孔维凤，李秀花，邵丽君，蒋依婷，琚飞龙，梁 进，孙 玥，陈 洪，李雪玲,

（1.安徽农业大学茶与食品科技学院，安徽省农产品加工工程实验室，安徽合肥 230036；2.枞阳县新长河食品发展有限责任公司，安徽芜湖 246736）

苦荞麦 （Fagopyrum tataricumGaertn.） 为蓼科荞麦属植物苦荞麦的种子，含有黄酮、D-荞麦碱、荞麦糖醇等成分[1-2]，具有一定的降血脂、降血糖、降血压和抗氧化功效[3]。苦荞作为一种兼具营养和保健功能的杂粮作物，不仅可以制作功能性食品，也可以作为主食食用，许多学者进行了这方面的探究[4-5]。其中，苦荞麦面条在中国、日本、韩国等东亚国家内广受消费者欢迎[6]。

苦荞面条中的苦荞粉添加量越高，理论上其保健功能越好，但目前对于苦荞粉的添加比例不得低于多少，仍然没有标准，导致市场上的苦荞面条食疗效果参差不齐。此外高苦荞添加量面条还可以应对食用精细精白主食引起的健康问题[7]。但当苦荞粉添加量超过30%时，面条就有成型困难、易断条和混汤等缺点[8]。主要原因在于苦荞不含面筋蛋白，加工适性差，导致其单独加工面条时无法成型，通常需要与小麦粉复配，同时再使用改良剂[9]、或对苦荞预处理[10]或改变加工工艺[11]来弥补面筋蛋白缺乏而带来的不良影响，其中改良剂的使用是高效又经济的措施之一。食用胶在食品加工领域是应用比较广泛的改良剂之一[12]，其本身也具有一定的保健功能[13]，可以选用合适的食用胶强化高添加苦荞面条的网络结构，以保证高添加混合粉具有良好的加工适性。

为了积极响应《“健康中国2030”规划纲要》，本文以苦荞-小麦混合粉制作高添加苦荞面条，考察苦荞添加量、魔芋胶添加量、食用盐添加量对高添加苦荞面条的质构和感官品质特性的影响，确定高添加苦荞面条的最优配方，并研究苦荞面条的热机械学特性和抗氧化活性，为高添加苦荞面条的生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

苦荞全粉 由安徽新长河食品发展有限责任公司提供；特一小麦粉 想念食品股份有限公司（小麦粉中的蛋白质和脂质分别为9.5 g/100 g和1.3 g/100 g）；魔芋胶 糖柜食品有限公司；S-11型蔗糖酯 迪耳牌；食用碱、食用盐 均为市售；甲醇、过硫酸钾、碳酸钠、福林酚试剂、没食子酸、乙醇 国药基团化学试剂有限公司；DPPH、ABTS 上海蓝季生物公司；其他化学试剂 均为分析纯。

JA503分析天平 常州市幸运电子设备有限公司；JM-A10002电子天平 余姚纪铭称重校验设备有限公司；DK-98-Ⅱ电子调温万用电炉、HH-2数显恒温水浴锅 金坛市杰瑞尔电器有限公司；TAXT Plus型质构分析仪 英国Stable Micro Systems公司；Mixolab混合试验仪 法国肖邦技术有限公司；HC-3514高速离心机 安徽中科中佳科学仪器有限公司；UV-9000紫外可见分光光度计 上海元析仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 苦荞粉的制备 将苦荞全粉过80目筛去除残留籽壳，装至塑封袋置于干燥器中保存。

1.2.2 面条的制备 纯小麦面条的制备（对照组）：称取小麦粉，加水35%，充分搅拌揉捏，和面10 min，保鲜膜包裹静止醒发20 min，用压面机压成厚度1 mm，宽度4 mm的面条，切成20 cm，自然晾干后备用。

苦荞-小麦面条的制备（空白组）：将按比例称取好的苦荞粉和面粉充分混匀，加水55%，搅拌揉捏成面团，静置醒发20 min，用压面机压延10次，压成厚度1 mm，宽度4 mm的面条，切成20 cm，自然晾干后备用。

