烘干溫度對(duì)掛面品質(zhì)的影響

由圖3 可知，烘干溫度在15～35 ℃時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)先增后降，可能由于溫度升高，使得掛面彈性增大，導(dǎo)致口感不好，說(shuō)明烘干溫度在一定范圍內(nèi)會(huì)影響掛面的品質(zhì)。烘干溫度為25 ℃時(shí)，感官評(píng)分達(dá)到最高。因此，烘干溫度的優(yōu)化范圍為20～30 ℃。

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)分析

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

運(yùn)用單因素試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)分析。以南瓜粉（A）、馬齒莧汁（B）、烘干溫度（C） 為自變量，以質(zhì)構(gòu)特性、感官評(píng)分、烹調(diào)損失率、干物質(zhì)吸水率、斷條率為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

響應(yīng)面分析因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表2。

表2 響應(yīng)面分析因素與水平設(shè)計(jì)

2.2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

采用Design Expert 10.0 軟件，進(jìn)行BBD 響應(yīng)面的試驗(yàn)優(yōu)化與設(shè)計(jì)[16，18]。

響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果/分

2.2.3 BBD 試驗(yàn)結(jié)果分析

回歸模型方差分析見(jiàn)表4，Box-behnken 試驗(yàn)方差分析見(jiàn)表5。

表4 回歸模型方差分析

表5 Box-behnken 試驗(yàn)方差分析

通過(guò)Design Expert 11.0 軟件對(duì)表4 中數(shù)據(jù)進(jìn)行分析[19-20]，得到回歸方程如下：

對(duì)該模型進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，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(shuō)明模型擬合情況良好，能很好地預(yù)測(cè)。主要項(xiàng)A、B、交互項(xiàng)AB 與所有次要項(xiàng)A2、B2、C2對(duì)南瓜馬齒莧掛面的感官評(píng)分結(jié)果極顯著（p≤0.01）。而其中主要項(xiàng)B 和交互項(xiàng)BC 對(duì)掛面分值表現(xiàn)顯著（p≤0.05）。按上述各因素對(duì)感官評(píng)分和最終結(jié)果影響排序?yàn)槟瞎戏塾昧浚ˋ） ＞烘干溫度（C） ＞馬齒莧用量（B）。表5 中數(shù)據(jù)表明，模型相關(guān)性R2=0.981 3，校正系數(shù)R2Adj=0.957 2，表明測(cè)試結(jié)果真實(shí)可靠，該模型可被用于研究南瓜馬齒莧掛面的加工技術(shù)。

2.2.4 多因素交互作用影響曲面分析

因素A 和B 對(duì)綜合評(píng)分影響的響應(yīng)面和等高線見(jiàn)圖4，因素A 和C 對(duì)綜合評(píng)分影響的響應(yīng)面和等高線見(jiàn)圖5，因素B 和C 對(duì)綜合評(píng)分影響的響應(yīng)面和等高線見(jiàn)圖6。

圖4 因素A 和B 對(duì)綜合評(píng)分影響的響應(yīng)面和等高線

圖5 因素A 和C 對(duì)綜合評(píng)分影響的響應(yīng)面和等高線

圖6 因素B 和C 對(duì)綜合評(píng)分影響的響應(yīng)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(shuō)明南瓜粉用量（A）、馬齒莧汁用量（B） 及其交互作用對(duì)南瓜馬齒莧掛面的感官品質(zhì)有顯著的影響。當(dāng)兩者的用量分別為20 g 和5 g 時(shí)，南瓜馬齒莧掛面的感官評(píng)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(shuō)明南瓜粉和烘干溫度2 個(gè)因素之間的交互作用對(duì)南瓜馬齒莧掛面的感官品質(zhì)影響不顯著，當(dāng)南瓜粉20 g，烘干溫度25 ℃時(shí)，南瓜馬齒莧掛面的感官評(píng)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(duì)較大，坡度較陡且等高線近似為橢圓形，說(shuō)明馬齒莧汁用量、烘干溫度及其交互作用對(duì)南瓜馬齒莧掛面的感官品質(zhì)有顯著的影響。當(dāng)馬齒莧汁用量為5 g，烘干溫度25 ℃時(shí)，南瓜馬齒莧掛面感官評(píng)分最高。

2.3 模型驗(yàn)證

最佳工藝驗(yàn)證結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 最佳工藝驗(yàn)證結(jié)果/分

由表6 可知，通過(guò)響應(yīng)面試驗(yàn)分析，南瓜馬齒莧掛面的最優(yōu)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(píng)分為93.86 分。驗(yàn)證了該模型數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，將模型優(yōu)化后所得的工藝配方，根據(jù)實(shí)際情況予以修正，得出的實(shí)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(yàn)，得出感官分平均為94.01 分。與該模型感官評(píng)分預(yù)測(cè)值非常相似，說(shuō)明計(jì)算得到的回歸模型準(zhǔn)確、方法可行。

2.4 理化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果

測(cè)定出的總酸（以乳酸計(jì)） 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(biāo)均符合國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)；重金屬含量不超標(biāo)。

2.5 微生物指標(biāo)測(cè)定結(jié)果

細(xì)菌總數(shù)≤100 個(gè)/mL，大腸菌群≤3 個(gè)/100 mL，致病菌未檢出。

3 結(jié)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(píng)分作為分析的主要指標(biāo)，先進(jìn)行單因素試驗(yàn)分析，以進(jìn)一步確定各因素的水平，并用Box-behnken Design設(shè)計(jì)試驗(yàn)優(yōu)化方案，得到回歸方程如下：

通過(guò)響應(yīng)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(fā)時(shí)間30 min，烘干溫度25 ℃。該方法很好地解決了掛面中斷條率嚴(yán)重和口感風(fēng)味問(wèn)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(fēng)味，為南瓜和馬齒莧相關(guān)食品開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供依據(jù)。