苦荞鱼面加工工艺的研究

石小琴,李次歪,王璐瑶,刘虔赫,刘京京,伍阳,周琳,李婧,2*

(1.成都大学 食品与生物工程学院,成都 610106;2.成都大学 农业农村部杂粮加工重点实验室,成都 610106)

鱼面在我国有着悠久的历史,是民间大型活动时的传统食品。鱼面最初是用黄鱼或者马鲛鱼为主料,摒弃鲜鱼的刺皮,将鱼肉剁成泥酱状(即鱼糜),再添加一定比例的淀粉(或小麦粉)、食盐,混合后加工制成的一种面食。鱼面富含人体所需蛋白质、钙等多种微量元素,食用方法多样,可进行煮制、烹炒和油炸等,因其风味独特而深受广大消费者的喜爱。但是鱼面大多以作坊式生产,其质量参差不齐,难以推向全国。因此,优化现有鱼面的加工工艺,开发新型鱼面,实现流水线生产尤为重要[1]。苦荞是蓼科荞麦属的植物,其成分和用途类似于单子叶谷类植物,又被称为假谷类作物[2]。苦荞除了含脂肪、蛋白质、B族维生素、膳食纤维等营养成分外,还含有其他粮谷类作物没有的黄酮类活性成分,被认为是一种药食同源的特色植物,具有一定的降血压、降血脂、降血糖和抗氧化功效[3]。苦荞既具有保健功能,又有较高的营养价值,除了可以作为主食食用之外,还可以制作功能性食品[4-5]。

本实验首次采用苦荞粉和鱼肉为主要原料,利用单因素实验、响应面Box-Behnken设计法,结合感官评价、蒸煮品质及断条率分析结果,进行配方优化,以期研发出一种营养保健兼具的苦荞鱼面。

1 材料与仪器

1.1 材料与试剂

苦荞麦:北京金禾绿源农业科技有限公司;食盐:四川省盐业总公司;新鲜白鲢鱼:四川省本地养殖;面粉:中粮集团有限公司;石油醚(优级纯)、盐酸、硼酸、浓硫酸、氢氧化钠(均为分析纯):成都市科隆化学品有限公司;硫酸铜、硫酸钾(均为分析纯):成都市科龙化工试剂厂。

1.2 仪器与设备

ESJ120-48电子天平 沈阳龙腾电子有限公司;400A多功能粉碎机、ZFD-A5140电热恒温鼓风干燥箱 上海森信实验仪器有限公司;TA-XT Plus质构仪 Stable Micro System公司;EPED-E2-10TJ超纯水机 南京易普易达科技发展有限公司;KDN-1000全自动定氮仪、SZF-06A脂肪测定仪 上海昕瑞仪器仪表有限公司;JCD-6电动压面机 海口俊厨厨具有限公司。

2 实验方法

2.1 苦荞鱼面的制作

苦荞鱼面的制作流程:新鲜白鲢鱼(去骨、去皮)→制成鱼糜→添加面粉、苦荞麦粉、盐混合揉制面团→压面机制成面皮→蒸制→切条→干燥→成品。

具体操作步骤:先将新鲜白鲢鱼肉打成鱼糜在室温下称重,并参照鱼糜的质量按比例称取一定量的面粉、苦荞粉、食盐混合,再与准备好的鱼糜揉制成面团并用压面机压成薄厚均匀的面片,接着将面片放于蒸锅上蒸5 min,然后用压面机将面片压成粗细适中的面条,并放入鼓风干燥箱中于80 ℃下干燥,最后放入保鲜袋中室温保藏。

2.2 单因素实验

本实验通过探究不同鱼面比(1∶9、1∶4、3∶7、2∶3、1∶1、3∶2)、不同苦荞粉添加量(0%、10%、20%、30%、40%、50%)以及不同食盐添加量(0.20%、0.40%、0.60%、0.80%)对苦荞鱼面综合评分的影响。根据苦荞鱼面的感官品质及营养价值,将感官评分权重系数设为0.5,断条率系数设为0.3,蒸煮损失率权重系数设为0.2。综合评分(R)计算方式见公式(1)。

综合评分=感官评分×0.5+(100-断条率)×0.3+(100-蒸煮损失率)×0.2。

(1)

2.3 Box-Behnken响应面实验设计

在单因素实验结果的基础上,利用Box-Behnken设计三因素三水平实验。将鱼面比、食盐添加量和苦荞粉添加量作为考察因素,以综合评分作为响应值,通过响应面实验分析苦荞鱼面的最佳配比(见表1)。

