响应面优化冻干方便面的配方

长春师范大学学报
Journal of Changchun Normal University
第39卷第12期
Vol.39 No.12
2020年12月
Dec.2020
响应面优化冻丁方便面的配方
邹少强2，谢建华2"
(1.福建立兴食品有限公司，福建漳州363100；2.漳州市食品产业技术研究院，福建漳州363000；
3.漳州职业技术学院食品工程学院，福建漳州363000)
［摘要］为开发一款非油炸方便面条，以真空冷冻干燥技术为方法，研究魔芋胶、谷朊粉、大树碱、
醋酸酯淀粉添加量对冻干方便面咀嚼指数的影响，在单因素的基础上,利用响应面法优化冻干方便 面的配方,得到冻干方便面的最佳配方:醋酸酯淀粉5. 1%、魔芋胶25. 4%、谷朊粉2. 0%、大树碱 5. 1%，该条件下制得的方便面条的咀嚼指数为98.6%,与模型预测值偏差较小，实验优化结果可
靠，因此该模型有良好的预测性。

［关键词］方便面;真空冷冻干燥;响应面［中图分类号］TS213.2
［文献标志码］A ［文章编号］2095 -7602(2020)12 -0140 -08
真空冷冻干燥，也称为冷冻干燥，它是将物料冻结到共晶点温度以下,在真空条件下使固态的冰不经过液
态直接升华成气态,使物料脱水的一种干燥技术「W o 该技术在较低温的条件下进行干燥，能够保留物料原
有的活性成分和色香味，有效地避免了氧化反应和热敏性物质的损失［3］o 相对其它干燥方法，冻干脱水彻
底，且产品结构破坏小、不易变型收缩，形成多孔性结构，具有复水快等特点「4一5］,因此,被广泛应用于制药和 生物材料方面「“T 。

然而,近年来，“天然”和“有机”产品的市场正在强劲增长,并且消费者对加工少且质量
高的食品的需求也在迅速增长。

冷冻干燥技术已在水果和蔬菜加工方面取得了巨大成功「8一9］。

因此冷冻干
燥替代传统的干燥方法并应用于各类食品加工中具有很大的优势［6］o
面条是以面粉为原料制作而成的一类食物，是中国主食之一「10］。

随着生活水平提高和生活方式的改变, 人们对面条的需求也发生变化,其中方便面的出现就是为了解决人们出行、旅游带来的不便而开发的一类产
品「“一12］。

由于其方便、独特的口味而深受人们喜爱，也成为许多快节奏、不擅长烹饪的消费者的首选食品。

油炸方便面是现今市面上最常见的方便面之一。

据报道，每100 g 油炸方便面的脂肪含量约为20 g,经常食 用易导致肥胖及相关疾病「13］。

随着人们对健康的重视，使油炸方便面的消费受到了较大的影响，因此，开发
出一款口感好且非油炸方便面,对替代油炸方便面具有重要的意义［14］ O 目前关于冷冻干燥方便面的研究及
相关产品较少报道，本研究对冻干面条配方进行优化，为冻干面条的加工及产业化生产提供依据。

1材料与方法
1.1实验材料
小麦粉，广东白燕粮油实业有限公司；魔芋粉(食品级)，湖北省天源协力魔芋生物科技有限公司；谷朊
粉，华丰粉业有限公司;醋酸酯淀粉,苏州高峰淀粉科技有限公司;大树碱,本地农家天然草木灰中提炼而成; 鸡蛋和食用盐为市售。

［收稿日期］2020 -06 -30
［基金项目］福建省科技计划项目“漳州市食品产业技术研究院建设”(2018N2002 )；福建星火计划项目“冻干乳制品关键技术
研究与产品开发”(2020S0037 )；福建省区域重庆科技计划项目“冻干粥工艺创新研究与产业化推广” (2014N3002)；漳州市重大科技专项“真空冷冻干燥鲜银耳羹工艺技术创新研究”(ZZ2018ZD12)。

［作者简介］邹少强，男，工程师，从事真空冷冻干燥速食与休闲食品研发工作。

-140 -
1.2仪器与设备
TMS-PRO型质构仪（美国FTC）；ALPHA1-4LSC型冷冻干燥机（德国CHRIST）；MARS型流变仪（德国HAAKE）°
1.3实验方法
1.3.1冻干方便面的制作
1.3.1.1冻干方便面的生产工艺
冻干方便面生产工艺如图1所示。

图1冻干方便面生产工艺
1.3.1.2操作要点
和面:取面粉、魔芋胶（先以水为参比加入4%魔芋粉搅拌均匀为魔芋胶）、谷朊粉、大树碱、鸡蛋、食盐、水和食品添加剂进行搅拌,混合均匀°
压面:将和好的面团用压面机反复压延成约1mm厚的面皮,并切成2mm宽的面条。

