响应面法优化南瓜马齿苋挂面制作工艺及品质研究

闫陆飞，张春燕，张艳艳，王 宁，王艾丽，贺媛媛

（榆林市农业科学研究院，陕西榆林 719000）

南瓜为葫芦科南瓜属中的一种植物，又名番瓜、麦瓜等，富含多糖、氨基酸、活性蛋白、类南瓜素及多种微量元素等[1]，还含有南瓜子碱、腺嘌呤、果糖、叶红素等多种生理活性物质[2]。食用南瓜，不仅预防前列腺癌，辅助治疗糖尿病、化结石等，还具有明目、降脂的作用[3-4]。南瓜中的重要成分，如维生素、生物活性成分等远高于常规饲料，用于开发养殖业饲料，可节约养殖成本，提高动物抗病能力[5-6]。南瓜药食两用的效果，深受人们喜欢。

马齿苋为马齿苋科马齿苋属中的一年生肉质草本植物，是纯天然、无公害蔬菜，营养丰富，有延年益寿的作用，故有“长寿菜”之称[7]。马齿苋富含黄酮、生物碱和色素等多种生物活性成分。独特的药食兼用特性，早已广泛被中医应用于痈肿、蛇虫叮咬和便血等各种疾病治疗中[7]，逐渐引起广泛重视。

将传统挂面制作工艺中合理添加南瓜粉与马齿苋汁，基于单因素试验的研究及分析结果，结合Box-behnken 响应面法优化制作工艺，混合研制出具有营养丰富、风味俱佳的南瓜马齿苋挂面。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料

麦芯多用途小麦粉、南瓜、马齿苋、食盐、海藻酸钠等。

1.1.2 仪器与设备

XL-30C 型植物微型粉碎机，广州市旭朗机械设备有限公司产品；FA2104 型电子分析天平，华志（福建） 电子科技有限公司产品；TMS-PILOT 型质构仪，上海智鸢机电设备有限公司产品；GJ201 型榨汁机，佛山市功匠电器科技有限公司产品；101 型电热鼓风烘箱，北京中科奥博科技有限公司产品；YP-H3 型电磁炉，中山市特富电器有限公司产品；DHG-9031A 型干燥箱，南京沃环科技实业有限公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程

南瓜粉+马齿苋汁+水+食盐+海藻酸钠→和面→熟化→轧面→切条→干燥→成品。

1.2.2 操作要点

①南瓜粉的制备：选取优熟度适宜、品形较好且新鲜的南瓜，切成大小均匀的正方体小丁；在干燥箱内恒温中（55 ℃） 烘烤约2 h，干燥脱水后，将南瓜干进行粉碎，并经过100 目筛，即成南瓜粉，备用。②马齿苋汁的制备：挑选新鲜马齿苋，清水洗净、晾干，用榨汁机榨汁过滤，备用。③和面：称取一定量的南瓜粉、马齿苋汁、食盐、海藻酸钠与面粉，将其充分混匀，放入和面机内，加水30%左右，启动和面机，使其充分和面。④熟化：将均匀的面团取出后放入熟化机内，使其面团内部所含自由水水分降低，保证充分熟化。⑤轧面成片：将熟化的面团放入轧面机内，调整轧面机到合适厚度，进行操作。⑥切条：将轧好的面片均匀切成条状。⑦干燥：将切好的面条放入烘箱内烘干其内部水分。⑧成品：烘干约为5 h，取出即可得到成品。

1.3 指标测定

1.3.1 感官评价

由经过正规专业培训的10 名食品感官品评师进行感官评分，参考文献[8-12]。

南瓜马齿苋挂面感官评分标准见表1。

表1 南瓜马齿苋挂面感官评分标准

1.3.2 质构特性的测定

将挂面达到最佳蒸煮时间迅速捞出后过凉水，沥干水分，随机从中选择3 根挂面为样品并置于质构仪。采用P/35 探头准确测定质构特性，TPA 测定参数如下：每秒点数为200 PPs，触发力为0.1 N，应变位移为50%。

