基于模糊综合评价法优化挤压型速冻青稞鱼面关键工艺

胡欣洁 - 赵雪梅 - 丁 捷 段丽丽 -

(1. 江南大学食品学院，江苏 无锡 214122；2. 四川农业大学食品学院，四川 雅安 625014；3. 四川旅游学院，四川 成都 610100)

基于模糊综合评价法优化挤压型速冻青稞鱼面关键工艺

胡欣洁1,2HUXin-jie1,2赵雪梅3ZHAOXue-mei3丁 捷3DINGJie3段丽丽3DUANLi-li3

(1. 江南大学食品学院，江苏 无锡 214122；2. 四川农业大学食品学院，四川 雅安 625014；3. 四川旅游学院，四川 成都 610100)

以加水量、和面时间、静置时间、速冻温度为工艺关键点，在单因素试验基础上，基于模糊综合评价法，利用响应面法优化挤压型速冻青稞鱼面关键工艺参数。试验结果表明：加水量和速冻温度对面条综合品质影响均达到显著水平(P<0.05)，且加水量和速冻温度之间存在明显的协同作用，对面条品质综合评分影响的主次顺序为加水量>速冻温度。而和面时间与静置时间对成品综合品质影响呈正相关，但是影响不显著。最佳关键参数为：加水量18.84%、和面时间12 min、静置时间25 min、速冻温度-32 ℃。

速冻青稞鱼面；工艺；模糊评价法

挤压技术是多学科交叉所产生的一门高新技术。食品挤压是集混合、搅拌、成型等多种操作单元为一体，具有连续加工、方便灵活和高效等优点[1]。将挤压技术应用于面条的生产上，不仅能够减少传统的工艺过程，大大缩短生产周期，降低生产成本，还能够改善产品的组织状态和口感，有效提高成品面条的品质等[2]。王威等[3]采用双螺杆挤压膨化机加工全麦鲜湿面，通过响应面法优化得到的最佳工艺参数为：水分含量41 g/100 g，螺旋转速35 r/min，挤压温度83 ℃；钱平等[4]利用单螺杆挤压机加工非油炸方便面，以正交试验筛选出一组改良剂配方，获得了较好的效果；梁卓然[5]利用挤压技术得到具有良好外观与烹调特性的红稗营养面条；徐颖[6]发现挤压型鱼糜面条的最佳工艺参数为物料外加水分31.1%，机筒温度122.5 ℃，螺杆转速53 r/min；魏益民[7]利用双螺杆挤压机制备玉米面条和荞麦面条，试验结果表明，样品水分含量30%、挤压温度80 ℃左右面条的蒸煮品质最好；隋继学等[8]选取加水量、香椿汁添加量和搅拌辊转速对速冻香椿面条的工艺条件进行优化，得到了最佳工艺参数，该工艺条件下，香椿面条的品质能达到最佳状态。但常见的面条工艺优化考察目标以感官评分、弹性、硬度等简单且少量指标为主，未全面考察关键工艺对成品综合品质的影响，优化效果较片面。

青稞是中国西北、内蒙和西藏等高寒地区广泛栽培种植的一种常见裸大麦，属低脂低糖优质杂粮，有较高的营养价值及医疗保健作用[9-11]。在推动青稞深加工的过程中，考虑到其特殊的保健功效，目前多利用青稞全粉和小麦面粉的混粉生产一些快餐食品、高纤维食品、低能量烘焙食品；本课题组[12]前期曾以青稞粉、小麦粉、鱼糜和谷朊粉等为原料，成功研发出一种工艺简单且风味较佳、营养丰富的单螺旋挤压型速冻青稞鱼面。但采用单螺旋挤压法加工的速冻青稞鱼面与压延法[13](CN 105767886 A)相比，在加工过程中有容易黏连成团，成品率较低，糊化后断条率较高，口感较差等问题。现阶段对于速冻青稞面条品质的改良，基本停留在配方优化的基础上，丁捷等[14]发现青稞粉与麦芯粉混粉比例为1∶9～1∶6时速冻面条成品品质最好。目前对于基于综合评价法的挤压型速冻青稞面条关键工艺优化尚未见报道。

本试验针对挤压型速冻青稞鱼面，基于模糊综合评价法研究关键工艺参数对其品质的影响，利用响应面试验优化显著影响品质综合评分的关键工艺，以期为速冻青稞鱼面进一步工业化生产提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与仪器

