预拌粉，又称预混粉，是按配比预先混合完成的面粉与配料[1]，加工时可按工艺要求添加水等辅料，即生产出品质优良的产品，具备使用方便、节省时间、降低操作要求的优点[2]。市售预拌粉多为面包、蛋糕、饼干和馒头等，关于面条的却甚少；现虽有学者对面条预拌粉展开研究[3-7]，但关于杂粮面条预拌粉的却鲜见。苦荞、青稞、燕麦等杂粮营养丰富均衡，富含多种维生素、矿物质、优质蛋白质，还含有多种特殊的生理活性物质，如黄酮、β-葡聚糖、可溶性膳食纤维等，具备降血糖、促进肠道蠕动、提高免疫力、预防心血管疾病的功效[8-10]，而市售杂粮类产品含量大多不超过30%，营养强化不足[11-15]。
本研究以苦荞、青稞、燕麦为主要原料，与四川本土小麦粉均匀混合，形成60%杂粮面条预拌粉。但杂粮不含面筋蛋白，杂粮添加量越高，面条越难成型，因此本研究在单因素试验的基础之上，以响应面分析试验探讨多种品质改良剂的最佳配比，得到品质优良的高纤杂粮面条预拌粉。本试验成果适用于个人、餐饮及工厂加工，能够降低加工技术要求、加工成本和生产时长。产品膳食纤维含量＞6%，为高纤食品，同时还富含β-葡聚糖和总黄酮，具备促进肠道蠕动、提高免疫力、防止心血管疾病等功能，经改良后，产品易加工、食用品质优良，市场前景广阔。
1 材料和方法
1.1 试验材料
小麦粉：绵阳仙特米业有限公司；苦荞米：四川环太实业有限公司；青稞米：西藏天麦力健康品有限公司；燕麦米：四川合众养道食品有限公司；谷朊粉：河南密丹儿商贸有限公司；食用盐：永辉超市股份有限公司；食用碱：山东锐晟化工有限公司；魔芋精粉：江苏天顺食品有限公司；乙醇溶液、丙酮、石油醚、氢氧化钠、重铬酸钾、三羟甲基氨基甲烷、2-（N-吗啉代）乙烷磺酸、冰乙酸、盐酸、硫酸、热稳定α-淀粉酶液、淀粉葡萄糖苷酶液、硅藻土、地衣聚糖酶溶液、β-葡萄糖苷酶溶液、乙酸钠、三氯化铝溶液、乙酸钾溶液、甲醇溶液：上海吉至生化科技有限公司。
1.2 设备与仪器
20B-C 型粉碎机：常州康贝干燥工程有限公司；AMR-01 型和面机：福建德霸食品机械有限公司；MT-30 型压面机：广东恒联食品机械有限公司； DD-5 型离心机：上海吉至生化科技有限公司；772N 型分光光度计、KH 型电烘箱：上海仪田精密仪器有限公司；JXFM110 型旋风磨：浙江台州粮仪厂；各种玻璃器皿：合肥市三元化玻仪器有限公司。
1.3 试验方法
1.3.1 预混粉复配及面条制备工艺
将苦荞、青稞、燕麦三种杂粮原料粉碎，过140 目筛后，称量杂粮粉和面粉，按照面粉：杂粮=40∶60 的比例配制好后，再加入品质改良剂搅拌均匀待用；制面过程中，称40%饮用水加入面条预拌粉中和匀，熟化15～20 min，反复压延至面带光滑后切条成型。
1.3.2 预拌粉营养成分测定
膳食纤维含量：按GB 5009.88—2014《食品安全国家标准 食品中膳食纤维的测定》的规定方法执行；
β-葡聚糖含量：按NY/T 2006—2011《谷物及其制品中β-葡聚糖含量的测定》的规定方法执行；
总黄酮含量：按 NY/T 1295—2007《荞麦及其制品中总黄酮含量的测定》的规定方法执行。
1.3.3 单因素试验设计
单因素试验在国家相关规定和预实验的基础之上，筛选出谷朊粉、食盐、碳酸钠和魔芋精粉4 种添加剂进行探讨。
1.3.3.1 谷朊粉对预拌粉品质的影响 在混合粉的基础之上，控制食盐添加量为2%，碳酸钠添加量为0.25%，魔芋精粉添加量为1%，设置7个水平的谷朊粉添加量，分别为3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%，以综合得分为指标选择优化范围。