1.3.3 烹煮特性的测定参考聂远洋等人[13]的方法可对挂面断条率、吸水率、烹煮损失率等烹煮特性进行快速测定。

1.3.4 理化指标

采用斐林试剂比色法、酸碱平衡中和度滴定法、折光仪法等及便携式食品重金属测量仪，可分别快速测定总酸、总糖、可溶性软固形物和重金属含量[14]。

1.3.5 微生物指标

细菌总数、大肠菌群、致病菌通过平板计数方法、常规培养检测法等分别测定[15]。

1.4 数据处理

通过Microsoft Excel 2011 进行数据整理，用Graphpad Prism 8.0 对单因素试验进行作图，Design Expert 11.0 进行模型优化分析。采用SPSS 22.0 进行分析数据，使用Photoshop 2019 对图片进行调整与美化。

2 结果和分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 南瓜粉用量对挂面品质的影响

南瓜粉用量对挂面品质的影响见图1。

图1 南瓜粉用量对挂面品质的影响

由图1 可知，由于南瓜粉用量的不断增加（10～25 g），其质构特性、感官评分和综合评分均显著增大；增至25 g 时，感官评分最高；南瓜粉用量为25～30 g，5 项指标均下降，可能由于添加过多南瓜粉，导致表形结构发生变化，影响挂面的适口性和韧性，口感不好。烹调损失率、干物质吸水率和断条率随着南瓜粉用量的增加而下降，在一定范围内添加南瓜粉能影响挂面品质。因此，南瓜粉用量的最优范围为15～25 g。

2.1.2 马齿苋汁用量对挂面品质的影响

马齿苋汁用量对挂面品质的影响见图2。

图2 马齿苋汁用量对挂面品质的影响

由图2 可知，马齿苋汁用量为0～9 g，干物质吸水率和感官评分呈先升后降趋势；当马齿苋汁用量至5 g 时，感官评分最高且干物质吸水率分值、烹调损失率分值、质构特性和综合评分均明显增加，说明马齿苋汁用量一定范围内可改善挂面品质。然而，添加过多的马齿苋汁，会影响挂面的风味和口感。因此，马齿苋汁用量的优化范围为3～7 g。

2.1.3 烘干温度对南瓜马齿苋挂面品质的影响

烘干温度对挂面品质的影响见图3。

图3 烘干温度对挂面品质的影响

由图3 可知，烘干温度在15～35 ℃时，各项指标先增后降，可能由于温度升高，使得挂面弹性增大，导致口感不好，说明烘干温度在一定范围内会影响挂面的品质。烘干温度为25 ℃时，感官评分达到最高。因此，烘干温度的优化范围为20～30 ℃。

2.2 响应面优化试验分析

2.2.1 响应面试验设计

运用单因素试验结果进行响应面试验分析。以南瓜粉（A）、马齿苋汁（B）、烘干温度（C） 为自变量，以质构特性、感官评分、烹调损失率、干物质吸水率、断条率为评价指标。

响应面分析因素与水平设计见表2。

表2 响应面分析因素与水平设计

2.2.2 响应面试验结果

采用Design Expert 10.0 软件，进行BBD 响应面的试验优化与设计[16，18]。

响应面试验设计与结果见表3。

表3 响应面试验设计与结果/分

2.2.3 BBD 试验结果分析

回归模型方差分析见表4，Box-behnken 试验方差分析见表5。

表4 回归模型方差分析

表5 Box-behnken 试验方差分析

通过Design Expert 11.0 软件对表4 中数据进行分析[19-20]，得到回归方程如下：

对该模型进行显著性检验，由表4 可知，模型显著p＜0.01，失拟值不显著（p=0.368 3＞0.05）。说明模型拟合情况良好，能很好地预测。主要项A、B、交互项AB 与所有次要项A2、B2、C2对南瓜马齿苋挂面的感官评分结果极显著（p≤0.01）。而其中主要项B 和交互项BC 对挂面分值表现显著（p≤0.05）。按上述各因素对感官评分和最终结果影响排序为南瓜粉用量（A） ＞烘干温度（C） ＞马齿苋用量（B）。表5 中数据表明，模型相关性R2=0.981 3，校正系数R2Adj=0.957 2，表明测试结果真实可靠，该模型可被用于研究南瓜马齿苋挂面的加工技术。

