響應(yīng)面分析方法優(yōu)化面條復(fù)合改良劑:
響應(yīng)面分析方法優(yōu)化面條復(fù)合改良劑,本文選取瓜爾豆膠、磷酸酯淀粉及三聚磷酸鈉為自變量，面條彈性和韌性為響應(yīng) 值，米用Box-Behnken設(shè)計(jì)的方法，研究各自變量及其交互作用對(duì)面條彈性和韌性的影響。利 用響應(yīng)面分析方法模擬得到彈性和韌性二次多項(xiàng)式回歸方程的預(yù)測(cè)模型：Yi (韌性） =798.32+19.91*Xi+29.80* X2+17.33* X3-6.92* Xi* X2-17.64*XI * X3+6.67*X2* X3-12.05* XI2-60.49*X22-30.24*X32; Y2 (彈性）= 37.33+1.20* Xi-0.27*X2+0.88*X3+1.37*Xi*X2-0.10* Xi *X3+0.76* X2 * X3+0.82* Xi2-0.96* X22-0.77*X32。確定面條改良劑的最佳添加量：瓜爾豆膠 0.70 %,磷酸酯淀粉5.5 %,三聚磷酸鈉0.15 %。該條件下面條的韌性和彈性分別為790.71 g ■ mm 和 38.18 g。
面條是我國(guó)傳統(tǒng)食品，但目前國(guó)內(nèi)部分小麥粉制出的面條存在不耐煮，響應(yīng)面分析方法優(yōu)化面條復(fù)合改良劑,易糊湯，口感發(fā)粘，咬勁差 等問題，難以達(dá)到高品質(zhì)要求。因而，面條生產(chǎn)中通常添加改良劑來提高面條的烹煮品質(zhì)，降低生產(chǎn)成 本[1’2]。常用于面條品質(zhì)改良的添加劑主要包括食用膠類如瓜兒豆膠、海藻酸鈉、變性淀粉等，乳化劑 類如卵磷脂、硬脂酰乳酸鈉(SSL)、硬脂酰乳酸鈣（CSL)等，以及復(fù)合堿類[3,4]。
瓜爾豆膠是一種用途廣泛的增稠劑，它提高面條品質(zhì)主要是通過主鏈間氫鍵等非共價(jià)鍵作用力形成具有一定粘彈性的連續(xù)三維凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，與蛋白質(zhì)相互結(jié)合形成大分子基團(tuán)，增強(qiáng)面粉中蛋白質(zhì)黏結(jié) 力[5]。磷酸酯淀粉是淀粉分子中的羥基與磷酸基團(tuán)起酯化反應(yīng)生成的淀粉衍生物，是一種多功能的表面 活性劑[6]。面粉中適量添加瓜爾豆膠和磷酸酯淀粉，可以使面條的硬度增加，抗拉強(qiáng)度提高，煮熟后斷 條減少，固形物溶出率和面湯渾濁度下降[7]。三聚磷酸鈉是一種有效的面條品質(zhì)改良劑，在制面工藝中 的作用是封閉水和面粉中的金屬離子，穩(wěn)定面條酸度，還促使面筋蛋白與淀粉之間進(jìn)行醋化反應(yīng)及架橋 結(jié)合，形成穩(wěn)定的復(fù)合體，從而減少烹煮時(shí)淀粉溶出物[8]。
復(fù)合改良劑在面條生產(chǎn)中已被廣泛應(yīng)用，目前國(guó)內(nèi)外通過改良劑簡(jiǎn)單復(fù)配研究面條品質(zhì)相關(guān)報(bào)道 較多，而利用響應(yīng)面模型對(duì)面條品質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè)的相關(guān)研究較少。本文研究改良劑瓜爾豆膠、磷酸酯淀粉、 三聚磷酸鈉對(duì)面條韌性和彈性的影響，利用響應(yīng)面法探討復(fù)合改良劑在面條制作中最佳添加量，研究結(jié) 果期望為提高低檔面條的品質(zhì)提供依據(jù)。
1材料與方法
1. 1 材料
面粉豐大特一粉；磷酸酯化馬鈴薯變性淀粉食品級(jí)，臨沂市河?xùn)|區(qū)變性淀粉廠；瓜爾豆膠食 品級(jí)，鄭州天宇食品配料有限公司。
1.2儀器
和面機(jī)JHMZ，北京東方孚德技術(shù)發(fā)展中心；面條機(jī)JMTZ —14,北京東方孚德技術(shù)發(fā)展中心。
1.3試驗(yàn)方法 1.3..1面條制作方法
面條制作工藝流程：面粉—加水—和面—熟化—壓延—切條
