不同干燥工藝對(duì)鮮玉米粉品質(zhì)及風(fēng)味的影響

康志敏,郭東旭,何夢(mèng)影,張 燦,趙 迪,肖亞冬,張康逸,*

(1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究中心,河南鄭州 450008;2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,江蘇南京 210014)

鮮玉米粒是指玉米在乳熟期(即授粉后20～22 d)采收,經(jīng)脫粒、清洗、漂燙、冷卻、速凍加工而成的鮮食谷物食品。與成熟玉米相比,鮮玉米籽粒飽滿、口感鮮香脆嫩,富含蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素、多糖等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[1]及總酚、黃酮、花青素等多種抗氧化成分[2-6],還富含人體必需的氨基酸-賴(lài)氨酸[7](成熟玉米中含量極少)和多種揮發(fā)性芳香物質(zhì)。同時(shí)鮮玉米粒還含有大量的天然維生素和類(lèi)黃酮[8],有促進(jìn)細(xì)胞分裂、延緩細(xì)胞衰老、降低血清膽固醇的功能。隨著人民生活水平的不斷提高,人們的膳食結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化。對(duì)鮮玉米的需求已從單一型向多元型轉(zhuǎn)變。目前鮮玉米粒常見(jiàn)的食用方式為煮后直接食用[9]、制作玉米飲料[10]或制作成菜肴食用[11],深加工產(chǎn)品種類(lèi)較少,限制了其在人們飲食中的作用,因此需不斷豐富鮮玉米加工產(chǎn)品種類(lèi)。將鮮玉米粒經(jīng)干燥加工制作成粉,作為膳食調(diào)理配料添加到主食中,將拓寬其應(yīng)用途徑。

鮮果蔬的脫水和干燥是個(gè)復(fù)雜的傳熱傳質(zhì)過(guò)程、干燥方法、設(shè)備和工藝參數(shù)都對(duì)干制品品質(zhì)產(chǎn)生影響。干燥可以抑制酶活性,延長(zhǎng)果蔬保存期,還可以促進(jìn)果蔬內(nèi)部芳香物質(zhì)的揮發(fā),增加風(fēng)味[12]。許年歷等[13]研究不同干燥方式對(duì)藍(lán)莓果實(shí)粉品質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)冷凍干燥的藍(lán)莓果實(shí)粉品質(zhì)較佳;張康逸等[14]研究不同干燥工藝對(duì)捻轉(zhuǎn)品質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)炒制能較好地保持捻轉(zhuǎn)的品質(zhì)和風(fēng)味;胡云峰等[15]研究了不同熱風(fēng)烘干溫度對(duì)枸杞品質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)溫度越高越有利于美拉德反應(yīng)發(fā)生。不同干燥方式中低溫烘干設(shè)備成本低、操作方便,烘干時(shí)間較長(zhǎng);冷凍干燥能較完整的保留物料的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、外觀與形狀,但耗能較大。炒制干燥速度快,成本較低。目前關(guān)于干燥方式對(duì)鮮玉米的影響研究少見(jiàn)報(bào)道。本研究旨在探討不同干燥工藝對(duì)鮮玉米粉的基本成分、抗氧化性及風(fēng)味物質(zhì)的影響,以期為鮮玉米深加工及工業(yè)化生產(chǎn)提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鮮玉米粒 安徽惠之園食品有限公司;蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品 上海源葉生物科技有限公司;乙醚、乙醇、濃硫酸、氫氧化鈉、碳酸鈉等 分析純,國(guó)藥集團(tuán)。

DW-86W420速凍機(jī) 海爾集團(tuán);BCD-202TD冰箱 海信電器;DHG-9240A鼓風(fēng)干燥箱 上海精宏設(shè)備有限公司;電子天平 梅特勒-托利多儀器有限公司;Hunter color Flex EZ型色差儀 美國(guó)Hunter lab;A590雙光束紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 翱藝儀器有限公司;YSN-X1T電熱食品烘爐 廣州優(yōu)連食品加工機(jī)械有限公司;MY-010型烘炒機(jī) 曲阜市明遠(yuǎn)機(jī)械廠;K1100全自動(dòng)凱式定氮儀、SOX500型脂肪測(cè)定儀 山東海能科學(xué)儀器有限公司;7980A/5975 D GC-MS聯(lián)用儀 美國(guó)Agilent公司;MB45水分測(cè)定儀 奧豪斯儀器(上海)有限公司;YP-N型電子分析天平 上海精密儀器儀表有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 不同干燥工藝鮮玉米的制作 煮后烘干鮮玉米制作方法為鮮玉米粒經(jīng)過(guò)清洗,沸水煮20 min,55 ℃低溫干燥12 h;炒制鮮玉米,制作方法為鮮玉米粒經(jīng)過(guò)清洗,設(shè)置油浴溫度為125 ℃炒制4 h;凍干鮮玉米,制作方法為鮮玉米粒經(jīng)過(guò)清洗,-4 ℃真空冷凍干燥18 h;將三種干燥工藝制作的鮮玉米分別粉碎,過(guò)100目篩,得鮮玉米粉(以下簡(jiǎn)稱(chēng)鮮玉米),進(jìn)行品質(zhì)分析及風(fēng)味測(cè)定。鮮玉米粒直接進(jìn)行清洗粉碎處理。

