马蹄学名为荸荠，是一种风味独特、营养丰富的特色果蔬，含有金鱼草素、木犀草素、桦木酸等丰富的生物活性物质，具有良好的抗肿瘤、抗菌、清肺化痰、利肠通便等功效[1-3]。我国马蹄产量占全球95%以上，其中广西马蹄产量占我国70% 以上。马蹄采挖期一般为每年11月至来年2月，由于保鲜技术尚未得到推广，导致贮藏难、运输难、市场价格变化大。马蹄分为水果马蹄（简称果蹄）和淀粉马蹄（简称粉蹄）两类。果蹄清甜脆口，主要生食或作配菜用，但削皮比较繁琐，且削皮鲜切马蹄表面褐变严重，导致品质迅速下降，货架期缩短。目前，果蹄主要加工产品为清水马蹄罐头，但高温蒸汽灭菌工艺导致马蹄风味损失严重[4]。果蹄还可加工成马蹄风味浓郁的马蹄全粉，但因其颗粒大淀粉溶出少、糊化作用弱，复水后容易凝沉分层，不宜直接冲调食用，仅用作食品辅料。解决马蹄全粉复水后悬浮稳定性问题，需要一个稳定的外部环境，加入增稠剂和分散剂是最常见的处理方式。刘腾怒[5]在发芽黑米粉中按魔芋胶∶黄原胶∶卡拉胶=7∶4.6∶5 的质量比加入三元复配增稠剂，发芽黑米冲调粉的离心沉淀率由仅添加单一增稠剂的5.11% 降低至4.05%；再按三元复配增稠剂∶分散剂= 6∶4 的质量比加入分散剂抗性糊精，体系的离心沉淀率降低为3.95%，具有最佳悬浮稳定性。陈相伟等[6]在黑豆∶百合∶芝麻：花生=5∶5∶1∶2的质量比条件下，向40.0 g 混合粉中添加琼脂1.0 g，得到组织细腻稳定性良好的混合粉。
粉蹄主要用于生产马蹄淀粉。马蹄淀粉糊化后弹性极好，但在生产过程中营养成分、风味成分和生物活性物质流失严重，而且用热水冲调时容易结团和凝沉，影响直接冲调食用，故主要用于生产马蹄糕和马蹄粉条。淀粉结团现象一直是研究人员关注的热点[7]，其原因是与热水接触的淀粉颗粒迅速糊化成黏性凝胶，将剩余的淀粉颗粒包裹，阻碍水分子与内部淀粉颗粒接触，从而形成团块[8]。减少淀粉结团现象的方法主要有3 类。一是通过对淀粉进行物理改性减缓其糊化黏结速度，但操作繁杂、成本高。Hu 等[9]采用过热蒸汽处理技术有效抑制了马铃薯淀粉的结团现象。Noora等[10]发现经胃蛋白酶浸渍的西米淀粉结团现象有着明显改善。二是添加助溶剂和稳定剂阻止淀粉结团，但会影响食品风味和健康，不符合消费者需求。于冰垚[11]在研究葛粉制品冲调性时发现，当蔗糖超过9.0 g、环糊精和泡打粉超过1.8 g 时，严重影响葛粉制品口感。三是增加淀粉颗粒间隙，保证热水与内部淀粉颗粒接触，减少淀粉结团现象，这种方法简便易行。一些淀粉类冲调粉食用时需先用少量冷水湿润再用热水冲调，目的就是用冷水分散淀粉颗粒，增加颗粒间隙，防止淀粉遇热水结团。Wang 等[12]发现添加了干樱桃渣的玉米淀粉膨化制品，其吸水率指数（water absorption index，WAI）和水溶性指数（water solubility index，WSI）显著降低，樱桃渣颗粒越小，WSI 越高。研究表明，纤维颗粒与淀粉分子之间存在潜在的主动相互作用，破坏淀粉基质结构，导致淀粉在膨胀过程中崩解，防止了淀粉结团[13]。
综上所述，研发一款既可解决鲜马蹄削皮麻烦、马蹄罐头风味缺失、马蹄淀粉不宜直接冲调食用等产业共性问题，又可保留马蹄特有的脆口感和清香风味、食用和运输方便的马蹄新产品，有广阔的市场前景。本文利用一定目数的马蹄全粉增加马蹄淀粉颗粒间隙，解决马蹄淀粉遇热水结团的难题，研发结团率和凝沉率低、马蹄风味浓郁、马蹄脆口感强烈、即冲即食的速溶型马蹄脆脆粉固体饮料，通过单因素试验、感官评价和响应面试验优化产品配方，表征产品的糊化性能和流变性能，以期解决马蹄加工产品存在的共性问题，丰富马蹄加工产品市场，为淀粉类速溶型固体饮料研发提供科学参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
马蹄淀粉、马蹄果干、白砂糖：市售；麦芽糊精（食品级）、β-环状糊精（食品级）：江苏燕科生物工程有限公司。
1.2 仪器与设备
