特色肾豆杂粮面条加工工艺研究

2022-03-17李晓凤王嘉祥李明元

西华大学学报（自然科学版） 2022年2期

李晓凤，王嘉祥，杨琳，李靖，李明元，蒙英

（西华大学食品与生物工程学院,四川成都 610039）

肾豆(Phaseolus vulgaris L.cv.shendou)属芸豆中的普通菜豆，又名花豆，得名因其形状如人体肾脏且全身多为红色经络花纹。黔江肾豆是重庆黔江地方传统特色农产品，具有高碳水化合物、高蛋白、低脂肪、高矿物的营养特点，是淀粉和膳食纤维的优质来源，且肾豆全粉为中血糖指数（glycemic index,GI）食品[1−3]。当前对肾豆的深加工多为肾豆淀粉制作粉丝[2]，对肾豆全粉的相关利用尚未见报道，资源开发力度严重不足。

随着消费者对杂粮营养价值的深入了解，杂粮面条成为食品行业又一研究及开发热点。当前国内外多利用青稞、燕麦、荞麦等品种制备杂粮面条[4−5]。刘勇等[6]以小麦粉和粗粮粉（苦荞粉、鹰嘴豆粉、绿豆粉）为主要原料，添加滁菊多糖，制备了一款品质、风味俱佳的杂粮面条。Ding 等[7]以小麦粉、薏米为主要原料，甘遂为辅料制得营养丰富的杂粮面条。将肾豆添加在面条中，不仅满足消费者对营养健康的要求，还能提升肾豆的营养价值和经济价值。高筋面粉耐受性好，制作出的面条品质佳，稳定性高[8]。本文将其与肾豆全粉混合制备面条，以期制作出口感佳、品质优的杂粮面条，对肾豆全粉的利用、提高经济价值具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

黔江肾豆，重庆市黔江。

高筋面粉、食盐、小麦面条，购于四川省成都市郫都区。

1.2 仪器与设备

LC-SY5001 电磁炉，佛山市顺德区韩泰电器有限公司；YP1002N电子天平，上海旺丰衡器有限公司；SW5L 和面机，上海沃迪智能装备股份有限公司；LHS-150CL 恒温恒湿箱，龙口市复兴机械制造厂；LHS-150CL 恒温恒湿箱、BM251 高速万能粉碎机，天津市泰斯特仪器有限公司；TA-XTPLUS 质构仪，英国Stable Micro System公司。

1.3 试验方法

1.3.1 基础配方及工艺流程

基础配方：混合粉（高筋面粉、肾豆全粉）总质量250g，肾豆全粉添加量15%，食盐添加量1.5%（以混合粉干重计），水添加量及温度分别为38%、30℃。熟化温湿度及时间为28℃、70%、20min。

工艺流程：配料（肾豆粉、高筋面粉、食盐、水）→和面→熟化→压片→切条→干燥。

在干燥阶段，为充分模拟真实生产条件，采用分区分段的动态温湿度参数进行干燥，参考韩锐等[9]方法并参照实际情况进行调整，见表1。

表1 干燥工艺条件设定

1.4 理化指标检测方法

1.4.1 面条烹煮特性测定

参考蒲华寅等[10]对面条最佳煮制时间、熟断条率、烹调损失率、吸水率等4 个指标进行测定。

1.4.2 面条质构特性测定

将面条经最佳煮制时间后捞出，过冷水，沥干水分，随机挑选10 根置于TA-XTPLUS 质构仪载物台上，采用TPA 模式，运用A/LKB-F 探头测定面条质构特性。测定参数如下：触发力5.00g，测定前速度1.00mm/s，测定速度0.17mm/s，测定后速度2.00mm/s，应变百分比70.00%，保持时间1.00s。

1.5 感官测定标准与方法

参照《LST3202—2014面条》制定感官评价表，依据肾豆面条自身特点进行调整，具体如表2 所示。面条经最佳煮制时间捞出，10 名经培训后的食品专业人员作为感官评定人员对面条进行感官评价。

