刘欣，赵驰，安艳霞，2*，雷永伟，赵阳，张剑，2

（1.河南农业大学 食品科学技术学院，河南 郑州 450002；2.农业农村部大宗粮食加工重点实验室，河南 郑州 450002）

山药为薯蓣科植物，肉质洁白，富含淀粉、蛋白质、多种维生素、钙、磷等人体必需的营养素。研究表明山药含有的多糖可有效调节人体的免疫系统，具有抗衰老、抗病毒及抗肿瘤等生理功能[1]。然而山药皮色泽及口感较差，通常作为废物丢弃，造成了环境污染[2]。研究表明，山药皮中富含多糖、多酚、皂苷等多种活性物质[3]。因此山药皮中的膳食纤维和活性物质等方面的应用逐渐成为研究热点[4]。

面条因加工简单、价格实惠已成为许多国家的常见主食[5]。随着生活水平的提高和研究技术的发展，各种各样的复配营养面条和花色面条相继诞生，但大多集中于杂粮面、鸡蛋面和蔬菜面等，仍无法充分满足消费者对功能性面制品的需求[6-8]。例如现有的山药面条通常是通过添加山药粉（去除山药皮）或山药打浆法制得，但山药浆存放时易氧化褐变，导致产品色泽和口感略差[9]。在此基础上，本文采用回添法将山药皮超微粉碎后与山药粉复配制备山药面条，既保留山药皮固有的营养成分，又可改善面条口感，同时可为山药的深加工和综合开发利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

小麦粉、山药粉、山药皮：河南温县天香面业有限公司；谷朊粉：毫州市锐商务有限公司；食盐：青海省盐业股份有限公司。

1.2 仪器与设备

针式和面机（JHMZ200）：北京东方孚德技术有限公司；压面机（FKM200）：永康市富康电器有限公司；电磁炉（C21-SK805）：九阳家电有限公司；色差仪（CS-10）：九联科技有限公司；烘箱（A231414）：上海艾测电子科技有限公司；可调试封闭电炉（FL-1B）：上海树立仪器仪表有限公司；质构仪（TA-36R）：上海保圣实业发展有限公司；新型高速连续式超微粉碎机（ST-04A）：广州市旭朗机械设备有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 山药面条制作流程

山药皮粉粹：将清洗干净并干燥后的山药皮超微粉碎成山药皮粉，然后装入自封袋密闭保存于冰箱中备用。山药皮粉和山药粉按一定比例混合均匀称为预混粉。

工艺流程：主要原辅料（小麦面粉、预混粉、食盐、谷朊粉、水）→混合→和面→熟化→压面→二次熟化→切条→成品。

1.3.2 面条吸水率测定

称取10 g 面条煮至最佳时间后[10]，捞出室温下用少量蒸馏水冲洗，沥干15 min，准确称量面条的质量，计算吸水率，如公式（1）所示。

式中：S 为面条吸水率，%；M2为蒸煮后面条质量，g；M1为蒸煮前面条质量，g。

1.3.3 蒸煮损失率测定

制备好的山药全粉生面条取5.00 g，于烘箱中105 ℃加热至恒重M3，计算生面条的含水量（W，%）。

室温下收集一定量山药全粉面条煮后的面汤和蒸馏水冲洗面条的水一起置于容量瓶中，定容至500 mL，混匀后取100 mL 面汤烘干后称量，记为M。依照LS/T 3212—2014《挂面》方法进行面条蒸煮损失率的测定[11]，计算蒸煮损失率，如公式（3）所示。

式中：P 为蒸煮损失率，%；G 为样品质量，g；M 为100 mL 面汤烘干后的质量，g；W 为面条含水量，%。

1.3.4 质构特性的测定

使用质构仪对煮后的山药全粉面条进行了质构分析（texture profile analysis，TPA）测试[12]。每次取3 根长度一致的煮制面条等距离平行放于载物台上，测定其质构特性，每个样品做5 次平行试验，取其平均值。测试模式为Measure Force in Compression，探头型号：code HDP/PFS；参数：测前速度2 mm/s，测试速度为0.8 mm/s，压缩比70%，2 次压缩时间的间隔为1.0 s；触发模式Auto-3g[13]。

