荞面碗托生产工艺优化

2014-05-03彭登峰柴春祥张坤生

食品与机械 2014年3期

彭登峰柴春祥张坤生王伟

PENG Deng－feng CHAI Chun－xiang ZHANG Kun－shengWANG Wei

（1.天津商业大学生物技术与食品科学学院，天津 300134；2.天津市食品生物技术重点实验室，天津 300134）

（1.College of Biotechnology and Food Science，Tianjin University of Commerce，Tianjin 300134，China；2.Tianjin Key Laboratory of Food Biotechnology，Tianjin 300134，China）

荞麦是中国三大蜜源作物之一［1］，含有丰富的蛋白质，含量超过大米［2］，氨基酸比例较合理且种类齐全［3］，有较高的食用和医用价值［4－6］，但其老化速率明显低于玉米淀粉糊和小麦淀粉糊［7］。中国对荞面食品的开发还处在初级阶段，研究相对较少：张健［8］研究了荞面挂面的制作、添加剂对荞面挂面质构、感官品质的影响以及荞面挂面最优工艺的确定；肖文艳［9］研究了荞面面条的开发以及荞面淀粉的特性；王思明等［10］研究了一种新型荞麦休闲膨化食品。但未见荞面碗托的相关研究。

荞面碗托是山西的一种风味小吃。它是用荞面、小麦粉、食盐按一定比例混合均匀，然后加入水中搅拌成为稀糊状，经过蒸煮冷却过程而加工成的荞面制品。目前荞面碗托主要是以小摊的形式销售，并没有实现工业化生产。

本试验在单因素的基础上采用响应面法对荞面碗托的加工工艺进行优化，以期筛选出荞面碗托的最佳工艺配方，制作出简单易行、质量上乘、能被广大消费者接受喜爱的荞面碗托。

1 材料与方法

1.1 试验材料与仪器设备

荞面：朔州市朔城区山老汉农产品开发有限公司；

小麦粉：天津利金粮油股份有限公司；

食盐：中盐天津市长芦盐业有限公司；

蒸锅、勺子：天津市物美超市；

色差仪：Hunter Lab型，美国 Hunter Lab公司；

质构测试仪：TA.XT plus型，英国 Stable Micro Systems公司；

电子天平：JD200－3型，天津市天平仪器有限公司；

水分活度仪：Aqualab Series 4TE／TEV 型，美国 Decagon公司；

可视干燥箱：101－2BN型，天津市华北实验仪器有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 荞面碗托的制作工艺流程

原料→调味→搅拌→灌装→蒸煮→冷却→成品

1.2.2 单因素试验

（1）荞面和小麦粉的添加比例对碗托品质的影响：固定混合粉（荞面与小麦粉）总用量为100 g，研究荞面与小麦面的添加比例（3∶7，4∶6，5∶5，6∶4，7∶3，8∶2，9∶1）对碗托品质的影响。其他材料添加量为食盐2 g，水240 g，蒸煮50 min后取出冷却，然后进行感官评价。

（2）水与面粉的添加比例对碗托品质的影响：固定混合粉（荞面与小麦粉）总用量为100 g，荞面与小麦面比例为6∶4，研究不同加水量（以加水量与混合粉总量的比例来计算1.6∶1，2∶1，2.4∶1，2.8∶1（m∶m））对碗托品质的影响。其他材料添加量为食盐2 g，蒸煮50 min后取出冷却，然后进行感官评价。

（3）食盐与面粉的添加比例对碗托品质的影响：固定混合粉（荞面与小麦粉）总用量为100 g，荞面与小麦面比例为6∶4，研究不同食盐用量（1，2，3，4，5 g）对碗托品质的影响。其他材料添加量为水240 g，蒸煮50 min后取出冷却，然后进行感官评价。

（4）蒸煮时间对碗托品质的影响：固定混合粉（荞面与小麦粉）总用量为100 g，荞面与小麦面比例为6∶4，研究不同蒸煮温度（30，40，50，60，70，80 min）对碗托品质的影响。其他材料添加量为水240 g，食盐2 g，蒸煮后取出冷却，然后进行感官评价。