1.2.2 鮮玉米基本成分 水分、蛋白質(zhì)、脂肪和淀粉含量測(cè)定分別根據(jù)GB 5009.3-2016、GB 5009.5-2016、GB/T 5009.6-2016、GB/T 5009.9-2016;總糖含量參照GB/T 15672-2009方法測(cè)定。

1.2.3 鮮玉米總黃酮和總酚含量 稱(chēng)取5.000 g鮮玉米粉,加入過(guò)量乙醚,3000 r/min離心10 min,反復(fù)3次去除油脂。提取方法參照張沛敏等[16]的方法。設(shè)置超聲起始溫度30 ℃、超聲功率180 W、固液比1∶15 g/mL,以體積分?jǐn)?shù)為80%的乙醇作為溶劑提取45 min,3000 r/min離心10 min得提取液。

總黃酮含量采用NaNO2-A1(NO)3絡(luò)合法,參考Ma等[17]的方法稍作修改。取提取液0.5 mL與0.5 mL 5%的NaNO2溶液漩渦混勻,室溫下放置6 min,加入0.5 mL 10%的A1C13溶液振蕩,靜置6 min,再加入2.5 mL 1 mol/L NaOH溶液和1 mL蒸餾水混勻,室溫下避光反應(yīng)15 min,在510 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度。以蘆丁含量(mg/mL)為橫坐標(biāo),吸光度為縱坐標(biāo),得回歸方程為y=0.0429x-0.0001(R2=0.9996)。樣品中總黃酮以蘆丁當(dāng)量來(lái)表示(mg/g)。

總酚含量采用Folin-ciocalteu法,參考Hu等[18]的方法。取0.1 mL提取液于試管中,2.8 mL去離子水和0.1 mL 1.0 mol/L Folin-ciocalteu 試劑,混合均勻。靜置8 min后加入2 mL 75 g/L碳酸鈉溶液,搖勻,密封室溫下避光,2 h后于765 nm測(cè)定吸光值,平行測(cè)試3次,以1%的鹽酸乙醇溶液(1 mL鹽酸用甲醇稀釋至100 mL)做空白,沒(méi)食子酸做標(biāo)準(zhǔn)曲線,建立的回歸方程為:y=0.0024x+0.0258(0≤x≤100 μg/g,R2=0.9996),式中y為吸光度值,x為沒(méi)食子酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)(μg/g),總酚含量以每克干燥樣品中所含的相當(dāng)于沒(méi)食子酸的量表示。

1.2.4 鮮玉米抗氧化能力 參考Arda等[19]的提取方法,取2.0000 g鮮玉米粉,加入80 mL體積分?jǐn)?shù)70%乙醇溶液,于80 ℃恒溫避光浸提30 min,提取液在3000 r/min 室溫離心10 min,取上清液作為鮮玉米抗氧化物質(zhì)提取液,置于冰箱備用。鮮玉米粉抗氧化能力根據(jù)DPPH自由基清除率、羥自由基(·OH)清除能力及總還原能力進(jìn)行分析。

1.2.4.1 DPPH自由基清除率 根據(jù)Liu等[20]的提取方法,用乙醇配制濃度為0.2 mmol/L的DPPH溶液,避光備用。取3.0 mL DPPH溶液與3.0 mL鮮玉米抗氧化物質(zhì)提取液搖勻,避光放置30 min,在波長(zhǎng)517 nm處測(cè)定吸光度AX。同時(shí)將3.0 mL DPPH溶液與3.0 mL乙醇混合后避光放30 min,在波長(zhǎng)517 nm處測(cè)定吸光度A0,以乙醇為空白。按下面公式計(jì)算DPPH自由基清除率。