稱取面粉200 g,加入適量2 %食鹽水（以面粉為基準(zhǔn)）攪拌5 min,將和好的面團(tuán)靜置15 min。壓 延8次，壓延棍間距分別為：3.5 mm (復(fù)合壓延三次）、2.5 mm (復(fù)合壓延兩次）、1.5 mm (復(fù)合壓延兩 次)、1mm。將壓好的面片切成220 mm長(zhǎng)的面條，除去邊緣部分放入保鮮袋中備用。
1.3.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案
在預(yù)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，選取瓜爾豆膠、磷酸酯淀粉、三聚磷酸鈉添加量進(jìn)行品質(zhì)改良研究。響應(yīng)面分析方法優(yōu)化面條復(fù)合改良劑,響應(yīng)面試 驗(yàn)設(shè)計(jì)因素及水平安排見表1。
表1響應(yīng)面設(shè)計(jì)因素及水平 Table 1 Factors and levels of response surface design
因素水平
-101
x1瓜爾豆膠添加量（％)0.20.50.8
x2變性淀粉添加量（％)2.05.08.0
x3三聚磷酸鈉添加量（°%)0.050.150.25
1.4 面條品質(zhì)評(píng)價(jià)方法 1.4.1 面條韌性測(cè)定
將面條煮至最佳蒸煮時(shí)間，撈出面條蒸餾水淋洗30s,浙水5 min,在質(zhì)構(gòu)儀上用A/LKB—F(鈍切刀) 探頭測(cè)定，測(cè)定參數(shù)設(shè)置如下：
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2010國(guó)際農(nóng)業(yè)工程大會(huì)論文集
Test Mode： CompressionTest speed： 0.17 mm/sec
Post—Test speed： 10.00 mm/sec Target Mode： :Distance Distance： 4.5 mm 1.4.2面條彈性測(cè)定
將面條煮至最佳蒸煮時(shí)間，撈出面條蒸餾水淋洗30s，浙水5 min,在質(zhì)構(gòu)儀上用A/KIE探頭測(cè)定， 測(cè)定參數(shù)設(shè)置如下：
Pre—Test speed： 2.0 mm/sec Post—Test speed： 10.00 mm/sec Distance ： 25 mm Tare Mode： Auto
Test Mode ： Tesion Test speed： 3.30 mm/sec Target Mode ： Distance Trigger Force： 5.0 g 1.5數(shù)據(jù)分析方法
利用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及SPSS16.0進(jìn)行方差分析，運(yùn)用design-export7.0進(jìn)行響應(yīng)面設(shè)計(jì)和回
歸方程分析。
3結(jié)果與討論
3.1響應(yīng)面法方案設(shè)計(jì)及結(jié)果分析
在各因素水平下測(cè)得面條韌性、彈性如表2所示。
表2響應(yīng)面設(shè)計(jì)方案及結(jié)果 Table 2 Results of response surface design
實(shí)驗(yàn)號(hào)x1x2x3韌性（g.mm)彈性（g)
11-10722.7637.48
201-1720.3534.14
3000774.0036.14
4011774.7537.52
5-10-1694.1234.94
6000835.4836.88
7-101757.6736.79
8-1-10689.5338.45
9000813.9138.10
100-11681.4735.54
11101782.6339.61
12000823.1837.72
1310-1789.6738.16
14000745.0337.78
15110748.1838.66