蒸煮:将切好的面条放入托盘，放入高压蒸汽锅内蒸煮5min°
冷却:将蒸煮后的面条取出进行冷却，在冷却过程中要不断翻动防止其结块°
装盘、冷冻:将冷却后的面条放入托盘后，于-32*冷冻3~4h°
冻干:将冷冻好的面条放入冷冻干燥机干燥,其冻干曲线为：45*（1h）—55*（1h）—65*（1h）—75*（1h）T5*（8h）—55*（2h）—55*（4h）°
1.3.2单因素实验
以面粉质量为参考,以不同魔芋胶、谷朊粉、大树碱、醋酸酯淀粉的添加量为单因素进行优化实验。

其它辅料按水35%、鸡蛋8%、食盐0.8%进行填加。

1.3.
2.1魔芋胶的添加量
以面粉质量为参考，测定不同魔芋胶添加量（10%、15%、20%、25%,30%）冻干面条咀嚼性，其它配料为谷朊粉1%、大树碱4%、醋酸酯淀粉5%°
1.3.
2.2谷朊粉的添加量
以面粉质量为参考，测定不同谷朊粉添加量（1%、2%、3%、4%、5%）冻干面条咀嚼性，其它配料为魔芋胶25% ,大树碱4%、醋酸酯淀粉5%°
1.3.
2.3大树碱的添加量
以面粉质量为参考，测定不同大树碱添加量（2%、3%、4%、5%、6%）冻干面条咀嚼性，其它配料为魔芋胶25%，谷朊粉2%、醋酸酯淀粉5%°
1.3.
2.4醋酸酯淀粉的添加量
以面粉质量为参考,测定不同醋酸酯淀粉添加量（3%、4%、5%、6%、7%）冻干面条咀嚼性，其它配料为魔芋胶25%，谷朊粉2%、大树碱5%°
1.3.3响应面实验
根据单因素实验的结果，采用Box-Behnken设计原则，以面条咀嚼性指数为指标，设置魔芋胶、谷朊粉、大树碱和醋酸酯淀粉四个因素为实验条件，实验设计方案见表1°
-141-
表1实验设计因素水平表
水平
魔芋胶的添加量A/%谷朊粉的添加量B/%
因素
大树碱的添加量C/%醋酸酯淀粉的添加量D/%
-120144
025255
130366
1.3.4面条咀嚼指数
面条品质的好坏与其硬度和弹性有关，为了较科学地评价产品品质,本研究采用感官和质构仪相结合的方式对面条品质进行分析。

咀嚼性与产品的弹性和胶粘性呈正相关，其数值越大说明其产品嚼劲较好，但高于一定程度时为人所不能接受，因此，结合感官分析确定其较优比例范围。

具体是将冻干面条和市售面条加一定比例开水冲泡10min后，用质构仪测量各样品的咀嚼性，然后用冻干面条的咀嚼性除以市售面条咀嚼性再乘以100%,即为该面条咀嚼性指标(X)，然后通过感官人员确定口感最优产品。

其面条口感通过咀嚼指数I来衡量，其公式如下：
I二100-1265-X I, (1)其中,X为各样品的咀嚼性指标；由于面条最优口感其咀嚼性指标为260%~270%,所以取中间值265作为参照。

2结果与分析
2.1单因素实验
2.1.1魔芋胶的添加量对冻干方便面咀嚼指数的影响
魔芋胶对面条口感有较强作用「⑸，从图2可看出，冻干面条的咀嚼性随着魔芋胶添加量的增加先上升后下降，当添加量为25%时，其面条的咀嚼指数最高。

当魔芋胶的添加量小于25%时，其面条弹性不足,没有咀嚼感，而当魔芋胶的添加量高于25%时，面条太硬,不容易咀嚼。

说明适当添加魔芋胶能显著提高面条的咀嚼性。

2.1.2谷朊粉的添加量对冻干方便面咀嚼指数的影响
从图3可看出，冻干面条的咀嚼性随着谷朊粉添加量的增加先上升后下降，当添加量为2%时，其面条的咀嚼指数最高。

说明适当添加谷朊粉能显著提高面条的咀嚼性，对提高冻干面条的口感起到积极作用，这可能是由于谷朊粉含有蛋白质，促进面团中面筋形成,从而促进面团形成网络结构而提高面条的咀嚼性「16-17］。

-142-
1 2 3 4 5
谷航粉添加量/%
图3谷朊粉的添加量对冻干方便面咀嚼指数的影响
2. 1.3大树碱的添加量对冻干方便面咀嚼指数的影响
在面条加工过程中常通过添加碱来提高面条的咀嚼性能[18] °从图4可以看出,随着大树碱添加量的增
加,面条的咀嚼指数呈上升趋势，但当大树碱的添加量大于5%，其面条咀嚼指数增加不明显。

