表1 响应面实验因素与水平
王平平，杨芙莲
（陕西科技大学 食品与生物工程学院，陕西 西安 710021）
摘 要：通过单因素实验，确定了荞麦粉：小麦粉、加水量、加蛋量、加盐量的范围。以感官作为评定标准，采用响应面实验优化甜荞麦超微粉煎饼的配方。结果显示，甜荞麦超微粉煎饼的最佳配方:荞麦粉:小麦粉为7∶3、加水量160%、加蛋量和加盐量分别占总重量的16.0%和1.1%，制得的煎饼品质最优，不仅口感柔软细腻，具有独特的荞麦香味，而且营养价值丰富。
关键词：响应面；甜荞麦；超微粉；煎饼
荞麦是蓼科荞麦属一年生草本植物，亦称为甜荞、乌麦、荞子等，因种子呈三棱卵圆形，又被称为三角米[1]。我国荞麦资源极为丰富，品种繁多，占全世界的3/4[2]，同时，荞麦含有丰富的膳食纤维[3-4]，黄酮类活性物质，药用价值极高[5]。荞麦对各种心血管疾病、糖尿病等都有一定的预防和保健效果[6]。
超微粉碎是一种新型的食品加工技术，是通过对物料进行碾磨、冲击、剪切等作用，将物料粉碎至10~25mm以下的过程[7]。一般物料经过超微粉碎后能有效减小粉体颗粒粒度，从而增加粉体的表面积和孔隙率，使超微粉具有良好的吸附性、溶解性和分散性等多方面的理化新特性[8]，有利于方便食品和速溶食品的加工，以满足现代食品生产所需，此外，经超微粉生产的产品更容易被人体消化吸收[9-10]。
近年来，随着科研人员对荞麦中保健成分和保健食品研究的不断深入，加工工艺的不断优化，荞麦深加工产品的加工工艺有了许多创新[11]。同时，荞麦还含有丰富的蛋白、膳食纤维、黄酮类化合物等。目前以荞麦超微粉为原料制作荞麦煎饼的研究还较少，本实验采用Box-Behnken响应面法研究荞麦超微粉煎饼的优化工艺，为荞麦超微粉煎饼的生产提供技术支持。
去壳甜荞麦：购于陕北榆林靖安；鸡蛋、食盐、小麦粉：超市购买；CS-700高速多功能粉碎机：永康天祺盛世工贸有限公司；QLM-90K流体床对撞式气流磨：上虞市和力粉体有限公司；TA.XT.plus物性分析仪：英国Stable micro systems公司；电饼铛：JK-32K08九阳电饼铛。
1.2.1 荞麦超微粉制备
甜荞麦除杂清洁后，烘干。先经粉碎机进行初粉碎后，再用超微粉碎机在20 HZ频率下粉碎30 min，得到平均粒径为18.14 μm的超微粉。
1.2.2 工艺流程
荞麦超微粉→加入小麦粉、食盐、水、蛋液→混匀、调糊→静置→摊制→冷却→成品。
1.2.3 操作要点
荞麦超微粉碎：甜荞麦经清洗烘干后，采用粉碎机进行初碎，再经超微粉碎机于20 HZ下粉碎30 min，得到超微粉。
调糊：称取一定量的荞麦超微粉、小麦粉、鸡蛋和食盐于碗中，加入水搅打均匀。
摊制：预热电饼铛，刷少量油，100 ℃摊制60 s。
冷却：将煎饼放入盘子中冷却，得到成品。
1.3.1 咀嚼性、弹性和硬度测定
用物性分析仪测定荞麦超微粉煎饼的咀嚼性、弹性和硬度指标，测定参数：探头型号为AK/LCK，测前、测中及测后速度分别为2.0、1.0、5.0 mm/s，煎饼厚度8 mm,下压60%，平行测定 3次。
1.3.2 煎饼单因素实验
1.3.2.1 荞麦粉与小麦粉的比例对荞麦超微粉煎饼品质影响 固定其他因素，选取荞麦粉与小麦粉比例为10∶0、9∶1、8∶2、7∶3、6∶4进行单因素实验。
1.3.2.2 加水量对荞麦超微粉煎饼品质影响 固定其他因素，选取加水量为140%、150%、160%、170%、180%进行单因素实验。
1.3.2.3 加蛋量对荞麦超微粉煎饼品质的影响 固定其他因素，选取加蛋量为10%、15%、20%、25%、30%进行单因素实验。
1.3.2.4 加盐量对荞麦超微粉煎饼品质的影响 固定其他因素，选取加盐量为1.0%、1.1%、1.2%、1.3%、1.4%进行单因素实验。
1.3.3 响应面法优化荞麦超微粉煎饼制作的工艺
通过以上单因素实验，选择荞麦粉:小麦粉、加水量、加蛋量及加盐量为响应面优化的考察因素，并以－1、0、1分别代表因素的水平，以感官评定结果为响应值，设计四因素三水平的响应面分析实验[12]。实验因素与水平见表1。
表1 响应面实验因素与水平
1.3.4 荞麦超微粉煎饼感官评定
挑选10人，采用表2所示评分标准对荞麦超微粉煎饼进行感官评价[13-15]，计算平均值。荞麦超微粉煎饼的感官评定标准见表2。
采用Originpro 9.0软件制作图形，Design- Expert 8.0.6软件进行数据分析。
2.1.1 荞麦粉与小麦粉比例对荞麦超微粉煎饼品质的影响