DPPH(%)=(1-AX/A0)×100

1.2.4.2 ·OH清除能力 根據(jù)Sun等[21]的提取方法,在試管中加入9.0 mmol/L乙醇-水楊酸溶液、9.0 mmol/L FeSO4各1.0 mL,加入1.0 mL鮮玉米抗氧化物質(zhì)提取液及12 mL去離子水,加入1.0 mL 8.8 mmol/L H2O2溶液混勻,避光于37 ℃水浴加熱15 min,在波長(zhǎng)510 nm處測(cè)定吸光度AX(以蒸餾水做空白調(diào)零)。同時(shí)以蒸餾水替代H2O2測(cè)定吸光度AX0,以蒸餾水替代抗氧化物質(zhì)提取液測(cè)定吸光度A0(參比溶液為不加H2O2的體系)。按下面公式計(jì)算·OH清除率。

羥基自由基清除率(%)=A0-(AX-AXo)/A0×100

1.2.4.3 總還原能力 參考Sun等[22]的提取方法,在試管中加入0.2 mol/L pH6.6的磷酸緩沖液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的鐵氰化鉀溶液各2 mL,加入鮮玉米抗氧化物質(zhì)提取液0.5 mL、混勻,置于50 ℃水浴鍋中反應(yīng)20 min,冷卻至室溫,加入10%三氯乙酸溶液2 mL混勻,使反應(yīng)終止。另取一試管,分別加入反應(yīng)液5 mL、去離子水4 mL及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的FeCl3溶液0.5 mL,混勻避光靜置10 min,在波長(zhǎng)700 nm處測(cè)其吸光度。

1.2.5 GC-MS分析風(fēng)味成分 設(shè)置進(jìn)樣口溫度為250 ℃,將固相微萃取頭放入進(jìn)樣口活化20 min;稱(chēng)取10 g樣品置于萃取瓶中,60 ℃水浴加熱20 min,然后將固相微萃取頭放入萃取瓶60 ℃萃取100 min,吸附樣品中的揮發(fā)性物質(zhì)。吸附結(jié)束后將萃取頭放入進(jìn)樣口,開(kāi)始采集數(shù)據(jù),在進(jìn)樣口解吸5 min后,拔出萃取頭進(jìn)行檢測(cè)。

GC條件:色譜柱:進(jìn)樣口溫度250 ℃,HP-5MS彈性石英毛細(xì)管柱(30 m×250 μm,0.25 μm),柱箱程序升溫過(guò)程:40 ℃保持3 min,以10 ℃/min升到90 ℃,再以15 ℃/min升到230 ℃,載氣:高純氮?dú)?99.999%),流速為1.0 mL/min;進(jìn)樣方式:無(wú)溶劑延遲,采用不分流進(jìn)樣。

MS條件:電子轟擊式離子源(EI),電子能量70 eV,離子源溫度230 ℃,氣質(zhì)接口溫度250 ℃,定性與定量分析:GC-MS圖譜峰經(jīng)計(jì)算機(jī)與人工檢索與 NIST 08.LIT譜庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)化合物檢索鑒定,匹配度大于800的為鑒定結(jié)果,確定揮發(fā)性成分的化學(xué)組成,按峰面積歸一化法計(jì)算相對(duì)含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用OriginPro 8.0軟件繪圖。采用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),每組實(shí)驗(yàn)均重復(fù)3次,取平均值,數(shù)據(jù)結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示,并進(jìn)行單因素方差分析和相關(guān)性分析,采用t檢驗(yàn),當(dāng)P<0.05時(shí),表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同干燥工藝鮮玉米主要營(yíng)養(yǎng)成分分析