表1 响应面实验设计的因素水平Table 1 Factors and levels of response surface experimental design

3 分析方法

3.1 感官评定

参考GB/T 35875-2018[6]所述方法,确定感官评价指标(见表2),选10位经过培训的同学对鲜制苦荞鱼面进行感官评分。

表2 苦荞鱼面感官评价表Table 2 Sensory evaluation table of tartary buckwheat fish noodles

3.2 各项指标的测定

3.2.1 烹调时间的测定

用电磁炉加热盛有样品质量50倍沸水的烧杯,保持水的微沸状态。随机抽取完整的鱼面面条40根,入沸水中,用秒表开始计时。从2 min开始取样,然后每隔30 s用筷子取样一次,每次取1根,用2块玻璃板压扁,观察面条内部白硬心线,白硬心线消失时所记录的时间即为烹调时间。

3.2.2 熟断条率的测定

用电磁炉加热盛有样品质量50倍沸水的烧杯,保持水的微沸状态。随机抽取完整的鱼面面条40根,放入沸水中,用秒表开始计时。达到3.2.1所测烹调时间后,用筷子将面条轻轻挑出,数抽取的完整面条根数(N),按公式(2)计算熟断条率。

(2)

式中:S为熟断条率(%),以质量分数计;N为完整面条根数。

3.2.3 蒸煮损失率的测定

称取约10 g样品(G),精确至0.01 g,放入盛有500 mL沸水(蒸馏水)的烧杯中,用电磁炉加热,保持水的微沸状态,按3.2.1测定的烹调时间煮熟后,用筷子轻轻挑出面条,面汤放至常温后,转入500 mL容量瓶中定容、混匀。用移液管取50 mL面汤移入恒重的250 mL烧杯中,放在可调式电炉上蒸发掉大部分水分后,再移入面汤50 mL继续蒸发至近干,放入105 ℃烘箱内烘至恒重(M),按公式(3)计算蒸煮损失率。

(3)

式中:P为烹调损失率(%),以质量分数计;M为100 mL面汤中干物质质量(g);G为样品质量(g);W为面条水分含量(%)。

3.2.4 水分的测定

鱼面的品质和口感与其水分含量以及其与淀粉的结合程度有着很大的关系,Ruan等[7]研究表明,面团中自由水、结合水以及半结合水的比例及含量会对面团的质构、流变特性以及后续加工特性产生影响,进而影响产品的质量。

取10根面条并称重(精确至0.01 g),记作M1,放置于101 ℃烘箱中,干燥1 h后取出,在干燥器中冷却0.5 h后称重,并重复干燥至恒重,此时称重的重量记作M2,重复以上操作3次,取其平均值并计算,见公式(4)。

(4)

式中:M1为干燥前面条的质量(g);M2为干燥后面条的质量(g)。

3.2.5 吸水率的测定

取20根面条并称重(精确至0.01 g),记作W1,放入装有500 mL沸水的烧杯中,按3.2.1测定的烹调时间煮熟后,立即用筷子捞出,再用50 mL蒸馏水冲淋1 min,于室温下沥干3 min再称重(精确至0.01 g),记作W2,重复以上操作3次,取其平均值并计算,见公式(5)。

(5)

式中:W1为干面条的质量(g);W2为面条蒸煮后晾干的质量(g)。

3.2.6 蛋白质含量的测定

准备两个相同的消化管,分别加入6.0 g硫酸钾、0.4 g硫酸铜和20 mL硫酸。称取1 g粉碎后的苦荞鱼面(精确至0.001 g)加入到其中一个消化管中,该组为实验组;另一消化管为空白对照组,分别加热消化管至溶液呈蓝绿色。将消化后的溶液冷却后加入50 mL水,置于全自动凯氏定氮仪上自动加热、蒸馏、滴定和记录滴定数据,按公式(6)计算蛋白质含量。重复以上操作3次,取其平均值即为苦荞鱼面的蛋白质含量。

(6)

式中:X为蛋白质含量(%),以质量分数计;V1为消耗的滴定液的体积(mL);V2为空白对照组消耗的滴定液的体积(mL);c为标准滴定液的浓度(mol/L);m为样品质量(g);V3为吸收消化液的体积(mL);F为氮换算成蛋白质的系数。

3.2.7 脂肪含量的测定

称取2 g粉碎后的苦荞鱼面(精确至0.001 g),用滤纸包裹好,移入过滤杯内,杯底铺好脱脂棉。在干燥至恒重的接收瓶中加入其容积2/3左右的石油醚,水浴加热,使石油醚持续回流抽提,至玻璃棒接取的提取液无油斑。取下接收瓶,并回收石油醚。将接收瓶烘干至恒重,按公式(7)计算脂肪含量。重复以上操作3次,取其平均值即为苦荞鱼面的脂肪含量。

