普通小麦粉添加35%甘薯生浆面条的加工工艺优化及品质分析

邓雨欣，索文静，李璐瑕，刘瑶，龚魁杰，李宏军

（1.山东理工大学农业工程与食品科学学院，山东 淄博 255049；2.山东省农业科学院作物研究所，山东 济南 250100）

面条是许多亚洲国家的主食之一，据统计，14%～20%的小麦粉用于生产面条［1，2］。鲜面条因水分含量较高，有利于面筋网络的构建，面条色泽鲜亮、口感爽滑、筋道有弹性，颇受消费者喜爱［3］。随着饮食结构的改变，传统的小麦面条已经不能满足消费者对食物营养全面化的需求［4］，需要开发新型面条来丰富品种、强化营养。已开发的面条包括薯类面条、豆类面条、谷物面条等［5］。

甘薯是世界上仅次于稻谷、小麦、马铃薯、玉米和木薯的第六大粮食作物，为100多个国家所种植［6］。甘薯富含多种人体所需的蛋白质、氨基酸、维生素、纤维素以及钙、铁等矿物质，是一种非常有潜力的粮食替代品［7］。在我国，甘薯主要用于鲜食，加工产品多为薯片、薯条等零食及淀粉、粉条等［8］，存在深加工不足、资源利用不充分等问题［9］。研究发现添加部分甘薯全粉（≤20%）替代小麦粉制作面条，能够改善面条的品质，但添加量过高会降低面条品质［10，11］。

与甘薯全粉相比，新鲜甘薯价格低廉，制成甘薯生浆可简化工艺、节约成本，并且保留更多的营养成分［6］，但相关研究鲜有报道。前期研究发现，添加量超过35%时，由于面团粘度过高，无法压片切条。拉伸强度主要由面团中形成的面筋蛋白决定，是评价面条品质的重要因素之一［12］。本试验以添加35%甘薯生浆替代部分小麦粉制作面条，研究相应加工工艺对面条拉伸特性的影响，旨在获得加工品质优良的甘薯生浆面条，丰富面条品种，提高其营养价值，拓宽甘薯利用领域。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

小麦粉（水分13.01%、灰分0.61%、蛋白质12.95%）：淄博云海面粉厂；新鲜甘薯（水分72.68%、灰分1.13%、蛋白质7.50%）；市售精制盐。

SPX－250B－Z生化醒发箱：上海博讯实业有限公司医疗设备厂；TA.XT.plus质构仪，美国Brookfield公司；MT140型系列轧面机：湖北省枣阳市巨鑫机械有限公司；B15三功能搅拌机：广东力丰机械制造有限公司；MT－5S手动面条机：山东龙口机械有限公司；DHN30A多功能电热锅：山东锅老大有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 添加35%甘薯生浆面条的制作工艺 工艺流程：面粉（加甘薯生浆、食盐）→和面→静置→压延切条→成品。

甘薯生浆制备：将甘薯清洗、去皮、切块，称取500 g，用搅拌机打浆得到甘薯生浆。

和面：称取70 g甘薯生浆和130 g面粉，对照组添加80 mL水，加入2 g食盐，放入不锈钢盆中混匀，在室温下揉3 min。

静置：用保鲜膜密封和好的面团，放入生化培养箱中静置30 min。

压延切条：将静置后的面团在压面机上压延9次，调整压面机压片轴至1 mm左右，再将面团放到压面机上压片，把面片放至手动面条机上，切成长20 cm、厚1 mm、宽4 mm的面条。

1.2.2 单因素试验 通过单因素试验考察静置时间、静置温度、压面次数对面条拉伸特性的影响。静置温度30℃、压面9次条件下设置静置时间10、20、30、40、50 min；静置30 min、压面9次条件下设置静置温度10、20、30、40、50℃；静置温度30℃、静置30 min条件下设置压面次数为5、7、9、11、13。每组样品测6次。

1.2.3 响应面试验 在单因素试验基础上，以拉伸距离和拉伸阻力为响应值，采用三因素五水平二次旋转正交试验（表1）。

表1 响应面优化试验因素与水平

1.3 测定指标与方法

1.3.1 拉伸特性 将20根面条放入500 mL沸水中并保持微沸状态至最佳蒸煮时间，捞出后放入冷水冷却，沥干多余水分。将一股煮好的面条固定在A／APR探头上，增加拉伸负荷直至断裂。参数设置为：试验前速度1.0 mm／s；试验速度2.0 mm／s；试验后速度10 mm／s；距离100 mm；触发力5.0 g。每组样品测6次。