1.3.3.2 食盐对预拌粉品质的影响 在混合粉的基础之上，控制谷朊粉添加量为6%，碳酸钠添加量为0.25%，魔芋精粉添加量为1%，设置7 个水平的食盐添加量，分别为0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%，以综合得分为指标选择优化范围。
1.3.3.3 碳酸钠对预拌粉品质的影响 在混合粉的基础之上，控制谷朊粉添加量为6%，食盐添加量为2%，魔芋精粉添加量为1%，设置7 个水平的碳酸钠添加量，分别为0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%、0.35%、0.4%，以综合得分为指标选择优化范围。
1.3.3.4 魔芋精粉对预拌粉品质的影响 在混合粉的基础之上，控制谷朊粉添加量为6%，食盐添加量为2%，碳酸钠添加量为0.25%，设置7 个水平的魔芋精粉添加量，分别为0.4%、0.6%、0.8%、1%、1.2%、1.4%、1.6%，以综合得分为指标选择优化范围。
1.3.4 响应面试验设计
响应面分析试验设计在单因素试验基础上，采用Central-Composite 中心组合设计原理，以综合得分为指标优化出最佳配比，试验因素水平见表1。所得试验结果采用Design-Expert 12. 0. 0 软件进行分析。
表1 响应面试验因素水平
Table 1 Level of test factors for ring surface
?
1.3.5 综合得分评定
每组样品按此评定标准评测6 次，以平均分为最终得分，综合得分评定标准如表2 所示，其中断条率和烹调损失率按标准LS/T 3212—2014《挂面》的方法测定。
表2 综合得分评定标准
Table 2 Comprehensive scoring criteria
?
1.4 数据分析
用Excel 整理实验数据，并采用Design-Expert 12. 0. 0 软件进行分析。
2 结果与分析
2.1 杂粮配比结果
在预实验的基础之上设置7 组不同的杂粮（苦荞∶青稞∶燕麦）配比方案，分别为A（20∶20∶20）、B（30∶20∶10）、C（30∶10∶20）、D（20∶30∶10）、E（20∶10∶30）、F（10∶30∶20）、G（10∶20∶30），另设置空白实验组H（只含小麦粉），不同方案的营养成分见图1 所示。
图1 不同杂粮配比方案营养成分
Fig.1 Nutrient composition of different miscellaneous grain schemes
由图1 可知，不同杂粮配比方案差异显著；H 组为空白试验，其膳食纤维含量2.1%，不含β-葡聚糖和总黄酮；F 组和G 组膳食纤维含量均＜6%，而A、B、C、D、E 组膳食纤维含量均＞6%，其中C 组膳食纤维含量最高为6.94%，β-葡聚糖含量1.9%，次于A、D 组，总黄酮含量0.8%，高于其他组；因此，综合考虑营养成分含量，选择C 组做为本试验的优化比例。
2.2 单因素试验结果
2.2.1 谷朊粉对预拌粉品质的影响
谷朊粉对预拌粉品质的影响见图2。由图2可知，谷朊粉添加量对预拌粉品质有显著性影响，随着谷朊粉添加量的增加，预拌粉的综合得分呈先增大后减小的趋势，在谷朊粉添加量为5%时，得分最高为84.32 分。这是因为谷朊粉的主要组成成分是麦谷蛋白和醇溶蛋白，在吸水后形成网络状的湿面筋[16]，能够包裹不含面筋蛋白的杂粮粉粒和淀粉颗粒，使预拌粉成形之后，在断条率和烹调损失率方面表现更好；而过量添加谷朊粉则导致预拌粉成形后口感过硬，粘性增大[17]，从而降低预拌粉的综合得分。因此，谷朊粉的最佳添加量为5%。