摇摆式高速万能粉碎机（DFY-600）：温岭市林大机械有限公司；不锈钢筛网（GB/T6003）：绍兴市上虞华丰五金仪器有限公司；电热恒温鼓风干燥箱（DHG-9145A）：上海齐欣科学仪器有限公司；物性测定仪（TA.XTPLUS）：英国stable micro systems 公司；旋转流变仪（HAAKE）：赛默飞世尔科技有限公司；快速黏度分析仪（RVA StarchMaster2）：瑞典波通仪器集团公司；高速冷冻离心机（5804R）：德国艾本德股份公司。
1.3 方法
1.3.1 马蹄全粉特性测定
用万能粉碎机将马蹄果干粉碎，制备得到20～30、30～40、40～50、50～60、60～70 目的马蹄全粉，分别测定其质构特性、结团率、凝沉率。
1.3.1.1 质构特性测定
参考顾晓敏等[14]的方法稍作修改。分别称取不同目数的马蹄全粉8 g 置于500 mL 烧杯中，边搅拌边加入95 ℃以上的热水300 mL，使马蹄全粉充分复水。然后用100 目筛网将水滤干，取2.5 g 样品均匀铺于模具中，用物性测定仪测定硬度、弹性、咀嚼性、回复性等质构特性。测试条件：采用直径50 mm 的平底圆柱型探头P/50，测试前速率1.0 mm/s，测试速率5.0 mm/s，测试后速率5.0 mm/s，压缩程度为样品形变50%，两次压缩之间停留时间5.0 s，压缩力度5.0 g。每组进行5 次平衡试验。
1.3.1.2 结团率测定
参考马丽媛等[15]的方法稍作修改。分别称取不同目数的马蹄全粉8 g 置于500 mL 烧杯中，边搅拌边加入95 ℃以上的热水300 mL，使马蹄全粉中的淀粉充分糊化。将制得的样品过10 目筛网，并用清水冲洗。将筛网上残留的团块放入105 ℃电热恒温鼓风干燥箱中干燥至恒重，结团率计算公式如下。
式中：W1 为结团率，%；m1 为干燥后筛网和团块物的质量，g；m2 为干燥前筛网的质量，g。
1.3.1.3 凝沉率测定
参考卞希良等[16]的方法稍作修改。分别称取不同目数的马蹄全粉8 g 置于500 mL 烧杯中，边搅拌边加入95 ℃以上的热水300 mL，使马蹄全粉充分糊化。将制得的样品转移至具塞量筒，在室温下静置3 h，以凝沉体积占总体积的比例来判断凝沉性好坏，凝沉率计算公式如下。
式中：W2 为凝沉率，%；v1 为转移至量筒后悬浊液的最初体积，mL；v2 为3 h 后量筒内悬浊液的最终体积，mL。
1.3.2 马蹄淀粉特性测定
按8 g 的45%、50%、55%、60%、65% 称取马蹄淀粉，按照1.3.1 的方法充分糊化后测定其结团率和凝沉率，考察马蹄淀粉直接接触热水冲调后的结团与凝沉情况。
1.3.3 马蹄复配粉的最佳配比
将30～40 目的马蹄全粉与马蹄淀粉按一定比例混合，均质，得马蹄复配粉。设定马蹄复配粉总量为8 g，马蹄全粉添加量为总量的35%、40%、45%、50%、55%，按照1.3.1 的方法测定马蹄复配粉的结团率和凝沉率。参考文献[17]的方法制定感官评价标准，具体见表1。选取15 位食品专业研究生组成感官评价小组对充分糊化后的马蹄复配粉进行评价，每组样品3 次平行评分，结果取算数平均值。根据结团率、凝沉率和感官评分，确定马蹄复配粉中马蹄全粉与马蹄淀粉的最佳配比。
表1 感官评分标准
Table 1 Sensory scoring criteria
指标色泽滋味分值0～<9 9～<18 18～25 0～<9 9～<18 18～25脆口感评分标准溶液呈白色溶液呈亮白色溶液呈乳白色滋味偏弱或偏强，马蹄风味与甜味协调效果较差甜味适中，马蹄风味与甜味协调效果一般甜味适宜，马蹄风味与甜味协调效果良好，马蹄口感与风味显著感觉不到马蹄脆口感能感觉到马蹄脆口感综合口感马蹄脆口感强烈入口粗糙不细腻入口润滑细腻入口绵软润滑细腻0～<9 9～<18 18～25 0～<9 9～<18 18～25
1.3.4 食品添加剂对马蹄复配粉特性的影响
按1.3.3 的最佳配比称取马蹄复配粉8 g，在预试验的基础上，分别添加5%、10%、15%、20%、25% 的麦芽糊精、β-环状糊精、白砂糖，按1.3.1 和1.3.3 的方法，考察马蹄复配粉结团率、凝沉率和感官评分。
1.3.5 响应面法优化速溶型马蹄脆脆粉配方