苦荞-小麦面条的制备（改良组）：将魔芋胶和碱混合，加入魔芋胶重量50倍水，水浴溶胀，静置冷却后加入苦荞粉搅拌均匀，置于水浴锅预糊化（55 ℃，15 min）静置冷却；加入面粉和溶解后的蔗糖酯、食盐（水浴锅搅拌溶解）搅拌，揉捏充分，保鲜膜包裹静置熟化20 min[14]。压延十次，切成20 cm长的面条，自然晾干后备用。

1.2.3 高添加苦荞-小麦面条配方的优化

1.2.3.1 单因素实验 将蔗糖酯和食用碱的添加量固定为0.4%和0.2%。通过固定魔芋胶和食盐的添加量为0.4%和1%，考察不同苦荞粉添加量45%、50%、55%、60%、65%对面条品质的影响；固定苦荞粉和食盐添加量为60%和1%，考察魔芋胶添加量0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%对面条品质的影响；固定苦荞粉和魔芋胶添加量为60%和0.4%，考察食盐添加量为1%、2%、3%、4%、5%对面条品质的影响。

1.2.3.2 响应面试验 根据单因素实验结果，选取苦荞粉、魔芋胶、食用盐添加量3个因素，分别选取3个水平，以综合评分为考察指标，进行响应面试验设计，因素水平如表1所示。

表1 响应面试验设计Table 1 Experiment design of response surface methodology

1.2.4 综合评分的确定 单因素实验和响应面试验均以综合评分为评价指标，综合评分通过加权评分法确定，其中质构评分权重为0.6，感官评分权重为0.4。

1.2.4.1 质构评分 TPA测定：将干面条用可调式电炉煮至最佳蒸煮时间，冷水冲淋10 s吸干表面水分，室温下晾3 min后将6根面条均匀摆放在操作台上。使用P36R探头，参数设定：测前速度：2.00 mm/s，测试速率：0.8 mm/s，测后速率：0. 8mm/s，压缩程度：75% ，触发力：5 g。 采用咀嚼性为质构评分指标，咀嚼性=硬度×内聚性×弹性，每组测量六次，去除咀嚼性最大值和最小值后取平均值。通过前期预实验所得质构数据，以咀嚼性8000为目标数据。评分公式（1）计算：

式中：A为咀嚼性目标数据；X为咀嚼性实际测定数据。

1.2.4.2 感官评分 由8名受过培训的食品感官评价员对苦荞-小麦面条进行感官评定。取10 g面条煮至最佳蒸煮时间，置于已编号的白色盘子上对面条进行感官评价，结果去除最大值与最小值后取平均值。评价标准根据表2进行适当修改[2]，对面条的色泽、适口性、弹性、粘性、食味进行感官评价。

表2 感官评价标准Table 2 Sensory evaluation criteria

1.2.5 面团的热机械学特性的测定 采用Mixolab分别处理纯面粉、空白组粉、改良组粉，进一步验证上述优化后的高添加苦荞-小麦粉的加工适性。

使用肖邦Chopinp+程序：第一阶段在30 ℃混合8 min，将第二阶段以4 ℃/min的速度加热到90 ℃，然后在90 ℃保持7 min。最后，该阶段以4 ℃/min的速度将温度降至30 ℃。试验进行45min，从曲线图中可以获取参数：吸水率，面团稳定时间，C2（稠度最小值），C4/C3（蒸煮稳定性）[15]，C5（回生特性），β（糊化速率）。通过这些参数分析空白组、对照组和改良组的品质差异。

1.2.6 面条抗氧化活性的测定

1.2.6.1 样品前处理 样品粉碎后过80目筛，取2 g样，加40 mL浓度为80%甲醇，混合液在摇床上以220 r/min、37 ℃提取2 h，在4000 r/min条件下离心5 min，取上清液待用。

