绿麦挂面配方及干燥工艺参数优化

张仲欣，许 凯，许 丹，任广跃

(河南科技大学 食品与生物工程学院，河南 洛阳 471023)

绿麦挂面配方及干燥工艺参数优化

张仲欣，许 凯，许 丹，任广跃

(河南科技大学 食品与生物工程学院，河南 洛阳 471023)

研究了氯化钠、碳酸氢钠、羧甲基纤维素钠的添加比例(质量分数)对绿麦挂面耐煮性和色泽的影响。通过响应面分析得到绿麦挂面颜色最好的添加剂配方：氯化钠添加比例为1.50%，碳酸氢钠添加比例为0.53%，羧甲基纤维素钠添加比例为0.10%。通过正交试验得到感官评分和挂面断条率都较好的较优干燥参数组合：干燥温度40 ℃，风速2 m/s，干燥时间240 min。

绿麦；挂面；工艺；干燥方法；感官品质

0 引言

随着生活方式从温饱型向保健型转变，人们开始追求以食疗代替药物治疗的健康饮食方式。彩色小麦中含有丰富的蛋白质以及大量的硒、锌、钙、铁、碘等微量元素和矿物质，可以满足人们对微量元素和矿物质等的需求。同时，彩色小麦含有的花色苷对人体也有一定的保健作用。文献[1-2]研究发现:绿麦中微量元素与绿麦的质量比分别为Se 0.076 mg/kg，Zn 40.80 mg/kg，Fe 184 mg/kg，Ca 710 mg/kg。这些营养成分均是植物本身富集存在，相对于其他食品添加剂，更容易被人体吸收。同时，文献[2]发现：彩色小麦显色是因为种子中含有丰富的花色苷类物质，具有抗炎、抗肥胖、抗癌等功效。但由于彩色小麦含有的蛋白质较普通小麦多，使得面粉的黏聚性降低，面条的煮制损失较大。文献[3]采用添加黑米等方法来增加面粉的黏聚性，但外来物质的加入不能使面筋充分混合。

挂面是一种耐储存的方便食品,目前市场上挂面花色品类较多。相对于添加其他辅料加工而成的花色挂面来说，绿麦作为彩色小麦的一种，本身含有的花色苷类物质可以使其成品显现出绿色，但由于磨粉过程除去大量麸皮，使其显色不明显。加入碳酸氢钠可改变面团弹性，形成碱性条件，不仅可对面筋品质产生积极影响，还可对绿麦挂面显现的颜色产生一定的有利影响，使其绿色更加明显，增加其感官品质，且加工工艺更加简单，具有独特优势。文献[3-5]研究发现：添加羧甲基纤维素钠可增强直链淀粉的黏聚性，增强内部结构的紧密性，减少煮制损失，改善面条煮制特性。文献[6-8]的研究结果表明：加入氯化钠可增加面条食用口感，减少煮制损失。因此，本文在控制碳酸氢钠添加比例来改变面团特性的同时，也探究其他添加剂对绿麦挂面品质的改良作用。同时，参照文献[9]的干燥方法，研究了干燥工艺对绿麦挂面品质的影响，以期得到高品质的绿麦挂面。

1 材料与设备

绿麦面粉，三门峡中普农业科技有限责任公司；添加剂：氯化钠(NaCl)、碳酸氢钠(NaHCO3)、羧甲基纤维素钠(sodium salt of carboxymethyl cellulose,CMC-Na),均为市售食品级。

压面条机，永康市富康电器有限公司；202型电热鼓风干燥箱，北京科伟永兴仪器有限公司；C21-J01型电磁炉，杭州九阳生活电器有限公司；803302型布拉本德黏度仪，德国Brabender公司；Color I5型色差计，美国Xrite 公司；5544型质构仪，日本Instron公司；GHRH-20型热泵干燥机，广东省农业机械研究所。

2 方法

2.1 工艺流程

挂面加工工艺流程：绿麦面粉等原料和辅料→和面→熟化→压片→压延→切条→烘干→定量切断→包装。

品质检测流程：绿麦挂面→煮制→过水→指标评定。

2.2 单因素试验配比

称取200 g绿麦面粉，加入75 mL纯净水，分别对添加剂的添加比例(质量分数，下同)进行单因素试验。氯化钠的添加比例分别为1.0%、2.0%、3.0%、4.0%；碳酸氢钠的添加比例分别为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%；羧甲基纤维素钠的添加比例分别为0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%。熟化时间均为30 min。