表2 面条感官评价标准

1.6 试验设计

1.6.1 单因素试验设计

探究肾豆全粉添加量、水的添加量（水−混合粉体的质量百分比）、水温、食盐添加量（以混合粉干质量计）以及熟化时间对面条制作工艺的影响，试验设计见表3。

表3 单因素试验设计表

1.6.2 响应面试验设计

在单因素试验基础上，精确优化条件，根据Box-Behnken 设计原理，选取肾豆全粉添加量（A），食盐添加量（B）以及水温（C）三个因素，以感官评分（Y）为响应值进行响应面试验，试验设计见表4。

表4 响应面水平因素表

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 水的添加量对面条品质的影响

水的添加量对面条的影响如表5 所示。由表5可知，当水的添加量大于38%时，面团软烂，黏性大，加工性能差，推测是超过了最适水添加量，面筋的形成受到阻碍[11−12]。因此仅对水添加量为35%、38%进行感官评定及理化指标测定。

表5 水的添加量对面团形成的影响

当水的添加量为35%时，最佳煮制时间为4 min，熟断条率10%，烹调损失率为6.82%，吸水率为162.64%，感官总评分为67.2 分，其中熟断条率超过行业标准《LST3202—2014面条》规定的5%，其原因可能是水分过少，导致面筋形成不充分[13]；当水的添加量为38%时，最佳煮制时间为3.5min，熟断条率为0%，烹调损失率为5.45%，吸水率为153.45%，感官总评分为83.6 分，面条总体品质提升，各项理化指标均符合行业标准。综上，选择水的添加量为38%进行后续响应面试验。

2.1.2 肾豆全粉添加量对面条品质的影响

肾豆全粉添加量对面条品质影响见表6、图1。由表6 所示，当肾豆全粉添加量小于25%，烹调损失率、吸水率随添加量增大呈缓慢增加趋势，对其余指标影响不明显。超过25%后，熟断条率不符合行业指标，面条品质变差。这可能与肾豆全粉中富含淀粉以及膳食纤维有关[1,3,14]。直链淀粉增大面条吸水率呈负相关，与烹调损失率呈正相关，支链淀粉则会与其他组分竞争吸水，导致面筋难以形成[15−19]。膳食纤维增加，使面筋含量相对减少，不利于面筋网络的形成[20−21]。

表6 肾豆全粉添加量对面条品质的影响

由图1 可知，随着肾豆全粉添加量增大，食味、韧性以及适口性呈先增后减趋势，但其余感官指标呈现降低趋势。当肾豆全粉添加量为15%时，感官总评分达到最高，为84.0 分。综上，选择肾豆全粉的添加量为10%、15%、20%进行后续响应面试验。

图1 肾豆全粉添加量对感官指标评分的影响

2.1.3 水温对面条品质的影响

水温对面条品质影响见表7、图2。由表7 可知，当水温为25℃时，熟断条率为10%，不符合行业标准，可能是由于水温较低，部分基质片段表面的蛋白质分子吸水膨胀，阻碍了水分子与内部的蛋白质分子结合，使面筋网络难以形成[12]。随着水温增高，熟断条率稳定在0%，最佳煮制时间延长，吸水率上升，烹调损失率降低，面条品质提升。

表7 水温对面条品质的影响

由图2 可知，色泽、韧性、适口性随水温增大均呈先升再降趋势，对其余感官指标影响不显著。当水温为40℃时，感官总评分达到最高，为84.2 分。综上，选择水温为35、40、45℃进行后续响应面试验。

图2 水温对面条感官指标评分的影响

2.1.4 食盐添加量对面条品质的影响

食盐对面条品质影响见表8、图3。由表8 可知，食盐的添加量对面条的最佳煮制时间、熟断条率影响并不显著。随着食盐添加量的增加，吸水率呈现先升后降的趋势，而烹调损失率呈相反趋势。烹调损失率的变化趋势与荆鹏等[22]的研究结果一致，与陈霞[23]的研究结果存在差异，可能是因陈霞试验中主要原料为中筋面粉且食盐添加量远低于本工艺。