1.2.6.2 总酚含量的测定 总酚含量采用福林酚法[16]进行测定，以没食子酸为对照在760 nm下测定吸光度值。

1.2.6.3 自由基清除率的测定 DPPH.：采用唐仁勇等[17]和王洁洁等[18]的方法并稍作调整，用无水甲醇将配制成DPPH 0.1 mmol/L的溶液，取1 mL DPPH溶液与2 mL提取液混合，避光反应30 min，用紫外分光光度计于波长517 nm处测定吸光值，全程避光。

样品的DPPH·清除率按公式（2）计算：

式中：A1是实验样品组； A2是无水乙醇代替DPPH试剂组； A0是去离子水代替样品组，其他条件不变。

ABTS+·：参照王洁洁等[18]的实验方法并进行适当调整，分别配制7 mm/L的ABTS溶液和2.4 mm/L的过硫酸钾溶液，按1:1比例混合，避光反应12～16 h后用无水甲醇稀释，调整吸光度值为0.70±0.02。最后取0.5 mL样品溶液，加入4 mL ABTS溶液，反应6 min，于波长734 nm处测定吸光值，按照公式（3）计算：

式中：A样为实验组；A空白为无水甲醇代替样品组；A对照为无水甲醇代替ABTS溶液组，其他条件不变。

1.3 数据处理

使用Excel 2007 软件筛选数据和计算综合得分； SPSS 22.0软件进行显著性分析（ANOVA），P＜0.05为显著性检验标准；Design Expert 软件进行处理响应面数据； Origin 8.0 软件进行数据及图谱分析，所有实验重复不少于三次。

2 结果与分析

2.1 单因素实验结果

2.1.1 苦荞粉添加量对苦荞面条品质的影响 苦荞粉添加量对苦荞面条品质的影响如图1所示。由图1可以看出，在设定实验浓度（45%～65%）范围内，随着苦荞粉添加量增大，熟面条的咀嚼性增大，在45%～55%添加范围内，咀嚼性变化不明显，而添加量在55%～65%时，咀嚼性急剧增大，增幅为9.32%。咀嚼性是硬度、内聚性和弹性的综合表现，其与面条的口感关联性很大[19]，在测定质构参数时，内聚性和弹性随着苦荞粉的添加降低，而硬度增加明显。这可能是因为随着苦荞添加量升高，混合粉中多酚及纤维含量也随着增大，导致面条硬度急剧增大。任顺成等[20]报道芦丁和槲皮素促进了淀粉颗粒的交联和聚合，加快了淀粉的老化速度，使得面条硬度增加；纤维的高持水性，会改变水分的分布状态，进而影响淀粉的糊化程度，另外，增加的纤维会进一步弱化面筋网络结构的形成，使得淀粉颗粒紧密堆积，塑性增强，面条表现为硬度增加，这和许彦腾等[21]的结果一致。面条质构和色泽的改变使得面条的感官评分在45%～60%范围内，随着苦荞添加量增加，评分也增加，但当添加量达到65%时，面条由于硬度太大、无韧性且颜色较深，评分较低。

图 1 苦荞添加量对咀嚼性、感官评分及综合得分的影响Fig.1 Effect of tartary buckwheat addition on chewiness,sensory score and the comprehensive score

由图1可以看出，当苦荞添加量处于（45%～65%）的范围内，苦荞-小麦面条的综合评分呈先上升后下降的趋势，苦荞粉添加量在45%～55%范围，面条韧性较差，荞麦香不明显，综合评分较低。随着苦荞粉添加量增大到60%，面条外观呈现棕黄色且荞麦香浓郁，综合评分达到峰值。进一步增加添加量到65%，面条外观呈黄褐色且苦味突出，适口性较差，综合评分降低。

2.1.2 魔芋胶添加量对苦荞面条品质的影响 采用苦荞和小麦粉制作高添加苦荞面条，由于苦荞的高添加使得面筋蛋白含量降低，面团韧性和延展性较差，造成面条断条率较高。为了改善上述复配粉的加工适性，使用魔芋胶作为改良剂提高苦荞面条品质。魔芋胶可以改善面条的韧性和弹性，使面汤澄清[18]。魔芋胶添加量对苦荞面条品质的影响如图2所示。