1.3.5 色差的测定

将山药鲜面条整齐排列，用校准后的色差仪对样品不同部位进行测试至少5 次，记录明度（L*）、红绿度（a*）及黄蓝度（b*）等数值，取平均值[14]。

1.3.6 感官评价

将山药面条煮至最佳时间后捞出，由7 位来自食品学院的学生，年龄21～27 岁，组成感官评定小组，参照LS/T 3212—2014《挂面》的方法进行感官评价[15-16]，面条感官评分总分100，评分标准见表1。

表1 山药面条的感官评分标准Table 1 Sensory scoring criteria of yam noodles

1.3.7 单因素试验

探究山药皮在预混粉中的占比、预混粉、水和谷朊粉的添加量等因素对面条品质的影响。

1.3.7.1 山药皮在预混粉中占比的影响

预混粉添加总量为10%，山药皮在预混粉中占比分别为5%、7%、9%、11%、13%，谷朊粉添加量为1.0%，食盐添加量为1.5%，水添加量为35%，研究山药皮在预混粉中占比对面条品质的影响。

1.3.7.2 预混粉添加量的影响

预混粉（山药皮在预混粉中占比11%）添加量分别为4%、7%、10%、13%、16%，谷朊粉添加量为1.0%，食盐添加量1.5%，水添加量35%，研究预混粉添加量对面条品质的影响。

1.3.7.3 谷朊粉添加量的影响

预混粉（山药皮在预混粉中占比11%）添加量为10%，水添加量35%，食盐1.5%，谷朊粉添加量分别为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%，研究谷朊粉添加量对面条品质的影响。

1.3.7.4 水添加量的影响

预混粉（山药皮在预混粉中的占比11%）添加量为10%，谷朊粉添加量为1.0%，食盐添加量为1.5%，水添加量分别为33%、34%、35%、36%、37%，研究水添加量对面条品质的影响。

1.3.8 响应面试验设计

在单因素试验基础上，依据响应面设计原理，选取山药皮在预混粉中的占比、谷朊粉添加量和水添加量因素，进行三因素三水平响应面设计，以感官评分和吸水率为响应值，响应面因素水平设计如表2 所示。

表2 响应面因素水平设计Table 2 Factors and levels of response surface experiment

1.4 数据处理

试验数据用SPSS 16.0 和Excel 软件处理，结果以平均值±标准差表示，Origin 8.6 软件做图，响应面试验数据选用Design Export 8.0.6 软件处理。

2 结果与分析

2.1 单因素分析

2.1.1 山药皮在预混粉中的占比对面条品质的影响

山药皮在预混粉中的占比对面条品质的影响结果见图1，对面条色泽的影响见表3。

图1 山药皮在预混粉中的占比对面条吸水率、蒸煮损失率及感官评分的影响Fig.1 Effects of the ratio of yam skin on water absorption，cooking loss rate，and the sensory score of Chinese yam noodles

表3 山药皮在预混粉中占比对面条色泽的影响Table 3 Effect of the proportion of yam peel in premixed powder on the color of the noodle

由图1 可知，随山药皮占比的增加，面条吸水率和感官评分呈现先上升后下降的趋势，当山药皮占比为11%时，面条的吸水率达到最大82.31%，且感官评分达到最高84.82，继续增加山药皮占比，面条的色泽变暗，口感也稍有下降。其原因可能是山药皮中含有的膳食纤维具有一定的持水性，因此随着山药皮占比的增加，吸水率有不同程度的提升[17]。而蒸煮损失率随山药皮占比的增加呈不断上升的趋势，其原因是原辅料中的淀粉、纤维素与面粉中的面筋蛋白发生相互作用[18]，面条蒸煮损失率有不同程度的升高，在山药粉皮占比为5%时，面条的蒸煮损失率最小为9.75%。

