苦荞营养成分全面，药用价值高。它含有丰富的黄酮类物质，部分淀粉与黄酮类物质相结合，可形成低消化率的淀粉，延缓人体对淀粉的吸收[1]。研究证明，苦荞食品具有良好的降血糖、降血脂、降血压作用，对于预防改善慢性疾病有良好的作用[2-3]。然而，苦荞等杂粮因缺乏面筋蛋白，不易形成面团，缺乏黏弹性[4-5]，通常通过烫面的方式促使其形成面团。
挤压技术目前常被用于改善杂粮粉的加工品质及食用品质。张艳荣等[6]通过优化挤压技术对玉米粉进行改性处理，得到面团弹性接近小麦粉的挤压玉米粉。朱永义等[7]研究发现，经挤压膨化处理的糙米粉的淀粉颗粒大小及相互间距增加且表面变得光滑，其食用品质得到改善。孙晓静[8]通过比较蒸制、煮制、烘烤、微波和挤压膨化对苦荞面团性质的影响，发现挤压膨化后的苦荞粉形成的面团具有较好的黏弹性，网络结构均匀、连续，食用品质得到改善。
本试验在小麦粉的基础上，分别添加未经挤压处理的苦荞生粉和经挤压处理的苦荞熟粉，制作苦荞馍干。比较两种苦荞粉、酵母粉及加水量对苦荞馍干感官评分的影响，在单因素试验的基础上，选取苦荞熟粉进行添加，以感官评分为响应值，通过响应面优化法，对苦荞馍干的配方进行优化，改善其营养结构，促进苦荞产品的多样化。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
苦荞生粉：山西省雁门清高食品有限公司；苦荞熟粉：苦荞生粉经双螺杆挤压膨化机挤压处理制备；酵母粉：安琪酵母股份有限公司。
无水三氯化铝（分析纯）：天津大茂化学试剂厂；乙酸钾、无水甲醇（分析纯）：天津市瑞金特化学品有限公司；芦丁（标准品）：上海润捷化学试剂有限公司。
1.2 仪器与设备
KETSE20/40双螺杆挤压膨化机：德国Brabender；XF-15发酵箱：广州市厨宝烘焙机械设备有限公司；PL-4远红外线食品烘炉：广东番禺市恒联食品机械厂；SQP电子天平：赛多利斯科学仪器有限公司；THZ-82水浴恒温振荡箱：金坛市荣华仪器制造有限公司；A380紫外-可见分光光度计：上海翰艺仪器有限公司。
1.3 方法
1.3.1 苦荞粉挤压熟化处理
挤压前调整苦荞粉水分至24%，挤压膨化机运行温度：一区：30℃；二区：80℃；三区：120℃；四区：150 ℃；五区：160℃，螺杆转速：200 r/min，苦荞粉经挤压工艺后，粉碎过100目筛，制得苦荞熟粉。
1.3.2 工艺流程
称量→过筛→混合→酵母活化→和面→压面→成型→醒发→蒸制→冷却→切片→烤制→冷却[9]
1.3.3 操作要点
参考相关文献[9-10]，整理馍干加工工艺操作要点如表1所示。
表1 工艺操作要点
Table 1 Key points of process operations
序列 名称 要点1 酵母活化 用35℃左右的温水将酵母溶解，活化2 和面 面团表面光滑细腻，弹性、延展性好，不粘手，软硬适中3 压面 将面团压成光滑的面带，压面次数10次左右4 成型 剂子误差±5 g 5 醒发 恒温箱水温55℃，气温35℃6 蒸制 30 min 7 冷却 取出自然冷却至室温（25℃）8 切片 厚薄均匀，每片大约6 mm～7 mm 9 烤制 底火150℃，面火150℃，烤制30 min 10 冷却 冷却至室温（25℃）
1.3.4 感官评定标准
根据相关文献[11-12]略有修改：感官评定满分100分，包括苦荞馒头（50%），苦荞馍干（50%）两部分，其中苦荞馒头指标包括弹性（10%）、表面色泽（10%）、表面结构（10%）、比容（15%）、宽高比（5%），苦荞馍干指标包括内部结构（20%）、硬度（10%）、脆度（10%）、食味（10%）9项，将两部分得分相加即为苦荞馍干感官评分。苦荞馒头和苦荞馍干的评定标准见表2。
1.3.5 单因素试验
1.3.5.1 苦荞粉添加量对苦荞馍干品质的影响
苦荞生粉和熟粉的添加量分别为混合粉量（小麦粉和苦荞粉的混合粉，下同）的5%、10%、15%、20%、25%，酵母添加量为混合粉的1%，加水量为混合粉的41%，考察两种苦荞粉的添加量对苦荞馒头品质的影响
表2 感官评定标准
Table 2 Sensory evaluation standard