1.1.1 试验材料

青稞粉：由甘孜州农科所八美农场提供的康青8号(2016年产)制备；

面条专用粉：临邑县鸿泰制粉有县公司；

谷朊粉：山东渠风食品科技有限公司；

绿色生态井盐：四川久大制盐有限责任公司；

食用纯碱：郑州特正商贸有限公司；

复合磷酸盐：徐州恒世磷酸盐有限公司；

CMC(羧甲基纤维素钠)：郑州特正商贸有限公司。

1.1.2 仪器与设备

电子天平：YB-N型，上海精密仪器仪表有限公司；

高速组织搅碎机：DS-1型，上海标本模型厂；

高速分散器(内切式匀浆机)：XHF-D型，宁波新芝生物科技股份有限公司；

自动面条机：HR2356型，飞利浦投资有限公司；

高精度专业食品物性分析仪：TMS-PRO型，美国TFC公司；

手压封口机：SF-400型，沈阳东泰机械制造有限公司；

急冻柜： RD10型立式，北京荣港顺华制冷设备有限公司；

锤片式粮食试验粉碎机：IFSJ-I型，成都施特威科技发展公司；

电热鼓风干燥箱：101-oA型，北京中兴伟业仪器有限公司；

电子恒温不锈钢水浴锅：HHS-8s型，上海光地仪器设备有限公司。

1.2 速冻青稞鱼面加工工艺

1.2.1 加工工艺 根据文献[12～13]，将草鱼洗净，去头、去鳞、去内脏预处理后得到两片鱼肉。用水洗净鱼肉后，放入5倍水，漂洗2次。然后将鱼肉和水按1∶1(质量比)的比例在组织捣碎匀浆机1 200 r/min下匀浆1 min得到鱼糜。以180 g青稞混粉(青稞粉∶高筋麦芯粉=1∶9)为基准，称取0.10%食用碱，复合磷酸盐0.25%，CMC(羧甲基纤维素钠)0.20%，谷朊粉8.33%，食盐1.25%，鱼糜33.33%，纯净水16.67%。将食用碱、复合磷酸盐、CMC、食盐、纯净水在95 ℃水浴锅中加热溶解，获得复合改良剂溶液。将青稞混粉、谷朊粉混和在匀浆机10 000 r/s的条件下匀浆30 s后，将鱼糜(含复合改良剂、纯净水)一起加入自动面条机中。采用孔径为1 mm的模具，和面8 min后静置15 min单螺旋挤压制得生面条。将生面条经沸水糊化，冷水冷却后沥干，称重分袋包装，然后进行速冻冷藏。面条直接置于微波炉、蒸汽或沸水加热，即可拌上调料食用。

1.2.2 单因素试验

(1) 加水量对速冻青稞鱼面品质的影响：控制加水量分别为10%，12%，14%，16%，18%，20%，探讨对成品面条质构、感官和蒸煮品质的影响。

(2) 和面时间对速冻青稞鱼面品质的影响：控制和面时间分别为4，6，8，10，12，14 min，探讨对成品面条质构、感官和蒸煮品质的影响。

(3) 和面后的静置时间对速冻青稞鱼面品质的影响：控制和面后静置时间分别为4，6，8，10，12，14 min，探讨对成品面条质构、感官和蒸煮品质的影响。

(4) 速冻温度对速冻青稞鱼面品质的影响：控制速冻温度分别为-19，-22，-25，-28，-31，-34 ℃，探讨对成品面条质构、感官和蒸煮品质的影响。

完成单因素试验后，对关键工艺参数与面条品质指标的相关性进行分析，确定显著影响面条综合品质评分的因素。

1.2.3 CCD响应面试验设计 在单因素试验基础上，采用和面时间12 min，静置时间25 min，选择加水量及速冻温度为变量，以面条品质综合评分为考察指标，根据CCD响应面试验设计原理[15]，采取两因素三水平的响应面分析方法对速冻青稞鱼面关键工艺参数进行优化。

1.3 指标的测定

1.3.1 质构特性的测定 根据文献[16～17]的方法，改进如下：取速冻青稞鱼面10 g，不解冻直接放入盛有500 mL沸水中煮熟捞出，置于漏水丝网容器中过水，然后立即放入装有200 mL室温蒸馏水中，2 min后取出沥干至无明水。每次将4根面条水平放置在载物台上，放置方向与平口探头垂直，参数设定(高度30 mm，形变量50 mm，速度60 mm/min，回复力0.375 N，两次压缩停留间隔5 s)。每组试验平行6组，每个仪器参数处理采用去掉最大值和最小值，求平均值的方法。

1.3.2 蒸煮特性的测定

(1) 水分的测定：采用常压干燥法[18]。

(2) 干物质吸水率测定：根据文献[19]，取20根长为22 cm的面条称重，置于500 mL沸腾的蒸馏水中煮制4 min，捞出面条放到滤纸上沥干5 min称重，按式(1)计算干物质吸水率。

