响应面法优化破壁猴头菇粉、人参粉半干面工艺

方颂平 ，卞辰，杨娜，胡运成，金锐，徐亚

1. 亳州学院生物与食品工程系（亳州 236800）；2. 养生型配制酒亳州市重点实验室（亳州 236800）

猴头菇营养丰富，含有丰富蛋白质和人体所必需的8种氨基酸[1]。研究发现，猴头菇提取物颗粒能有效改善慢性萎缩性胃炎和胃黏膜损伤[2]，猴头菇多糖对慢性胃溃疡形成有明显抑制作用[3]，因此利用猴头菇可开发系列养胃食品，如猴头菇饼干[4]、果醋、挂面[5-6]、益生菌奶片[7]等；人参是中国传统名贵中药材，具有延缓衰老的功效[8]，原中华人民共和国卫生部规定5年及5年以下人工种植人参可用于普通食品开发；近年来，细胞破壁技术在中药饮片[9]、食品原料[10]得到广泛应用。细胞破壁技术将物料粉碎至10 μm以下，大部分细胞的细胞壁被打破[11]，通过破壁粉碎可改善有效成分溶出效率[12]。

半干面是生湿面及制品[13]的一种，保留了生湿面制品的口感，又使保质期得到延长[14]，半干面市场份额逐年增加。随着消费者对营养和健康的追求，营养型半干面成为一个重要研究方向。蒲传奋等[15]以红枣和秋葵为辅料开发一种复合营养生湿面，黄梓芮等[16]以猴头菇、魔芋粉研制烘干面条；目前以破壁猴头菇、人参粉为辅料制作半干面的研究，鲜有报道。

1 材料与方法

1.1 主要材料

麦芯粉（益海周口小麦工业有限公司）；谷朊粉（新乡良润全谷物食品有限公司）；猴头菇粉、人参粉（人工种植，亳州康美中药材市场）。

1.2 仪器与设备

JYN-YM1家用面条机（杭州九阳生活电器有限公司）；UV-9000S分光光度计（上海元析仪器有限公司）；XDW-15B振动式超微粉碎机（济南达微机械有限公司）；生化培养箱（上海跃进医疗器械有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 破壁猴头菇粉、破壁人参粉制备

将猴头菇粉、人参粉烘干到水分12%以下，采用超微粉碎机，粉碎颗粒度＜0.048 mm。

1.3.2 半干面制作流程

半干面制备参考徐丹等[17]方法。半干面制作流程：和面→醒发（25 ℃、20 min）→压延→成型→适度脱水→缓苏→整形→包装。

1.3.3 面条感官评分测定

取面条50 g，置于500 mL水中，维持水微沸，面条中间白芯刚消失时取出，用水冲10 s，感官评分标准参考SB/T 10137面条品尝项目和评分。

1.3.4 半干面延伸特性测定

取5根成型半干面，切成20 cm，拉伸后断裂时长度与原长度之差，即为半干面延伸特性；

1.3.5 半干面面汤透光率

取30根半干面，加水1 000 mL，煮5 min，取面汤100 mL于烧杯中，静置10 min，在720 nm测定上清液透光率。

1.4 单因素试验

以面粉100 g为基准，破壁猴头菇粉、破壁人参粉、谷朊粉添加量分别为5%，3%和2%，依次考察加水量（43%，44%，45%，46%，47%和48%），按1.3.2方法制备半干面，确定最佳加水量；选择最佳加水量，破壁猴头菇粉按（3%，4%，5%，6%，7%和8%），破壁人参粉按（1%，2%，3%，4%，5%和6%）及谷朊粉按（0，0.5%，1.0%，1.5%和2.0%，2.5%）添加，按1.3.2方法制备半干面，以感官评分、面汤透光率和面条延伸特性为评价指标，确定破壁猴头菇粉、破壁人参粉和谷朊粉的最佳添加量。

1.5 Box-Behnken响应面优化试验设计

采用Design-Expert 8.0.6软件，以面汤透光率为响应值，以破壁猴头菇粉（A）、破壁人参粉（B）、谷朊粉（C）添加量为因素，采用Box-Behnken设计三因素三水平的响应面优化试验方案，见表1。

表1 Box-Behnken试验因素水平表 单位：%

1.6 数据处理

采用Excel 2010进行数据分析和图形绘制，SPSS 19.0分析数据显著性，在p＜0.05水平上说明存在显著差异，Design-Expert 8.0.6软件进行响应面数据分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 加水量对半干面品质的影响

加水量对半干面品质的影响如图1所示。加水量超过46%后，感官评分逐渐下降，而半干面的延伸特性随着加水量增加逐渐增加。但加水量超过46%后，面团太软，出现面条黏连现象，导致感官评分下降。通过单因素方差分析可知，加水量为46%时，感官评分与其他水平结果相比具有显著差异（p＜0.02）。