16-110742.6234.15
170-1-1653.7635.18
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2010國(guó)際農(nóng)業(yè)工程大會(huì)論文集
各因素經(jīng)回歸擬合后，解得回歸方程為：
(靭性）=798.32+19.91*Xi+29.80* X2+17.33* X3-6.92* Xi* X2-17.64*XI * X3+6.67*X2* X3-12.05* X12-60.49* X22-30.24* X32
Y2 (彈性）=37.33+1.20*X「0.27*X2+0.88*X3+1.37* X，X2-0.10*Xi*X3+0.76*X2*X3+0.82*
X12-0.96* X22-0.77*X32
3.1.1改良劑對(duì)面條靭性影響
面條靭性回歸方程分析結(jié)果見表3。
表3面條韌性回歸方程方差分析 Table 3 Variance Analysis of chewiness of noodles
方差來源平方和自由度均方F值Prob>F
X13172.3013172.302.990.1272
X27103.0917103.096.700.0360
X32402.2412402.242.270.1759
X1X2191.421191.420.180.6836
X1X31245.2311245.231.180.3142
X2X3178.031178.030.170.6941
X!2611.691611.690.580.4722
X2215408.46115408.4614.540.0066
X323851.1613851.163.630.0983
模型35656.1393961.793.740.0480
失擬項(xiàng)1744.003581.330.410.7552
誤差5672.7841418.20
總和43072.9116
由表3可以看出，韌性整體模型的“Prob>F” 值小于 0.05,表明該二次方程模型顯著；失擬項(xiàng)“Prob>F”值為
0.7552,表明失擬項(xiàng)相對(duì)于絕對(duì)誤差是不顯著的；模型決定系數(shù)為0.8278,表明應(yīng)變量與全體自變量之間的多元回 歸關(guān)系顯著，即說明該回歸方程對(duì)試驗(yàn)擬合情況較好，試驗(yàn)誤差小。因此可用該回歸方程對(duì)改良劑添加量預(yù)測(cè)面 條韌性。磷酸酯淀粉添加量對(duì)面條韌性影響顯著，瓜爾豆膠和三聚磷酸鈉添加量對(duì)面條韌性影響不顯著。在所選 取的各因素水平范圍內(nèi)，按照對(duì)結(jié)果的影響排序，磷酸酯淀粉添加量>瓜爾豆膠>三聚磷酸鈉。
圖1瓜爾豆膠與三聚磷酸鈉對(duì)面條韌性影響 Fig.1 Effect of guar gum and sodium tripolyphosphate on noodles chewiness 4-346
A:瓜爾豆膠 圖2瓜爾豆膠與磷酸酯淀粉對(duì)面條韌性影響 Fig.2 Effect of guar gum and starch phosphate on noodles chewiness
圖3磷酸酯淀粉與三聚磷酸鈉對(duì)面條韌性影響
Fig. 3 Effect of starch phosphate and sodium tripolyphosphate on noodles chewiness 圖1?3直觀的反應(yīng)了各因素交互作用對(duì)響應(yīng)值的影響。由圖1和2可以看出，隨著瓜爾豆膠的添加量增加，面 條的韌性增強(qiáng)，主要是由于瓜爾豆膠遇水分散形成高黏度膠體與蛋白質(zhì)相互作用形成網(wǎng)絡(luò)組織，響應(yīng)面分析方法優(yōu)化面條復(fù)合改良劑,使面條表面光滑, 不易斷。由圖2和3可以看出，磷酸酯淀粉的添加量對(duì)面條韌性影響最為顯著，其曲線較陡。隨著磷酸酯淀粉添加 量增加，面條韌性先增強(qiáng)后減弱。適量添加變性淀粉可以延長(zhǎng)貨架期，改善面條質(zhì)地，增加面條亮度和加工穩(wěn)定 性[9]。