在1.3.3、1.3.4 单因素试验基础上，以麦芽糊精添加量、β-环状糊精添加量、白砂糖添加量和马蹄全粉添加量为因素值，结团率、凝沉率和感官评分为响应值，采用Box-Behnken 试验，设计四因素三水平响应面优化试验，优化速溶型马蹄脆脆粉的配方，因素水平设计见表2。
表2 响应面因素及水平
Table 2 Factors and levels of response surface methodology
因素水平-1 0 1 A 麦芽糊精添加量/%10 15 20 B β-环状糊精添加量/%5 10 15 C 白砂糖添加量/%10 15 20 D 马蹄全粉添加量/%45 50 55
1.3.6 速溶型马蹄脆脆粉特性测定
1.3.6.1 糊化特性测定
参考文献[18]的方法，将速溶型马蹄脆脆粉、马蹄复配粉、30～40 目马蹄全粉、马蹄淀粉按1.3.1 的方法充分糊化，采用快速黏度分析仪测定其糊化特性，评价速溶型马蹄脆脆粉品质。测定条件：固定加水量，通过测定水分含量来确定样品的添加质量，选择程序1，测定糊化温度、峰值黏度、谷值黏度、最终黏度、崩解值等相关数值。
1.3.6.2 流变特性测定
参考文献[19]的方法，将速溶型马蹄脆脆粉、马蹄复配粉、马蹄淀粉按1.3.1 的方法充分糊化，冷却放置30 min，采用旋转流变仪测定样品的静态流变性，评价样品的抗剪切力以及剪切稀化情况，评价速溶型马蹄脆脆粉品质。测定条件：温度25 ℃，两平面距离1 mm，剪切速率0.1～150 s-1，测量时间120 s，每秒取1 个测量位点。
1.4 数据处理
每组试验数据重复3 次，采用Excel 2010 软件对试验数据进行整理，SPSS Statistics 26 对数据进行分析处理，Origin 2022 进行绘图，Design-Expert 13 进行响应面结果分析。
2 结果与分析
2.1 马蹄全粉特性
2.1.1 不同目数马蹄全粉质构特性
不同目数马蹄全粉质构分析结果见表3。
表3 不同目数马蹄全粉质构分析结果
Table 3 Texture analysis of Chinese water chestnut with different meshes
注：同列不同小写字母表示差异极显著（P<0.01）。
回复性0.171±0.00a 0.158±0.01b 0.142±0.01c 0.132±0.00d 0.104±0.01e目数20～30 30～40 40～50 50～60 60～70硬度/g 511.82±2.99a 368.35±6.31b 168.68±1.59c 123.99±1.55d 72.05±1.32e弹性0.35±0.01d 0.59±0.00c 0.66±0.02b 0.78±0.01a 1.28±0.01e咀嚼性73.25±2.63a 68.51±2.99a 58.83±4.19b 44.87±2.31c 29.54±1.67d
由表3 可知，马蹄全粉复水后，随着目数增加，硬度、咀嚼性和回复性逐渐下降，弹性逐渐上升。目数越大筛网孔径越小，故马蹄全粉颗粒也随之减小。硬度和咀嚼性逐渐下降，导致脆口感逐渐下降。当马蹄全粉的目数达到50～60 目时，复水后脆口感已经很弱。但是目数越小，马蹄全粉颗粒越大，复水时间越长，复水后不稳定易沉底，不符合马蹄脆脆粉即冲即食和马蹄脆口感强的特性。马蹄全粉中淀粉含量74.1%[20]。随着目数增加，马蹄全粉颗粒变小，溶出的淀粉增加，遇热水糊化作用增强，导致弹性增加。综合考虑，选择30～40 目马蹄全粉较为合适。
2.1.2 不同目数马蹄全粉复水结团率和凝沉率
不同目数马蹄全粉结团率、凝沉率测定结果见图1。
图1 不同目数马蹄全粉的结团率和凝沉率的测定结果
Fig.1 Caking rate and sedimentation rate of Chinese water chestnut with different meshes