1.3.2 水分含量 参照GB 5009.3—2016中直接干燥法测定。

1.3.3 蛋白质含量 参照GB 5009.6—2016中凯氏定氮法测定。

1.3.4 剪切试验 参考AACC（16－50）面条坚实度方法测定。

1.3.5 感官评分 参照标准GB／T 35875—2018，由经培训的20名感官评定人员对煮熟面条进行综合感官评定，评分标准见表2。

表2 添加35%甘薯生浆面条感官评分标准

1.4 数据分析

采用IBM SPSSStatistics 26软件对数据进行处理，Design－Expert 8.0.6软件进行响应曲面分析，得到响应面图，使用Origin 2021软件绘图。

2 结果与分析

2.1 工艺参数对拉伸特性的影响

2.1.1 静置时间对添加35%甘薯生浆面条拉伸特性的影响 静置作用加快面筋蛋白吸水，促进面筋网络构建，提高面团拉伸特性［13］。在静置温度30℃、压面9次条件下，添加35%甘薯生浆面条拉伸距离和拉伸阻力随着静置时间的延长先增加后降低；静置30 min时，拉伸距离和拉伸阻力达到最大值，分别为15.07 mm、16.72 g（图1）。面条的拉伸特性主要与面筋强度有关，强度越大，面条拉伸距离和拉伸阻力就越大［14］。静置时间太短，面筋网络形成时间短，面筋强度不足；静置时间过长则会破坏已形成的面筋网络，导致面条拉伸特性降低。

图1 静置时间对添加35%甘薯生浆面条拉伸特性的影响

2.1.2 静置温度对添加35%甘薯生浆面条拉伸特性的影响 静置过程中恒温环境可显著影响面条品质［15］。由图2可知，在静置30 min、压面9次的条件下，随静置温度的升高，面条拉伸阻力和拉伸距离先增加后下降；静置温度为30℃时，面条的拉伸距离和拉伸阻力达到最大值，分别为13.61 mm、23.47 g。低温不利于面筋蛋白分子间的聚合，阻碍面筋网络的形成；适宜的温度使面筋蛋白分子分布均匀，网络结构形成紧密；温度过高，导致面筋蛋白构象稳定性改变，面条拉伸特性劣化［16］。

图2 静置温度对添加35%甘薯生浆面条拉伸特性的影响

2.1.3 压面次数对添加35%甘薯生浆面条拉伸特性的影响 如图3所示，随着压面次数的增加，面条的拉伸距离和拉伸阻力先增加后下降；压面9次时拉伸距离和拉伸阻力均达到最大值，分别为23.47 mm、15.44 g。压面可以改善加工性能并促进面筋的形成［17］。过度压延，易使已形成的面筋网络遭到破坏，结构不稳定；强度下降，面条拉伸特性下降［18］。

图3 压面次数对添加35%甘薯生浆面条拉伸特性的影响

2.2 响应面试验结果与分析

响应面试验设计与结果如表3所示。将试验结果用Design－Expert 8.0.6软件进行拟合分析，获得3因素与拉伸距离的二次多项式回归方程：Y1＝16.37－0.34A－0.19B＋0.31C－0.61AB＋0.21AC－0.086BC－0.85A2－0.72B2－0.71C2；与拉伸阻力的回归方程：Y2＝21.40－0.90A－0.92B－0.37C－0.22AB＋0.042AC－0.55BC－2.57A2－2.08B2－1.90C2。

表3 响应面优化试验设计与结果

由表4可知，回归模型极显著（P<0.01），表明回归模型的自变量与因变量之间关系显著、回归方程模型显著，失拟项不显著（P＞0.05）、R2＝0.9266，说明回归方程合理可行，试验的可信度高。其中静置时间和压面次数对结果有显著影响（P<0.05）。由F值可知，面条工艺条件各因素对拉伸距离的影响依次是A（静置时间）＞C（压面次数）＞B（静置温度）。

表4 拉伸距离回归模型方差分析

由表5可知，回归模型极显著（P<0.01），表明回归模型的自变量与因变量之间关系显著。回归方程模型显著、失拟项不显著（P＞0.05）、R2＝0.9808，说明回归方程合理可行，试验的可信度高。由F值可知，面条工艺条件各因素对拉伸阻力的影响依次是B＞A＞C。

