响应面法优化无麸质面条复合改良剂

陈 辉，刘心洁，胡朝辉，于明玉，李雪梅

(1.河北科技大学生物科学与工程学院，河北石家庄 050018；2.邯郸市疾病预防控制中心，河北邯郸 056000)

响应面法优化无麸质面条复合改良剂

陈 辉1，刘心洁1，胡朝辉2，于明玉1，李雪梅1

(1.河北科技大学生物科学与工程学院，河北石家庄 050018；2.邯郸市疾病预防控制中心，河北邯郸 056000)

选取水溶性胶体结冷胶、可得然胶及黄原胶为自变量，无麸质面条的咀嚼性为响应值，采用Box-Behnken设计的方法，研究各自变量及其交互作用对无麸质面条的咀嚼性的影响，以增加无麸质食品的种类并对无麸质面条的加工起到一定的指导作用。确定无麸质面条复合改良剂的最佳添加量(每100 g原料面粉干基总质量中的所含质量)：结冷胶0.1 g，可得然胶0.1 g，黄原胶0.21 g，在此条件下，面条咀嚼性为134.21 mJ。

结冷胶；可得然胶；黄原胶；无麸质面条；响应面

麸质，又称麦麸，小麦面粉中的麦胶蛋白和麦谷蛋白是其主要成分。在日常饮食中，麸质食物随处可见，但对于乳糜泻患者来说，却不能食用此类食物。乳糜泻是一种遗传性慢性小肠吸收不良综合征，其症状为慢性腹泻、腹痛等消化道疾病[1]。目前医学研究表明，防治乳糜泻最有效快速的方法是降低患者饮食中的麸质水平[2]。为了增加和丰富乳糜泻患者的可食用食物品种，研究新型的无麸质食品是解决乳糜泻患者饮食单一的必经之路[3]。而无麸质食品尤其是无麸质面条类制品，由于其不含麦胶蛋白和麦谷蛋白，故面条的断条率较高，弹性较差，汤汁浑浊度高，咀嚼性不强。因此，需要选择适合的食品添加剂来改善面条的特性，提高其品质，而结冷胶、可得然胶和黄原胶作为具有胶凝性质的生物多糖，具备理想的应用前景。

结冷胶是一种革兰氏阴性菌-伊乐藻假单孢杆菌所产生的胞外多糖[4]。它是目前性能优异的食品增稠剂、稳定剂之一，并具有十分优良的凝胶特性[5-6]。可得然胶(curdlan)是由葡萄糖结构单元以β-1，3糖苷键连接而成的线性大分子，具有良好的凝胶性和高热稳定性，被广泛应用于食品工业中[7]。黄原胶(xanthan gum),由甘蓝黑腐病野油菜黄单胞菌以碳水化合物为主要原料，经发酵产生[8]。由于黄原胶有优良的乳化、温度稳定性[9]，与食品中其他组分有相容性以及流变性，所以被广泛应用于各种食品中[10-11]。

目前中国关于无麸质食品的研究较少[12]，利用响应面模型对无麸质面条的品质[13-14]进行相关研究也未见报道。本文研究以黄豆豆粉、大米米粉为主要原料，面条咀嚼性为衡量指标，采用响应面法优化结冷胶、可得然胶和黄原胶的最佳添加量，以期为今后研究提供依据。

1 材料和方法

1.1试验材料

大米米粉，北京一鸣商贸有限公司提供；黄豆豆粉，吉林省梅河口市兴达米业有限责任公司提供；结冷胶、可得然胶，河北鑫合生物化工有限公司提供；黄原胶，河南金诚生物科技有限公司提供。

1.2试验仪器

家用面包机，美的集团有限公司生产；家庭用小型轧面机，上海市巧媳妇食品机械有限公司生产；精密电子天平，美国双杰兄弟有限公司生产；质构仪，TA-XT plus，英国Stable Micro Syetems公司生产。

1.3面条加工工艺流程及操作要点

1.3.1 工艺流程

原料称量→和面→预糊化→熟化→压片→切条→干燥。

1.3.2 操作要点

1)准备：加入大米粉50 g，黄豆粉50 g，食盐2.3 g，水52 g(预试验确定)。2)和面：将上述材料加入面包机物料槽中，选择面包机上所示“和面”选项，和面15 min，和好的面团呈絮状物。3)预糊化：将面团放入蒸锅蒸10 min。4)熟化：将糊化好的面团静置30 min。5)压片：将和好的面团在压面机中使用机器的第1档位延压3遍，再用2档、3档、4档位分别延压2遍。6)切条：将压好的面皮放在面条机上，制得厚度为1 mm、宽度为5 mm、长度为22 cm的面条。制好的面条待测。

