响应面优化葛根山药挂面制作工艺

苏光林，何冬雪，谢文佩*

广西中医药大学药学院食品科学系（南宁 530000）

葛根（PuerariaeRadix）又名粉葛，为豆科葛属多年生藤本植物的干燥根，葛根含有20%～25%的淀粉，富含多种氨基酸、微量元素，具有化热解毒、调节血压、调节血糖代谢的作用[1-2]。葛根在我国广东、广西、湖南等地均有种植，在广西的种植地中，藤县葛根尤负盛名，被称为“粉葛之乡”，每年种植粉葛约35万 t。

山药（Dioscorea opposita）为薯蓣科薯蓣属的一种根茎作物，含有丰富的蛋白质、维生素和微量元素，具有一定的抗氧化、降血糖和血脂的作用[3]。山药在我国广东、四川、广西等地均有种植。广西桂平和南宁邕宁区那楼镇的山药最为出名，那楼镇每年种植面积达1 000多 hm2。

面条从汉代开始发展至今，是中国饮食的重要组成部分。此次试验以传统挂面配方及工艺为基础，充分利用广西特色资源，通过加入葛根粉及山药粉来提高营养价值[4]，增加市面上复配面条的品种，研制出营养健康的复配面条——葛根山药挂面。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

山药、葛根（市售）；谷朊粉、羧甲基纤维素钠、木薯变性淀粉（食品级，河南万邦实业有限公司）；六偏磷酸钠（食品级，广东味多食品配料有限公司）；金沙河富强高筋小麦粉（河北金沙河集团）。

1.2 仪器与设备

面条机（上海市巧媳妇食品机械有限公司）；BO-C02 Beow和面机（佛山市贝奥电器有限公司）；BSA224S电子天平：赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；DSH-50-10电子水分测定仪（上海越平科学仪器有限公司）；CT3-10K质构仪（Brookfield，美国博勒飞）。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

小麦高筋面粉、葛根粉、山药粉、谷朊粉、水混合→和面→熟化→压面→切条→干燥→成品

1.3.2 操作方法

将葛根、山药烘干制粉（过100目筛），再把小麦高筋面粉、谷朊粉、葛根粉和山药粉按一定比例充分混合，放入和面机中，加水和面20～30 min，制成面坯，静置熟化20 min，用压面机压成表面光滑的面片，再用面条机切成条后置于室温下晾晒干燥。

1.4 单因素试验设计

探究葛根粉、山药粉、水的添加量（水-混合粉体的质量比）对挂面制作工艺的影响，试验设计见表1。

1.5 感官评价标准（参见表2）

表2 葛根山药挂面感官评价表

选择木薯变性淀粉、六偏磷酸钠、羧甲基纤维素钠（CMC）、谷朊粉四种改良剂，筛选出对葛根山药挂面的品质和质构特性影响最好的改良剂，并确定该改良剂的最适用量，试验设计见表3。

表3 改良剂试验设计

1.6 响应面试验设计

在单因素试验基础上，选取山药粉添加量（A）、葛根粉添加量（B）和改良剂添加量（C）为因素，进行响应面试验，详见表4。

表4 响应面水平因素表

1.7 理化指标检测方法

1.7.1 面条品质测定方法

通过测定干物失落率、最大弯曲度[5]、熟断条率（LS/T 3212—2014附录C）判断面条品质。

1.7.2 面条质构特性测定方法

采用CT3-10K质构仪测定葛根山药面条的质构特性。取3根6 cm左右长的面条测定。测定参数：采用TA7探头，TPA模式，下压程度70%，触发力5 g，测试速度1 mm/s，返回速度1 mm/s，循环测定2次，每份样品平行测定3次，取各项参数的平均值为最终值[6]。

1.7.3 水分含量

用恒温干燥法测定。

1.7.4 酸度测定

参照GB/T 5517—2010进行测定。

2 结果与分析

2.1 水的添加量对面团形成状况的影响

由表5可知，当水的添加量低于4∶9（质量比）时，面团会出现粘手的情况，水分占得比重越大面团越黏。当水的添加量高于4∶9（质量比）时，面团开始干裂，水分占的比重少时甚至未能形成面团。故水的最适宜添加量为4∶9（质量比）。

表5 水的添加量对面团形成状况的影响

2.2 山药粉添加量对面条品质及质构特性的影响

干物失落率和断条率越低的面条其品质越好，最大弯曲度越大的面条品质更佳[7]。由表6可看出，随着粉体的增加，干物失落率和熟断条率也在增加，最大弯曲度增大后减小；当山药添加量为5%时，虽干物失落率和面条熟断条率最佳，当最大弯曲率比较差，且在感官上，5%的面条感官上山药味较淡。10%和15%的添加量熟断条率和最大弯曲率相当。面条的硬度、弹性、咀嚼性、内聚性是面条口感是否劲道的综合指标，其中硬度和弹性的影响最大，面条的硬度和弹性越好，面条的品质越好[7]。当山药添加量为15%时，其硬度和弹性比之10%的更好。所以山药的最佳添加量为15%。