(1)

式中：

X——干物质吸水率，%；

M2——煮后面条的重量，g；

M1——煮前面条的重量，g；

W——面条水分含量，%。

(3) 干物质损失率测定：根据文献[20]的方法，修改如下：将测干物质吸水率时剩余的面汤放至常温后，转入500 mL容量瓶中定容混匀，量取50 mL面汤倒入恒重的250 mL烧杯中，放在可调式电炉上蒸发掉大部分水分后，再量取50 mL面汤，如此重复4次，当量取的200 mL面汤在烧杯中蒸发至少许时，将烧杯放入105 ℃烘箱内烘至恒重，取出放入干燥器中冷却至室温称重，按式(2)计算干物质损失率。

(2)

式中：

Y——干物质损失率，%

M——200 mL面汤中干物质质量，g；

G——煮前面条质量，g；

W——煮前面条的水分含量，%。

(4) 面条最佳煮制时间的测定：根据文献[21]的方法，修改如下：取25根速冻面条放入200 mL沸水中，同时开始计时。保持水处于微沸状态下煮制，从2 min开始，每隔10 s取出一根面条，用透明片压开观察面条中间有无白芯，白芯刚消失为止，记录时间，为面条的最佳煮制时间，每个试样进行3个平行。

(5) 面条断条率的测定：参照文献[22]，取25根面条放入200 mL的沸水煮至最佳煮制时间后捞出，观察有无断条，按式(3)计算面条的断条率。

(3)

式中：

N——断条率，%；

n1——断条根数；

n——烹煮根数。

(6) 成品率的测定：按式(4)计算成品率。

(4)

式中：

M——成品率，%；

m1——成品重量，g；

m——投料重量，g。

1.3.3 感官评价 参考文献[23～24]，修改如下：量取500 mL自来水于不锈钢锅中，在2 000 W电磁炉上煮沸，煮至面条芯的白色生粉刚刚消失，立即捞出分装在碗中待品尝。选择10名感官评定员，对不同处理的样品进行色泽、表观状态和风味的感官评定。评价标准见表1。

1.3.4 品质综合评价 评价项目成品率U1、感官评分U2、水分含量U3、吸水率U4、损失率U5、最佳煮制时间U6、断条率U7、硬度U8、黏附性U9、弹性U10、咀嚼性U11，根据前期研究实践并参考文献[25]，确定指标范围：U1=60%～90%，U2=55～90，U3=20%～35%，U4=55%～110%，U5=5%～25%，U6=10～260 s，U7=0%～35%，U8=0.5～1.5 N，U9=0.01～4 mJ，U10=0～4 mm，U11=0～2 N。

表1 速冻面条感官评价标准Table 1 Sensory evaluation quick-frozen noodles

为了进行模糊综合评价，要计算隶属度值，根据线性模型建立如下隶属度[26-27]：

品质综合评分为：

Y=p(U1)×a1+p(U2)×a2+p(U3)×a3+p(U4)×a4-p(U5)×a5+p(U6)×a6-p(U7)×a7+p(U8)×a8+p(U9)×a9+p(U10)×a10-p(U11)×a11，

(5)

式中：

Y——品质综合评分；

ai——各指标在评价体系中所占的比重，由经验确定，品质综合评分ai其值分别为0.05，0.2，0.1，0.1，0.1，0.05，0.1，0.1，0.1，0.05，0.05。

1.4 数据处理

数据统计采用Excel软件，方差分析、Duncan多重比较显著性差异分析、相关性分析用SPSS 20.0，响应面分析采用Desgin 8.0.6。

2 结果与分析

2.1 加水量对速冻青稞鱼面品质的影响

由表2可知，面条品质综合评分随加水量的增加呈现先增加后减小的趋势，加水量为16%～20%时面条品质相对较佳，成品率和吸水率较高，分别达到74.83%～81.10%，72.87%～78.25%，硬度和黏附性适中，咀嚼性、断条率和损失率较低，感官风味口感较好。

2.2 和面时间对速冻青稞鱼面品质的影响

由表3可知，不同处理组的面条品质综合评分差异显著，和面时间10～14 min时面条品质评分较为理想，面条成品率较高，损失率较低，蒸煮品质和质构特性较佳。其中，面条品质综合评分在和面12 min时达到最高值(0.90)，此时感官评分为86.00成品率为83.77%。

