玉米馒头制备工艺条件对其感官品质的影响

王小鹤,于　淼,王　锋

(1.辽宁省农业科学院食品与加工研究所,辽宁沈阳 110161;2.中国农业科学院农产品加工研究所,北京100193)



玉米馒头制备工艺条件对其感官品质的影响

王小鹤1,于淼1,王锋2,*

(1.辽宁省农业科学院食品与加工研究所,辽宁沈阳 110161;2.中国农业科学院农产品加工研究所,北京100193)

采用响应面分析法(RSM)研究了膨化玉米粉、发酵玉米粉、加水量及醒发时间对玉米馒头感官品质的影响,并将玉米馒头与小麦馒头的质地特性进行比较。结果表明,膨化玉米粉25%、发酵玉米粉45%、小麦粉30%、加水量60%、醒发时间50 min时,感官评分为89.16，制得的玉米馒头与小麦馒头质地特性无显著差异(p>0.05),且颜色金黄、软韧适中、组织均匀、玉米香味浓郁,感官品质最佳。以玉米预混粉为原料制备玉米馒头,不仅可以拓宽我国玉米深加工应用领域,也大大提高了玉米的利用价值。

膨化玉米粉,发酵玉米粉,玉米馒头,感官品质,响应面

据国家统计年鉴报道,2015年我国玉米产量达2.29亿吨,居三大粮食(玉米、小麦、大米)之首。玉米营养丰富,富含维生素A、维生素E、谷氨酸,以及微量元素硒等营养物质[1]。在充足的玉米原料资源条件下,要想保障玉米产业的持续稳定,关键是挖掘玉米利用渠道,提高玉米加工效益。目前随着饮食精细化程度的不断提高,富贵病的发生率逐渐增加,增加粗粮摄入量已成为健康饮食的必然趋势,玉米馒头越来越受到人们的欢迎[2]。但是由于玉米原料本身不含面筋蛋白,粘弹性弱,柔韧性差,致使面团品质较差且口感粗糙,不适合加工面条、饺子等主食[3]。那么如何提高玉米粉利用价值已成为当今玉米应用方面研究的热点之一[4]。目前为改善面食类产品品质,提高原料利用率与产品的营养价值,多采用预混粉形式改良,以生产出品质均一,营养美味的面制品[5]。目前发达国家面制品的预混粉主要分为两大类,即烘烤用和烹调用预混粉,产品达数百种,此外还包括营养强化预混粉,使食品生产更加广泛化、方便化、家庭化[6-7]。然而我国预混合粉生产起步较晚,绝大部分加工企业只能生产等级粉,只有少量加工企业生产预混粉,却与玉米馒头无关。目前国内外在玉米馒头预混粉方面的研究尚未见报道。

因此,本文在前期实验的基础上,将膨化玉米粉、发酵玉米粉及小麦面粉等三种粉进行复配,找出最佳配粉比例,并利用响应面优化出玉米馒头感官品质较好的预混粉配粉比例。以期为我国玉米馒头产业的发展奠定基础,填补我国玉米馒头预混粉配粉产业空白,提高玉米利用率。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

玉米粉当地超市购买;小麦粉超市购进的高筋小麦粉;酵母安琪牌即发干酵母;水桶装纯净水;植物乳酸菌无锡拜弗德生物科技有限公司购买。

TMS-Pro食品质构仪北京盈盛恒泰科技有限责任公司;KMC510型凯伍德和面机上海苏隆实业有限公司;NFF-32PS型醒发箱广州市赛思达机械设备有限公司;精密电子天平北京赛多利斯仪器系统有限公司;101A-3型数显电热鼓风干燥箱上海锦屏仪表有限公司通州分公司;双螺杆挤压膨化机济南赛信机械有限公司。

1.2实验方法

1.2.1膨化玉米粉的制作称取适量玉米粉,控制加水量在20%左右,设定双螺杆挤压膨化机的机筒温度为180 ℃,螺杆转速240 r/min,在此条件下对玉米粉进行品质改良,将得到的样品经烘干、粉碎,得膨化玉米面粉。

1.2.2发酵玉米粉的制作称取适量玉米粉,向其中加入10%的植物乳杆菌,在发酵起始pH为6.5、发酵温度为40 ℃的条件下,对玉米粉进行品质改良。发酵18 h后将玉米粉烘燥,磨成细粉,得发酵玉米粉。