图 2 魔芋胶添加量对咀嚼性、感官评分及综合得分的影响Fig.2 Effect of konjac gum addition on chewiness, sensory score and the comprehensive score

由图2可以看出，在设定实验浓度（0.1%～0.4%）范围内，随着魔芋胶添加量增大，熟面条的咀嚼性和感官评分都增大，而添加量在0.4%～0.5%时，咀嚼性略有下降，而感官评分则下降较大。咀嚼性随着魔芋胶添加量增加而增大，这可能是魔芋胶在碱性条件下加热，脱去部分乙酰基可形成热不可逆凝胶[22]，与面筋蛋白网络共同充当面条的框架，使得面条中淀粉颗粒固定在网格中，使其具有一定硬度。当添加量为0.4%～0.5%，过多魔芋胶影响了水分的分布，导致面筋蛋白网络形成不佳，表现为面条咀嚼性下降。面条质构的改变使得面条的感官评分在0.4%～0.5%范围内，面条由于硬度太大、口感差且颜色较深，评分降低。

魔芋胶添加量对苦荞面条综合得分的影响如图2所示。魔芋胶添加量少时，面条延展性差，颜色较深，适口性较差，综合评分较低。随着魔芋胶添加量的增大，魔芋胶充当面筋，面团拉伸强度增大，提高面条耐煮性，适口性提高，面条颜色明亮[3,23]，综合评分增大。魔芋胶可以延缓淀粉的重结晶，随着魔芋胶添加量过大，面团吸水率的增加可能会弱化面团结构[12]，面条适口性降低，综合评分随之降低。

2.1.3 食盐添加量对面条品质的影响 食盐除改善面条风味，还可以改良面条的质构[24]。图3呈现了食盐添加量对苦荞面条品质的影响。由图3可以看出，在设定实验浓度（1%～5%）范围内，随着食盐添加量增大，熟面条的咀嚼性在1%～3%内随着食盐添加量的增加而降低，而在3%～5%内出现波动，但食盐添加量4%及5%时的咀嚼性高于3%的咀嚼性。而感官评分在1%～3%添加范围内不断增大，而添加量在3%～5%时，感官评分下降。添加适量食盐改良面条质构是通过加强面筋网络结构实现的，有资料报道添加食盐的面条，硬度、黏附性、弹性等均高于对照组[25]。这种实验现象主要是对纯小麦面条而言的，而对于面筋含量较低的高添加苦荞面条来说，可能不合适。食盐因面筋含量低，对面筋网络几乎无影响，可能主要是通过影响淀粉的理化特性而影响高添加苦荞面条的质构。食盐抑制淀粉颗粒膨胀进而影响其糊化及胶凝，表现为面条咀嚼性在1%～3%内下降。当食盐添加量3%～4%时，其对水分活度的影响更大，进而也会影响淀粉糊化，导致淀粉以完整颗粒的形态堆积在一起，同时，可能也会一定程度促进面条中面筋网络的形成[26]，面条表现为咀嚼性上升；当添加量4%～5%时，咀嚼性又呈下降趋势，推测浓度过高的食盐会形成一定的静电屏蔽，影响氢键的形成，故而会对面条的网络结构有影响。

图 3 食盐添加量对咀嚼性、感官评分及综合评分的影响Fig.3 Effect of salt addition on chewiness, sensory scores and the comprehensive score

随着食盐添加量的增大，综合评分呈先上升后下降的趋势（图3）。当食盐添加量在2%时，综合评分达到峰值，此后，再随着添加量的增大，综合评分随之降低。低浓度的食盐可以提高面团持水性，但随着浓度增大，可能会影响淀粉糊化，使得面条太硬且没韧性，同时，随着食盐添加量增大也会影响面条风味，导致综合评分下降[27]。

2.2 响应面试验结果

根据软件对响应面回归过程进行分析（表3），建立模型，得出以综合评分为目标函数的二次回归方程：

表3 Box-Behnken 试验设计与结果Table 3 Experiment design and results of Box-Behnken experiment