(7)

式中:Y为脂肪含量(%),以质量分数计;Q1为恒重后接收瓶和脂肪的质量(g);Q0为接收瓶的质量(g);Q2为试样的质量(g)。

4 结果与讨论

4.1 单因素实验

4.1.1 苦荞粉添加量

断条率作为衡量面条品质的重要指标,其值越低,表明面条的品质越高。根据挂面的行业标准LS/T 3212-2021《挂面》[8],一级挂面的断条率低于3.0%,二级挂面的断条率低于8.0%。由图1中a可知,当苦荞粉添加量低于30%时,几乎未出现鱼面断条的情况;而当苦荞粉添加量超过40%时,鱼面开始出现断裂,此时再持续增加苦荞粉添加量,鱼面的断条率也显著增加。由图1中b可知,随着苦荞粉添加量的增加,蒸煮损失率总体呈上升趋势,在苦荞粉含量为30%时蒸煮损失率达到最低。魏园园等[9]的研究表明,面条经蒸煮后面汤的糊汤程度越严重,说明蒸煮损失越大,面条的蒸煮品质越差。由图1中c可知,随着苦荞粉添加量的增加,鱼面的感官评分逐渐升高,当苦荞粉添加量为30%时,其感官评分达到最大,之后苦荞粉添加量的增加已经无法提升感官评分,反而会造成感官评分的下降。根据公式(1)可计算出苦荞粉添加量对鱼面综合评分的影响,见图1中d。因此,经过综合考虑,确定苦荞粉添加量为30%左右为宜。

图1 苦荞粉添加量对苦荞鱼面断条率(a)、蒸煮损失率(b)、感官评分(c)以及综合评分(d)的影响Fig.1 Effects of tartary buckwheat addition amount on the breaking rate (a), cooking loss rate (b), sensory score (c) and comprehensive score (d) of tartary buckwheat fish noodles

4.1.2 食盐添加量

食盐除可以作为咸味剂外,还有助于延长产品的保藏期[10-11]。现有研究亦表明,食盐有强化面筋网络结构的作用,可以有效改善面条的弹性和强度[12]。制作鱼面过程中添加食盐能减少鱼糜肌动蛋白从细胞中的溶出量,从而改善了肌动蛋白的持水性[13]。由图2中a可知,随着食盐添加量的增加,鱼面的断条率呈现降低的趋势,在食盐添加量达0.60%以后鱼面断条率始终保持在0%。由图2中b可知,鱼面的蒸煮损失随着食盐添加量的增大而不断波动。原因可能是添加食盐后,面团中蛋白质水化不充分,导致面条的内部结构松散,从而增大其蒸煮损失[13]。由图2中c可知,随着食盐添加量的增加,鱼面的感官评分逐渐升高,在食盐添加量为0.60%时达到最大值,而后感官评分有所下降。根据公式(1)可计算出食盐添加量对鱼面综合评分的影响,结果见图2中d。综合比较,最佳食盐添加量为0.60%。

4.1.3 鱼面比

由图3中a可知,随着鱼面比的增大,苦荞鱼面的断条率逐渐降低。这是因为鱼糜蛋白与面筋蛋白相互作用有效提高了鱼面的面筋强度,而鱼面的面筋强度与断条率呈负相关[14],因此随着鱼面比的增大,鱼面的面筋强度逐渐升高,鱼面的断条率逐渐降低。当鱼面比达到2∶3后,不再出现断条的情况,祝瑞博等[15]的研究也证实了这一观点。与断条率呈现的趋势相反,随着鱼面比的提高,鱼面的蒸煮损失率见图3中b,整体呈现上升趋势。这是因为鱼面比的升高代表着鱼糜添加量的升高,随之而来的是游离脂肪酸含量的提升。章绍兵等[16]研究表明游离脂肪酸含量与面条的蒸煮损失率呈正相关。由图3中c可知,随着鱼糜添加量的增大,鱼面的感官评分逐渐增大,在鱼面比为3∶7时达到最大,此后,鱼面比的升高反而会降低感官评分。根据公式(1)可计算出鱼面比对鱼面综合评分的影响,见图3中d。对比可知,选择鱼面比为3∶7左右为宜。

图3 鱼面比对苦荞鱼面断条率(a)、蒸煮损失率(b)、感官评分(c)以及综合评分(d)的影响Fig.3 Effects of ratio of fish to flour on the breaking rate (a), cooking loss rate (b), sensory score (c) and comprehensive score (d) of tartary buckwheat fish noodles