由图1 可知，随着目数增加，马蹄全粉复水后结团率和凝沉率逐渐增大。这是因为淀粉的结团率和凝沉率受溶液中淀粉浆浓度的影响。随着目数增加马蹄全粉颗粒变小，溶出的淀粉增加。当目数超过40～50 目时结团率明显升高。当目数为20～30 目时结团率较低，但马蹄全粉颗粒复水后大多无法通过10 目筛网，而且不稳定易沉降。虽然30～40 目和40～50 目的结团率和凝沉率差别不大，但结合2.1.1 的测定结果可知30～40 目马蹄全粉脆口感较强，故选择30～40 目比较适宜。
2.2 马蹄淀粉特性
马蹄淀粉的结团率和凝沉率的测定结果见图2。
图2 马蹄淀粉的结团率和凝沉率的测定结果
Fig.2 Caking rate and sedimentation rate of Chinese water chestnut starch
由图2 可知，随着马蹄淀粉添加量的增加，结团率和凝沉率均呈上升趋势。这是由于马蹄淀粉的糊化温度较低[21]，直接使用开水冲调时，在表面先糊化的淀粉互相黏结，形成一层胶体保护膜，阻止水分进入淀粉内部，导致产生结团和凝沉现象。马蹄淀粉的添加量越大，不完全糊化越严重，导致结团率和凝沉率越高。由此可见，马蹄淀粉遇热水糊化结团和凝沉现象十分明显。
2.3 马蹄复配粉的最佳配比
添加30～40 目的马蹄全粉对马蹄复配粉结团率、凝沉率和感官评分的影响如图3所示。
图3 马蹄全粉添加量对复配粉相关指标的影响
Fig.3 Effect of addition amount of Chinese water chestnut whole powder on relevant indexes of compound powder
由图3 可知，随着马蹄全粉添加量的增大，结团率和凝沉率逐渐降低，感官评分逐渐升高。这是由于30～40 目的马蹄全粉颗粒有效地增加了马蹄淀粉颗粒间隔，解决了马蹄淀粉用开水冲调时因糊化作用阻止水分进入淀粉内部而导致的结团和凝沉现象。同时，添加30～40 目的马蹄全粉可增加产品马蹄风味和脆口感，提升产品的感官评分。当马蹄全粉添加量为50%时，结团率和凝沉率达到最小，感官评分最高。当马蹄全粉添加量继续增大时，由于马蹄全粉糊化作用弱，马蹄全粉的结团和凝沉现象导致产品的结团率和凝沉率有所回升，感官评分略微降低。因此，马蹄复配粉的最佳配比为50%30～40 目马蹄全粉+50%马蹄淀粉。
对比图2 可以发现，添加30～40 目的马蹄全粉可以使马蹄淀粉的结团率和凝沉率大大降低。图2 中55% 马蹄淀粉的结团率和凝沉率分别为68.0% 和17.7%，马蹄全粉添加比例45%（即马蹄淀粉为55%）的结团率和凝沉率则分别降低到4.6%和2.8%。
2.4 食品添加剂对马蹄复配粉特性的影响
2.4.1 麦芽糊精对马蹄复配粉特性的影响
麦芽糊精添加量对复配粉相关指标的影响结果见图4。
图4 麦芽糊精添加量对复配粉相关指标的影响
Fig.4 Effect of maltodextrin supplemental level on related indexes of instant powder
由图4 可知，随着麦芽糊精添加量的增加，马蹄复配粉的结团率与凝沉率均呈先下降后上升再下降趋势，感官评分逐步增加后出现降低趋势。当麦芽糊精添加量为15% 时，结团率和凝沉率处于较低水平，且感官评分最高。这是由于麦芽糊精降低了淀粉分子间氢键的作用，破坏所形成的凝胶膜[22]，增加淀粉颗粒的分散性和水溶性，防止结团。当麦芽糊精添加量大于15%时，结团率下降不明显，凝沉率略有上升，感官评分逐步降低。这可能是因为麦芽糊精持水能力较强，与淀粉分子对水分子的竞争导致淀粉糊化不完全，凝沉率有所上升[23]。同时，添加过量麦芽糊精会掩盖马蹄特有的风味。因此，麦芽糊精添加量为15% 较为适宜。
2.4.2 β-环状糊精对马蹄复配粉特性的影响
β-环状糊精添加量对复配粉相关指标的影响结果见图5。
图5 β-环状糊精添加量对复配粉相关指标的影响
Fig.5 Effect of addition amount of β-cyclodextrin on relevant indexes of compound powder
