玉米饅頭制備工藝條件對其感官品質的影響

王小鶴,于　淼,王　鋒

(1.遼寧省農業科學院食品與加工研究所,遼寧沈陽 110161;2.中國農業科學院農產品加工研究所,北京100193)

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玉米饅頭制備工藝條件對其感官品質的影響

王小鶴1,于淼1,王鋒2,*

(1.遼寧省農業科學院食品與加工研究所,遼寧沈陽 110161;2.中國農業科學院農產品加工研究所,北京100193)

采用響應面分析法(RSM)研究了膨化玉米粉、發酵玉米粉、加水量及醒發時間對玉米饅頭感官品質的影響,并將玉米饅頭與小麥饅頭的質地特性進行比較。結果表明,膨化玉米粉25%、發酵玉米粉45%、小麥粉30%、加水量60%、醒發時間50 min時,感官評分為89.16，制得的玉米饅頭與小麥饅頭質地特性無顯著差異(p>0.05),且顏色金黃、軟韌適中、組織均勻、玉米香味濃郁,感官品質最佳。以玉米預混粉為原料制備玉米饅頭,不僅可以拓寬我國玉米深加工應用領域,也大大提高了玉米的利用價值。

膨化玉米粉,發酵玉米粉,玉米饅頭,感官品質,響應面

據國家統計年鑒報道,2015年我國玉米產量達2.29億噸,居三大糧食(玉米、小麥、大米)之首。玉米營養豐富,富含維生素A、維生素E、谷氨酸,以及微量元素硒等營養物質[1]。在充足的玉米原料資源條件下,要想保障玉米產業的持續穩定,關鍵是挖掘玉米利用渠道,提高玉米加工效益。目前隨著飲食精細化程度的不斷提高,富貴病的發生率逐漸增加,增加粗糧攝入量已成為健康飲食的必然趨勢,玉米饅頭越來越受到人們的歡迎[2]。但是由于玉米原料本身不含面筋蛋白,粘彈性弱,柔韌性差,致使面團品質較差且口感粗糙,不適合加工面條、餃子等主食[3]。那么如何提高玉米粉利用價值已成為當今玉米應用方面研究的熱點之一[4]。目前為改善面食類產品品質,提高原料利用率與產品的營養價值,多采用預混粉形式改良,以生產出品質均一,營養美味的面制品[5]。目前發達國家面制品的預混粉主要分為兩大類,即烘烤用和烹調用預混粉,產品達數百種,此外還包括營養強化預混粉,使食品生產更加廣泛化、方便化、家庭化[6-7]。然而我國預混合粉生產起步較晚,絕大部分加工企業只能生產等級粉,只有少量加工企業生產預混粉,卻與玉米饅頭無關。目前國內外在玉米饅頭預混粉方面的研究尚未見報道。

因此,本文在前期實驗的基礎上,將膨化玉米粉、發酵玉米粉及小麥面粉等三種粉進行復配,找出最佳配粉比例,并利用響應面優化出玉米饅頭感官品質較好的預混粉配粉比例。以期為我國玉米饅頭產業的發展奠定基礎,填補我國玉米饅頭預混粉配粉產業空白,提高玉米利用率。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

玉米粉當地超市購買;小麥粉超市購進的高筋小麥粉;酵母安琪牌即發干酵母;水桶裝純凈水;植物乳酸菌無錫拜弗德生物科技有限公司購買。

TMS-Pro食品質構儀北京盈盛恒泰科技有限責任公司;KMC510型凱伍德和面機上海蘇隆實業有限公司;NFF-32PS型醒發箱廣州市賽思達機械設備有限公司;精密電子天平北京賽多利斯儀器系統有限公司;101A-3型數顯電熱鼓風干燥箱上海錦屏儀表有限公司通州分公司;雙螺桿擠壓膨化機濟南賽信機械有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1膨化玉米粉的制作稱取適量玉米粉,控制加水量在20%左右,設定雙螺桿擠壓膨化機的機筒溫度為180 ℃,螺桿轉速240 r/min,在此條件下對玉米粉進行品質改良,將得到的樣品經烘干、粉碎,得膨化玉米面粉。

1.2.2發酵玉米粉的制作稱取適量玉米粉,向其中加入10%的植物乳桿菌,在發酵起始pH為6.5、發酵溫度為40 ℃的條件下,對玉米粉進行品質改良。發酵18 h后將玉米粉烘燥,磨成細粉,得發酵玉米粉。

