鲜湿米面条工艺优化及品质分析

刘晓飞，赵香香，吴浚滢，戚月娜，刘畅，张智，张娜

（哈尔滨商业大学食品工程学院，黑龙江 哈尔滨 150028）

中国水稻产量居世界第一，占世界水稻产量的30%[1-2]。但是在稻米加工过程中会产生约14%的碎米，造成了稻米资源的严重浪费[3]。米面条是一种传统食品，在我国具有悠久的历史[4]。大米因不含面筋蛋白、过敏性低[5-7]，是制作米面条的合适原料。但与小麦相比，大米因不含麸质使米面条的延展性和黏结性大大降低，成为大规模制备米面条产品的一个严重缺陷[8]。因此，加入某些改良剂可能是改善米面条品质的有效方法[9]。羧甲基纤维素钠（carboxyl methyl cellulose，CMC）可以提高米面条的稳定性，并起到保鲜剂的作用[10]；玉米淀粉具有直链淀粉含量高、颗粒膨胀受限、凝胶稳定性高、蒸煮损失率低等优点，是制备优质米面条的理想原料[11]。王园园等[12]开发制备米面条的新工艺，结果表明将直链淀粉含量为23.53%的早籼米浸泡，按照米水质量比1∶0.7进行蒸煮并冷却，在1 500 r/min条件下高速搅拌、压片、切割，制成的米面条品质较好。Seetapan等[13]采用挤压技术对天然米粉的结构和理化性质进行物理改性，向米粉中添加膨化米粉制备米面条，结果表明米粉与膨化米粉的质量比在40∶60时与适量的水（60 g/100 g面粉）混合，面团光滑无黏性，最终得到表面均匀光滑的面条。目前国内对鲜湿面条的研究主要集中在小麦面条和杂粮面条，米面条的研究还需要进一步探索。

本试验采用碎米为原料进行单因素和响应面试验，将纯米粉面条、小麦面条和最优条件下制备的米面条的蒸煮特性、质构特性、感官评价和微观结构进行对比分析，旨在优化米面条最佳配方及工艺，为碎米资源的高值化利用和稻米主食工业化生产提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

碎米：黑龙江省五常金禾米业有限责任公司；玉米淀粉：新乡良润全谷物食品有限公司；CMC：上海化学试剂站分装厂；食盐、高筋小麦粉：市售。

1.2 仪器与设备

TA－XT2i质构仪：英国SMS公司；ES-2030冷冻干燥仪、S3400N扫描电子显微镜：日本日立公司；DC-1500A高速多功能粉碎机：浙江武义鼎藏日用金属制品厂；LT2001E电子天平：常熟市天量仪器有限责任公司；YH-26CM多功能电热锅：周村鸿泰电热电器厂；FLY2150压面机：九阳股份有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 面条的制备

原料预处理：碎米→粉碎→过100目筛。工艺流程：称料→和面→醒发→挤压→煮制→冷却→熟挤压面条。

1.3.2 单因素试验

以质构特性、蒸煮损失率和感官评分为指标，以100 g碎米粉为基准，研究水添加量（60、65、70、75、80 mL）、CMC 添加量（0%、0.6%、1.2%、1.8%、2.4%）、玉米淀粉添加量（10%、15%、20%、25%、30%）及醒发温度（25、35、45、55、65℃）对米面条品质的影响。

1.3.3 响应面试验

根据Box-Behnken试验设计原理和单因素试验结果，选取水添加量、CMC添加量和玉米淀粉添加量3个影响因素，各取3个水平，进行三因素三水平共17个试验点的响应面分析试验。试验因素与编码如表1所示。