2.3 响应面法优化绿麦挂面添加剂配比

采用Box-Behnken试验设计原理，为保证后期煮制品质，测定均使用200 g绿麦面粉为原料，选取氯化钠添加比例(A)，碳酸氢钠添加比例(B)，羧甲基纤维素钠添加比例(C)为试验因素，以色差为指标进行3因素3水平响应面分析，确定添加剂最佳配方。Box-Behnken试验设计因素水平编码如表1所示。

表1 Box-Behnken试验设计因素水平编码表

表2 正交试验因素水平编码表

2.4 绿麦挂面干燥工艺优化

绿麦挂面用热泵干燥机进行干燥。选择干燥温度(A)、风速(B)和干燥时间(C)为试验因素，采用L9(34)正交表进行正交试验，因素水平编码如表2所示。

2.5 理化指标检测方法

本试验主要参照文献[10]的方法对绿麦挂面理化指标进行检测。对干燥好的绿麦挂面进行煮制，测定其吸水率和干物质损失率。选定对绿麦挂面品质影响较大的色差为指标进行响应面分析，确定最佳配方。以感官评分和挂面断条率作为正交试验的指标,评定绿麦挂面的干燥效果。

2.5.1 煮制吸水率的测定

参照国家标准LS/T 3212—2014《挂面》[11]测定绿麦挂面的干燥效果:取20根长度相等、约为18 cm的绿麦挂面称取质量，记为总质量M1，然后将其置于500 mL沸腾的蒸馏水中煮制5 min后捞出，沥干5 min后再次称取质量，记为总质量M2，挂面的煮制吸水率 (%)=(M2-M1)×100/M1。煮制吸水率越小，说明越耐煮。

2.5.2 煮制损失率的测定

绿麦挂面经煮制后，待面汤降到室温，将面汤移入至500 mL容量瓶定容并混匀，移出50 mL面汤于恒质量的250 mL烧杯中，置于电炉上蒸发掉大部分水备用，重复4次。将总体积为200 mL的面汤蒸发后的浓缩液集中到烧杯内，置于105 ℃烘箱烘至恒质量后称取质量，记为M。煮制损失率(%)=2.5M×100/M1。煮制损失率越小，说明挂面越耐煮。

2.5.3 色差的测定

参照文献[12]的方法，用色差仪测定绿麦挂面表面色差，分别测量L*、a*、b*，其中，L*代表亮度，a*代表红绿度，b*代表黄蓝度。本试验选取未添加任何添加剂的绿麦挂面作为标准样品，色差值△E*表示被测样品色泽与标准样品色泽之间的总色差的差异。△E*数值计算方法参照文献[12]，△E*= [(△L*)2+(△a*)2+(△b*)2]1/2，每个试验样品测量3次，取平均值。△L若大表示偏白，若小表示偏黑；△a若大表示偏红，若小表示偏绿；△b若大表示偏黄，若小表示偏蓝。△E*越大，说明绿色越突出。

2.5.4 感官质量评定标准

参照文献[6-10]对挂面整体感官进行评价，由于目前没有专门针对绿麦挂面的评定标准，对比绿麦挂面品质特性，请15位具有一定感官评定基础的品尝者，对每一批次试验的绿麦挂面进行感官评定，感官质量评价标准见表3，主要从色泽、表面状况、适口性、韧性和弹性等方面对面条品质进行评定。

表3 感官质量评价标准表

2.5.5 面条质构的测定方法

参照文献[13-14]中面条品质评价的方法，使用质构仪，采用质地多面剖析(texture profile analysis,TPA)质构测试方法，即二次咀嚼测试，主要是通过模拟人口腔的咀嚼运动，对固体或半固体样品进行二次压缩，连接计算机，通过界面输出相应的测试曲线。参照文献[12]，对于面条质地的主要研究指标为硬度、弹性、黏聚性、恢复性，其次是胶着性和咀嚼性。

3 结果与分析

3.1 添加剂添加比例对面条品质的影响

3.1.1 氯化钠添加比例对面条品质的影响

添加氯化钠是为了改善面团的延伸性，促进面筋结构的紧密性，增加面条弹性和韧性[13]。氯化钠添加比例对绿麦挂面品质的影响如图1所示。

图1 氯化钠添加比例对绿麦挂面品质的影响

由图1可以看出：随着氯化钠添加比例的增加，绿麦挂面的煮制吸水率显著降低，这可能是因为氯化钠阻碍了面筋蛋白的吸水膨胀，增加了面筋的筋度。继续增加氯化钠添加比例，煮制吸水率降低后趋于平缓，可能是由于改善作用到了极限。随着氯化钠添加比例的增加，煮制损失率逐渐增加。