1.2.3 响应面法优化荞面碗托生产工艺在单因素试验结果的基础上，选择比较显著影响的因素，用响应面法优化荞面碗托的生产工艺。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 荞面碗托的感官评价方法感官评价小组由10人组成，按照感官评分表（表1）对荞面碗托进行感官评价，其中色泽20分，结构20分，口感40分，滋味20分各项累加取平均值作为评定的最终得分［11－13］。

表1 荞面碗托的感官评分标准表Table 1 Criteria of sensory evaluation of Wantuo

1.3.2 质构的测定将样品切成1 cm的薄片，用质构仪进行质地剖面分析（texture profile analysis，TPA）测定。测试参数：测前速度为2 mm／s，测试速度为1 mm／s，测后速度为1 mm／s，压缩比30%，两次压缩时间间隔5 s，探头类型P36／S，每组平行至少测定3次，测定指标为硬度、弹性、黏着性、内聚性、胶着性、咀嚼性和回复性7个指标。

1.3.3 色差的测定利用色差计对荞面碗托进行L＊（明度）、a＊（颜色的红绿值）、b＊（颜色的蓝黄值）测定，每组测3个平行。

1.3.4 水分含量的测定根据GB／T 1208—1989采用烘箱干燥法测定荞面碗托的水分含量。

1.3.5 水分活度的测定取荞面碗托2 g，切碎，然后放入水分活度仪测定水分活度，测3组平行。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 荞面与小麦粉的添加比例对碗托品质的影响由表2可知，感官评分随着荞面添加比例的增加呈现先上升后下降的趋势。刚开始荞面添加比例较少时，荞面碗托结构不均匀，表面平整度与纵切面平整度较差，适口性较差，这可能是因为荞面含有丰富的清蛋白和球蛋白［1］；当荞面添加量较少时，荞面碗托所含的清蛋白与球蛋白较低，与水、食盐、淀粉相互作用力与作用部位不同，宏观表现为荞面碗托结构不均匀，平整度较差；当荞面与小麦粉的添加比例为6∶4时，荞面碗托的感官评分达到最大值（80.5分），随着荞面添加比例的继续增加，荞面碗托的颜色与光泽度变差，粘弹性变差，导致荞面碗托的适口性降低，这可能是因为荞面所含的醇溶蛋白和谷蛋白含量很低［1］，荞面添加比例越多，荞面碗托所含的醇溶蛋白和谷蛋白含量越低，与水、食盐、淀粉相互作用力与作用部位不同，宏观表现为荞面碗托粘弹性变差，感官评分降低。因此，本试验的荞面与小麦粉的添加比例选定为6∶4。

2.1.2 水与面粉的添加比例对碗托品质的影响由表3可知，感官评分随着加水量的增加呈现先上升后下降的趋势。刚开始水添加比例较少时，荞面碗托粘弹性较差，硬度偏硬，咀嚼性较差，这可能是由于水添加量较少时蛋白质、淀粉、食盐与水的作用力相对较弱，宏观表现为硬度较大，口感偏硬，弹性较弱；当水与面粉的添加比例为2.4∶1（m∶m）时，荞面碗托的感官评分达到最大值（80.4分），随着水添加比例的继续增加，荞面碗托的颜色与光泽度变差，硬度降低，粘性增加，导致荞面碗托口感变差。这可能是因为水添加过量时，可能由于荞面碗托所含的自由水较多，形成的体系不稳定，宏观表现为荞面碗托质地软，咀嚼性差。因此，本试验的水与面粉的添加比例选定为2.4∶1（m∶m）。

表2 荞面与小麦粉添加比例对荞面碗托感官评定的影响Table 2 Effect of the ratio of buckwheat and wheat on sensory evaluation of buckwheat Wantuo

表3 水与面粉添加比例对荞面碗托感官评定的影响Table 3 Effect of the ratio of water and flour on sensory evaluation of buckwheat Wantuo