由图5 可知，加入β-环状糊精后，马蹄复配粉的结团率先降低后升高，凝沉率先明显下降后出现波动变化，感官评分先升高后降低。当β-环状糊精添加量为10%时，结团率最低，感官评分最高。这是由于β-环状糊精具有内疏水、外亲水的空腔结构，可与一些化合物形成包合物，增强客体分子水溶性和稳定性[24]。当β-环状糊精添加量大于10%时，结团率逐步升高，但凝沉率变化不大，感官评分逐步降低。这是由于β-环状糊精添加量增加，不仅其疏水作用强于亲水作用，而且掩盖了马蹄特有的风味。因此，β-环状糊精添加量为10%比较合适。
2.4.3 白砂糖添加量对马蹄复配粉特性的影响
白砂糖添加量对复配粉相关指标的影响结果见图6。
图6 白砂糖添加量对复配粉相关指标的影响
Fig.6 Effect of white sugar addition on relevant indexes of compound powder
由图6 可知，随着白砂糖添加量的增加，马蹄复配粉的结团率先下降后上升，凝沉率开始下降明显后趋于平稳，感官评分先升高后降低。当白砂糖添加量为20%时，结团率和凝沉率最低，感官评分最高。这是由于添加适量白砂糖，不仅可以减小淀粉颗粒间的阻力，增加水溶性，减小结团率和凝沉率[25]，还有助于改善马蹄复配粉的口感。当白砂糖添加量达到25%时，结团率和凝沉率有所回升，感官评分降低。这是因为白砂糖添加量增加使溶质颗粒之间的黏附力增大，同时白砂糖的甜味掩盖了马蹄原有的风味与口感。因此，白砂糖添加量为20%较为适宜。
2.5 响应面优化试验结果与分析
Box-Behnken 试验设计及结果如表4所示。回归方程分析见表5。
表4 Box-Behnken 试验设计及结果
Table 4 Box-Behnken design and results
试验号C 白砂糖添加量D 马蹄全粉添加量1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A 麦芽糊精添加量-1 1-1 B β-环状糊精添加量-1-1 1 0 0 0 0-0 0 0 0-1 1-0 0 0 0-1-1 1 1-1-1 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 1 1-1 1 0 0 0 0-1 1 0 0 0 0 0 0 0 0-1 1-1 1 0 0 0 0-1-1 1 1-1 1-1-1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0-1 1-1 1 0 0 0 0 0 0 0 0-1-1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0结团率/%5.04 2.37 3.08 4.39 4.34 3.92 3.66 1.83 5.68 2.85 2.64 2.48 3.47 6.03 4.18 2.26 7.46 2.03 2.65 4.37 3.56 4.26 2.65 2.55 2.05 1.84 1.38 1.59 1.66凝沉率/%1.8 2.3 2.2 2.1 1.6 1.5 1.3 1.1 2.2 1.9 1.5 1.9 1.6 1.6 1.4 1.6 1.9 2.1 1.8 1.8 1.6 1.8 1.4 1.3 1.4 1.5 1.5 1.5 1.5感官评分93.51 94.57 93.72 93.36 92.81 92.43 93.25 94.30 92.35 93.82 94.72 94.20 92.05 94.14 94.30 92.36 92.65 94.73 94.4 93.17 92.29 92.78 94.63 93.62 95.86 95.76 95.97 95.89 96.41
表5 回归方程分析
Table 5 Regression equation analysis