项目 得分标准苦荞馒头弹性（10分）手指按压过软或过硬不回弹（4分～5分）手指按压稍软或稍硬回弹弱（6分～7分）手指按压软硬适中回弹好（8分～10分）表面色泽（10分）颜色灰暗，绿色过深（4分～5分）颜色稍暗，绿色过浅（6分～7分）光泽性好，绿色适中（8分～10分）表面结构（10分）有气泡、褶皱、坑洼（4分～7分）表面平整光滑（8分～10分）比容[10]（15分）宽高比大于1.60（0分）宽高比在1.40～1.60之间每增加0.05扣1分宽高比小于1.40（5分）苦荞馍干比容小于或等于1.8（5分）比容在2.8～1.8之间每下降0.1扣1.0分比容大于或等于2.8（15分）宽高比（5分）内部结构（20分）气孔不均匀，结构很粗糙（5分～9分）气孔基本均匀，过于细密或气泡明显或结构稍显粗糙（10分～12分）气孔细腻基本均匀，有个别气泡，边缘与表皮有分离扣1分（13分～17分）气孔细腻均匀（18分～20分）硬度（10分）咀嚼干硬（4分～5分）咀嚼稍费力（6分～7分）硬度适中咀嚼不费力（8分～10分）脆度（10分）不脆掰断费力或容易掉渣（4分～5分）中等（6分～7分）不掉渣，一咬即断（8分～10分）食味（10分）有异味，无荞麦香味（4分～6分）滋味平淡（7分～8分）有正常荞麦固有的香味（9分～10分）
1.3.5.2 酵母添加量对苦荞馍干品质的影响
酵母的添加量分别为混合粉的0.5%、1%、1.5%、2.0%、2.5%，苦荞生粉和熟粉的添加量均分别为混合粉10%，加水量为混合粉的41%，考察酵母粉的添加量对苦荞馒头品质的影响。
1.3.5.3 加水量对苦荞馍干品质的影响
加水量分别为混合粉的35%、38%、41%、44%、47%，苦荞生粉和熟粉的添加量均分别为混合粉的10%，酵母添加量为混合粉的1%，考察加水量对苦荞馒头品质的影响。
1.3.6 响应面优化试验
在单因素试验的基础上，选择苦荞熟粉进行响应面优化试验，苦荞馍干的响应面试验因素与水平见表3。运用Design Expert 8.0软件进行响应面分析，以感官评分为响应值得出熟粉苦荞馍干最佳配方。
表3 苦荞馍干响应面试验因素与水平设计
Table 3 Experimental factors and level design of response surface of tartary buckwheat dried bun
水平 因素A苦荞熟粉添加量/% B酵母添加量/% C加水量/%-1 10 1.0 38 0 15 1.5 41 1 20 2.0 44
1.3.7 苦荞馍干水分含量测定
参照国标GB/T 5009.3-2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》[13]，进行苦荞馍干水分测定。
1.3.8 苦荞馍干总黄酮含量测定
精确称取样品 5.0 g，料液比 1 ∶10（g/mL），以 70%甲醇为提取溶剂，于70℃提取3 h，得到样液。按照行业标准NY/T1295-2007《荞麦及其制品中总黄酮含量的测定》[14]，进行苦荞馍干总黄酮含量测定（以干基计）。
1.4 数据处理
采用Origin 9.0作图，运用Design Expert 8.0软件进行苦荞馍干配方优化。
2 结果与分析
2.1 单因素试验结果
2.1.1 酵母粉添加量对馍干感官评分的影响
酵母粉添加量对苦荞馍干感官评分的影响如图1所示。
图1 酵母添加量对苦荞馍干感官评分的影响
Fig.1 Effect of yeast addition on sensory score of tartary buckwheat dried bun
无论苦荞生粉还是苦荞熟粉，苦荞馍干的感官评分随着酵母粉添加量的增大先升高后降低，苦荞生粉和熟粉馍干的感官评分均在酵母添加量为1.5%时出现峰值。其原因可能是酵母添加量少，馒头过硬、弹性小，馍干发硬，表面粗糙，有很多小气泡；但是酵母添加过多，面筋持气性弱，蒸得的馒头扁塌，馍干表面气泡较大[15]。综上，酵母粉的最佳添加量为1.5%。
2.1.2 加水量对馍干感官评分的影响
加水量对苦荞馍干感官评分的影响如图2所示。
图2 加水量对苦荞馍干感官评分的影响
Fig.2 Effect of water addition on sensory score of tartary buckwheat dried bun