2.1.3 食盐与面粉的添加比例对碗托品质的影响由表4可知，感官评分随着加盐量的增加呈现先上升后下降的趋势。刚开始食盐添加比例较少时，荞面碗托粘弹性较差，味道较淡，这可能是由于食盐添加量较少时，食盐与蛋白质、淀粉、水的作用力相对较弱，宏观表现为荞面碗托黏度较大，弹性较低；当食盐与面粉的添加比例为0.02∶1时，荞面碗托的感官评分达到最大值（80.8分），随着食盐添加比例的继续增加，荞面碗托变咸，适口性降低，这可能是因为食盐添加过量时，超过味蕾阈值，从而使得荞面碗托的适口性降低。因此，本试验的食盐与面粉的添加比例选定为0.02∶1。

2.1.4 蒸煮时间对碗托品质的影响由表5可知，随着蒸煮时间的延长，荞面碗托的感官得分差距不大，原因可能是温度对蛋白质、淀粉、食盐与水形成的体系影响较小，所以考虑到经济条件以及碗托的货架期选取50 min为荞面碗托的蒸煮时间。

表4 食盐与面粉添加比例对荞面碗托感官评定的影响Table 4 Effect of the ratio of salt and flour on sensory evaluation of buckwheat Wantuo

表5 蒸煮时间对荞面碗托感官评定的影响Table 5 Effect of cooking time on sensory evaluation of buckwheat Wantuo

2.2 响应面结果与分析

在单因素试验结果的基础上，选择荞面与小麦粉添加比例、水与面粉添加比例、食盐添加量3个影响比较显著的因素，采用Box－Behnken中心组合试验设计，以感官评分为响应值，对荞面碗托加工工艺进行优化。Box－Behnken试验设计因素与水平取值见表6。采用Design－Expert 8.0做数据处理。

2.2.1 感官分值回归模型拟合及方差分析响应面分析结果见表7，利用软件 Design－Expert 8.0进行多元回归拟合，得到以感官评分为目标函数的二次多项回归方程：

表6 Box－Behnken试验设计因素与水平取值Table 6 Factors and levels in Box－Behnken design（10－2 g·g·面粉）

为检验方程的有效性，对回归模型进行方差分析（见表8）。结果表明模型极显著（P＝0.000 9＜0.01），回归方程失拟检验不显著（P＝0.166 1＞0.05），说明未知因素对本试验结果干扰很小。拟合检验极显著，同时回归模型的决定系数R2＝0.950 2，拟合程度＞90%，说明模型能反应响应值的变化，离散系数（C.V.）表示试验的精确度，其值越小，试验结果的可靠性越高，本试验的C.V.＝3.16%，可用该试验方法对荞面碗托的综合评分进行很好的分析和预测。由表8还可以看出，因素B对荞面碗托的感官评分有极显著的影响（P＜0.01），A、C 对荞面碗托感官评分有显著的影响（P＜0.05），AB对荞面碗托感官评分交互作用极显著（P＜0.01），各因素对荞面碗托感官评分的影响次序为B＞C＞A。

2.2.2 各因素之间的相互作用图1显示了在最佳食盐添加量（2 g／100 g·面粉）的条件下，荞面添加量与水添加量之间的交互影响效应。由图1可知，荞面添加量和水添加量的曲面陡峭，随着荞面添加量增加，感官评分先变大后变小，随着水添加量增加，感官评分先变大后变小，两者对荞面碗托的综合评分的影响都是显著的。

表7 响应面试验设计方案及结果Table 7 Results of Box－Behnken central composite design

表8 回归系数显著性Table 8 The significance test of regression coefficients

﹡﹡为极显著（P＜0.01）；﹡为显著（P＜0.05）。

方差来源自由度平方和均方 F值 P值显著性回归模型 9 736.54 81.84 14.84 0.000 9 ﹡﹡A 1 47.53 47.53 8.62 0.021 8 ﹡B 1 269.12 269.12 48.81 0.000 2 ﹡﹡C 1 50.50 50.50 9.16 0.019 2 ﹡AB 1 114.49 114.49 20.77 0.002 6 ﹡﹡AC 1 0.20 0.20 0.037 0.853 5 BC 1 11.56 11.56 2.10 0.190 9 A 2 1 129.34 129.34 23.46 0.001 9 ﹡﹡B2 1 97.72 97.72 17.72 0.004 0 ﹡﹡C2 1 0.49 0.49 0.090 0.773 4残差 7 38.59 5.51失拟项 3 26.40 8.80 2.89 0.166 1净误差 4 12.19 3.05总和 16 775.13

