响应面分析方法优化面条复合改良剂:
响应面分析方法优化面条复合改良剂,本文选取瓜尔豆胶、磷酸酯淀粉及三聚磷酸钠为自变量，面条弹性和韧性为响应 值，米用Box-Behnken设计的方法，研究各自变量及其交互作用对面条弹性和韧性的影响。利 用响应面分析方法模拟得到弹性和韧性二次多项式回归方程的预测模型：Yi (韧性） =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 (弹性）= 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。确定面条改良剂的最佳添加量：瓜尔豆胶 0.70 %,磷酸酯淀粉5.5 %,三聚磷酸钠0.15 %。该条件下面条的韧性和弹性分别为790.71 g ■ mm 和 38.18 g。
面条是我国传统食品，但目前国内部分小麦粉制出的面条存在不耐煮，响应面分析方法优化面条复合改良剂,易糊汤，口感发粘，咬劲差 等问题，难以达到高品质要求。因而，面条生产中通常添加改良剂来提高面条的烹煮品质，降低生产成 本[1’2]。常用于面条品质改良的添加剂主要包括食用胶类如瓜儿豆胶、海藻酸钠、变性淀粉等，乳化剂 类如卵磷脂、硬脂酰乳酸钠(SSL)、硬脂酰乳酸钙（CSL)等，以及复合碱类[3,4]。
瓜尔豆胶是一种用途广泛的增稠剂，它提高面条品质主要是通过主链间氢键等非共价键作用力形成具有一定粘弹性的连续三维凝胶网络结构，与蛋白质相互结合形成大分子基团，增强面粉中蛋白质黏结 力[5]。磷酸酯淀粉是淀粉分子中的羟基与磷酸基团起酯化反应生成的淀粉衍生物，是一种多功能的表面 活性剂[6]。面粉中适量添加瓜尔豆胶和磷酸酯淀粉，可以使面条的硬度增加，抗拉强度提高，煮熟后断 条减少，固形物溶出率和面汤浑浊度下降[7]。三聚磷酸钠是一种有效的面条品质改良剂，在制面工艺中 的作用是封闭水和面粉中的金属离子，稳定面条酸度，还促使面筋蛋白与淀粉之间进行醋化反应及架桥 结合，形成稳定的复合体，从而减少烹煮时淀粉溶出物[8]。
复合改良剂在面条生产中已被广泛应用，目前国内外通过改良剂简单复配研究面条品质相关报道 较多，而利用响应面模型对面条品质进行预测的相关研究较少。本文研究改良剂瓜尔豆胶、磷酸酯淀粉、 三聚磷酸钠对面条韧性和弹性的影响，利用响应面法探讨复合改良剂在面条制作中最佳添加量，研究结 果期望为提高低档面条的品质提供依据。
1材料与方法
1. 1 材料
面粉丰大特一粉；磷酸酯化马铃薯变性淀粉食品级，临沂市河东区变性淀粉厂；瓜尔豆胶食 品级，郑州天宇食品配料有限公司。
1.2仪器
和面机JHMZ，北京东方孚德技术发展中心；面条机JMTZ —14,北京东方孚德技术发展中心。
1.3试验方法 1.3..1面条制作方法
面条制作工艺流程：面粉—加水—和面—熟化—压延—切条
称取面粉200 g,加入适量2 %食盐水（以面粉为基准）搅拌5 min,将和好的面团静置15 min。压 延8次，压延棍间距分别为：3.5 mm (复合压延三次）、2.5 mm (复合压延两次）、1.5 mm (复合压延两 次)、1mm。将压好的面片切成220 mm长的面条，除去边缘部分放入保鲜袋中备用。
1.3.2试验设计方案
在预实验基础上，选取瓜尔豆胶、磷酸酯淀粉、三聚磷酸钠添加量进行品质改良研究。响应面分析方法优化面条复合改良剂,响应面试 验设计因素及水平安排见表1。
表1响应面设计因素及水平 Table 1 Factors and levels of response surface design
因素水平
-101
x1瓜尔豆胶添加量（％)0.20.50.8
x2变性淀粉添加量（％)2.05.08.0
x3三聚磷酸钠添加量（°%)0.050.150.25
1.4 面条品质评价方法 1.4.1 面条韧性测定
将面条煮至最佳蒸煮时间，捞出面条蒸馏水淋洗30s,浙水5 min,在质构仪上用A/LKB—F(钝切刀) 探头测定，测定参数设置如下：
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2010国际农业工程大会论文集
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面条弹性测定
将面条煮至最佳蒸煮时间，捞出面条蒸馏水淋洗30s，浙水5 min,在质构仪上用A/KIE探头测定， 测定参数设置如下：
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数据分析方法
利用Excel 2003进行数据处理及SPSS16.0进行方差分析，运用design-export7.0进行响应面设计和回
归方程分析。
3结果与讨论
3.1响应面法方案设计及结果分析
在各因素水平下测得面条韧性、弹性如表2所示。
表2响应面设计方案及结果 Table 2 Results of response surface design
实验号x1x2x3韧性（g.mm)弹性（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国际农业工程大会论文集
各因素经回归拟合后，解得回归方程为：
(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 (弹性）=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改良剂对面条靭性影响
面条靭性回归方程分析结果见表3。