如图1、图2所示，随着荞麦粉与小麦粉比例的增加，煎饼的硬度呈先下降后上升趋势，咀嚼性总体下降，弹性变化不明显。感官评分呈先上升后下降的趋势，当荞麦粉与小麦粉比例为7∶3时感官评分最高。原因是小麦粉含4种蛋白质，荞麦粉主要有3种蛋白质，即荞麦粉中缺乏组成面筋蛋白的醇溶蛋白，荞麦粉中谷蛋白含量低于小麦粉，清蛋白含量最高，不利于面团形成，同时，小麦粉中含硫氨基酸含量远大于荞麦粉，荞麦蛋白中含硫氨基酸为第一限制氨基酸，谷蛋白二硫键和巯基含量远低于小麦谷蛋白，这也不利于面筋的形成[16]，所以减少荞麦粉的添加有利于提升各指标值。由于荞麦存在一定的涩味，所以有部分人不能接受全荞麦粉的口味。因此，为了改善荞麦微粉煎饼的口感，实验中加入了一定比例的小麦粉。综合考虑选择荞麦粉与小麦粉比例为7∶3。
表2 荞麦超微粉煎饼感官评价标准
图1 荞麦粉与小麦粉比例对煎饼质构的影响
图2 荞麦粉∶小麦粉比对荞麦超微粉煎饼感官评价的影响
2.1.2 加水量对荞麦超微粉煎饼品质的影响
由图3、图4可以看出，煎饼随着加水量的增加，荞麦煎饼的硬度、咀嚼性刚开始都是呈下降趋势，弹性变化较小，原因是随着水量的增加，荞麦煎饼的会变得比较柔软。当加水量进一步加大，其中三个指标都有所增大，这时感官评分也逐渐增大，当加水量为170%时，硬度，咀嚼性以及弹性都处于较好的状态，感官评分也达到最大，而当加水量为180%时，各指标均下降，感官评分也下降。主要原因是加水过多，荞麦煎饼过于软，使得各个指标都下降，口感不佳。所以最适合的加水量为170%。
图3 加水量对荞麦超微粉煎饼质构的影响
图4 加水量对荞麦超微粉煎饼感官评价的影响
2.1.3 加蛋量对荞麦超微粉煎饼品质的影响
由图5、6可以看出，随着加蛋量的增加，煎饼的硬度逐渐下降，但是下降趋势很小，弹性和咀嚼性在10%~15%时增加，感官评定呈现上升的趋势。当达到15%，弹性和咀嚼性达到比较大的水平，感官评分也达到最大，之后弹性和咀嚼性会随着鸡蛋的添加，呈先下降后升高的趋势，但是，随着鸡蛋的添加不仅增加了煎饼的成本，而且也掩盖了荞麦的香气，所以综合评估选择鸡蛋的添加量为15%。
2.1.4 食盐用量对荞麦超微粉煎饼品质的影响
由图7、8可以看出，随着加盐量的增加，煎饼的硬度呈现下降的趋势。食盐添加量为1.0%~1.2%时，弹性呈现下降趋势，1.2%~1.4%时，呈现缓慢上升的趋势。咀嚼性随着加盐量先增加，当达到1.1%最大，感官评分也最大，之后下降，然后趋于平稳。适量的食盐能够改善煎饼的弹性和咀嚼性[17]。质构变化较小，这主要是因为加盐量的变化较小。综合考虑在1.1%的时候得到的煎饼口感细腻纯正，咸淡适中，感官评分也最高。所以加盐量选择1.1%。
图5 加蛋量对荞麦超微粉煎饼质构的影响
图6 加蛋量对荞麦超微粉煎饼感官评价的影响
图7 加盐量对荞麦超微粉煎饼质构的影响
图8 加盐量对荞麦超微粉煎饼感官评价的影响
2.2.1 模型建立及其显著性检验
通过单因素实验，以荞麦超微粉煎饼感官评分为标准，选择荞麦粉:小麦粉、加水量、加蛋量和加盐量4个单因素，依照Box-Behnken中心组合设计原理，设计四因素三水平响应面实验，并对数据进行回归分析及显著性分析，确定煎饼的最佳工艺。实验设计和结果见表3。
表3 Box-Behnken实验设计方案及结果
根据表3结果，利用Design Expert8.0软件对其进行多元线性回归拟合，得出感官评定（Y）与荞麦粉∶小麦粉(A)、加水量(B)、加蛋量(C)、加盐量(D)的二次方程模型为：Y=95.88–0.56A+0.82B+ 2.28C–2.63D–1.44AB+0.22AC–2.16AD–1.28BC+0.50BD–1.78CD–4.58A2–8.19B2–5.54C2–8.33D2。对模型进行方差分析，结果如表4。
表4 以感官评定为响应值回归模型的方差分析
由表4可知，模型的F=92.98和P<0.01，由于大的F值和小的P值代表相关系数的显著性[18]，所以该模型是显著的。模型失拟项=0.067 9>0.05，相关系数R2>0.800 0，即模型失拟项不显著，表明该模型具有极显著的统计学意义，该模型拟合程度良好，因此可用此模型对实验进行模拟和预测。
由回归模型系数显著性检验结果可知，除AC外其余的交互作用均有显著影响，且除模型一次项A（P>0.01），交互相AC、BC和BD(P>0.01)，其它的均为极显著差异（P<0.01）。从表还可以看出，对煎饼感官评价影响的大小依次为加盐量>加蛋量>加水量>荞麦粉:小麦粉。
2.2.2 响应面分析