表1 响应面因素及水平Table 1 Response surface factors and levels

1.3.4 米面条性质的测定

1.3.4.1 蒸煮特性的测定

参照黄滢洁等[14]的方法，对米面条的蒸煮损失率、吸水率、断条率和延伸率进行测定，各指标计算公式如下。

1.3.4.2 质构特性的测定

参考范亭亭等[15]的测试参数和方法，采用质构仪的P/36R探头测定米面条的硬度、弹性、咀嚼性和内聚性4个指标。

1.3.4.3 感官品质的测定

参照张艳等[16]的方法对米面条进行感官评价，评分标准见表2。

表2 米面条的评分标准Table 2 Scoring standard of rice noodles

续表2 米面条的评分标准Continue table 2 Scoring standard of rice noodles

1.3.4.4 微观结构的测定

参照Li等[17]的方法对米面条的微观结构进行测定。

1.4 数据处理与分析

使用SPSS Statistics 26.0进行数据分析，以评估均值之间的显著性差异（P＜0.05）。所有结果均表示为至少3次重复的平均值±标准差。使用Design-Expert 8.0.6和Origin 2018作图。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 水添加量对米面条品质的影响

水添加量对米面条品质的影响见表3。

表3 水添加量对米面条品质的影响Table 3 Effect of water content on quality of rice noodles

由表3可知，随着水添加量的增加，米面条的硬度逐渐减小；弹性和内聚性先增大后减小，在水添加量为70 mL时分别达到最大值0.66和1.19；咀嚼性和蒸煮损失率随着水添加量的增加呈先下降后上升的趋势，在添加量为75 mL时达到最小值1 354.97 gf和3.38%；随着水添加量的增大，米面条的感官评分先增加后减小，在75 mL时，感官评分达到峰值75.20分，显著高于其他添加量（P＜0.05）。这可能是因为少量的水分会使面团发硬、延展性变差、断条率和蒸煮损失率增加[18]；而加水量过多会导致面团网络结构松散，淀粉、蛋白质和水分结合的紧密程度下降，制成的米面条容易拉伸变形、互相粘连，从而影响米面条的感官品质[19-20]。试验表明在水添加量为75 mL时，米面条的综合品质达到最优。结合米面条的质构特性、蒸煮损失率及感官评分，水添加量的适宜范围为70 mL～80 mL。

2.1.2 CMC添加量对米面条品质的影响

CMC添加量对米面条品质的影响见表4。

表4 CMC添加量对米面条品质的影响Table 4 Effect of CMC content on quality of rice noodles

由表4可知，随着CMC添加量的增加，米面条的硬度、咀嚼性和内聚性逐渐增加，蒸煮损失率逐渐下降；弹性先增大后减小，在CMC添加量为1.2%时弹性达到最大值0.80，且显著高于其他添加量（P＜0.05）；随着CMC添加量的增大，米面条的感官评分先增大后减小，在添加量为1.2%时，感官评分达到峰值75.50分，显著高于其他添加量（P＜0.05）。这可能是因为CMC通过主链间氢键等非共价作用力形成了具有一定黏弹性的三维立体网状结构，适量的CMC添加到米粉中可以起到类似面筋网络结构的功能，在面团醒发过程中降低水分的流失，增强米面条的弹性和韧性[21]；过量的CMC吸水后形成凝胶体系使米面条结构过于致密，从而增大米面条的硬度和咀嚼性，降低米面条弹性，使米面条感官评分下降[22]。试验表明在CMC添加量为1.2%时，米面条的综合品质达到最优。结合米面条的质构特性、蒸煮损失率及感官评分，CMC添加量的适宜范围为0.6%～1.8%。

2.1.3 玉米淀粉添加量对米面条品质的影响

玉米淀粉添加量对米面条品质的影响见表5。

表5 玉米淀粉添加量对米面条品质的影响Table 5 Effect of corn starch content on quality of rice noodles

由表5可知，随着玉米淀粉添加量的增加，米面条的硬度、咀嚼性和蒸煮损失率均呈先降低后上升的趋势，在玉米淀粉添加量达到20%时最小值分别为2 009.33、1 711.95 gf和3.48%；弹性、内聚性和感官评分均随着玉米淀粉的添加先增大后减小，弹性在玉米淀粉添加量为25%时达到最大值0.82，内聚性和感官评分在玉米淀粉添加量为20%时分别达到最大值1.20和75.60分，且感官评分显著高于其他添加量（P＜0.05）。可能是因为玉米淀粉中直链淀粉含量高，将适量的玉米淀粉添加到米面条中有利于糊化淀粉的β化，降低米面条的蒸煮损失率[23]；而添加过量的玉米淀粉会加速米面条的老化速度，降低米面条的感官品质[24]。试验表明在玉米淀粉添加量为20%时，米面条的综合品质达到最优。结合米面条的质构特性、蒸煮损失率及感官评分，玉米淀粉添加量的适宜范围为15%～25%。