氯化钠添加比例对绿麦挂面TPA品质特性的影响如表4所示。从表4可以看出：随着氯化钠添加比例逐渐增大，面条的咀嚼性逐渐变好。为了尽可能将煮制损失率控制在较低范围，同时保证面条口感，将氯化钠的添加比例定在2.0%左右。

表4 氯化钠添加比例对绿麦挂面TPA品质特性的影响

3.1.2 碳酸氢钠添加比例对面条品质的影响

参照2.2中碳酸氢钠添加比例的单因素试验方法进行试验。通过对试验结果分析，碳酸氢钠添加比例对煮制损失率和吸水率没有显著影响，但是对面条颜色变化有显著影响。选取碳酸氢钠添加比例为0%的绿麦面条样品作为标准样，对不同碳酸氢钠添加比例的绿麦面条作对照试验，挂面色差计算结果如表5所示。

表5 添加碳酸氢钠的挂面色差计算结果

从表5可以看出：碳酸氢钠的添加比例越大，对绿麦挂面△E*的影响越大，颜色变化越显著，绿色越明显。添加碳酸氢钠的主要目的是形成碱性条件，从而促进绿麦中类黄酮类物质从无色转变成黄色，又因为在碱性条件下，绿麦中含有的铁等矿物质能够对影响显色的花色苷类物质产生影响。两者共同作用下使绿麦面条颜色能够凸显其本身特点，因此碳酸氢钠的添加比例越大，绿麦面条成品的绿色越明显。为了使绿麦面条能够通过碳酸氢钠的添加突出其颜色特点，同时又不对面条风味产生过大的影响，选取碳酸氢钠的添加比例为0.5%～1.0%较合适。

3.1.3 羧甲基纤维素钠添加比例对面条品质的影响

羧甲基纤维素钠是一种可食用胶，具有很强的亲水性。绿麦中含有较多的蛋白质，会影响淀粉的吸水性和面条的品质特征，在面团的制作过程中，食用胶的添加可以改善面团的拉伸阻力和拉伸面积[14]。羧甲基纤维素钠添加比例对绿麦挂面品质的影响如图2所示。

由图2可以看出：随着羧甲基纤维素钠添加比例的增加，煮制吸水率和煮制损失率都有明显的变化。由于绿麦面粉中蛋白质含量较高，添加羧甲基纤维素钠主要是为了增加蛋白质和淀粉之间的黏聚性，减小煮制损失率。此外，由于煮制吸水率越高，面条的耐煮性越差，因此将羧甲基纤维素钠的添加比例控制在0.10%左右较合适。

图2 羧甲基纤维素钠添加比例对绿麦挂面品质的影响

3.2 响应面分析的试验设计与结果

3.2.1 响应面分析的回归试验

在单因素试验的基础上，选取氯化钠添加比例为1.50%～2.50%，碳酸氢钠添加比例为0.50%～1.00%，羧甲基纤维素钠添加比例为0.05%～0.15%，比较分析色差、咀嚼性与模型的相关性大小。分析结果表明：色差与模型的相关性最大，为11.30，因此选择以色差为指标，通过Box-Behnken试验设计，进行响应面分析。

将试验方案中的编码值用表1中对应的参数值进行替换，采用Design-Expert 8.0软件对试验数据进行二次完全回归分析，对绿麦挂面进行Box-Behnken试验并对结果进行分析。得到3种添加剂对绿麦挂面煮制后色差的回归方程为:Y=6.324+1.868A-0.989B+138.285C+22.893AB-6.918AC+43.123BC-5.004A2-35.594B2-770.490C2,P=0.002 8，显著性水平α=0.01。相应的最佳配方：氯化钠的添加比例为1.50%，碳酸氢钠的添加比例为0.53%，羧甲基纤维素钠添加比例为0.10%。相应的色差△E=12.919。

3.2.2 响应面分析

固定羧甲基纤维素钠添加比例为0.10%，利用回归方程得到氯化钠、碳酸氢钠的添加比例交互作用对绿麦挂面色差影响的响应面图，如图3所示。固定碳酸氢钠的添加比例为0.75%，利用回归方程得到氯化钠、羧甲基纤维素钠的添加比例交互作用对绿麦挂面色差影响的响应面图，如图4所示。固定氯化钠的添加比例为2.00%，利用回归方程得到碳酸氢钠、羧甲基纤维素钠的添加比例交互作用对绿麦挂面色差影响的响应面图，如图5所示。