2.3 静置时间对速冻青稞鱼面品质的影响

由表4可知，面条品质综合评分随静置时间的延长呈现先增加后减小的趋势。静置20～30 min时面条品质综合评分较高，较其他处理组差异显著(P<0.05)，成品硬度、咀嚼性和黏附性较小，断条率和损失率较低，最佳煮制时间较长。静置时间为25 min时，面条综合品质最佳，显著优于其他处理组(P<0.05)。

2.4 速冻温度对速冻青稞鱼面品质的影响

速冻温度越低，冻结速度越快，所形成的冰晶越小，其对面条内部面筋结构破坏程度越小，成品综合评价越佳。由表5可知，面条品质综合评分随速冻温度的升高总体呈现下降的趋势，在速冻温度为-34～-31 ℃时评分最高(0.88)，-19 ℃时显著下降(0.80)。当速冻温度低于-31 ℃时，成品综合品质评分差异不显著(P>0.05)，因此从工艺成本出发，速冻温度选择在-34～-28 ℃时，面条硬度较为适宜，弹性较高，损失率较低，耐煮不易混汤，感官品质较佳。

表2 加水量对速冻青稞鱼面品质的影响†Table 2 Effect of purified water addition on quick-frozen Highland barley fish noodles quality

† 同列数据中标注不同字母表示差异显著(P<0.05)。

表3 和面时间对速冻青稞鱼面品质的影响†Table 3 Effect of different mixing time on quick-frozen Highland barley fish noodles quality

† 同列数据中标注不同字母表示差异显著(P<0.05)。

表4 静置时间对速冻青稞鱼面品质的影响†Table 4 Effect of different tanding time on quick-frozen Highland barley fish noodles quality

† 同列数据中标注不同字母表示差异显著(P<0.05)。

表5 速冻温度对速冻青稞鱼面品质的影响†Table 5 Effect of different quick-frozen temperatures on quick-frozen Highland barley fish noodles quality

† 同列数据中标注不同字母表示差异显著(P<0.05)。

2.5 关键工艺参数与速冻青稞鱼面品质指标的相关性分析

由表6可知，各工艺参数与面条品质指标之间有一定的相关性。加水量与面条的吸水率呈极显著正相关(P<0.01)，与品质综合评分呈显著正相关(P<0.05)；和面时间与断条率呈显著负相关(P<0.05)，与感官评分呈极显著正相关(P<0.01)；静置时间与硬度呈显著负相关(P<0.05)；速冻温度与最佳煮制时间、品质综合评分呈极显著正相关(P<0.01)，与成品率呈显著正相关(P<0.05)。综上所述，与面条综合品质相关性显著的工艺参数条件为加水量和速冻温度，而和面时间与静置时间对成品综合品质影响呈正相关，但是影响不显著。因此，选择加水量、速冻温度进行后续试验。

2.6 CCD响应面试验结果与分析

2.6.1 CCD响应面试验 CCD试验编码因素水平、实施方案与结果分别见表7、8。

表6 速冻青稞鱼面加工工艺特性间的Pearson相关性分析†Table 6 Pearson correlation analysis between quick-frozen Highland barley fish noodles and Processing Technology

† **.在 0.01 水平上显著相关；*. 在 0.05 水平上显著相关。

表7 编码因素水平Table 7 The coded form of factor level

表8 试验实施方案与结果Table 8 Experiment implementing plan and results

2.6.2 方差分析 对表8试验数据进行回归拟合，得到品质综合评分(Y)为响应值的回归方程：

Y=0.97+0.036A-0.029B-0.034AB-0.058A2-0.057B2。

(6)

表9 综合品质评分的方差分析†Table 9 Variance analysis of the comprehensive quality scores

2.6.3 单因素效应分析 采用降维分析法进行单因素效应分析，即将回归方程中两个因素固定在零水平，分别得到2个因素的因素模型：

YA=0.97+0.036A-0.058A2，

(7)

YB=0.97-0.029B-0.057B2。

(8)

由图1可知，随着水量的增加、速冻温度的增高，面条的品质综合评分呈现先增加后降低的趋势，各因素在-0.5～0.5水平间对品质综合评分的影响存在极大值，曲线的弯曲程度为A>B，因此对面条品质综合评分影响的主次顺序为加水量>速冻温度。