响应面坡度越陡峭，表明响应值对于因素的改变影响大，反之曲面越平缓表明因素的改变对于响应值的影响越小[19]，等高线的形状为椭圆形表示因素的交互作用显著，圆形则表示交互作用不显著。由图10~图13的3D图和等高线图可以看出，AB、AD、BC、CD曲线较陡，且等高线为椭圆，所以荞麦粉∶小麦粉和加水量、荞麦粉∶小麦粉与加盐量、加水量与加蛋量，加蛋量与加盐量、加水量和加盐量均存在显著的交互作用，相反，AC曲线坡度相对较平稳，等高线较圆，所以荞麦粉∶小麦粉与加蛋量交互作用不显著。这与表4的方差分析结果一致。
图9 荞麦粉∶小麦粉比与加水量交互作用对煎饼感官评分的影响
图10 荞麦粉∶小麦粉比与加蛋量交互作用对煎饼感官评分的影响
图11 荞麦粉∶小麦粉比与加盐量交互作用对煎饼感官评分的影响
图12 加水量与加盐量交互作用对煎饼感官评分的影响
图13 加蛋量与加盐量交互作用对煎饼感官评分的影响
2.2.3 验证实验
通过响应面分析确定荞麦超微粉煎饼最佳配方为荞麦粉∶小麦粉比例为6.98∶3.02，加水量160.3%，鸡蛋量15.7%，加盐量1.1%，感官评分预测值96.39。为了实验操作的方便，选择荞麦粉:小麦粉为7∶3，加水量160%，加蛋量16%，加盐量1.1%，进行3次实验，取平均值，最终实际荞麦微粉煎饼的感官评分为95.25，与理论预测值相比，其差值占比约为1.18%，说明预测的结果有效。
2.2.4 理化指标
经物性仪测定在最佳比例下的荞麦超微粉煎饼的质构特性结果如下表5。
表5 荞麦超微粉煎饼的质构特性测定结果
通过单因素实验和响应面实验得出荞麦超微粉煎饼的最佳配比为荞麦粉:小麦粉的比例为7∶3、加水量160%、加蛋量16%和加盐量1.1%。制得荞麦微粉煎饼不仅口感纯正，质地柔软且具有荞麦特殊香气，营养丰富，具有一定的保健作用。经验证实验得出的理论差值占比为1.18%，与预测值无显著差异，所以预测结果有效。为荞麦产品的开发提供一定的理论依据。
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Optimization of process of pancake made of sweet buckwheat superfine powder by response surface
WANG Ping-ping, YANG Fu-lian
(College of Food and Biological Engineering, Shaanxi University of Science & Technology, Xi’an Shaanxi 710021)
Abstract:The ratio of buckwheat flour to wheat flour and the range of the addition of water, egg and salt was determined by single factor test. The formula of sweet buckwheat pancakes made of superfine flour was optimized by response surface test with sensory as the evaluation standard. The results showed that the optimal formula of sweet buckwheat pancakes was: buckwheat flour: flour was 7∶3, 160% of water, and the proportion of egg and salt in the pancake is 16.0% and 1.1% of the total weight, respectively. The pancakes were soft and delicate, which has a unique buckwheat flavor and abundantly nutritional value.
Key words:response surface; sweet buckwheat; ultrafine powder; pancake
DOI:10.16210/j.cnki.1007-7561.2018.06.002
中图分类号：TS 219
文献标识码：A
文章编号：1007-7561(2018)06-0007-07
收稿日期：2018-05-18
作者简介：王平平，1994年出生，女，硕士研究生.
通讯作者：杨芙莲，1965年出生，女，教授.