图1 加水量对感官评分和延伸特性的影响

2.1.2 破壁猴头菇粉对半干面品质的影响

破壁猴头菇粉对半干面的品质影响如图2和图3所示。破壁猴头菇粉添加量为3%～8%时，半干面感官评分呈先增加后减少趋势。通过单因素方差分析可知，破壁猴头菇粉添加量为5%时，感官评分与其他水平结果相比具有极显著差异（p＜0.01）。但从图3可以看出，随着破壁猴头菇粉添加量增加，面汤透光率和延伸特性呈持续下降趋势。主要原因为随着破壁猴头菇粉添加量增加，影响面筋网络的形成以及半干面的适口性和韧性。此外，破壁猴头菇粉增加导致面汤透光率下降。

图2 破壁猴头菇粉对感官评分影响

图3 破壁猴头菇粉对面汤透光率和延伸特性的影响

2.1.3 破壁人参粉对半干面品质的影响

破壁人参粉对半干面品质的影响如图4和图5所示。破壁人参粉添加量为1%～6%时，半干面的感官评分、延伸特性和面汤透光率呈先增加后降低趋势。通过单因素方差分析可知，破壁人参粉添加量为3%时，感官评分与其他水平结果相比具有显著差异（p＜0.02），面汤透光率和延伸特性与其他水平相比差异极显著（p＜0.01）。但破壁人参粉有苦味[18]，添加量过高，半干面苦味明显，感官评分下降。

2.1.4 谷朊粉对半干面品质的影响

谷朊粉粉添加量对半干面品质的影响如图6和图7所示。随着谷朊粉添加量增加，半干面的感官评分、延伸特性和面汤透光率呈增加趋势。通过单因素方差分析可知，谷朊粉添加量为2%时，感官评分、面汤透光率与其他水平结果差异极显著（p＜0.01），延伸特性与其他水平结果差异不显著（p＞0.05）。

图4 破壁人参粉对感官评分的影响

图5 破壁人参粉对面汤透光率和半干面延伸特性的影响

2.2 响应面优化破壁猴头菇、人参粉半干面工艺

2.2.1 回归模型的建立及方差分析

根据单因素试验结果，选取破壁猴头菇粉（A）、破壁人参粉（B）、谷朊粉（C）添加量为考察因素，以差异极显著的面汤透光率（Y）为响应值进行3因素3水平的响应面优化试验，响应面分析结果见表2，方差分析结果见表3。

图6 谷朊粉对感官评分的影响

图7 谷朊粉对面汤透光率和半干面延伸特性的影响

表2 响应面法设计与试验结果

表3 以面汤透光率为评价指标的响应面试验回归模型方差分析

运用Design-Expert 8.0.6软件对表2试验数据进行回归分析，并进行方程拟合，获得以面汤透光率（%）与破壁猴头菇粉（A）、破壁人参粉（B）、谷朊粉（C）的回归方程：Y=68.62-5.46A-1.19B+4.61C+1.50AB-（1.0E-2）AC-2.65BC+0.86A2-4.98B2-1.62C2。

由表3可知，模型p＜0.000 1，说明回归模型效果极显著，具有统计学意义。模型失拟项p=0.735 7＞0.05，失拟项不显著，所选模型与试验的拟合度较好。3个因素破壁猴头菇粉（A）、破壁人参粉（B）、谷朊粉（C），F值分别为71.92，3.43和51.31，表明3个因素对面汤透光率影响的主次顺序关系依次为A＞C＞B，二次项B2对结果影响极显著（p＜0.01），其他项对结果影响不显著（p＞0.05）。

2.2.2 各因素交互作用的响应面分析

各因素交互作用对半干面面汤透光率影响如图8所示，因素B与因素C之间所形成的响应面曲面坡度在两因素交互作用响应面图中最为陡峭，即破壁人参粉添加量（B）与谷朊粉添加量（C）之间交互作用对半干面面汤透光率的影响最大。结果与表3方差分析所得破壁人参粉添加量（B）与谷朊粉添加量（C）之间交互作用对半干面面汤透光率的影响显著（p＜0.05）的结论吻合。

图8 各因素交互作用对面汤透光率影响的响应曲面及等高线

2.2.3 最佳工艺验证试验

通过Design-Expert 8.0.6软件分析，确定破壁猴头菇、人参粉半干面最佳配方工艺：破壁猴头菇粉添加量为4%、破壁人参粉添加量为3.0%、谷朊粉添加量为2.5%。在此优化条件下，半干面面汤透光率预测值为84.05%。以最优条件验证破壁猴头菇、人参粉半干面的面汤透光率为83.96%，与预测值基本一致，证明模型合理可靠。

3 结论

根据单因素试验结果，以破壁猴头菇粉、破壁人参粉、谷朊粉添加量为考察因素，差异极显著的面汤透光率为响应值进行响应面优化试验，建立破壁猴头菇粉、人参粉半干面工艺二次回归模型，研究出最佳工艺为破壁猴头菇粉添加量为4%、破壁人参粉添加量为3.0%、谷朊粉添加量为2.5%，面汤透光率为83.96%，与模型预测值基本一致。通过方差分析，验证模型的预测值与实际值拟合度较高。研究结果可为开发营养型半干面提供参考。