2.6.4 因素交互作用分析 加水量和速冻温度的交互作用对面条品质综合评分的影响见图2。当加水量在18.20%左右和速冻温度达到-31.20 ℃左右时，品质综合评分达到最大值(0.98)；在加水量>18.20%、速冻温度>-31.20 ℃时，品质综合评分随水量、速冻温度的增加而增加，这是两个因素协同所致，可能是水量的增加，有利于面筋组织的充分形成，弹性增加，不容易被拉断[28]；随速冻温度的上升，在一定范围内会防止因速冻温度过低而使面条表面出现干裂、粗糙的现象，品质较佳。当加水量大于18.20%、速冻温度大于-31.20 ℃时，评分随加水量和速冻温度的增加而降低，可能是水量过高时，面条较柔软，难以切分；而速冻温度越高，冻结的速度越慢，在面条组织内形成的冰晶颗粒越大，越容易破坏面筋网络结构，导致品质下降[29-30]。

A. 加水量 B. 速冻温度图1 单因素轨迹图Figure 1 Perturbation of single factors

图2 各因素交互作用的响应面图

Figure 2 Response surface plots showing the interactive effects of two factors on bacteriostatic rate

2.6.5 关键工艺参数优化及验证实验结果 通过Desgin 8.0.6进行模型优化的最佳工艺参数为：加水量18.84%、速冻温度-32.14 ℃，品质综合评分预计能够达到0.984，为了实际生产操作的便利，将工艺参数调整为加水量18.84%、速冻温度-32 ℃。利用此工艺进行验证实验，重复5次，得到的品质综合评分为0.982±0.006，优于其他工艺组合。

3 结论

对于挤压型速冻青稞鱼面加工工艺而言，加水量、和面时间、静置时间和速冻温度均为重要关键工艺，但加水量和速冻温度对面条综合品质影响更显著(P<0.05)，且加水量和速冻温度之间存在明显的协同作用，对面条品质综合评分的影响的主次顺序为加水量>速冻温度。而和面时间与静置时间对成品综合品质影响呈正相关，但是影响不显著。

试验获得挤压型速冻青稞鱼面最佳工艺参数：加水量18.84%、和面时间12 min、静置时间25 min、速冻温度-32 ℃，此时品质综合评分为0.982。通过此方法生产的鱼面不仅口感良好，质构特性和蒸煮特性较佳，还有效解决了单螺旋挤压型速冻青稞鱼面在加工过程中有容易黏连成团、成品率较低，糊化后断条率较高，口感较差等问题，为青稞主食工业化的生产提供了依据。本研究主要是针对单螺旋挤压面条机的特点进行工艺参数的优化，并未考虑速冻青稞鱼面本身的工艺条件，后续将针对鱼糜加工工艺、鱼面速冻的时间和冷藏时间等进行深入研究。

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基金项目：山东省农业产业技术体系建设经费资助项目(编号：SDAIT-07-07)

作者简介：孙亚男，女，青岛农业大学在读硕士研究生。

通信作者：李文香(1963-)，女，青岛农业大学教授，博士。 E-mail:xiang7332@126.com

收稿日期：2016-12-14

基金项目：吉首大学大学生研究性学习与创新性实验计划项目(编号：教通[2015]21-55)

作者简介：余兆硕，男，吉首大学在读本科生。

通信作者：麻成金(1963—)，男，吉首大学教授，硕士。 E-mail: machengjin368@126.com

收稿日期：2017—03—15

Research on the key technological application of extrusion type quick-frozen highland barley fish noodle based on the fuzzy comprehensive

(1.SchoolofFoodScienceandTecnology,JiangnanUniversity,Wuxi,Jiangsu214122,China;2.CollegeofFoodScience,SichuanAgriculturalUniversity,Ya’an,Sichuan625014,China;3.SichuanTourismCollege,Chengdu,Sichuan610100,China)

Taking the Water addition, mixing time, settling time and freezing temperature as factors, response surface experiments were used to optimize the technological application of extrusion type quick-frozen highland barley fish noodle based on the results of single factor experiments by the fuzzy comprehensive. Results were as followed: Water addition and freezing temperature with the quality of noodle were significant(P<0.05), which have synergistic enhancing effects. The primary and secondary order of technological factors that affect the total quality score of noodle were water addition and freezing temperature, respectivley. Mixing time and settling time on consumer behavior on the total quality score of noodle was positively correlated, but the impact was not significant. The optimum parameters for extrusion type quick-frozen highland barley fish noodle were: water addition 18.84%, mixing time of 12 min, settling time of 25 min and freezing temperature of -32 ℃.

quick-frozen highland barley fish noodle; technological; fuzzy comprehensive

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.04.032

广西壮族自治区高等学校科学研究项目(编号：KY2015YB519)；广西大学生创新创业项目(编号：201513639015)

张佳艳，女，广西科技大学鹿山学院讲师，硕士。

熊建文(1981—)，男，广西科技大学鹿山学院副教授，硕士。E-mail: 43725922@qq.com

2017—01—11