图3 氯化钠、碳酸氢钠的添加比例交互作用对绿麦挂面色差影响的响应面图图4 氯化钠、羧甲基纤维素钠的添加比例交互作用对绿麦挂面色差影响的响应面图

由图3可知：羧甲基纤维素钠添加比例为 0.10%时，氯化钠添加比例在 2.00%～2.10%、碳酸氢钠添加比例在0.70%～0.80%，色差△E在这一范围内有最大值。由图4可知：碳酸氢钠的添加比例为0.75%时，氯化钠的添加比例在2.00%～2.10%，羧甲基纤维素钠添加比例在0.09%～0.11%，色差△E在这一范围有最大值。由图5可知：氯化钠的添加比例为2.00%时，碳酸氢钠的添加比例在0.70%～0.80%，羧甲基纤维素钠的添加比例在0.09%～0.11%，色差△E在这一范围有最大值。综合分析这3个交互作用范围对色差值的影响，得到：氯化钠添加比例在1.50%～2.20%、碳酸氢钠添加比例在0.55%～0.82%、羧甲基纤维素钠添加比例在0.07%～0.14%时，色差△E均大于11。通过响应面分析可以得出预测的最佳添加比例为：氯化钠1.50%，碳酸氢钠0.53%，羧甲基纤维素钠0.10%，预测色差△E为12.919。

图5 碳酸氢钠、羧甲基纤维素钠的添加比例交互作用对绿麦挂面色差影响的响应面图

为了验证最优配方，进行3次验证试验，得出的挂面色差均值为12.648±1.69，与预测值较接近。同时，对该配方下的面条品质特性进行蒸煮品质和感官评定测定，均在较优范围内。

3.3 绿麦挂面干燥工艺参数的优化

绿麦挂面干燥分为4个阶段：冷风定条→保潮出汗→升温降潮→降温散热。其中，初始阶段，冷风干燥需要将温度控制在低于室温1～5 ℃；保潮出汗阶段，控制温度在35～40 ℃。本试验主要在升温降潮阶段进行。

用L9(34)正交表进行试验，以干燥温度(A)、风速(B)和干燥时间(C)为3个试验因素，正交试验因素水平编码表见表2，以感官评分和挂面断条率为指标。因为同时考察两个指标，因此，试验结果采用加权综合评分法进行极差分析，得到使两个指标都较好的较优干燥参数组合。两个指标的加权系数都取0.5，消除量纲后进行加权计算得到综合评分，用综合评分进行极差分析，得到较优参数组合。正交试验结果及极差分析如表6所示。

表6 正交试验结果及极差分析

通过极差分析可知:各因素对指标影响的主次为B>C>A，较优参数组合为A1B2C3。即：干燥温度40 ℃，风速2 m/s，干燥时间240 min，接近第2号试验，可以看出感官评分和挂面断条率两个指标都较好。也就是说，低温长时间干燥对绿麦挂面干燥较有利。为了验证较优参数组合的可信性，在较优参数组合下进行了3次验证试验，两个指标的平均值分别为：感官评分91.5，挂面断条率0.09%，接近正交试验结果，说明较优参数组合可信。

4 结论

(1)由于绿麦中蛋白质含量较高，加入氯化钠和羧甲基纤维素钠使得面团及面条弹性得以改善，提高了面条口感，同时降低了面条的煮制损失；加入碳酸氢钠增强了绿麦挂面的绿色。

(2)通过响应面分析得到了使绿麦挂面颜色最好的添加剂配方：氯化钠添加比例为1.50%，碳酸氢钠添加比例为0.53%，羧甲基纤维素钠添加比例为0.10%。

(3)通过正交试验得到使感官评分和挂面断条率都较好的较优干燥参数组合为：干燥温度40 ℃，风速2 m/s，干燥时间240 min。

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国家自然科学基金项目(31671907)；河南省高校科技创新团队支持计划基金项目(16IRTSTHN009)

张仲欣(1957-)，男，河南偃师人，教授，硕士，硕士生导师，主要研究方向为农产品加工技术.

2017-03-15

1672-6871(2017)06-0063-07

10.15926/j.cnki.issn1672-6871.2017.06.013

TS201.1

A