变异源模型结团率凝沉率感官评分均方4.24 5.41 0.140 8 5.04 6.45 3.96 12.78 1.78 5.02 0.160 0 0.497 0 F 值46.25 59.05 1.54 55.02 70.39 43.20 139.41 19.44 54.73 1.75 5.42自由度14 P 值<0.000 1<0.000 1 0.235 6<0.000 1<0.000 1<0.000 1<0.000 1 0.000 6<0.000 1 0.207 7 0.035 4平方和2.54 0.040 8 0.020 8 0.067 5 0.367 5 0.090 0 0.010 0 0.122 5 0.010 0 0.022 5 0.002 5自由度14 A B C D AB AC AD BC BD CD平方和59.36 5.41 0.140 8 5.04 6.45 3.96 12.78 1.78 5.02 0.160 0 0.497 0均方0.181 3 0.040 8 0.020 8 0.067 5 0.367 5 0.090 0 0.010 0 0.122 5 0.010 0 0.022 5 0.002 5 F 值85.55 19.27 9.83 31.85 173.43 42.47 4.72 57.81 4.72 10.62 1.18 P 值<0.000 1 0.000 6 0.007 3<0.000 1<0.000 1<0.000 1 0.047 5<0.000 1 0.047 5 0.005 7 0.295 8自由度14 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1平方和42.78 0.520 8 0.156 4 0.147 4 5.66 0.504 1 2.74 0.990 0 4.06 0.562 5 0.511 2均方3.06 0.520 8 0.156 4 0.147 4 5.66 0.504 1 2.74 0.990 0 4.06 0.562 5 0.511 2 F 值75.98 12.95 3.89 3.66 140.67 12.53 68.10 24.61 100.95 13.98 12.71 P 值<0.000 1 0.002 9 0.068 7 0.076 2<0.000 1 0.003 3<0.000 1 0.000 2<0.000 1 0.002 2 0.003 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
续表5 回归方程分析
Continue table 5 Regression equation analysis
注：P<0.05 表示影响显著；P<0.01 表示影响极显著。
变异源结团率凝沉率感官评分自由度均方8.16 6.13 10.41 1.92 0.091 7140.029 70.002 1140.563 10.040 21 0.102 51.590.347 4100.021 70.002 21.080.512 1100.307 2100.030 70.480 31 10.064 540.008 00.002 040.255 90.064 04 282.572843.352 0.978 8R20.988 4R20.987 0 0.957 7R2Adj0.976 9R2Adj0.974 0 0.896 0RPre0.946 5RPre0.950 0自由度F 值89.03 66.81 113.54 20.96 P 值<0.000 1<0.000 1<0.000 1 0.000 4 C2 A2 B2 D2 F 值695.50 49.11 7.15 16.46自由度P 值<0.000 1<0.000 1 0.018 2 0.001 2 F 值115.33 285.02 326.06 292.03 P 值<0.0001<0.000 1<0.000 1<0.000 1残差失拟项纯误差总误差平方和8.16 6.13 10.41 1.92 1.28 1.03 0.258 60.64 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4平方和1.47 0.104 1 0.015 2 0.034 9均方1.47 0.104 1 0.015 2 0.034 9平方和4.64 11.46 13.11 11.75均方4.64 11.46 13.11 11.75 0 8 R2 R2Adj RPre