1.2.3饅頭制作將面粉質量1%的即發干酵母,加水活化10 min,然后將過篩后的面粉和活化后的酵母溶液倒入和面機中,攪拌至面團形成均勻,進行面團發酵,溫度在35 ℃左右,時間為45 min后,面團發酵至原來體積的2倍左右,內部結構呈現蜂窩狀,視為發酵完成。將面團分割成50 g/個左右大小的面團,搓圓整形后在室溫(25 ℃)下醒發40～50 min后,將醒發好的饅頭坯放入蒸籠中,蒸汽蒸制15 min。

1.2.4單因素實驗

1.2.4.1膨化玉米粉添加量單因素實驗分別將10%、20%、30%、40%、50%的膨化玉米粉與30%的發酵玉米粉混合,其余加30%小麥粉配制成小麥玉米混合粉200 g,在加水量為50%、酵母添加量1 g/100 g(面粉),余下步驟同1.2.3,醒發時間45 min,蒸汽蒸制15 min條件下,對饅頭進行感官評定及比容測定。

1.2.4.2發酵玉米粉添加量單因素實驗分別將10%、20%、30%、40%、50%的發酵玉米粉與30%的膨化玉米粉混合,其余加30%小麥粉配制成小麥玉米混合粉200 g,在加水量為50%、酵母添加量1 g/100 g(面粉),余下步驟同1.2.3,醒發時間45 min,蒸汽蒸制15 min條件下,對饅頭進行感官評定及比容測定。

1.2.4.3加水量單因素實驗將30%的膨化玉米粉與30%的發酵玉米粉混合,其余加30%小麥粉配制成小麥玉米混合粉200 g,加水量分別為45%、50%、55%、60%、65%,酵母添加量1 g/100 g(面粉),余下步驟同1.2.3,醒發時間45 min,蒸汽蒸制15 min條件下,對饅頭進行感官評定及比容測定。

1.2.4.4醒發時間單因素實驗將30%的膨化玉米粉與30%的發酵玉米粉混合,其余加30%小麥粉配制成小麥玉米混合粉200 g,在加水量為55%,酵母添加量1 g/100 g(面粉),余下步驟同1.2.3,醒發時間分別為30、45、60、75、90 min,蒸汽蒸制15 min條件下,對饅頭進行感官評定及比容測定。

1.2.5饅頭品質分析

1.2.5.1感官品質分析參照小麥粉饅頭評價標準設計玉米饅頭的評價方法,并略作修改[8]。其感官評價標準如表1所示。感官評價主要由15位食品專業人員組成,評定前先進行多次對小麥饅頭品質特性描述的一致認定與培訓。采用百分制對樣品的外部(膨松度、表面顏色、外觀形狀等)和內部(氣味、粘性等)2個方面進行評分。每位成員單獨進行各個指標的評定,每個樣品評定前都用清水漱口,以排除上一個樣品的影響。

表1　預混粉饅頭感官評分標準

注:膨松度即比體積具體測定方法參照GB/T 2118-2007。

1.2.5.2質地分析采用TMS-Pro質構儀對樣品進行測定,以蒸制小麥饅頭作對照。測試條件為:測試前、測試中及測試后速率分別為2.00、0.50、0.50 mm/s;壓縮距離:6 mm;兩次壓縮間隔時間:3.00 s;觸力:5 g;探頭類型:TA3/100;數據收集率:100次/s。

1.2.6響應面實驗

1.2.6.1各因素水平及編碼根據單因素實驗結果,設計響應面法實驗,各因素及編碼見表2。

表2　Box-behnken響應面設計因素與水平及編碼

1.2.6.2數據處理在單因素實驗的基礎上,應用SAS軟件對實驗數據進行線性回歸與方差分析,用F值考察模型和各因素顯著性水平,實驗均重復3次,取平均值。

2　結果與分析

2.1單因素實驗

2.1.1膨化玉米粉添加量對饅頭感官品質的影響膨化玉米粉添加量對饅頭感官品質的影響如圖1所示。在膨化玉米粉添加量為10%和20%時,饅頭的外觀形狀、比容、結構及彈韌性均較好,但色澤和玉米香味不足。當添加量為30%時,饅頭色澤金黃,表面光滑,內部氣孔細小而均勻,彈性好,有咬勁,具有濃郁的玉米特有清香,感官評分高達85分;當添加量>40%時,饅頭的感官評分明顯下降,尤其是其硬度增大、比容減小、表面粗糙,失去其應有的商業價值和食用價值,該結果與劉婷婷等研究一致[9]。因此,適宜的膨化玉米粉添加量為30%。