由于碱含量太
高会影响面条风味,因此确定大树碱的添加量5%为较佳添加量。

2 3 4 5 6
大树碱添加量/%
图4大树碱的添加量对冻干方便面咀嚼指数的影响
2. 1.4醋酸酯淀粉的添加量对冻干方便面咀嚼指数的影响
冻干面条在加工过程需进行低温冷冻，其面条中的淀粉很容易发生老化，从而影响面条的口感。

因此控
制其老化成为开发冻干面条的关键问题之一。

从图5可看出，随着醋酸酯淀粉添加量的增加,面条的咀嚼指 数呈先上升后下降的趋势。

这说明适当添加醋酸酯淀粉可提高冻干面条性能，这可能是由于醋酸酯淀粉具有
较强抗老化性能,从而提高面条咀嚼性能,但添加量太大反而起到稀释面筋作用,使其咀嚼性能下降。

範许W 日
3 4 5 6 7
醋酸酯淀粉添加量/%
图5醋酸酯淀粉的添加量对冻干方便面咀嚼指数的影响
-143 -
2.2响应面法优化冻干方便面配方的结果
2.2.1响应面实验设计与结果分析
响应面实验的结果如表2所示。

应用Design-Expert软件对表2实验数据回归拟合分析,得到多元回归方程模型为
Y=98.04+1.33A+0.96B+0.46C+1.34D-1.78AB+1.67AC-0.73AD-2.43BC+0.43BD-0.18CD-7.82A2-8.00B2-3.35C2-5.82D2.
该方程的相关系数F=0.9632,%=0.9265,表明预测值与实测值之间具有高度相关性，说明此模型可用于分析和预测冻干面条配方。

表2冻干面条配方优化响应面实验结果与分析
实验序号A B C D咀嚼指数/%预测值/%
11-10084.884.4
2001190.590. 5
3-100-182.381.0
4011085.285.7
5000098.998.0
6110081.182.7
7010-184.683.4
8-100186.485.1
9000098.398.0
10001-187.788.2
1110-1085.586.1
12000096.898.0
13-101084.784.3
14000097.898.0
15-1-10078.378.2
16100186.786.3
17100-185.585.1
180-10-181.482.3
190-1-1085.082.9
2000-1188.989.9
21-10-1085.686.8
22000098.498.0
230-10182.884.2
24-110081.783.6
2500-1-185.486.9
2601-1091.789.6
270-11088.288.6
28101091.390.3
29010187.786.9
-144-
2.2.2回归方程拟合和方差分析
通过方差分析得到结果如表3所示，冻干面条配方的实验模型P <0. 000 1,说明因变量与全体自变量之
间多元回归关系极显著，即回归方程能很好模拟真实曲面，实验方法可靠；回归方程失拟项(P =0. 071 5 >
0. 05)不显著，说明上述模型与实际拟合度良好°从各项显著性表明，一次项A 和D 、二次项42、炉、C 2、D 2和
交互项BC 对冻干面条的口感具有极显著影响(P <0. 01)； 一次项B 、交互项AB 、AC 对面条的口感具有显著
影响(P <0. 05)，而一次项C 和交互项AD 对冻干面条的口感影响不显著(P >0. 05)°各因素对面条口感的
影响顺序依次为:醋酸酯淀粉、魔芋胶、谷朊粉、大树碱。

从交互作用看，魔芋胶与谷朊粉和大树碱分别与魔芋
胶、谷朊粉对面条口感有显著影响，说明大树碱、魔芋胶、谷朊粉三者存在交互作用，呈现曲面效应。

2. 2. 3 响应面交互作用分析
为更直观地反映各配方交互作用对面条口感的影响，通过回归方程绘制三维空间响应面图和等高线°由
图6等高线形状可分析各因素交互对面条口感的影响°
由图6可直观地反映出魔芋胶、谷朊粉、大树碱之间的交互作用对面条口感的影响程度°谷朊粉和大树 碱的交互作用对面条口感的影响极显著(P <0. 01)，适当的碱性可起到增强面筋作用，但碱性太强反而会影 响蛋白，从而使面条口感下降。