由表5 可知，影响结团率的因素依次为D>A>C>B，影响凝沉率的因素依次为D>C>A>B，影响感官评分的因素依次为D>A>B>C。在结团率、凝沉率、感官评分的回归模型中，P<0.01，表示差异极显著（P<0.01）；失拟项P 值均大于0.05，表示差异不显著，拟合程度好，具有可信度。
根据Design-Expert 13 软件进行分析可知，结团率（Y1）、凝沉率（Y2）、感官评分（Y3）的多元拟合回归方程如下。
Y1=1.70-0.6717A+0.1083B-0.6483C-0.7333D+0.995 0AB+1.79AC+0.667 5AD-1.12BC-0.200 0BD-0.352 5CD+1.12A2+0.971 7B2+1.27C2+0.544 3D2；
Y2=1.48+0.058 3A+0.041 7B-0.075 0C-0.175 0D-0.1500AB-0.0500AC+0.1750AD+0.0500BC-0.0750BD-0.025 0CD+0.476 7A2+0.126 7B2-0.048 3C2-0.073 3D2；
Y3=95.98+0.208 3A-0.114 2B+1.110 8C+0.686 7D-0.355 0AB-0.827 5AC-0.497 5AD-1.01BC-0.375 0BD+0.357 5CD-0.845 7A2-1.33B2-1.42C2-1.35D2。
各因素交互关系影响结团率、凝沉率、感官评分的响应面图如图7～图9所示。在响应面图中，曲面坡度越陡峭表明研究因素对该响应值的影响越大，曲面坡度越平缓表明研究因素对其影响越小；而等高线形状呈椭圆形表明研究因素间的交互关系作用显著，呈圆形则表明不显著。
图7 各因素交互关系对结团率响应面的影响
Fig.7 Effect of interaction among factors on response surface diagram of caking rate
由图7 可知，当响应值为结团率时，各因素之间交互作用依次为AC>BC>AB>AD>CD>BD，AC 响应面曲线最陡峭，等高线密集，说明麦芽糊精添加量和白砂糖添加量对结团率的影响最显著。
由图8 可知，当响应值为凝沉率时，各因素之间交互作用依次为AD>AB>BD>BC>AC>CD，AD 响应面曲线最陡峭，等高线最密集，说明麦芽糊精添加量和马蹄全粉添加量对凝沉率的影响最显著。
图8 各因素交互关系对凝沉率响应面的影响
Fig.8 Effect of interaction among factors on response surface diagram of sedimentation rate
由图9 可知，当响应值为感官评价时，各因素之间交互作用依次为BC>AC>AD>CD>BD>AB，BC 响应面曲线最陡峭，等高线最密集，说明β-环状糊精添加量和白砂糖添加量对感官评分的影响最显著。
图9 各因素交互关系对感官评分响应面的影响
Fig.9 Effect of interaction among factors response surface diagram of sensory evaluation
根据Design-Expert 13 软件进行分析，预测速溶型马蹄脆脆粉最佳配方为马蹄淀粉33.27%、30～40 目马蹄全粉37.33%、白砂糖12.53%、麦芽糊精10.15%、β-环状糊精6.71%，即马蹄淀粉3.77 g、马蹄全粉4.23 g、白砂糖1.42 g、麦芽糊精1.15 g、β-环状糊精0.76 g，产品总质量11.33 g；结团率、凝沉率、感官评分预测值分别为1.29%、1.22%、95.68。为了验证所建立的多元回归模型的准确程度，按最佳配方进行5 组验证试验，得到结团率、凝沉率、感官评分的平均值分别为1.37%、1.30%、96.49。验证值与预测值接近，误差在合理范围之内，表明所建立的多元回归模型有效可靠。