由表3 可知，随着山药皮占比的增加，面条的L*值有不同程度的下降，原因是山药皮本身的色泽较暗，随着添加量的增大，山药面条的色泽也变暗，结合感官评价分析可被消费者接受。综合以上分析，选择山药皮占比9%、11%、13%进行响应面优化试验。

2.1.2 预混粉添加量对面条品质的影响

预混粉添加量对面条品质的影响见图2，对面条色泽影响见表4。

图2 预混粉添加量对面条吸水率、蒸煮损失率及感官评分的影响Fig 2 Effect of premixed powder addition amount on water absorption，cooking loss rate and sensory score of noodles

由图2 可知，随预混粉添加量的增加，面条的吸水率和蒸煮损失率整体上呈现逐步上升趋势，当添加量为7%时蒸煮损失率最低（10.42%）；感官评分呈现先升高后降低的趋势，添加量为10%时，感官评分达到最高，为88.90。由表4 可知，随着预混粉添加量的增加，面条L* 值呈现下降的趋势，面条的明度L* 值在预混粉为10%时色泽较佳，原因是山药皮本身的色泽为浅灰色对产品的影响。综上，预混粉添加量为10%时，面条的外观色泽、蒸煮品质及感官品质较佳。

2.1.3 谷朊粉添加量对面条品质的影响

谷朊粉添加量对面条品质的影响如图3 所示，对面条色泽的影响见表5。

图3 谷朊粉添加量对面条吸水率和蒸煮损失率及感官评分的影响Fig.3 Effects of gluten content on the water absorption，cooking loss rate and sensory score of noodles

表5 谷朊粉添加量对面条色泽的影响Table 5 Effect of gluten addition ratio on the color of noodles

由图3 可知，面条的吸水率随谷朊粉添加量的增加而增加，而蒸煮损失率则呈先下降后上升的趋势，其原因可能是谷朊粉的添加促使形成的面团具有更加致密的面筋网络结构，山药全粉颗粒被包裹住，面条吸水率增强[19]。然而感官评分则呈先增加后下降趋势，谷朊粉添加量1.0%时，感官评分最高为89.80。由表5 可知，谷朊粉添加量为2.5%时，与其他添加量相比面条L* 值有显著性差异。综合考虑各指标及生产成本，选择谷朊粉添加量0.5%、1.5%、2.5%进行后续响应面优化试验。

2.1.4 水添加量对山药面条品质的影响

水添加量对面条品质的影响见图4，对面条色泽的影响见表6。

图4 水添加量对面条的吸水率和蒸煮损失率及感官评分的影响Fig.4 Effect of water addition on the rate of water absorption，cooking loss rate，and the sensory score of noodles

表6 水添加量对面条色泽的影响Table 6 Effect of water addition ratio on the color of noodles

由图4 得知，随水添加量的增加吸水率呈先升高后下降趋势，当水添加量为35%时，吸水率最大55.30%。蒸煮损失率呈先下降后上升趋势，当水添加量34%时，面条的蒸煮损失率为10.10%。感官评分呈先增加后降低的趋势，水添加量35%时，感官评分最高为88.50。原因可能是水分少时无法充分形成网络面筋，当水分增多时，山药粉和山药皮粉中丰富的黏蛋白，导致压延的面皮软且有一定的黏性，影响后续的压延切条[20]。由表6 可知，随水添加量的增加，面条的L* 值和a* 值呈下降趋势，当水添加量为35%时L* 值为80.51。综合上述指标分析，选择水添加量为33%、35%、37%进行响应面优化试验。

2.2 响应面优化分析

2.2.1 响应面试验结果

在单因素试验的基础上，以山药皮在预混粉中的占比、谷朊粉添加量和水添加量为自变量，以吸水率和感官评价为响应值，结果如表7 所示。

表7 响应面试验设计及结果Table 7 The design and results of the response surface test

2.2.2 山药面条吸水率的优化分析

响应面优化分析结果如表8 所示。

表8 山药面条吸水率响应面优化分析结果Table 8 Optimization of water absorption of Chinese yam noodles response surface