表5 拉伸阻力回归模型方差分析

由图4（a）（d）可知，在静置温度保持不变的情况下，拉伸阻力和拉伸距离随静置时间延长先增加后减少；保持静置时间不变，拉伸距离和拉伸阻力随静置温度的上升表现出先增加后减少的趋势。静置过程提高面团中结合水的含量，促进面筋的形成并显著增加面团中麦谷蛋白大聚体的含量，赋予面筋网络更好的延伸性，增强面条的韧性［19］。静置30 min，面团内部结构趋于稳定，面条煮后的拉伸性能最好。静置时间过长会破坏面筋网络结构，降低面条拉伸性能［20］。

由图4（b）（e）可知，压面次数保持不变，拉伸距离和拉伸阻力随静置时间延长呈现出先上升后下降的趋势；保持静置时间不变，拉伸距离和拉伸阻力随压面次数的增加表现出先增加后减少的趋势。压面9次，面条的拉伸距离和拉伸阻力达到最大值。压片是面条加工中的重要步骤，极大地影响面条质量［21］。一定范围内压面次数提高面团结构的紧密性，有利于淀粉嵌入面筋网络结构中，面条拉伸特性更好。过度压延破坏部分面筋网络结构，造成鲜湿面条韧性差、品质降低、拉伸性能下降［22］。

图4 面条工艺参数对拉伸特性的响应面图

由图4（c）（f）可知，固定压面次数，拉伸距离和拉伸阻力随静置温度的增加呈现先上升后下降的趋势；保持静置温度不变，随压面次数的增加，拉伸距离和拉伸阻力先增加后减少。在静置温度为30℃时，面条的拉伸特性最好。在高温环境下，面筋蛋白构象发生变化，面筋网络结构破坏，筋力下降，分子间相互作用去稳定化，导致面团弹性显著降低，进而使面条拉伸性能变差［23］。

通过二次回归方程进行换算可知，添加35%甘薯生浆面条拉伸特性最优的试验因素组合为29℃静置28 min、压面9次，此时拉伸距离和拉伸阻力达到最大值，分别为16.40 mm、21.56 g。在此条件下进行验证，3次重复，测得实际拉伸阻力和拉伸距离分别为21.35 g、15.84 mm，与预测值相近。因此，建立的二次回归模型是合理可行的，可以预测加工工艺参数与面条拉伸特性之间的关系。

2.3 添加35%甘薯生浆面条与小麦面条品质对比

在最佳工艺条件下制作添加35%甘薯生浆面条，并与小麦面条的理化、拉伸、剪切特性及感官评分进行分析比较。结果（表6）显示，与普通小麦面条相比，添加35%甘薯生浆面条水分含量相近，蛋白质含量降低6.65%，拉伸距离和拉伸阻力分别降低12.34%、36.82%，感官评分、硬度和咀嚼性分别降低0.62%、20.13%和1.35%。这是因为甘薯中不含面筋蛋白，甘薯生浆的添加使原料中面筋蛋白减少，面筋网络结构变差，削弱了面条的拉伸特性［24］；另外，甘薯中的淀粉使面筋蛋白网状结构形成受阻，导致面条的硬度和咀嚼性降低。甘薯生浆的添加使面条色泽、麦香味降低，有淡淡的甘薯香味［25］。虽然面条的蛋白质含量降低，但甘薯中富含氨基酸，尤其是面制品缺乏的赖氨酸，通过蛋白质互补作用，可提高面条营养价值［26］。

表6 添加35%甘薯生浆面条与小麦面条品质对比

3 结论

本试验采用响应面法探究加工工艺参数对添加35%甘薯生浆面条拉伸特性的影响。结果表明，在29℃静置28 min、压面9次条件下制得的面条拉伸阻力和拉伸距离达到最大值，分别为21.56 g、16.40 mm，此时面条品质最好。与普通小麦面条相比，甘薯生浆的添加导致面条粗蛋白含量、拉伸性能、硬度、咀嚼性降低，口感略微变差，但增加了甘薯香味及面制品缺乏的赖氨酸，可丰富其营养。本研究为拓宽甘薯的应用领域、丰富面条品种、强化营养价值提供了一条有效途径，但甘薯生浆面条褐变机理及保藏期有待进一步探索。