Y=89.33-1.47A-0.98B+0.018C-0.26AB+1.000E-002AC+0.035BC-6.30A2-5.17B2-3.70C2。通过数据得出，此方程P＜0.01，达到极显著水平，失拟项=0.0543，不显著，表示实验结果较稳定，决定系数R2=0.9819，拟合度较好。在所选的各因素水平范围内，对响应值的影响排序为A＞B＞C，即苦荞添加量＞魔芋胶添加量＞食盐添加量，且苦荞添加量和魔芋胶添加量对响应值的影响显著（P＜0.05）。

由表4可看到各因素对综合得分的影响以及各因素之间的交互作用。经过对所得回归方程取一阶偏导等于零得出：A=苦荞62.49%、B=魔芋胶0.39%、C=食盐2%为最佳组合，得出最高综合评分为87.10。根据实际参数修改为A=62%、B=0.4%、C=食盐2%。最终优化配方为：苦荞添加量62%、面粉添加量38%、魔芋胶0.4%、蔗糖酯0.4%，食盐2%、碱0.2%，通过添加合适的改良剂（魔芋胶、蔗糖酯、碳酸钠、食盐），把苦荞粉添加量提高到60%以上，此添加量远远大于30%，且此配方制备的高添加苦荞面条质量标准符合面条国家标准（GB/T 40636-2021）。

表4 回归模型及方差分析Table 4 Regression model and analysis of variance

为证实软件预测结果，以此配方进行实验验证。最终得出综合评分为87.60±0.81，这个结果和理论预测值87.1差异不显著（P＞0.05），说明该模型具有实际的应用价值，改良苦荞面条的配方是有效的。产品实物图如下（图4），与空白组苦荞面条相比，改良面条色泽均匀有光泽，断条率和弯曲度都得到改善，其断条率由37.5%降低为2.5%，符合面条行业标准（LS/T 3212-2021 ）。

图 4 优化产品对比分析Fig.4 Comparison analysis of optimized products

图 5 苦荞对面条抗氧化特性的影响Fig.5 Effect of tartary buckwheat on the antioxidant properties of noodles

2.3 Mixolab实验结果

Mixolab混合试验仪可全面、科学、直接地表征面粉的质量，能综合评价面粉的流变加工特性[15]。由表5可知，改良组粉、对照组粉和空白组粉的面团流变特性存在显著差异。由Mixolab实验获得的指标中，吸水率最高的是对照组（73%），最低的为改良组（60.9%）。对照组（纯面粉）的吸水率明显高于空白组（苦荞-小麦）和改良组（苦荞-小麦-改良剂），可能主要原因在于纯面粉中有较高的面筋蛋白，蛋白质的水合作用使吸水率增大[28]。而空白组和改良组因为苦荞的大量添加使它们面筋蛋白含量低而导致吸水率降低。稳定时间最大的是对照组（8.4 min），最低的为空白组（0.67 min），改良组的稳定时间为0.75 min，数据表明高添加苦荞稀释了面筋蛋白，使得耐搅拌性能明显下降，但通过改良剂的使用，机械稳定性能有所提高。C2指的是面团受到机械及热作用后扭矩降低的最小值，称为稠度最小值。最高的为对照组（0.50 Nm），空白组和改良组分别为0.34、0.31 Nm，其中空白组和改良组的C2差异不显著（P＞0.05），但与对照组显著降低（P＜0.05），说明高添加苦荞影响了面粉的机械稳定性。C4/C3代表蒸煮稳定性，值越大，蒸煮稳定性越强。改良组数值最大，空白组数值最小，改良组的蒸煮稳定性优于其他两组。C5代表面团冷却阶段糊化淀粉的回生特性，在加热过程中从淀粉颗粒中浸出的直链淀粉链被重新结晶，产生凝胶结构，回生值低表明淀粉回生率低且脱水收缩率低[29]。从表5可以看出三组的回生特性差异显著，对照组的回生特性最弱，而改良组的回生特性高于空白组，这与蒸煮后的感官评价是一致的，原因可能是因为改良组所含的直链淀粉含量较高[30]。β斜率代表糊化速率，数值越大，糊化速率越快。空白组的糊化速率（0.92）远远大于对照组（0.38）和改良组（0.37），差异显著（P＜0.05），而对照组和改良组差异不显著（P＞0.05）。这可能是因为空白组的多酚含量高，促使空白组淀粉易于糊化[31]；改良组由于加入了碱及食用胶，一方面由于碱对多酚有一定程度的破坏，其次是食用胶与淀粉竞争水分，这两个原因都会导致改良组淀粉不易糊化。