圖1　膨化玉米粉添加量對感官評分的影響Fig.1　The influence of puffed cornflour adding amount on sensory score

2.1.2發酵玉米粉添加量對饅頭感官品質的影響發酵玉米粉添加量對饅頭感官品質的影響如圖2所示。研究表明,生物發酵法影響小麥面粉特性及饅頭品質[10-11]。在發酵玉米粉添加量為10%和20%時,饅頭的外觀、比容、結構及彈韌性均好。當添加量為30%、40%時,饅頭色澤淡黃、表面光滑,內部氣孔細小且均勻,彈性好,有咬勁,具有玉米特有清香,添加量為40%時的評分高達85分。當添加量為50%時,隨著膨化玉米粉添加量的增加,饅頭的各種品質有所下降,尤其是色澤變淺、玉米香味變淡,可以認為不再繼續擴大添加比例。因此,適宜的發酵玉米粉添加量為40%。

圖2　發酵玉米粉添加量對感官評分的影響Fig.2　The influence of fermented cornflour adding amount on sensory score

2.1.3加水量對饅頭感官品質的影響加水量對饅頭感官品質的影響如圖3所示。水能溶解面粉中的可溶性物質,調節面粉稠度,形成面筋,使淀粉膨脹和糊化,利于菌種生長,促進酶對淀粉和蛋白質分解。通過對饅頭加水量對比實驗可見:當加水量為45%、50%時,膨化粉吸水量大,不易形成面團,制得的饅頭表皮干燥,硬度大,而隨著加水量的增加,饅頭的比容也會略有增加;但當加水量>55%時,面團過軟,制得饅頭高度偏低,影響外觀質量。因此,根據圖3可知,最適宜的加水量為55%,其感官評分高達80分。

圖3　加水量對感官評分的影響Fig.3　The influence of added water on sensory score

2.1.4醒發時間對饅頭感官品質的影響醒發時間對饅頭感官品質的影響如圖4所示。由圖4可以看出,醒發時間對饅頭感官評分的影響不大,尤其45 min之后評分變化不明顯,感官評分的變化范圍為80～83分,波動較小。綜合考慮,如果醒發時間不足,饅頭會出現挺立發硬,體積變化小,饅頭比容小,口感硬等現象;而發酵時間過長,饅頭面筋網絡持氣性降低,涼后收縮嚴重,體積變小,內部易出現蜂窩狀孔洞,有酸味,影響口感。因此,適宜的醒發時間選45 min。

圖4　醒發時間對感官評分的影響Fig.4　The influence of proofing time on sensory score

2.2響應面優化及分析

2.2.1響應面的顯著性分析在單因素實驗的基礎上,按照Design-Expert 8.05b軟件設計的四因素三水平實驗方案,響應面實驗設計及結果見表3,對實驗數據進行線性回歸和方差分析(表4)確定模型及各項的顯著性水平。

表3　響應面實驗設計及結果

通過分析可以得到制備工藝條件與綜合評分之間的二次多項式模型為:

Y=90.20-4.25A+6.25B+3.50C+3.33D-2.25AB-0.50AC+0.00AD+1.75BC-0.75BD+0.00CD-8.35A2-7.60B2-5.60C2-0.60D2

式中，Y為感官評分的預測值。由表4可知,Y的回歸方程極顯著,預測值與實驗值具有相關性(R2=0.9888),擬合程度高,說明用方程擬合4個因素與感官評分之間的關系是可行的,說明模型成立且可靠。

2.2.3最佳配方的確定及驗證經響應面分析可知,膨化玉米粉添加量、發酵玉米粉添加量、加水量、醒發時間等4個因素的任意2個變量取零點水平時,其它2個因素的交互作用對綜合評分影響情況如圖5～圖10所示:從圖中可以看出,任意兩個因素均有交互作用,但是僅有AB兩因素具有極顯著性,說明膨化玉米粉添加量與發酵玉米粉添加量對玉米饅頭影響極顯著,BC交互作用顯著而其余交互作用不顯著。

圖5　膨化玉米粉與發酵玉米粉添加量的交互作用對綜合評分的影響Fig. 5　The influence of puffed corn flour and fermented corn flour adding amount interaction on sensory score

圖6　膨化玉米粉添加量與加水量的交互作用對綜合評分的影響Fig.6　The influence of puffed corn flour adding amount and added water interaction on sensory score