2.1.4 醒发温度对米面条品质的影响

醒发温度对米面条品质的影响见表6。

表6 醒发温度对米面条品质的影响Table 6 Effect of wake up with temperature on quality of rice noodles

由表6可知，随着醒发温度的升高，米面条的硬度、咀嚼性和蒸煮损失率均呈先降低后上升的趋势，在醒发温度为35℃时分别达到最小值2198.00、2162.83gf和2.39%；弹性、内聚性和感官评分均随着醒发温度的升高先增大后减小，在醒发温度为35℃时弹性、内聚性和感官评分分别达到最大值0.82、1.20和73.32分，其中感官评分显著高于其他组（P＜0.05）。原因可能是醒发温度较低时面团内部组织结构差，制成的米面条蒸煮损失率高[25]；醒发温度过高会破坏米面条的营养成分，使感官评分降低[26]。结合米面条的质构特性、蒸煮损失率及感官评分，确定醒发温度为35℃。

2.2 响应面试验结果

响应面试验结果见表7。

表7 响应面试验设计及结果Table 7 Response surface test design and results

2.3 模型的建立与显著性检验

2.3.1 感官评分模型的建立与显著性分析

用Design-Expert 8.0对表7中的试验结果进行分析，得到感官评分R1的模型如下：R1=75.56+0.28A-0.075B+0.11C+0.14AB+0.32AC+0.38BC-0.57A2-0.75B2-0.66C2，方差分析结果如表8所示。

表8 R1的回归模型方差分析Table 8 R1regression model analysis of variance

由表8可以看出，A、AC、BC 的影响极显著；C、AB的影响高度显著，B的影响显著。由F值可以看出，影响米面条工艺条件的因素由大到小为A＞C＞B。模型的相关系数R2=0.996 1，米面条感官评分回归方程的失拟项P＞0.05，差异性不显著，这表示该回归模型拟合性好，试验结果可靠。响应曲面3D效果图如图1所示。

图1 各因素的交互作用对对米面条感官评分影响的响应面图Fig.1 Response surface diagram of the influence of the interaction of various factors on the sensory evaluation of rice noodle

由图1可知，当固定一个因素时，随着另两个因素含量的增加，感官评分均呈现先上升后下降的趋势；响应面图均存在最高点，即感官评分存在极大值。

2.3.2 蒸煮损失率模型的建立与显著性分析

用Design-Expert 8.0对表7中的试验结果进行分析，得到蒸煮损失率R2的模型如下：R2=2.40-0.28A-0.21B-0.27C+0.28AB+0.13AC-0.11BC+0.84A2+1.04B2+0.96C2，方差分析结果如表9所示。

表9 R2的回归模型方差分析Table 9 R2regression model analysis of variance

由表9可以看出，A、B、C、AB 的影响极显著，AC、BC的影响显著。由F值可以看出，影响米面条工艺条件的因素由大到小为A＞C＞B。模型的相关系数R2=0.996 2，米面条蒸煮损失率回归方程的失拟项P＞0.05，差异性不显著，这表示该回归模型拟合性好，试验结果可靠。响应曲面3D效果图如图2所示。

图2 各因素的交互作用对对米面条蒸煮损失率影响的响应面图Fig.2 Response surface diagram of the interaction of various factors on the loss rate of rice noodle cooking

由图2可知，当固定一个因素时，随着另两个因素含量的增加，蒸煮损失率均呈现先下降后上升的趋势；响应面图均存在最低点，即蒸煮损失率存在极小值。

2.3.3 米面条响应面优化最优工艺结果

综合水添加量、CMC添加量和玉米淀粉添加量以及它们之间的交互作用对感官评分和蒸煮损失率的影响，对这两个考察指标的结果进行拟合，得到最佳工艺参数：水添加量为76.07 mL、CMC添加量为1.23%、玉米淀粉添加量为20.70%，此时产品理论上感官评分最大值为75.61分，蒸煮损失率的最小值为2.36%。考虑到实际操作的可行性，将最佳工艺参数修正为水添加量76 mL、CMC添加量1.23%、玉米淀粉添加量20.70%。根据该配方参数重复试验3次，测定米面条的感官评分为75.73分，蒸煮损失率为2.33%，与理论结果相接近，因此该响应面模型可信度高，具有实用价值。