表8 食盐添加量对面条品质的影响

图3 食盐添加量对面条感官指标评分的影响

由图3 可知，随着食盐添加量的增加，除色泽指标外，面条的各项感官指标均呈先升后降趋势。在食盐添加量为3%时，面条色泽最优，但面团形成过程中产生了盐析作用[24]，显著降低了其他感官指标。当食盐添加量为2.5%时，面条的感官总评分达到最高，为85.0 分。综上，选择食盐的添加量为2%、2.5%、3%进行后续响应面试验。

2.1.5 熟化时间对面条品质的影响

大量研究表明当面条熟化时，蛋白质分子会继续相互作用，形成面筋结构，使面团内部结构趋于稳定[12,24]。熟化时间对面条品质影响见表9、图4。由表9 可知，当熟化时间小于30min 时，熟断条率、烹调损失率高，可能是此时面筋网络并未完整形成。当熟化超过30min 后，烹调损失率继续增高，其余理化指标基本无变化，说明在30min 时面筋网络已充分形成，时间的延长并不会使得面团内部结构发生优质变化，反而降低了面团品质[24]。

表9 熟化时间对面团品质的影响

图4 熟化时间对面条感官指标评分的影响

由图4 可知，当熟化时间不超过30min 时，熟化时间对各项感官指标评分影响小，超过30 min 后，各项感官指标显著下降，严重影响消费者食用体验。综上，仅选择熟化时间为30min 进行后续响应面试验。

2.2 响应面试验结果

2.2.1 模型的建立及方差分析

基于单因素试验结果，根据Box－Behnken 设计原理，以感官总评分Y为响应值，进行响应面试验，具体试验设计及结果见表10。利用Design-Expert8.0.6 进行数据处理，经回归拟合后，得回归模型方程：

表10 响应面试验设计及结果

对模型进行回归分析，方差分析见表11。由表11 可知，P<0.0001，该模型显著性极高，失拟误差项P>0.05，差异不显著，R2=0.9855R2adj=0.9668，说明该模型对试验拟合情况良好，可信度高。因此可用该模型对面条感官总评分进行分析及预测。在模型中对感官评分Y 值影响显著的有A-肾豆全粉、B-食盐添加量、C-水温、AC、BC、A2、B2、C2，影响排序为食盐添加量>水温>肾豆全粉。

表11 方差分析

2.2.2 各因素交互作用

各因素交互作用对感官总评分的影响见图5—图7。固定水温，肾豆全粉添加量与食盐添加量的交互作用中，食盐添加量对感官总评分的影响更大；固定食盐添加量，肾豆全粉与水温的交互作用对感官总评分有极显著影响，呈先增大后减小趋势；固定肾豆全粉添加量，食盐添加量与水温的交互作用对感官总评分有显著影响。当B<2.6，C<41时，等高线较稀疏，结合3D 图，可知在此范围内，食盐添加量和水温的相互作用对响应值Y 影响小，呈缓慢上增；当继续增大食盐添加量和水温，对响应值Y 影响增大，呈较快下降趋势。

图5 肾豆全粉添加量和食盐添加量对面条感官总评分影响的响应面和等高线图

图6 肾豆全粉添加量和水温对面条感官总评分影响的响应面和等高线图

图7 食盐添加量和水温对面条感官总评分影响的响应面和等高线图

2.2.3 肾豆面条制作工艺的优化与验证

根据Design-Expert8.0.6 进行分析得出，制作工艺最佳条件为：肾豆全粉添加量10%、食盐添加量2.38%、水温40.27℃，在此条件下，感官总评分为87.5871。考虑到实际可操作性，调整试验条件为肾豆全粉添加量10%、食盐添加量2.4%、水温40.0℃。

以最优配比制作肾豆面条，以市面销售小麦面条为对比组，对面条的烹煮特性、质构指标、感官评分及营养成分进行测定，结果见表12、表13。由表12 可知优化组合后，肾豆面条不断条，面条吸水率高；在质构特性方面，肾豆面条总体上优于对照组面条；在感官方面，面条色泽均匀，富有弹性，豆香味协调；感官总评分为88.1，接近理论预测值。最优配比制作的肾豆面条与市售小麦面条的品质相当，营养成分优于市售小麦面条。