图2 谷朊粉对预拌粉品质的影响
Fig.2 Effect of gluten on quality of pre-mixed powder
2.2.2 食盐对预拌粉品质的影响
食盐对预拌粉品质的影响见图3。由图3 可知，食盐添加量对预拌粉品质有显著性影响，随着食盐添加量的增加，预拌粉的综合得分呈先增大后减小的趋势，在谷朊粉添加量为1%时，得分最高为84.18 分。这是因为在制面过程中加入一定量的食盐，能够提高面条内部的渗透压，从而有利于面条吸水，使面条抗拉伸性能提升[18]，从而提高预拌粉的综合得分；而当食盐添加量过大后，内外渗透压保持平衡，由于食盐属于亲水性物质，食盐添加量的增加会与蛋白质争夺水分子[19]，而不利于面条的吸水，同时所制成的面条风味过咸，所以预拌粉综合得分下降。因此，实验的最佳添加量为1%。
图3 食盐对预拌粉品质的影响
Fig.3 Effect of salt on quality of pre-mixed powder
2.2.3 碳酸钠对预拌粉品质的影响
碳酸钠对预拌粉品质的影响见图4。由图4可知，碳酸钠添加量对预拌粉品质有显著性影响，随着碳酸钠添加量的增加，预拌粉的综合得分呈先增大后减小的趋势，在碳酸钠添加量为0.3%时，得分最高为85.25 分。这可能是因为预拌粉在面条的制作过程中碳酸钠可调节面团pH 为碱性，而面筋在碱性环境下能够更好的形成，从而促进面筋网络的完全形成[20]，减小面条的蒸煮损失率，当添加量超过0.3%后，面条的碱味明显，对面条食用品质造成不良影响，且面条的成型性也会受到影响，导致预拌粉综合得分下降。因此，碳酸钠的最佳添加量为0.3%。
图4 碳酸钠对预拌粉品质的影响
Fig.4 Effect of soda on quality of pre-mixed powder
2.2.4 魔芋精粉对预拌粉品质的影响
魔芋精粉对预拌粉品质的影响见图5。由图5可知，魔芋精粉添加量对预拌粉品质有显著性影响，随着魔芋精粉添加量的增加，预拌粉的综合得分呈先增大后减小的趋势，在魔芋精粉添加量为1.2%时，得分最高为84.25 分。这可能是因为在预拌粉制面过程中，魔芋精粉中的魔芋葡甘露聚糖具有很高的亲水性，遇水后生成强力凝胶，使不含面筋蛋白物质原料能够更好的粘聚，并且能形成一层薄膜[21]，从而减少面条的蒸煮损失；当魔芋精粉的添加量超过1.2%时，面条蒸煮损失率不再有明显变化，但导致面条的口感过粘、过硬，影响面条食用品质，所以预拌粉综合得分下降。因此，魔芋精粉的最佳添加量为1.2%。
图5 魔芋精粉对预拌粉品质的影响
Fig.5 Effect of konjac powder on quality of pre-mixed powder
2.3 响应面试验结果
2.3.1 响应面试验设计及结果
在单因素试验的基础之上，以综合得分为响应值对谷朊粉添加量、食盐添加量、碳酸钠添加量和魔芋精粉添加量这4 个因素进行中心组合响应面优化试验，试验结果见表3。
2.3.2 回归方程的建立与检验
运用Design-expert 8.0 数据统计软件对表3试验结果进行多元回归拟合，得到回归方程：
表3 试验方案及结果
Table 3 Test plan and results
?
