不同油爆條件對不同類型爆裂玉米爆花特性影響

孫麗娟，李京珊，王步軍

（1.中國農業科學院作物科學研究所，北京100081；2.農業農村部谷物品質監督檢驗測試中心，北京100081）

爆裂玉米（Zea mays L.everta Sturt）是玉米的主要類型之一，屬特殊類型，籽粒小，籽粒胚乳致密呈角質，常壓下加熱易爆裂成玉米花[1-2]，也是我國重要的專用籽粒玉米類型之一。在我國爆裂玉米制成的系列休閑食品，深受廣大消費者，在其他國家也是流行的休閑食品之一。爆裂玉米根據其爆裂后的玉米花形特點可分為蝶型、球型和混合型[3-4]，其爆裂特性包括膨爆倍數、爆花率爆花溫度和爆花時間等[1，3，5-8]，其中膨爆倍數是反映爆裂玉米品質的重要指標，也是不同類型爆裂玉米分級定等的重要參數[3，5]。爆裂品質主要受籽粒品種地域[3，8-10]、粒型大小[10-13]、表皮完整度[5，7，10，13]、胚乳致密和分布情況[7，13-15]、水分含量高低[16-17]等自身因素影響，而加工方式和條件也是影響爆裂品質的重要因素。

目前爆裂玉米的加工方式主要包括油爆、氣爆和微波，油爆是傳統的爆花方法。研究顯示，油爆的膨爆體積和單花體積小于氣爆和微波，但未爆率與氣爆接近，明顯低于微波[16-17]。有研究顯示油爆177℃以上時，爆裂率達100%[14]，但爆花溫度存在差異，食用油177℃[18]、大豆油中181℃[19]，王守義研究顯示花生油中200℃時膨脹系數最高[5]。而氣爆爆花溫度基本在（187±2）℃[19-21]。研究分析油的種類對膨脹系數無顯著影響[5]，爆花溫度不同可能是有爆裂玉米品種類型不同引起。但目前研究中，研究對象為單個品種，品種類型單一，油爆條件單一。不同品種類型的爆裂玉米籽粒大小、密度、硬度、種皮厚度等存在差異[3，6]，適宜的爆裂條件也可能不同。本研究選取蝶型和球型兩類爆裂玉米，分析不同油爆條件對其爆裂品質的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 試驗材料

爆裂玉米：分別選取蝶型和球型兩種爆裂玉米，其具體產品、品種、籽粒大小等情況見表1。西王玉米胚芽油：西王集團有限公司。

表1 蝶型和球型爆裂玉米參數表Table 1 Parameter of butterfly-type and ball-type popcorn

1.1.2 儀器

HX-12A爆米花機：廣州市宏興食品機械有限公司；TM-902C便攜式數字溫度計：深圳市兆信電子儀器設備有限公司。

1.2 方法

1.2.1 玉米花的爆制方法

不同加油量試驗，按樣品體積的30%、40%、50%、60%，70%、80%、90%、100%加入玉米油，當油溫達到190℃時，加入爆裂玉米爆花；不同處理溫度試驗，固定50%加油量后，當油溫達到指定處理溫度后，加入玉米爆花。爆花時隨機稱取樣品50 mL，樣品加入已預熱的爆米花機中，當溫達到預設溫度時，迅速加入樣品，爆裂2 min左右，當爆裂聲間隔大于5 s時，迅速停止加熱。取出樣品，倒人瓷盤中，冷卻30 s左右后，用錐形量筒量出樣品爆裂后的體積，試驗重復3次取平均值。

1.2.2 膨爆倍數的計算

膨爆倍數=玉米花體積/試爆玉米粒體積。

1.2.3 爆花時間和爆花溫度的測定

1）爆花時間：開機達到預設溫度后，加入爆裂玉米并開始計時，當爆花聲停止或間隔5 s以上并關機時為爆花總時間，其中爆花聲音較為密集出現時為爆花起始時間，爆花總時間減去起始時間為爆花所用時間，即爆花時間。