由表1可知,三種干燥工藝制作的鮮玉米淀粉、總糖、總黃酮及總酚含量差異顯著(P<0.05),凍干鮮玉米的蛋白質(zhì)、淀粉含量較高分別為12.12%、28.89%,炒制和煮后烘干加工制作的鮮玉米脂肪含量較高,凍干鮮玉米脂肪含量較低。炒制加工制作的鮮玉米總糖含量最高為27.53%,煮后烘干的次之,凍干處理含量最少。冷凍干燥鮮玉米中總黃酮和總酚含量分別為3.45和3.96 mg/g,顯著高于其他2種加工方式(P<0.05);鮮玉米總黃酮和總酚含量最高,凍干鮮玉米、煮制干燥后的鮮玉米次之,炒制鮮玉米兩種抗氧化物質(zhì)的含量最低,說(shuō)明炒制加工對(duì)鮮玉米營(yíng)養(yǎng)成分變化影響較大,這與吳瓊等[23]研究一致,這可能是由于炒制過(guò)程溫度較高會(huì)導(dǎo)致如黃酮類(lèi)和酚類(lèi)等抗氧化物質(zhì)的分解,冷凍干燥由于處于低溫條件,對(duì)鮮玉米的黃酮及總酚破壞較少;炒制加工條件下的黃酮及總酚含量損失較多[24]。因此,冷凍干燥、煮制后低溫烘干對(duì)于鮮玉米上述營(yíng)養(yǎng)成分保存較好。

表1 不同干燥工藝鮮玉米營(yíng)養(yǎng)成分Table 1 Main components of fresh corn subjected to different drying methods

2.2 不同干燥工藝鮮玉米抗氧化性的分析

DPPH自由基是一種很穩(wěn)定的氮中心的自由基,有單電子,在517 nm處有一強(qiáng)吸收,其醇溶液呈紫色,當(dāng)有自由基清除劑存在時(shí),由于與其單電子配對(duì)而使其吸收逐漸消失,其褪色程度與其接受的電子數(shù)量成定量關(guān)系,因此可以利用分光光度計(jì)測(cè)定用于評(píng)價(jià)樣品的體外抗氧化能力[25]。由圖1A可知,鮮玉米清除DPPH自由基能力最強(qiáng)為67.2%,凍干鮮玉米次之,炒制鮮玉米最弱。炒制與煮后烘干鮮玉米清除DPPH自由基能力無(wú)顯著差異(P>0.05);鮮玉米、凍干鮮玉米與另外兩種加工方式制作的鮮玉米清除DPPH·自由基能力之間差異顯著(P<0.05)。

羥基自由基(·OH)是一種重要的活性氧,是由氫氧根(OH-)失去一個(gè)電子形成,它是自然界中僅次于氟的氧化劑,在人體內(nèi)羥基自由基的含量較大,危害也最嚴(yán)重。由圖1A可以看出,羥基自由基清除率最高的為鮮玉米為62.7%,炒制鮮玉米羥基自由基清除率最低,鮮玉米、炒制鮮玉米、煮后烘干鮮玉米與凍干鮮玉米羥基自由基清除率之間差異顯著(P<0.05)。

由圖1B可知,鮮玉米的還原力最大為0.637,冷凍干燥、煮后烘干的鮮玉米自由基清除力、還原力能力次之,而炒制所得鮮玉米的抗氧化能力最低。物質(zhì)還原力越大,表明其抗氧化性越強(qiáng),說(shuō)明冷凍干燥和煮后烘干加工的鮮玉米具有較強(qiáng)的還原性,這與郭澤美等[26]的研究結(jié)果一致。上述結(jié)果與不同干燥工藝制作的樣品總酚、總黃酮抗氧化物質(zhì)含量變化趨勢(shì)一致。

圖1 不同干燥工藝對(duì)鮮玉米自由基清除能力(A)、總還原力(B)的影響Fig.1 Effects of different drying methods on the free radical scavenging capacity(A) and total reducing power(B)of fresh corn注：不同小寫(xiě)字母表示不同干燥工藝樣品的抗氧化能力差異顯著,P<0.05。

2.3 GC-MS揮發(fā)性風(fēng)味成分分析

食品經(jīng)不同干燥處理所含化學(xué)成分經(jīng)相互作用,產(chǎn)生不同的風(fēng)味物質(zhì)[27]。

由表2可知,鮮玉米和3種不同干燥方式得到的鮮玉米的揮發(fā)性氣體物質(zhì)共有79種,其中包括醇類(lèi)3種、醛類(lèi)11種、酮類(lèi)8種、烴類(lèi)24種、酯類(lèi)8種、雜環(huán)類(lèi)25種。鮮玉米、煮制后烘干的鮮玉米、炒制鮮玉米和冷凍鮮玉米各自鑒定出38、17、32種和8種揮發(fā)性香氣成分。說(shuō)明鮮玉米及鮮玉米經(jīng)炒制加工,風(fēng)味化合物的種類(lèi)較多。煮制后烘干的鮮玉米風(fēng)味物質(zhì)種類(lèi)數(shù)量較少,凍干的鮮玉米風(fēng)味物質(zhì)種類(lèi)損失最多,數(shù)量最少。