表6 山药添加量对挂面品质及质构的影响

2.3 葛根粉添加量对面条品质及质构特性的影响

由表7可以看出，随着葛根粉的添加量的增大，其干物失落率以及熟断条率随之增大，最大弯曲度先上升后下降，15%的山药添加量为最高。在质构特性上，5%的葛根添加量弹性、硬度最佳，但在感官上葛根味淡。综合以上数据，15%的添加量为最适添加量。

2.4 确定最佳的改良剂及确定其用量

木薯淀粉可以增强面条的胶凝性、黏合性，谷朊粉可增强面条的韧性和抗弯曲力，六偏磷酸钠可提高面筋蛋白的吸水性能，提高其弹性。由表8可知，木薯改性淀粉、谷朊粉、六偏磷酸钠的干物失落率和烹煮断条率较低。综合其质构特性，谷朊粉的硬度和弹性更佳。谷朊粉改良剂的干物失落率总体上很接近，最大弯曲率较好的在2.5%～3.5%的添加量，但2.5%的添加量的面条其硬度、弹性相对于3%和3.5%都更好。故谷朊粉的最佳添加量为2.5%。

表7 葛根添加量对挂面品质及质构的影响

表8 四种改良剂对面条品质及质构的影响

2.5 葛根山药面条加工工艺响应面优化结果分析

2.5.1 Box-Behnken试验设计及结果的显著性论证

经回归拟合后，各试验因子对响应值的影响生成最终的函数表达为：Y=90.18-3.12A-2.09B-0.34C-1.53AB+0.73AC-1.40BC-3.49A2-3.27B2-2.51C2。对模型进行回归分析，结果见表10。

由表10可知，各因素影响大小依次为A（山药粉添加量）＞B（葛根粉添加量）＞C（改良剂添加量）。模型p＜0.000 1，说明此模型已达极显著水平；因变量与自变量之间的复相关数R2=0.975 9，证明该模型拟合程度较好，试验误差小。模型调整确定系数R2Adj=0.945 0，说明该模型能解释94.50%响应值的变化，拟合程度较好；失拟项p=0.392 8＞0.05，说明试验所得二次回归方程能很好地对响应值进行预测。

由表9和表10可知，响应面中心试验的5份样品在最大弯曲率、硬度、弹性的结果比较好，葛根粉和山药粉的粉量在总粉量中占比重大的干物失落率就大。而面条品质和质构特性随葛根山药添加量的变化而有较大差距，表明山药添加量及葛根添加量对面条品质及质构特性的影响较显著。

表9 响应面试验设计及结果

接表9

表10 方差分析

2.5.2 模型分析讨论

结合图1和表10，当山药粉添加量一定，葛根粉添加量为12.95%时，面条感官评分达到峰值且响应面形状凹凸明显，表明葛根粉添加量与山药粉添加量交互达显著水平。山药粉添加量与改良剂添加量交互对葛根山药面条制作工艺则没有太显著影响。由图1可知，改良剂添加量为2.47%达到峰值，改良剂添加量固定不变时，面条的感官评分仍随着葛根粉添加量的变化有较大的起伏，说明两者的交互对葛根山药面条制作工艺有影响，且葛根添加量比改良剂添加量的影响大[8]。

2.6 葛根山药面条制作工艺的优化与验证

上述回归模型的最优制作工艺条件为山药粉添加量12.95%、葛根粉添加量14.95%、改良剂添加量2.47%，此条件下的葛根山药面条感官评分为91.05分，接近理论预测值。因此，响应面分析法优化得到的最佳葛根山药面条制作工艺条件参数准确可靠，有一定的使用价值。

2.7 面条的理化指标

中心试验的5份样品水分含量平均值为6.31%，酸度为3.77 mL/10 g，熟断条率基本为0，烹调损失率为7.43%，均符合国家粮食标准LS/T 3212—2014的规定。

图1 各因素相互作用响应面图

3 结论

通过单因素试验和Box-Behnken设计试验，采用响应面分析法优化了葛根山药面条制作工艺条件，得出最佳的制作工艺参数：水的添加量4∶9（质量比）、葛根粉添加量14.95%、山药粉添加量12.95%、改良剂谷朊粉添加量2.47%。在此条件下，葛根山药面条的感官评分为91.05分。此次试验范围内建立的模型准确可靠，有一定的使用价值。