由表4 可知，该模型P＜0.000 1，回归方程模型极显著，模拟相关系数R2=0.991 3，校正决定系数R2Adj=0.983 1，表明模型的实际值与预测值拟合较好，拟合度达到98.31%；失拟项P=0.228 8＞0.05，失拟项不显著，依据方差显著性分析简化回归方程为：
表4 回归模型方差分析
Table 4 Analysis of variance of regression models
方差来源 平方和 自由度 均方 F 值 P＞F模型 202.94 14 14.5 121.51 ＜ 0.000 1 A 6.92 1 6.92 58.03 ＜ 0.000 1 B 0.16 1 0.16 1.36 0.262 5 C 4.41 1 4.41 36.98 ＜ 0.000 1 D 14.49 1 14.49 121.48 ＜ 0.000 1 AB 0.01 1 0.01 0.08 0.781 6 AC 2.62 1 2.62 21.93 0.000 3 AD 4.94 1 4.94 41.40 ＜ 0.000 1 BC 0.68 1 0.68 5.67 0.030 9 BD 15.23 1 15.23 127.66 ＜ 0.000 1 CD 38.10 1 38.10 319.36 ＜ 0.000 1 A² 57.20 1 57.20 479.44 ＜ 0.000 1 B² 9.88 1 9.88 82.86 ＜ 0.000 1 C² 36.14 1 36.14 302.91 ＜ 0.000 1 D² 53.40 1 53.40 447.62 ＜ 0.000 1残差 1.79 15 0.119 3失拟项 1.43 10 0.143 3 2.01 0.228 8纯误差 0.36 5 0.071 4总方差 204.73 29 R2 0.991 3 R2Adj 0.983 1
2.3.3 响应面和等高线分析
由表4 可知，各因素对综合得分的影响大小依次为D（魔芋精粉添加量）＞A（谷朊粉添加量）＞C（碳酸钠添加量）＞B（食盐添加量），且AC、AD、BC、BD、CD 各因素间交互作用对预拌粉综合评分的影响显著，响应面和等高线见图6。
图6 各两因素交互作用响应面及等高线
Fig.6 Response surface and contour lines of interaction between two factors
注：A 为谷朊粉添加量；B 为食盐添加量；C 为碳酸钠添加量；D 为魔芋精粉添加量；Y 为综合得分。Note: the A is gluten; the B is salt; the C is sodium carbonate; the D is konjac powder; the Y is a comprehensive score.
从图6a～图6e 可以看出，对综合得分的影响显著性，表现为D（魔芋精粉添加量）＞A（谷朊粉添加量）＞C（碳酸钠添加量）＞B（食盐添加量），与模型方差分析结果一致。在所考察的因素范围内，感官得分随D（魔芋精粉添加量）呈先增大后减小的趋势；随A（谷朊粉添加量）呈先增大后减小的趋势；随C（碳酸钠添加量）呈先增大后减小的趋势；随B（食盐添加量）呈先增大后减小的趋势。
2.3.4 响应面优化与验证
根据上述所得回归方程优化出最佳配方为：A=5.35、B=1.29、C=0.24、D=1.07、Y=93，即谷朊粉添加量5.35%、食盐添加量1.29%、碳酸钠添加量0.24%、魔芋精粉添加量1.07%，综合得分为93 分。为检验试验结果准确性进行验证试验，为方便实际操作修正参数为谷朊粉添加量5.4%、食盐添加量1.3%、碳酸钠添加量0.2%、魔芋精粉添加量1.1%，在该配比条件下重复测定三次综合得分，最终得出综合评分为92.97 分，与理论值93 分相比，相对偏差＜1，说明本试验的结果可靠。
3 结论
通过对比试验，确定面粉∶苦荞∶青稞∶燕麦=40∶30∶10∶20，在此配比方案下的高纤杂粮面条预拌粉含膳食纤维6.94%、β-葡聚糖1.9%、总黄酮0.8%。在单因素试验的基础之上，结合响应面分析试验，以成品断条率、烹调损失率和感官评价等为综合考察指标，探讨谷朊粉、食盐、碳酸钠和魔芋精粉对预拌粉品质的影响。结果得出复配改良剂最佳配比为：谷朊粉5.4%、食盐1.3%、碳酸钠0.2%、魔芋精粉1.1%。
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