由响应面分析可知二次多项回归方程模型为吸水率=77.61+1.07A+1.03B+0.55C-0.050AB+0.033AC-0.13BC-1.66A2-2.60B2-1.23C2。

由表8 可知，因素影响顺序：山药皮在预混粉中占比>谷朊粉添加量>水添加量，模型极显著。模型的绝对系数R2=0.947 5，R2Adj=0.880 1 与R2Pred=0.740 1 之差小于0.2，故回归方程较好的描述了各因素与响应值之间的关系[12]。一次项A、B 极显著、C 不显著，二次项A2、B2极显著、C2显著，交互项AB、AC、BC 均不显著。

原料添加量对吸水率影响的响应面分析见图5。

图5 原料添加量对吸水率的响应面分析Fig.5 Response surface analysis of raw material addition to water absorption

由图5 可知，等高线均比较稀疏且趋于椭圆状，表明三者之间对面条吸水率均无明显的交互作用。

2.2.3 不同种类添加量对感官评价的优化分析

感官评价响应面曲线优化分析结果见表9。由响应面系统所给得到感官评定对自变量A、B 和C 的二次多项回归方程模型如下。

表9 感官评价响应面曲线优化分析结果Table 9 Optimization of sensory response surface

感官评价=90.78 +0.38A +0.41B +1.01C -0.25AB +0.15AC+0.68BC-3.45A2-3.08B2-1.98C2。

由表9 得知，各因素对感官评分的影响顺序为C>B>A，失拟项P 为0.330 9，表明该模型失拟不显著，说明该回归方程可较好地拟合实际响应面；相关系数R2=0.985 5，校正决定系数R2Adj=0.966 9，说明拟合程度较好，试验误差较小。因此可用该回归方程预测山药全粉食养面条的感官评定，一次项A、B 不显著，C极显著，二次项A2、B2、C2均极显著，交互项BC 显著，AB、AC 之间均不显著。

各因素交互作用响应面及等高线如图6 所示。

图6 各因素交互作用响应面及等高线图Fig.6 Response surface and contour diagram of the interaction of each factor

由图6 可知，曲面相对陡峭说明水添加量对感官评分影响显著，水和谷朊粉间存在交互作用，而曲面坡度较平缓表明山药皮在预混粉中占比对感官评价不显著，其中等高线图几乎趋于椭圆状，表明两个因素间无明显的交互作用。

2.3 响应面优化结果及验证分析

据Design Expert 8.0.6 软件对Box-Behnken 的分析结果得知，优化配方为预混粉添加量为10%（其中山药皮在预混粉中的占比为11%）、谷朊粉添加量为1.5%、水添加量为35.5%，制得面条的感官评分为91.91，蒸煮损失率为6.18%。质构数据如表10 所示。

表10 山药面条优化组和对照组的质构分析Table 10 Texture analysis of optimal formulation of Chinese yam noodles and control

由表10 可知，优化组山药面条软硬适中，黏度较空白组高，黏附性、弹性、咀嚼性和回复性较高。经该工艺条件制备的山药全粉食养面条的品质较好，说明该模型具有一定的可靠性。

3 结论

本文采用单因素和响应面试验优化了山药全粉复配食养面条的工艺参数，最佳工艺为预混粉添加量为10%（其中山药皮粉11%+山药粉89%）、谷朊粉添加量为1.5%、水添加量为35.5%，制得的山药面条色泽光洁、口感劲道，感官评分91.91，蒸煮损失率6.18%，煮后无断条、几乎无混汤。山药全粉面条的研制，充分利用了山药各个组分的营养价值，提高了现有山药面条的营养性能，丰富面条种类的同时也为山药的综合利用提供参考。