表2 不同干燥工藝對(duì)鮮玉米香氣成分的影響Table 2 Effects of different drying methods on the relative contents of aromatic components in fresh corn

續(xù)表

續(xù)表

由表2可知,鮮玉米產(chǎn)生的醇類(lèi)物質(zhì)有3種,相對(duì)含量為8.90%,芳香烴類(lèi)物質(zhì)有3種,相對(duì)含量高達(dá)42.38%,是鮮玉米的主要香味組成物質(zhì),鮮玉米中還含有豐富的揮發(fā)性化學(xué)成分烷烴類(lèi)物質(zhì),相對(duì)含量為6.65%,如十三烷(0.17%)、正十四烷(0.66%)、戊基環(huán)丙烷(3.26%)等,這些烷烴化合物主要由飽和脂肪脂肪酸和不飽和脂肪酸經(jīng)氧化形成的,對(duì)鮮玉米風(fēng)味形成的作用較小,但在其風(fēng)味形成過(guò)程中與酮、酸、醛和酯類(lèi)等起著互補(bǔ)或調(diào)和的作用;另外鮮玉米產(chǎn)生的酯類(lèi)物質(zhì)有7種,相對(duì)含量為10.92%,酯類(lèi)物質(zhì)是脂肪氧化產(chǎn)生的游離脂肪酸和醇的相互作用形成的,主要呈現(xiàn)水果香味。煮制后烘干的鮮玉米產(chǎn)生的醛類(lèi)物質(zhì)有3種,相對(duì)含量為19.38%,雜環(huán)化合物類(lèi)物質(zhì)有3種,相對(duì)含量為20.73%,芳香烴類(lèi)物質(zhì)有6種,相對(duì)含量為52.38%,是煮制后烘干鮮玉米的主要香味組成物質(zhì)。炒制鮮玉米產(chǎn)生的雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)有19種,相對(duì)含量為79.12%,這可能是由于鮮玉米經(jīng)過(guò)炒制處理,在加熱的過(guò)程中發(fā)生美拉德反應(yīng),形成大量的雜環(huán)類(lèi)香味化合物。凍干鮮玉米產(chǎn)生的醛類(lèi)物質(zhì)有3種,相對(duì)含量為52.90%。可以看出鮮玉米和煮制后烘干的鮮玉米芳香烴類(lèi)物質(zhì)含量最高,炒制鮮玉米雜環(huán)化合物類(lèi)物質(zhì)種類(lèi)和含量最多,凍干加工的鮮玉米醛類(lèi)物質(zhì)含量最多。鮮玉米中的類(lèi)酯類(lèi)物質(zhì)在加熱過(guò)程中發(fā)生氧化反應(yīng),并分解生成酮、醛、酸等揮發(fā)性羰基化合物。同時(shí)含苯環(huán)類(lèi)芳香族化合物是鮮玉米的重要風(fēng)味化合物,這和劉玉花等[28]的研究結(jié)果一致。

3 結(jié)論

凍干加工的鮮玉米淀粉含量較高為28.89%,炒制和煮后烘干制作的鮮玉米脂肪含量較高,炒制加工的鮮玉米總糖含量較高。與鮮玉米相比,凍干加工的鮮玉米總黃酮和總酚含量最高,其自由基清除力和還原力也最強(qiáng),而炒制所得鮮玉米的抗氧化能力最低。對(duì)其揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行分析,檢測(cè)到鮮玉米和3種不同干燥工藝的鮮玉米揮發(fā)性氣體物質(zhì)共有79種,包括醇類(lèi)3種、醛類(lèi)11種、酮類(lèi)8種、烴類(lèi)24種、酯類(lèi)8種、雜環(huán)類(lèi)25種。鮮玉米的主要香氣成分為芳香烴類(lèi)物質(zhì),鮮玉米和煮后烘干加工芳香烴類(lèi)物質(zhì)含量最高,炒制加工雜環(huán)化合物類(lèi)物質(zhì)種類(lèi)和含量最多,凍干加工的醛類(lèi)物質(zhì)含量最多;比起炒制和凍干加工處理,煮后烘干加工對(duì)鮮玉米的香氣成分有更好的保留。眾所周知冷凍干燥能耗較大,因此,鮮玉米的干燥加工可選擇煮后烘干處理,后期還需進(jìn)一步研究比較其他干燥方式,對(duì)比分析以便為鮮玉米尋找更加合適的加工與干燥方法。