2）爆花溫度：將探針式溫度計，探頭部分固定在鍋上，并浸入到玉米油中，當爆花聲音較為密集出現時的，記錄的溫度為爆花溫度。

1.3 數據處理

利用Microsoft Office Excel 2013軟件計算實驗數據均值和標準偏差；利用SPSS 19.0進行雙側顯著性分析（p＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 加油量對不同類型爆裂玉米爆花特性影響

2.1.1 加油量對膨爆倍數的影響

固定處理溫度后，加油量對膨爆倍數的影響見圖1。

圖1 不同加油量對蝶型和球型爆裂玉米膨爆倍數的影響Fig.1 Effection of oil quantity to popping multiples of butterflytype and ball-type popcorn

由圖1可知，蝶型在50%和100%的加油量時膨爆倍數最大，30%和60%時最低，大于80%后變化不明顯；球型在40%的加油量時膨爆倍數最大，30%時最低，大于60%后無明顯變化。40%、50%的加油量膨爆效果最佳，同體積下蝶型的需油量略高。研究顯示玉米爆花是一個吸熱傳熱的過程，熱傳導速率符合牛頓冷卻定律[19]。試驗中油和鍋體是主要的熱介質，當油量到達一定比例后，油和鍋體提供的熱量足夠爆裂需要，油量增加對爆裂效果影響減弱。從表1可以看出蝶型籽粒偏小，因此相同體積下粒數比球型多，因此爆裂所需熱量多，需油量也較多。

2.1.2 加油量對爆花溫度的影響

加油量對爆裂溫度的影響見圖2。

隨著加油量的增加，蝶型的爆花溫度呈波浪式下降，50%、100%分別為最高點和次高點，平均爆花溫度為197℃；球型基本呈下降趨勢，40%為最高點，平均溫度為190℃，球型爆花溫度總體低于碟型。籽粒在高溫吸熱后產生水蒸汽和過熱水，形成臨界壓力，而爆裂溫度與臨界壓力大小、溫度和內部水分活度有關[7，19，21]。當籽粒與油接觸的面積增加時，單位時間內傳熱量增加，可能導致爆花溫度隨油量增加而下降。

圖2 不同加油量對蝶型和球型爆裂玉米爆裂溫度的影響Fig.2 Effection of oil quantity to popping temperature of butterfly-type and ball-type popcorn

2.1.3 加油量對爆花時間的影響

加油量對爆花時間的影響見圖3。

圖3 不同加油量對蝶型和球型爆裂玉米爆花時間的影響Fig.3 Effection of oil quantity to popping time of butterfly-type and ball-type popcorn

由圖3可見，加油量對爆花時間的影響明顯，隨著加油量增加，爆花起始時間、總時間呈下降趨勢；油量小于60%時，蝶型和球型爆花所需時間更多；蝶型的爆花起始時間早于球型，油量大于60%后差異增大；蝶型爆花總時間多于球型，油量小于60%時，蝶型耗時更長；加油量40%時，蝶型和球型的爆花時間最長，隨著油量增加兩者爆花時間差異減小。與圖1對比發現，爆花時間長時，膨爆充分，膨爆倍數高。試驗中油量越多熱介質越多，接觸面積越大，玉米吸熱更快，爆花時間也隨之減少。蝶型的籽粒小于球型，使得開始爆花時間更早，但同體積下籽粒更多，因此用時更長。

2.2 處理溫度對不同類型爆裂玉米爆花特性影響

2.2.1 處理溫度對膨爆倍數的影響

不同處理溫度對膨爆倍數的影響見表2。

蝶型膨爆倍數大于球型，隨著溫度升高，蝶型膨爆倍數基本呈先緩慢增加后明顯減少的趨勢，球型則呈破浪式變化。不同溫度處理下，不同爆裂玉米最佳處理溫度不同，蝶型和球型分別在190、200℃膨爆倍數最大。王守義研究也顯示恒溫油爆時，隨溫度的升高膨脹系數急劇上升，到達最高值后緩慢下降[5]。本研究中，溫度大于190℃后，蝶型玉米的玉米花展開程度和蝶型比例明顯降低，導致膨爆倍數明顯降低。對于球型，處理溫度低時胚乳從側面裂開有明顯裂翅，膨爆倍數較高，隨著溫度增加，玉米花呈規則近球形，但膨爆不充分，升到200℃時膨爆充分，膨爆體積增加，當升到210℃時玉米花的裂翅又明顯增加，但單花體積減小，膨爆倍數降低。