表3面条韧性回归方程方差分析 Table 3 Variance Analysis of chewiness of noodles
方差来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
失拟项1744.003581.330.410.7552
误差5672.7841418.20
总和43072.9116
由表3可以看出，韧性整体模型的“Prob>F” 值小于 0.05,表明该二次方程模型显著；失拟项“Prob>F”值为
0.7552,表明失拟项相对于绝对误差是不显著的；模型决定系数为0.8278,表明应变量与全体自变量之间的多元回 归关系显著，即说明该回归方程对试验拟合情况较好，试验误差小。因此可用该回归方程对改良剂添加量预测面 条韧性。磷酸酯淀粉添加量对面条韧性影响显著，瓜尔豆胶和三聚磷酸钠添加量对面条韧性影响不显著。在所选 取的各因素水平范围内，按照对结果的影响排序，磷酸酯淀粉添加量>瓜尔豆胶>三聚磷酸钠。
图1瓜尔豆胶与三聚磷酸钠对面条韧性影响 Fig.1 Effect of guar gum and sodium tripolyphosphate on noodles chewiness 4-346
A:瓜尔豆胶 图2瓜尔豆胶与磷酸酯淀粉对面条韧性影响 Fig.2 Effect of guar gum and starch phosphate on noodles chewiness
图3磷酸酯淀粉与三聚磷酸钠对面条韧性影响
Fig. 3 Effect of starch phosphate and sodium tripolyphosphate on noodles chewiness 图1〜3直观的反应了各因素交互作用对响应值的影响。由图1和2可以看出，随着瓜尔豆胶的添加量增加，面 条的韧性增强，主要是由于瓜尔豆胶遇水分散形成高黏度胶体与蛋白质相互作用形成网络组织，响应面分析方法优化面条复合改良剂,使面条表面光滑, 不易断。由图2和3可以看出，磷酸酯淀粉的添加量对面条韧性影响最为显著，其曲线较陡。随着磷酸酯淀粉添加 量增加，面条韧性先增强后减弱。适量添加变性淀粉可以延长货架期，改善面条质地，增加面条亮度和加工稳定 性[9]。
3.2.2改良剂对面条弹性影响
面条弹性回归方程分析结果见表4。
表4面条弹性回归方程方差分析
Table 4 Variance Analysis of springiness of noodles
方差来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
失拟项2.8730.961.480.347
误差2.5840.65
总和42.5016
由表4可以看出，通过回归分析得到二次回归模型弹性“Prob>F 的显著性检验和失拟性分析都显示方程的拟合效果显著，能较好地反 弹性影响程度从大到小依次排列均为Xp X3, X2,即瓜尔豆胶对面条 酸酯淀粉对弹性影响最小；由交互项值大小可知，瓜尔豆胶与磷酸酯
0.25
”为 0.019 应改良剂; 弹性影响 淀粉的交:
,失拟项检验分析值为0.347,方程 对面条弹性的改良作用。各因素对 效果最好，其次是三聚磷酸钠，磷
互作用显著。
ft
C:三聚磷酸钠
图4瓜尔豆胶与三聚磷酸钠对面条 Fig.4 Effect of guar gum and sodium tripolyphosp
,♦、1 8 1
弹性影响
ate on no
0.6 0.4
2〇.2 A:瓜尔豆胶
图5瓜尔豆胶与磷酸酯淀粉对面条 Fig.5 Effect of guar gum and starch phosphate
瓜尔豆胶
springiness
0.25
0.05
图6磷酸酯淀粉与三聚磷酸钠对面条 Fig.6 Effect of starch phosphate and sodium tripolypht
弹性影响
osphate on
noodle springiness
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2010国际农业工程大会论文集
图4〜6反映了各因素交互作用对响应值的影响。由图4可以看出，响应面分析方法优化面条复合改良剂,瓜尔豆胶与三聚磷酸钠添加量增加，面条弹 性逐渐增大，对面条的弹性影响显著。适量三聚磷酸钠溶于水后加入面粉中可以使加工好的面条表面光滑、爽口， 具有靭性、弹性，主要是碱能强化面筋，增加面团强度和面条的弹性，另外碱能加速淀粉形成凝胶，使面条煮后 坚实。胡坤等选择瓜儿豆胶、硬脂酰乳酸钠（SSL)和复合碱通过正交试验开发出一种可以较全面地提高面条 的烹煮品质复合改良剂。
3.3改良剂最佳添加量的确定
通过软件Design—Expert 7.0求解方程，得出面粉中最佳添加量为：瓜尔豆胶添加量为0.8 %，磷酸酯淀粉添加 量为5.66 %，三聚磷酸钠添加量为0.16 %，此时面条的靭性和弹性分别为808.19 g.mm和39.61 g。考虑到改良剂成 本价格将改良剂的添加量修正为：瓜尔豆胶添加量为0.7 %,磷酸酯淀粉添加量为5.50 %，三聚磷酸钠添加量为0.15 %。采用修正条件进行面条的弹性和靭性试验，结果得出面条的靭性和弹性分别为790.71 g.mm和38.18 g与理论预 测值基本吻合。因此，可以利用响应面分析法得到面条制作中改良剂的最佳添加量。
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