1.4面条品质测定

将电磁炉档位设定至160 ℃，待水沸后放入制成的面条，煮制80 s，捞出后用蒸馏水淋洗10 s，沥水10 min。每次把3根待测面条竖直水平地放置于载物台上，面条之间要有一定的间隔，对每个试样作6次平行试验。在质构仪上用P/0.5S探头测定，测定参数设置如表1所示[15]。

表1 TPA参数设置

1.5试验设计

1.5.1 单因素试验设计

在保持其他条件不变的前提下，分别考察结冷胶、可得然胶和黄原胶的添加量这3个因素对无麸质黄豆面条相关特性的影响。

1.5.2 响应面法优化试验

综合考察单因素试验结果，采用Box-Behnken方法设计响应面模型，选择结冷胶添加量(每100 g原料面粉干基总质量中的所含质量，下同)、可得然胶添加量和黄原胶添加量为影响因素，以面条咀嚼性为响应值，采用三因素三水平的响应面法进行试验，试验方案设计见表2。

表2 响应面设计因素及水平

2 结果与讨论

2.1单因素方案设计及试验结果

2.1.1 结冷胶添加量对无麸质面条质地的影响

分别添加0，0.05，0.10，0.15，0.20，0.25，0.30 g的结冷胶，测定其TPA(texture profile analysis,质地剖面分析)，结果见表3。

表3 结冷胶添加量对面条质地的影响

由表3可知，添加一定量的结冷胶对面条的各项特性起到了一定的改善作用。随着结冷胶用量的增加，面条的硬度和胶着性均增大，主要原因是结冷胶的凝胶性能较好，凝胶作用使面条的硬度增大。而面条的弹性和咀嚼性整体呈现先快速增加，后缓慢减少的趋势。主要原因是由于结冷胶的凝胶能力强，可以有效支撑面团的架构，起到增加面条弹性和咀嚼性的作用。但是随着结冷胶的增多，面条由于凝胶作用过大而变得较硬，最终影响了面条咀嚼性。综合考虑面条各品质特性，确定0.20 g为结冷胶的最佳添加量。

2.1.2 可得然胶添加量对无麸质面条质地的影响

面团的基础配方如上述，分别添加0，0.05，0.10，0.15，0.20，0.25，0.30 g的可得然胶，测定其TPA。结果见表4。

表4 可得然胶添加量对面条质地的影响

由表4可知，添加一定量的可得然胶，可以对面条的各项特性起到改善作用。随着可得然胶添加量的增加，面条的硬度呈现缓慢增加的趋势，主要是由于可得然胶的凝胶性所致。面条的弹性、胶着性和咀嚼性均随着可得然胶的增加呈现先增加后减少的趋势。这是由于面条的硬度增加，继而造成其他指标的变化。面条的弹性和胶着性在可得然胶添加量为0.25 g时最大，而咀嚼性在0.20 g时最好。考虑到节约成本和面条的各品质特性，确定0.20 g为可得然胶的最佳添加量。

2.1.3 黄原胶添加量对无麸质面条质地的影响

面团的基础配方如上述，分别添加0，0.10，0.20，0.30，0.40，0.50 g的黄原胶，测定其TPA。结果见表5。

表5 黄原胶添加量对面条质地的影响

由表5可知，面条的硬度随着黄原胶添加量的增加呈现上升的趋势。弹性、胶着性、咀嚼性随着黄原胶添加量的增加呈现先增大后减小的趋势。主要是由于黄原胶遇水形成高黏度胶体，与蛋白质相互作用，形成理想的网络结构。但是添加量超过一定值后，面条硬度过大，影响其弹性、胶着性和咀嚼性。综合考虑面条各品质特性，确定0.40 g为黄原胶的最佳添加量。