图2显示了在最佳水添加量（240 g／100 g·面粉）的条件下，荞面添加量与食盐添加量之间的交互影响效应。由图2可知，荞面添加量对评定结果影响显著，荞面添加量低，碗托滋味和质地较差，随着荞面添加量的增加，感官评分明显提高。随着荞面添加量的继续增加，碗托的色泽和口感变差，导致接受性降低。

图1 荞面添加量和水添加量对感官评定的交互影响Figure 1 Interactive effect of the addition of buckwheat and the addition of water in sensory evaluation

图2 荞面添加量和食盐添加量对感官评定的交互影响Figure 2 Interactive effect of the addition of buckwheat and the addition of salt in sensory evaluation

图3显示了在最佳荞面添加量（60 g／100 g·面粉）的条件下，水添加量与食盐添加量之间的交互影响效应。由图3可知，水添加量对评定结果影响显著，水添加量低，碗托色泽较深、硬度大、滋味较差，随着水添加量的增加，感官评分提高。随着水添加量的继续增加，碗托粘性增加、弹性降低，导致口感变差。

2.2.3 最佳生产工艺配方的确定及验证实验根据回归模型通过Design－Expert 8.0软件分析得出，荞面碗托的最佳工艺条件为：荞面添加量60.07 g／100 g·面粉、水添加量231.38 g／100 g·面粉、食盐添加量1.5 g／100 g·面粉，在此条件下得到的荞面碗托的感官评分为82.4分。结合实际以及工艺条件的可操作性选取荞面碗托最佳生产工艺配方为：荞面与小麦粉添加比例为6∶4，水与面粉添加比例为2.3∶1（m∶m），食盐与面粉添加比例为1.5%。

为了验证响应面法的可行性，用预测的最佳工艺配方进行验证，通过3组平行试验得到荞面碗托的感官评分平均值为81.9分，误差在1%以内，说明响应面法得到的模型参数准确可靠，具有一定的实践应用价值。

图3 水添加量和食盐添加量对感官评定的交互影响Figure 3 Interactive effect of the addition of water and the addition of salt in sensory evaluation

2.3 最优组与传统工艺的物理指标对比

2.3.1 质构质构指标能很好地反映荞面碗托的力学性质，是评价荞面碗托的结构、口感非常重要的指标。由表9可知，最优组的荞面碗托软硬适当，有较好的胶着性和咀嚼性，其硬度、胶着性和咀嚼性分别为1 865.929，1 564.795，1 482.441 g，最优组荞面碗托的硬度、胶着性与咀嚼性优于传统工艺的荞面碗托。最优组与传统工艺荞面碗托的黏着性、弹性、内聚性与回复性差异不大。

2.3.2 色差 L＊、a＊、b＊能很好地反映荞面碗托的色泽，是评价荞面碗托色泽非常重要的指标。最优组的荞面碗托有一定的光泽度，亮度值（L＊）为59.00±0.31，红度值（a＊）为1.58±0.07，黄度值（b＊）为9.09±0.06，传统工艺的L＊值为57.85±0.55，a＊值为1.63±0.05，b＊值为9.15±0.05，最优组荞面碗托的L＊值大于传统工艺的荞面碗托，说明最优组荞面碗托的亮度较好，但二组的a＊、b＊值相差不大。

2.3.3 水分含量和水分活度最优组的水分含量为（31.86±1.96）g／100 g，水分活度为0.991 0±0.031 0，传统工艺的水分含量为（32.25±1.54）g／100 g，水分活度为0.991 5±0.036 0，最优组与传统工艺荞面碗托的水分含量与水分活度差不多，二者区别不大。