无论苦荞生粉还是苦荞熟粉，馍干感官评分随着加水量的增加先升高后降低，苦荞熟粉馍干的感官评分在加水量为41%时出现峰值，苦荞生粉馍干的感官评分在加水量为38%时出现峰值。苦荞馍干感官评分随加水量先升后降的原因可能是加水量少，面筋不能充分吸水润胀，馒头表面干裂，馍干烤制时容易产生裂纹，咀嚼时干硬；但是加水越多，面团越软，馒头高度越低，比容越大，馍干形状越扁[16]。而苦荞熟粉馍干的最佳加水量比苦荞生粉的大，可能是苦荞粉经挤压工艺处理后，淀粉糊化甚至发生降解，苦荞粉的吸水率增大导致的。综上，熟粉水的最佳添加量为41%，生粉水的最佳添加量为38%。
2.1.3 苦荞粉添加量对馍干感官评分的影响
苦荞粉的添加量对苦荞馍干感官评分的影响如图3所示。
图3 苦荞粉添加量对馍干感官评分的影响
Fig.3 Effect of tartary buckwheat flour addition on sensory score of tartary buckwheat dried bun
苦荞馍干的感官评分随着苦荞粉添加量的增大先升高后降低，苦荞生粉添加量在10%时其馍干感官评分出现峰值，苦荞熟粉添加量在15%时其馍干感官评分出现峰值。感官评分最高时，苦荞熟粉的添加量比苦荞生粉添加量高的原因可能是：未经挤压处理的苦荞生粉由于缺少醇溶蛋白[17-18]，不能形成面筋结构，随苦荞粉添加量的增大，混合粉形成的面团不具备良好的弹性和延展性，馒头弹性小、颜色深，馍干坚硬，感官评分低；经挤压工艺处理后，淀粉糊化、降解，直链淀粉含量增加，淀粉吸水性增强，有利于面团的形成，面团结合力得到提高，苦荞的粉质特性得到改善[4]，使得苦荞熟粉的添加量增加，成品馍干仍可内部结构疏松、口感酥脆，馍干的感官评分较高。但随着苦荞熟粉添加量的增大，淀粉糊化形成的凝胶增多，面团变黏，延展性变差，馍干的口感、形状变差，因而制作的馍干感官评分会下降。
综上，苦荞生粉的最佳添加量为10%，苦荞熟粉的最佳添加量为15%，在后期馍干响应面优化试验中选取苦荞熟粉作为原料。
2.2 响应面试验结果分析
2.2.1 回归方程的建立
对苦荞馍干配方进行优化的响应面试验设计及结果见表4。
表4 苦荞馍干响应面试验设计及结果
Table 4 Experimental design and results of response surface of tartary buckwheat dried bun
试验编号 添加量 C加水量 感官评分1 0 0 0 80.0 A苦荞添加量B酵母2-1 -1 76.6 3 0-1 1 68.0 0 4 65.7 5 0 0 0 80.9 1 1 0 6 69.5 7-1 0 -1 75.5 8 0 0 0 81.1 0 1 1 80.8 10 -1 -1 0 77.7 11 -1 1 0 72.9 12 1 0 1 65.0 13 1 0 -1 63.0 14 0 0 0 77.8 15 -1 0 1 61.0 16 1 -1 0 70.1 17 0 1 -1 75.0 9 0 0 0
苦荞馍干配方试验设计方案如表4，其中编号为1、5、8、9、14 的为中心试验，用来估计试验的误差，其余为析因试验。以感官评分为响应值得拟合二次回归方程如下：
2.2.2 方差分析
对苦荞馍干配方进行响应面优化的方差结果见表5。
表5 苦荞馍干回归模型的方差结果
Table 5 Variance results of regression model of tartary buckwheat dried bun
注：*表示在0.05水平差异显著；**表示在0.01水平差异极显著。
来源 平方和 自由度 均方 F值 P值 显著性模型 55.59 9 6.18 62.61 ＜0.000 1 **A 0.36 1 0.36 3.66 0.097 2 B 0.21 1 0.21 2.14 0.186 8 C 5.12 1 5.12 51.90 0.000 2 **AB 0.12 1 0.12 1.24 0.004 9 **AC 0.040 1 0.040 0.41 0.044 5 *BC 1.69 1 1.69 17.13 0.004 4 **A2 21.84 1 21.84 221.41 ＜0.000 1 **B2 11.85 1 11.85 120.11 ＜0.000 1 **C2 9.51 1 9.51 96.36 ＜0.000 1 **残差 0.69 7 0.099失拟项 0.42 3 0.14 2.10 0.242 7 不显著净误差 0.27 4 0.067总误差 56.28 16