表2 不同處理溫度對不同類型爆裂玉米膨爆倍數的影響Table 2 Effection of oil treatment temperature to popping multiples of diverse types popcorn

2.2.2 處理溫度對爆花溫度的影響

不同處理溫度對爆花溫度影響見圖4。

圖4 不同處理溫度對蝶型和球型爆裂玉米的爆花溫度的影響Fig.4 Effection of oil treatment temperature to popping temperature of butterfly-type and ball-type popcorn

由表4可知，蝶型的爆花溫度高于球型，兩者都隨處理溫度的升高先增加后降低，蝶型平均和最高爆花溫度分別為193℃和215℃，球型分別為190℃和200℃。處理溫度在180℃～190℃時，蝶型爆花溫度高于球型，200℃～210℃球型高于蝶型。當爆花溫度最高時，蝶型和球型的膨爆倍數最高。當處理溫度過高時，籽粒內部和介質溫差加大，導致籽粒內部壓力過早達到臨界壓力，未達到最佳爆花溫度，就發生爆裂，影響爆花效果。

2.2.3 處理溫度對爆花時間的影響

不同處理溫度對爆花時間影響見圖5。

圖5 不同處理溫度對蝶型和球型爆裂玉米爆花時間的影響Fig.5 Effection of oil treatment temperature to popping time of butterfly-type and ball-type popcorn

不同處理溫度對爆花時間影響明顯，隨著處理溫度增加，爆花總時間和起始時間呈下降趨勢，蝶型爆花總時間多于球型，起始時間少于球型。蝶型爆花時間比較穩定，耗時大于球型，在190℃時最長；球型變化較大，過高或過低的處理溫度，都導致爆花時間減少，在200℃時用時最長。研究也顯示溫度越高,籽粒預熱膨爆所需時間越短[14，19]，主要是籽粒內外溫差加大推進了達到臨界壓力的進程。從表2可以看出，爆花時間最長時，蝶型和球型的膨爆倍數最大。可見，爆花時間長、爆花充分時，有利于提高膨爆體積。

2.3 不同爆裂條件和爆花特性相關性分析

不用油爆條件與爆花特性的相關性見表3。

表3 不同油爆條件與爆花特性相關性分析Table 3 Correlation analysis of popping quality with different popping conditions

加油量對爆裂玉米的膨爆倍數沒有顯著影響，但與爆花時間呈顯著負相關，與爆花溫度呈顯著正相關；處理溫度與膨爆倍數、爆花時間等參數相關性不明顯。可見處理溫度和加油量對爆裂玉米膨爆倍數影響不大，加油量主要影響了爆花時間和溫度。爆花特性參數之間也存在一定相關性，膨爆倍數與爆花時間呈顯著正相關；爆花開始時間和爆花總時間與爆花溫度呈顯著負相關，而爆花時間與爆花溫度呈顯著正相關。

3 結論

本研究通過不同加油量和處理溫度，對不同類型爆裂玉米的膨爆倍數、爆花溫度、爆花時間等爆花特性進行了分析研究。研究顯示，加油量對不同類型爆裂玉米的膨爆倍數影響不顯著，但40%、50%的加油量膨爆效果最佳，同體積下蝶型的需油量略高；處理溫度對蝶型和球型最佳膨爆倍數的影響不同，蝶型適宜處理溫度低于球型。加油量與爆花溫度呈顯著正相關；隨著處理溫度增加，蝶型和球型的爆花溫度先增加后降低；不同加油量和處理溫度下，蝶型平均爆花溫度高于球型。加油量與爆花起始和總時間呈顯著負相關；處理溫度和爆花起始和總時間相關性不顯著，但隨處理溫度的增加呈下降趨勢。膨爆倍數與爆花時間呈顯著正相關；爆花開始時間和爆花總時間與爆花溫度呈顯著負相關，而爆花時間與其呈顯著正相關。