表5 Mixolab实验结果Table 5 Mixolab mixing characteristics analysis

2.4 抗氧化特性

如图5所示，与纯小麦面条相比，优化后的高添加苦荞面条，其总酚含量由1.11至9.11 mg GAE/g，含量增加了7倍多；DPPH·清除率由36.70%±7.11%提升至70.55%±1.17%，提高到1.9倍多；ABTS+·清除率由9.10%±0.27%提升至87.73%±1.46%，提高到了9倍多。由此可知苦荞面条的抗氧化活性远高于纯小麦面条。此结果与添加苦荞粉香肠的结果一致，因为苦荞含有丰富的多酚类物质，其中芦丁和槲皮素含量较高，具有抗氧化作用[17]。另外，图5还显示，纯面粉面条与苦荞面条对本实验中2种自由基清除能力不同，纯面粉面条对DPPH·的清除能力远大于对ABTS+·的清除能力（36.70%＞9.10%），而高添加苦荞面条表现的清除能力与纯面粉面条相反，即对ABTS+·的清除能力远大于对DPPH·的清除能力（87.73%＞70.55%）。这种实验现象可能是苦荞中某些成分引起的。并且此高添加苦荞面条中加入了魔芋葡甘聚糖，研究[32-33]报道其可显著提高抗氧化活性，因此，高添加苦荞面条的高抗氧化活性可能也与其配方中的魔芋葡甘聚糖有一定关联。

2.5 蒸煮特性

加入了高含量的苦荞粉后，制得的空白组面条的烹煮损失率7.26%和对照组（纯小麦）面条3.76%相比差异性显著（P＜0.05），主要的原因是因为苦荞缺乏谷蛋白和醇溶蛋白，导致面团难以成型，面筋的网络结构弱，高温烹煮后淀粉颗粒和其他营养物质流失严重，烹煮损失率增大。添加了食品改良剂后，魔芋胶和碱会形成热不可逆稳定凝胶充当面筋蛋白，面团的网络结构加强[22]，面条的烹煮损失率由7.26%降为5.25%。通过紫外分光光度计对三种面汤进行测定，由表6可以看出，三种面条的浑浊度数据差异显著（P＜0.05），且浑浊度和烹煮损失率呈正相关，烹煮损失率大，溶出物增多，使得面汤浑浊度增大。三种面条浑浊度关系为：对照组（纯小麦面条）＜改良组＜空白组。对照组（纯小麦面条）的断条率为5%，而添加了高含量的苦荞粉面条，其断条率变为37.5%，添加魔芋胶和蔗糖酯后，使得改良面团的韧性和延展性增大，改良后的高添加苦荞面条，其断条率降为2.5%，符合面条行业标准（LS/T 3212-2021 ）。

表6 蒸煮特性结果Table 6 Results of cooking characteristics

3 结论

将一定比例的苦荞粉和小麦粉混合，且辅以食品改良剂制成高添加苦荞面条。通过单因素实验和响应面实验得出复合苦荞面条的最佳配方参数是苦荞添加量62%、面粉添加量38%、蔗糖酯添加量0.4%、食用碱添加量0.2%、魔芋胶添加量0.4%、食盐添加量2%，依据该配方制作的面条蒸煮特性符合面条标准（GB/T 40636-2021），并且该面条的抗氧化活性明显提高。

添加了高含量的苦荞粉虽然稀释了面筋蛋白及一定程度破坏了面筋结构，导致面条断条率增加。但辅以适当改良剂后，高添加苦荞粉面条质量指标可以符合面条标准。因此，通过选择合适的品质改良剂，可以提高苦荞粉的添加量并使混合粉的加工适性得到改善，并使该面条具有更高的营养价值。