表4　回歸模型的方差分析

圖7　膨化玉米粉添加量與醒發時間的交互作用對綜合評分的影響Fig.7　The influence of Puffing corn flour adding amount and proofing time interaction on sensory score

圖8　發酵玉米粉添加量與加水量的交互作用對綜合評分的影響Fig.8　The influence of fermented corn flour adding amount and added water interaction on sensory score

圖9　發酵玉米粉添加量與醒發時間的交互作用對綜合評分的影響Fig.9　The influence of fermented corn flour adding amount proofing time interaction on sensory score

圖10　加水量與醒發時間的交互作用對綜合評分的影響Fig.10　The influence of added waer and Proofing time interaction on sensory score

注:*.差異顯著(p<0.05);**.差異極其顯著(p<0.01)。

表5　玉米饅頭與小麥饅頭的質地特性比較

注:字母不同代表品種間的差異顯著(p≤0.05)。

經過分析,制備玉米饅頭的最佳工藝條件為:膨化玉米粉添加量25%、發酵玉米粉添加量45%、加水量60%、醒發時間50 min。此條件下進行驗證性實驗,三次重復測定,結果平均值為89.16,與預測值(87.20)接近。證明此模型對優化玉米饅頭配方工藝可行,可為實際操作提供指導。

2.3玉米饅頭與小麥饅頭的質地特性比較

在最佳條件下制備的玉米饅頭與相同蒸制條件下的小麥饅頭進行比較,其結果如表5所示。由表5可見,玉米饅頭的硬度、膠著性、咀嚼性略高于小麥饅頭。可能是由于玉米粉本身不含面筋蛋白,不能單獨用玉米粉制作饅頭或面包[12],經改良后其玉米粉的形成能力(蓬松度)也較小麥粉略低而導致。同時,馮世德等[3]研究也表明玉米粉添加量超過一定范圍才會對小麥饅頭的質地特性影響顯著。本實驗優化后的玉米饅頭與小麥饅頭質地特性無顯著性差異，與馮世德[3]研究結果一致。本研究通過優化制備的玉米饅頭既不失小麥饅頭的香氣,又富含玉米中所有營養物質,而且經感官分析優化后的饅頭顏色金黃、軟韌適中、組織均勻、玉米香味濃郁,口感具佳,是良好的小麥饅頭替代品。

3　結論

通過單因素實驗和響應面分析法對玉米饅頭預混粉配粉比例進行了優化,建立了二次多項數學模型并驗證了其有效性。得到最優工藝：膨化玉米粉添加量25%，發酵玉米粉添加量45%，加水量60%、醒發時間50 min,此條件制得饅頭感官評分為89.16，可制出顏色金黃、軟韌適中、組織均勻、玉米香味濃郁,感官品質最佳的玉米饅頭。同時,該工藝適用于產業化生產,即可拓寬我國玉米深加工應用領域,又大大提高了玉米的利用價值。

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Effect of preparation process conditions on sensory quality of corn steamed bread

WANG Xiao-he1,YU Miao1,WANG Feng2,*

(1.Liaoning Academy of Agricultural Sciences,Shenyang 110161,China;2.Institute of Agro-food Science and Technology,Chinese Academy of Agriculture Science,Beijing 100193,China)

It was studied that puffed corn flour,fermented corn flour,added water and proofing time influence the sensory quality of corn steamed bread by the method of response surface methodology(RSM),and the textural properties of corn and wheat steamed bread was compared. Results showed that the proportion of per-mixed powder was determined:puffed corn flour 25%,fermented corn flour 45%,and wheat flour 30%,60% added water,proofing time 50 min. And no significant difference between corn steamed bread and wheat teamed bread was observed(p>0.05). Under this condition,the steamed bread had the highest quality,the sensory score was 89.16. It closed to the characters of steamed bread which soft,medium soft tenacity,organize uniform,and strong aromatic flavor.

expanded corn flour;fermented corn meal;corn steamed bread;sensory quality;RSM

2016-03-30

王小鶴(1983-)，男，碩士研究生，研究方向：糧油加工與功能食品研究， E-mail：296100908@qq.com。

王鋒(1974-)，男，副研究員，研究方向：農產品副產物綜合利用研究，E-mail：fengwang88@sohu.com。

國家農業科技創新工程-玉米主食化協同創新項目。

TS210.4

B

1002-0306(2016)18-0271-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.18.043