从表5可以看出，苦荞馍干配方的回归方程模型显著（P＜0.0001），达到了极显著水平，即该模型具有统计学意义，失拟项不显著（P=0.2427），说明该回归方程与实际情况吻合良好，试验误差较小，因此可以用该回归方程代替真实点对试验结果进行分析。回归系数R2=0.9877，表明该模型相关度好，且变异系数C.V.%=0.41，进一步说明该回归模型与真实试验的拟合度较为接近，稳定性较好，可以用来对苦荞馍干制作配比的确定进行初步判定和分析。回归模型各项的方差分析表明，响应值的变化相当复杂，各个具体试验因素对响应值的影响不是简单的线性关系，而是呈二次抛物面关系。回归模型中作用显著项为 C，AB，BC，A2，B2，C2。
2.2.3 响应面图分析
苦荞馍干配方各因素间的响应面图如图4～图6所示。
图4 苦荞添加量与加水量交互作用对苦荞馍干感官评分的影响
Fig.4 Effect of interaction between tartary buckwheat flour addition and water addition on the sensory score of tartary buckwheat dried bun
图5 苦荞添加量与酵母添加量交互作用对苦荞馍干感官评分的影响
Fig.5 Effect of interaction between tartary buckwheat flour addition and yeast addition on the sensory score of tartary buckwheat dried bun
由图4～图6可知，苦荞熟粉添加量与酵母添加量，苦荞熟粉添加量与加水量，酵母添加量与加水量两两之间存在着交互作用。响应面曲面图坡度越陡峭，表明两个因素之间的交互作用对苦荞馍干感官评分影响越显著，反之，则不显著[19-20]。二维等高线的形状反映两因素交互作用的强弱，越趋于椭圆形表明交互作用显著，越趋于圆形则不显著[21-22]。
图6 酵母添加量与加水量交互作用对苦荞馍干感官评分的影响
Fig.6 Effect of interaction between yeast addition and water addition on the sensory score of tartary buckwheat dried bun
如图4～图6所示，结合表5，在试验范围内，苦荞熟粉添加量与加水量两者交互作用对感官评分的影响最小，具体表现为响应面曲面明显，等高线较椭圆，F值0.41。苦荞熟粉添加量与酵母添加量两者交互作用对感官评分的影响较显著，具体表现为响应面曲面明显，等高线较椭圆，F值1.24。酵母添加量与加水量两者交互作用对感官评分的影响最显著，具体表现为响应面曲面明显，等高线椭圆，F值17.13。
结合回归模型分析结果，苦荞馍干最佳配方为：苦荞熟粉添加量14.71%、酵母添加量1.45%、加水量41.13%，此时感官评分为85.911 4。为验证结论并结合实际情况，将苦荞馍干最佳配方调整为：苦荞熟粉添加量15%、酵母添加量1.5%、加水量41%，并进行3次平行试验，经验证，感官评分实际为85.5，与理论预测值基本吻合，证明该模型能较好地预测感官评分。
2.2.4 苦荞馍干水分及总黄酮含量测定
根据GB/T 5009.3-2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》方法，测得苦荞馍干中水分为5.4%，根据查找文献营养馍干理化指标水分≤6%[23]，说明本苦荞馍干符合要求。根据NY/T 1295-2007《荞麦及其制品中总黄酮含量的测定》方法，测得最佳配方下苦荞馍干中总黄酮含量为0.35 mg/g。
3 结论
通过单因素试验以及响应面优化试验分析得到，苦荞馍干的最佳配方为：苦荞熟粉15%，酵母粉1.5%，加水量41%，此时苦荞馍干的感官评分为85.5，说明可被大部分人接受。在苦荞馍干配方中，通过挤压熟化处理，苦荞粉的添加量得到提高，感官评分高于生粉制作的苦荞馍干，且苦荞熟粉馍干口感更酥脆。在此试验中可发现，挤压工艺对苦荞粉的粉质性质有改善作用，后续可对其具体影响机理进行研究。
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