3.2.2改良劑對(duì)面條彈性影響
面條彈性回歸方程分析結(jié)果見表4。
表4面條彈性回歸方程方差分析
Table 4 Variance Analysis of springiness of noodles
方差來源平方和自由度均方F值Prob>F
X111.47111.4714.730.006
X20.5910.590.760.413
X36.1816.187.940.025
X1X27.5217.529.660.017
X1X30.0410.040.050.826
X2X32.3012.302.950.129
X!22.8212.823.630.098
4-347
X223.9013.905.010.060
X322.4912.493.200.116
模型37.0594.125.290.019
失擬項(xiàng)2.8730.961.480.347
誤差2.5840.65
總和42.5016
由表4可以看出，通過回歸分析得到二次回歸模型彈性“Prob>F 的顯著性檢驗(yàn)和失擬性分析都顯示方程的擬合效果顯著，能較好地反 彈性影響程度從大到小依次排列均為Xp X3, X2,即瓜爾豆膠對(duì)面條 酸酯淀粉對(duì)彈性影響最??；由交互項(xiàng)值大小可知，瓜爾豆膠與磷酸酯
0.25
”為 0.019 應(yīng)改良劑; 彈性影響 淀粉的交:
,失擬項(xiàng)檢驗(yàn)分析值為0.347,方程 對(duì)面條彈性的改良作用。各因素對(duì) 效果最好，其次是三聚磷酸鈉，磷
互作用顯著。
ft
C:三聚磷酸鈉
圖4瓜爾豆膠與三聚磷酸鈉對(duì)面條 Fig.4 Effect of guar gum and sodium tripolyphosp
,♦、1 8 1
彈性影響
ate on no
0.6 0.4
2〇.2 A:瓜爾豆膠
圖5瓜爾豆膠與磷酸酯淀粉對(duì)面條 Fig.5 Effect of guar gum and starch phosphate
瓜爾豆膠
springiness
0.25
0.05
圖6磷酸酯淀粉與三聚磷酸鈉對(duì)面條 Fig.6 Effect of starch phosphate and sodium tripolypht
彈性影響
osphate on
noodle springiness
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2010國(guó)際農(nóng)業(yè)工程大會(huì)論文集
圖4?6反映了各因素交互作用對(duì)響應(yīng)值的影響。由圖4可以看出，響應(yīng)面分析方法優(yōu)化面條復(fù)合改良劑,瓜爾豆膠與三聚磷酸鈉添加量增加，面條彈 性逐漸增大，對(duì)面條的彈性影響顯著。適量三聚磷酸鈉溶于水后加入面粉中可以使加工好的面條表面光滑、爽口， 具有靭性、彈性，主要是堿能強(qiáng)化面筋，增加面團(tuán)強(qiáng)度和面條的彈性，另外堿能加速淀粉形成凝膠，使面條煮后 堅(jiān)實(shí)。胡坤等選擇瓜兒豆膠、硬脂酰乳酸鈉（SSL)和復(fù)合堿通過正交試驗(yàn)開發(fā)出一種可以較全面地提高面條 的烹煮品質(zhì)復(fù)合改良劑。
3.3改良劑最佳添加量的確定
通過軟件Design—Expert 7.0求解方程，得出面粉中最佳添加量為：瓜爾豆膠添加量為0.8 %，磷酸酯淀粉添加 量為5.66 %，三聚磷酸鈉添加量為0.16 %，此時(shí)面條的靭性和彈性分別為808.19 g.mm和39.61 g。考慮到改良劑成 本價(jià)格將改良劑的添加量修正為：瓜爾豆膠添加量為0.7 %,磷酸酯淀粉添加量為5.50 %，三聚磷酸鈉添加量為0.15 %。采用修正條件進(jìn)行面條的彈性和靭性試驗(yàn)，結(jié)果得出面條的靭性和彈性分別為790.71 g.mm和38.18 g與理論預(yù) 測(cè)值基本吻合。因此，可以利用響應(yīng)面分析法得到面條制作中改良劑的最佳添加量。
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