魔芋胶与谷朊粉的交互作用和魔芋胶与大树碱的交互作用对面条口感的影响 显著(P <0.05),魔芋胶中的葡甘聚糖在一定碱性条件下会脱乙酰基,从而形成不可逆凝胶，因此，适当添加
碱，可使魔芋产生凝胶,从而改善其口感；从魔芋胶与谷朊粉交互作用看,面条口感也随谷朊粉增加先增强后
减弱，提高蛋白含量,有利面筋形成，但面筋太高，反而会影响其咀嚼性能°
表3响应面回归模型方差分析表
注：* *表示该因素对咀嚼指数影响极显著(P <0. 01)；*表示该因素对咀嚼指数影响显著(P <0. 05)°
方差来源平方和
自由度
均方
F 值P 值
模型
865. 9514
61 . 8526. 20
<0. 000 1**
A
21 . 07
121 . 07
8. 92
0. 009 8 **B
11. 02111. 02 4. 67
0. 048 6 水C
2. 52
1 2. 52
1. 070. 319 0D
21 . 60
121 . 60
9. 150. 009 1 **AB 12. 60112. 60 5. 34
0. 036 6 水AC 11. 22111. 22 4. 75
0. 046 8 水
AD 2. 10
1 2. 10
0. 890. 361 3BC
23. 521 3. 529. 960. 007 0**BD
0. 7210. 720. 310. 588 9CD
0. 12
10. 12
0. 05
0. 823 1
A 2
397. 09
1397. 09
168.18
< 0. 000 1B 2
415. 051415. 05175. 79
< 0. 000 1C 2
72. 76
172. 76
30. 82
< 0. 000 1D 2
220. 03
1
220. 0393. 19
< 0. 000 1
残差33. 0614
2. 36
失拟
30. 52
10 3. 05 4. 820. 071 5
净误差 2. 53
4
0. 63
总和
899. 01
28
-145 -
通过Design - Expert 软件分析,可得出冻干面条最佳配方为：醋酸酯淀粉5. 1%、魔芋胶25. 4%、谷朊粉
2.0%、大树碱5.1%，在此条件下，回归模型预测的面条咀嚼指数为98.2%o
s an g s H
1009590858075
（a ）魔芋胶（A ）与谷朊粉（B ）的响应面图（b ）谷朊粉（B ）与大树碱（C ）的响应面图
（c ）魔芋胶（A ）与大树碱（C ）的响应面图（d ）谷朊粉（B ）与醋酸酯淀粉（D ）的响应面图
6.00
koo
foo
■5.50
（e ）魔芋胶（A ）与醋酸酯淀粉（D ）的响应面图 （f ）大树碱（C ）与醋酸酯淀粉（D ）的响应面图
图6各因素对冻干面条配方交互作用的响应面图
2.2.4面条配方的优化和验证
为了检验实验结果的真实性，根据模型优化冻干面条配方参数为:醋酸酯淀粉5.1%、魔芋胶25.4%、谷
朊粉2.0%、大树碱5.1%，在此条件下进行实验，重复3次，面条的咀嚼指数平均值为98.6%o 与理论的相对
偏差为0.4%。

结果与理论值相差不大，表明实验优化结果可靠。

3结论
真空冷冻干燥是一种新型干燥方式，能较好地保持食品营养成分，且产品具有良好复水性。

但对于米面 制品,其加工过程冷冻会引起老化，从而影响其口感。

本实验通过配方优化研究,以开发出一款口感优良的方 便面。

以面条咀嚼指数为指标，采用响应面分析，建立了醋酸酯淀粉、魔芋胶、谷朊粉、大树碱对面条口感影响
• 146
•
的回归模型。

通过单因素分析结合响应面法优化面条配方，得出的最优参数为：醋酸酯淀粉5.1%、魔芋胶25.4%、谷朊粉2.0%、大树碱5.1%°该条件下制得的方便面条的咀嚼指数为98.6%，与预测值相对偏差为0.4%°表明实验优化结果可靠,建立的回归模型有较好的预测能力，可为开发一款非油炸方便面提供科学依据°
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Optimization of Freeze-dried Instant Noodle Recipe by Response Surface Methodology
ZOU Shao-qiang1，2,XIE Jian-hua2,3
(1.Fujian Lixing Food Co.,Ltd,Zhangzhou363100,China；
2.Zhangzhou Food Industrial Technology Research Institute,Zhangzhou363000,China；
3.College of Food Engineering,Zhangzhou Institute of Technology,Zhangzhou363000,China)
Abstract:In order to develop a kind of non fried instant noodles,the effect of konjac gum,gluten,Dashu alkali and acetate starch on the chewing index of freeze-dried instant noodles was studied by vacuum freeze-drying technology.Based on the single factor,re­sponse surface method was used to optimize the formula of freeze-dried instant noodles,and the best formula of freeze-dried instant noodles was obtained:acetate starch5.1%,konjac gum25.4%,gluten powder2.0%and tree alkali5.1%,the best noodle chewing index of this formula.Under this condition,the convenient noodle chewing index was98.6%,which has little deviation from the predic­ted value of the model.The experimental optimization result is reliable,so the model has good predictability.
Key words:instant noodle；vacuum freeze drying；response surface methodology
・147・。