4.2 响应面实验

4.2.1 响应面实验Box-Behnken设计

响应面实验设计与结果见表3。

表3 响应面实验设计与结果Table 3 Design and results of reponse surface experiment

通过Design-Expert V12软件对表3中数据进行多元线性回归和二次多项拟合,得回归方程:Y=83.71-0.77A-0.98B-1.84C+0.060AB+0.98AC-0.18BC-0.83A2-0.57B2+0.28C2。

方差分析结果见表4。

表4 回归拟合分析结果Table 4 Results of regression fitting analysis

由表4可知,回归模型的P<0.01,表明模型极显著,具有统计学意义;失拟项的P=0.584 3>0.05,表明模型拟合度较好,未知因素对模型拟合结果的干扰小,模型误差较小。R2=0.973 5>0.95,表明方程的拟合度较高,预测性较好。其中一次项A、B显著,C极显著;交互项AC极显著,AB、BC不显著;二次项C2不显著,A2极显著,B2显著。其中各因素对综合评分影响的主次顺序为C(苦荞粉添加量)>B(食盐添加量)>A(鱼面比)。

4.2.2 响应面图及等高线图分析

响应面图能够直观反映两个因素对苦荞鱼面综合评分的影响,当响应值越敏感时,其在响应面中的曲线变化趋势越大,坡度越陡,颜色越深;相反,响应值越不敏感,响应面中的曲线变化趋势越小,坡度越缓,颜色越浅。根据回归方程,以综合评分为响应值,利用Design-Expert V12软件绘制出鱼面比(A)、食盐添加量(B)和苦荞粉添加量(C)之间交互作用的响应面图和等高线图,结果见图4～图6。

图4 鱼面比和食盐添加量交互作用的响应面图(a)和等高线图(b)Fig.4 Response surface diagram (a) and contour plot (b) of interaction effect of ratio of fish to flour and salt addition amount

由图4可知,随着食盐添加量的不断增加,苦荞鱼面的综合评分逐渐降低;随着鱼面比的不断增加,苦荞鱼面的综合评分逐渐降低。当食盐添加量为0.45%、鱼面比为1∶4时,苦荞鱼面的综合评分最高。

由图5可知,随着苦荞粉添加量的增加,苦荞鱼面的综合评分逐渐降低;随着鱼面比的不断增加,苦荞鱼面的综合评分逐渐降低。当苦荞粉添加量为20%、鱼面比为1∶4时,苦荞鱼面的综合评分最高。

图5 鱼面比和苦荞粉添加量交互作用的响应面图(a)和等高线图(b)Fig.5 Response surface diagram (a) and contour plot (b) of interaction effect of ratio of fish to flour and tartary buckwheat powder addition amount

由图6可知,随着苦荞粉添加量的增加,苦荞鱼面的综合评分逐渐降低;随着食盐添加量的不断增加,苦荞鱼面的综合评分逐渐降低。当苦荞添加量为20%、食盐添加量为0.45%时,苦荞鱼面的综合评分最高。

图6 食盐添加量和苦荞粉添加量交互作用的响应面图(a)和等高线图(b)Fig.6 Response surface diagram (a) and contour plot (b) of interaction effect of salt addition amount and tartary buckwheat powder addition amount

4.2.3 最佳条件的验证实验

根据响应面实验得出的理论工艺,结合实际加工调整配方工艺为苦荞粉添加量20%、食盐添加量0.45%、鱼面比1∶4。采用该配方的生产工艺,进行3次平行实验,获得综合评分为86.98分,与模型预测值综合评分86.99分十分接近,说明通过该实验优化的工艺具有较高的实际参考价值。

5 结论

本实验以感官评分、断条率、蒸煮损失率等为评价指标综合评定,在单因素实验的基础上,通过响应面Box-Behnken设计法对苦荞鱼面的配方进行优化,优化后的最终结果为鱼面比1∶4、食盐添加量0.45%、苦荞粉添加量20%。在此配方下制成的苦荞鱼面的断条率为0%,蒸煮损失率为7.38%,蛋白质含量为8.11 g/100 g,脂肪含量为3.36 g/100 g。在此工艺条件下生产的苦荞鱼面适口性好,色泽明亮,理化性质良好,能够为后续的加工生产提供理论依据。总体而言,添加苦荞粉制作的苦荞鱼面具有一定的可行性,在提高鱼面的营养价值,改善鱼面的风味、口感与色泽的同时,还能够促进苦荞的开发,扩展苦荞在食品中的应用。