由上述试验结果可知，面条的咀嚼性在面条质构性质中占有十分重要的地位，且咀嚼性直接关系到食用者的感官品质评价。故在以后的试验中主要针对面条的咀嚼性进行探讨。

2.2响应面法试验结果及结果分析

在单因素试验的基础上，采用Box-Behnken设计法，对面条的咀嚼性(Y)进行三因素三水平优化试验设计，响应面法试验结果如表6所示。

各因素经回归拟合后，解得回归方程为

面条咀嚼性回归方程分析结果见表7。

由表7可以看出，回归模型的P值小于0.01，表示该二次方程模型极显著；失拟项“Prob>F”值为0.910 0，表明失拟不显著，方程的相关系数R2为0.948 1，调整后的R2为0.881 4。表明模型可以预测88.14%的试验结果，证明回归拟合程度较好，试验误差较小。黄原胶(P值为0.002 3)和结冷胶(P值为0.005 1)对面条的咀嚼性影响极显著(P值小于0.01)，可得然胶对面条的咀嚼性影响不显著(P值为0.350 0)。这3种添加剂对面条咀嚼性的影响顺序：黄原胶>结冷胶>可得然胶。由交互项值大小可知，黄原胶与结冷胶交互作用显著(P值为0.008 0)。

表6 响应面设计方案及结果

表7 面条咀嚼性回归方程方差分析

图1—图3为无麸质面条咀嚼性模型的三维响应面图。由图可知，黄原胶与结冷胶添加量增加，面条的咀嚼性增幅较快。在加工过程中加入适量的结冷胶可以使无麸质面条不易断裂，表面光滑，筋道增强。主要由于胶体的凝胶性能较好，可以模拟面筋蛋白结构，对面团起到支持胶凝作用，从而使面条的咀嚼性增强。

2.3最佳复合改良剂添加量的确定

通过求解，得出最佳添加量为结冷胶0.1 g，可得然胶0.1 g，黄原胶0.21 g，此时面条的咀嚼性为134.21 mJ，相对偏差为0.015%，表明基于响应面法所得的优化条件可靠。因此，可以利用响应面法得到无麸质黄豆面条制作中添加剂的最佳添加量。

3 结 论

本研究在单因素试验的基础上，通过Box-Behnken设计法、响应面法以及Design expert8.0软件分析，以无麸质黄豆面条的咀嚼性为目标值，以结冷胶、可得然胶和黄原胶的添加量为考察因素，建立二次多项式数学模型。根据模型及相关验证试验，确定面条咀嚼性最佳的改良剂添加量：结冷胶为0.1 g，可得然胶为0.1 g，黄原胶为0.21 g。该条件下的面条咀嚼性为134.21 mJ。试验表明采用响应面法对无麸质面条的咀嚼性进行优化，不仅快速高效，而且科学合理，有很强的指导作用。

图1 结冷胶和可得然胶对面条咀嚼性影响Fig.1 Effect of gellan gum and curdlan on noodle chewiness

图2 结冷胶和黄原胶对面条咀嚼性的影响Fig.2 Effect of gellan gum and xanthan gum on noodle chewiness

图3 可得然胶和黄原胶对面条咀嚼性的影响Fig.3 Effect of curdlan and xanthan gum on noodle chewiness

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Optimization of improvers for production of gluten-free noodle using response surface methodology

CHEN Hui1， LIU Xinjie1， HU Zhaohui2， YU Mingyu1， LI Xuemei1

(1.School of Bioscience and Bioengineering, Hebei University of Science and Technology， Shijiazhuang Hebei 050018， China;2. Handan Center for Disease Control and Prevention， Handan Hebei 056000, China)

The effect of gluten-free noodle improvers composed of gellan gum,curdlan,and xanthan gum on the chewiness of gluten-free noodle were investigated with response surface methodolog. The purpose is to increase the gluten-free food types and provides a guiding for the gluten-free noodles' processing. The optimum ratio of noodle improver is: gellan gum 0.1(g/100 g)，curdlan 0.1(g/100 g) and xanthan gum 0.21(g/100 g). Under this condition, chewiness is 134.21 mJ.

gellan gum; curdlan; xanthan gum; gluten-free noodle; response surface methodology

1008-1534(2014)04-0306-05

2013-12-05;

2014-04-19；责任编辑：王海云

陈 辉(1958-)，女，福建福州人，教授，主要从事生物技术与保健食品方面的研究。

E-mail:kdcat@163.com

TS213.2

A

10.7535/hbgykj.2014yx04008

陈 辉，刘心洁，胡朝辉，等.响应面法优化无麸质面条复合改良剂[J].河北工业科技,2014,31(4):306-310. CHEN Hui，LIU Xinjie，HU Zhaohui，et al.Optimization of improvers for production of gluten-free noodle using response surface methodology[J].Hebei Journal of Industrial Science and Technology,2014,31(4):306-310.