2.4 纯米粉面条、小麦面条与米面条品质特性的比较

2.4.1 纯米粉面条、小麦面条与米面条蒸煮特性和感官特性的比较

纯米粉面条、小麦面条与米面条蒸煮特性和感官特性的比较结果见表10。

表10 纯米粉面条、小麦面条与米面条蒸煮特性和感官特性的比较结果Table 10 Comparison of cooking and sensory properties of pure rice noodles，wheat noodles and rice noodles

如表10所示，最佳工艺制作的米面条与纯米粉面条相比，蒸煮损失率和断条率分别降低了28.31%和95.36%，吸水率、延伸率和感官评分分别提高了38.46%、22.22%和6.57%；与小麦面条相比，蒸煮损失率和断条率分别降低了1.69%和6.45%，吸水率、延伸率和感官评分分别提高了24.07%、10.26%和1.99%，且米面条的吸水率和延伸率显著高于其他组（P＜0.05），说明在蒸煮过程中米面条的溶胀能力高于小麦面条和纯米粉面条。

2.4.2 纯米粉面条、小麦面条与米面条质构特性的比较

纯米粉面条、小麦面条与米面条质构特性的比较结果见表11。

表11 纯米粉面条、小麦面条与米面条质构特性的比较结果Table 11 Comparison of texture characteristics of pure rice noodles，wheat noodles and rice noodles

如表11所示，最佳工艺制作的米面条与纯米粉面条相比，硬度和咀嚼性分别降低了25.48%和1.33%，弹性和内聚性分别提高了24.32%和6.50%；与小麦面条相比，硬度和咀嚼性分别降低了20.05%和4.84%，弹性和内聚性分别提高了10.84%和7.38%。且米面条的硬度显著低于其他组（P＜0.05），弹性和内聚性显著高于其他组（P＜0.05）。这说明CMC和玉米淀粉的加入明显改善了米面条的品质，使米面条具有更高的弹性和韧性，改善了米面条的口感。

2.4.3 纯米粉面条、小麦面条与米面条微观结构的比较

纯米粉面条、小麦面条与米面条微观结构的比较结果见图3。

图3 纯米粉面条、小麦面条与米面条微观结构的比较结果Fig.3 Comparison of microstructures of pure rice noodles，wheat noodles and rice noodles

如图3a所示，纯米粉面条黏性低，淀粉颗粒结构松散、间隙较大，无明显的立体网络结构，因此导致了面条的高断条率和蒸煮损失率；由图3b所示，小麦面条表现出更紧密的网络结构，淀粉颗粒很好地包裹在面筋网络中，使小麦面条具有较好的弹韧性；由图3c所示，在最佳工艺下制作的米面条显示出连续的面筋薄膜结构和丝状结构，淀粉颗粒紧密结合，形成了类似小麦面条的立体网络结构。这说明玉米淀粉和CMC的加入可以改善米面条成型困难、蒸煮损失率高等问题，有利于米面条的加工制作。

3 结论

本文通过单因素和响应面试验得到生产米面条的最佳工艺参数为水添加量76 mL、CMC添加量1.23%、玉米淀粉添加量20.70%、醒发温度35℃。该条件下生产的米面条感官评分最高为75.73分，蒸煮损失率低至2.33%；与纯米粉面条和小麦面条相比，米面条的硬度、咀嚼性、断条率和蒸煮损失率均降低，数值分别为 1 874.11、2 258.68 gf、1.16%和 2.33%；弹性、内聚性、吸水率、延伸率和感官评分均升高，数值分别为0.922、1.317 gf、170.42%、23.54%和 75.73 分，米面条的各种性质都有所改善。与纯米粉面条相比，米面条显示出连续的面筋薄膜结构和丝状结构，淀粉颗粒结合的更加紧密，形成了类似小麦面条的立体网络结构。本试验采用碎米为原料，不仅加强了稻米生产过程中副产物的综合利用，还为后续无麸质米面条的生产提供了理论依据。