因此，由响应面优化试验得到速溶型马蹄脆脆粉的最佳配方为马蹄淀粉33.27%、马蹄全粉37.33%、白砂糖12.53%、麦芽糊精10.15%、β-环状糊精6.71%。产品即冲即食，马蹄风味浓郁，马蹄脆口感强烈。
2.6 速溶型马蹄脆脆粉特性
2.6.1 糊化性能
30～40 目马蹄全粉（样品1）、马蹄淀粉（样品2）、马蹄复配粉（样品3）和速溶型马蹄脆脆粉（样品4）的糊化特性测定结果见表6。
表6 不同样品糊化特性测试分析结果
Table 6 Gelatinization of different samples
注：同列小写字母不同表示差异极显著（P<0.01）。
样品1 2 3 4峰值黏度/cp 1319.3±74.2b 2211.7±31.7a 1113.1±33.8c 297.5±31.6d谷值黏度/cp 564.5±28.9c 1548.6±58.5a 859.3±20.1b 257.0±14.9d最终黏度/cp 1074.2±45.0c 2522.4±39.4a 1255.5±33.0b 317.6±45.9d崩解值/cp 755.4±45.5a 715.8±27.1a 253.6±13.7b 164.8±15.3c糊化温度/℃50.2±0.1c 70.1±0.3a 64.8±1.1b 50.8±1.0c
由表6 可知，样品4 的峰值黏度、谷值黏度、最终黏度、崩解值和糊化温度均为最低；通常使用淀粉糊化后崩解值的好坏来反映淀粉糊的热糊稳定性情况，崩解值越小，淀粉糊就越稳定[26]。相比马蹄复配粉，可能是因为马蹄脆脆粉中加入了糊精与蔗糖，其中糊精能够吸附于淀粉颗粒表面，改善淀粉分子的组织形态，蔗糖能够与淀粉分子竞争结合水，防止淀粉分子间氢键的形成，从而导致了糊化温度、崩解值的下降[27]。同时糊化温度的变化，也与淀粉含量以及颗粒粒径大小有关，淀粉含量越低，颗粒粒径越大就越容易糊化。因此，速溶型马蹄脆脆粉的冲调水温无需过高，且冲调后能够稳定放置更长的时间。
2.6.2 流变性能
不同样品静态流变特性测试结果见图10。
图10 不同样品静态流变特性测试结果
Fig.10 Static rheological properties of different samples
由图10 可知，随着剪切速率的增大，每个样品都呈现黏度逐渐变小，最后趋于平缓的趋势，减小的幅度依次为速溶型马蹄脆脆粉>马蹄复配粉>马蹄淀粉，这可能是由于非牛顿流体剪切稀化的[28-29]。淀粉分子与糊精分子均是由链状分子构成的，当剪切速率较低时，分子间相互碰撞交联，增大流动阻力，故黏性较大；随着剪切速率的增加，分子流层间受到剪切应力作用，分子间的纠缠作用减弱，使流动阻力减少，黏度有所降低，出现剪切稀化现象[30]。相比马蹄复配粉样品，马蹄脆脆粉样品作为非牛顿流体中的假塑性流体，同样也符合相关的流体特性，加入的糊精物质对淀粉溶液中的疏水基团具有包合作用，拆散了溶液整体的网络结构，降低了溶液黏度，从而抗剪切力能力也随之减弱[31]。因此，也反映出在冲调速溶型马蹄脆脆粉时稍加搅拌即可食用。
3 结论
本文通过添加适量的30～40 目马蹄全粉、白砂糖、麦芽糊精、β-环状糊精，增加马蹄淀粉的颗粒间距和水溶性，降低淀粉分子间氢键作用，有效解决了马蹄淀粉用开水冲调时容易结团和凝沉的难题，研发出马蹄风味浓郁、马蹄脆口感强烈、即冲即食的速溶型马蹄脆脆粉固体饮料。在单因素试验和感官评分的基础上，通过响应面优化试验得到速溶型马蹄脆脆粉的最佳配方为马蹄淀粉33.27%、30～40 目马蹄全粉37.33%、白砂糖12.53%、麦芽糊精10.15%、β-环状糊精6.71%。验证试验结果表明，所得产品结团率1.37%、凝沉率1.30%、感官评分96.49，糊化性能和流变性能优良。
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