2.2.4 多因素交互作用影响曲面分析

因素A 和B 对综合评分影响的响应面和等高线见图4，因素A 和C 对综合评分影响的响应面和等高线见图5，因素B 和C 对综合评分影响的响应面和等高线见图6。

图4 因素A 和B 对综合评分影响的响应面和等高线

图5 因素A 和C 对综合评分影响的响应面和等高线

图6 因素B 和C 对综合评分影响的响应面和等高线

由图4 可知，南瓜粉与马齿苋汁的相互作用3D曲面弯曲度大，坡度大且等高线呈椭圆形，说明南瓜粉用量（A）、马齿苋汁用量（B） 及其交互作用对南瓜马齿苋挂面的感官品质有显著的影响。当两者的用量分别为20 g 和5 g 时，南瓜马齿苋挂面的感官评分最高。

由图5 可知，南瓜粉与烘干温度相互作用3D 曲面弯曲程度小，坡度平缓，等高线呈圆形，说明南瓜粉和烘干温度2 个因素之间的交互作用对南瓜马齿苋挂面的感官品质影响不显著，当南瓜粉20 g，烘干温度25 ℃时，南瓜马齿苋挂面的感官评分最高。

由图6 可知，马齿苋汁与烘干温度相互作用3D曲面弯曲程度相对较大，坡度较陡且等高线近似为椭圆形，说明马齿苋汁用量、烘干温度及其交互作用对南瓜马齿苋挂面的感官品质有显著的影响。当马齿苋汁用量为5 g，烘干温度25 ℃时，南瓜马齿苋挂面感官评分最高。

2.3 模型验证

最佳工艺验证结果见表6。

表6 最佳工艺验证结果/分

由表6 可知，通过响应面试验分析，南瓜马齿苋挂面的最优工艺条件为南瓜粉用量19.75 g，马齿苋汁用量5.49 g，烘干温度25.79 ℃。此条件下感官评分为93.86 分。验证了该模型数据的准确性，将模型优化后所得的工艺配方，根据实际情况予以修正，得出的实际工艺条件为南瓜粉用量20 g，马齿苋汁用量5 g，烘干温度25 ℃。做5 次平行试验，得出感官分平均为94.01 分。与该模型感官评分预测值非常相似，说明计算得到的回归模型准确、方法可行。

2.4 理化指标测定结果

测定出的总酸（以乳酸计） 为0.62%～0.76%；可溶性固形物为26%，大于12%；总糖为71%，大于8%，以上指标均符合国家规定标准；重金属含量不超标。

2.5 微生物指标测定结果

细菌总数≤100 个/mL，大肠菌群≤3 个/100 mL，致病菌未检出。

3 结论

以南瓜粉、马齿苋为主要材料，研究一款南瓜马齿苋挂面的最佳工艺条件。以各因素综合评分作为分析的主要指标，先进行单因素试验分析，以进一步确定各因素的水平，并用Box-behnken Design设计试验优化方案，得到回归方程如下：

通过响应面分析，得到南瓜马齿苋汁的最佳制作工艺为高筋粉用量300 g，南瓜粉用量20 g，马齿苋汁用量5 g，海藻酸钠用量0.1 g，水添加量30%，醒发时间30 min，烘干温度25 ℃。该方法很好地解决了挂面中断条率严重和口感风味问题，在此制作工艺条件下制得的南瓜马齿苋挂面表面光滑、咬力适中、口感爽口，不黏牙、有嚼劲，具有丰富的南瓜马齿苋风味，为南瓜和马齿苋相关食品开发应用提供依据。