1.2.3馒头制作将面粉质量1%的即发干酵母,加水活化10 min,然后将过筛后的面粉和活化后的酵母溶液倒入和面机中,搅拌至面团形成均匀,进行面团发酵,温度在35 ℃左右,时间为45 min后,面团发酵至原来体积的2倍左右,内部结构呈现蜂窝状,视为发酵完成。将面团分割成50 g/个左右大小的面团,搓圆整形后在室温(25 ℃)下醒发40～50 min后,将醒发好的馒头坯放入蒸笼中,蒸汽蒸制15 min。

1.2.4单因素实验

1.2.4.1膨化玉米粉添加量单因素实验分别将10%、20%、30%、40%、50%的膨化玉米粉与30%的发酵玉米粉混合,其余加30%小麦粉配制成小麦玉米混合粉200 g,在加水量为50%、酵母添加量1 g/100 g(面粉),余下步骤同1.2.3,醒发时间45 min,蒸汽蒸制15 min条件下,对馒头进行感官评定及比容测定。

1.2.4.2发酵玉米粉添加量单因素实验分别将10%、20%、30%、40%、50%的发酵玉米粉与30%的膨化玉米粉混合,其余加30%小麦粉配制成小麦玉米混合粉200 g,在加水量为50%、酵母添加量1 g/100 g(面粉),余下步骤同1.2.3,醒发时间45 min,蒸汽蒸制15 min条件下,对馒头进行感官评定及比容测定。

1.2.4.3加水量单因素实验将30%的膨化玉米粉与30%的发酵玉米粉混合,其余加30%小麦粉配制成小麦玉米混合粉200 g,加水量分别为45%、50%、55%、60%、65%,酵母添加量1 g/100 g(面粉),余下步骤同1.2.3,醒发时间45 min,蒸汽蒸制15 min条件下,对馒头进行感官评定及比容测定。

1.2.4.4醒发时间单因素实验将30%的膨化玉米粉与30%的发酵玉米粉混合,其余加30%小麦粉配制成小麦玉米混合粉200 g,在加水量为55%,酵母添加量1 g/100 g(面粉),余下步骤同1.2.3,醒发时间分别为30、45、60、75、90 min,蒸汽蒸制15 min条件下,对馒头进行感官评定及比容测定。

1.2.5馒头品质分析

1.2.5.1感官品质分析参照小麦粉馒头评价标准设计玉米馒头的评价方法,并略作修改[8]。其感官评价标准如表1所示。感官评价主要由15位食品专业人员组成,评定前先进行多次对小麦馒头品质特性描述的一致认定与培训。采用百分制对样品的外部(膨松度、表面颜色、外观形状等)和内部(气味、粘性等)2个方面进行评分。每位成员单独进行各个指标的评定,每个样品评定前都用清水漱口,以排除上一个样品的影响。

表1　预混粉馒头感官评分标准

注:膨松度即比体积具体测定方法参照GB/T 2118-2007。

1.2.5.2质地分析采用TMS-Pro质构仪对样品进行测定,以蒸制小麦馒头作对照。测试条件为:测试前、测试中及测试后速率分别为2.00、0.50、0.50 mm/s;压缩距离:6 mm;两次压缩间隔时间:3.00 s;触力:5 g;探头类型:TA3/100;数据收集率:100次/s。

1.2.6响应面实验

1.2.6.1各因素水平及编码根据单因素实验结果,设计响应面法实验,各因素及编码见表2。

表2　Box-behnken响应面设计因素与水平及编码

1.2.6.2数据处理在单因素实验的基础上,应用SAS软件对实验数据进行线性回归与方差分析,用F值考察模型和各因素显著性水平,实验均重复3次,取平均值。

2　结果与分析

2.1单因素实验

2.1.1膨化玉米粉添加量对馒头感官品质的影响膨化玉米粉添加量对馒头感官品质的影响如图1所示。在膨化玉米粉添加量为10%和20%时,馒头的外观形状、比容、结构及弹韧性均较好,但色泽和玉米香味不足。当添加量为30%时,馒头色泽金黄,表面光滑,内部气孔细小而均匀,弹性好,有咬劲,具有浓郁的玉米特有清香,感官评分高达85分;当添加量>40%时,馒头的感官评分明显下降,尤其是其硬度增大、比容减小、表面粗糙,失去其应有的商业价值和食用价值,该结果与刘婷婷等研究一致[9]。因此,适宜的膨化玉米粉添加量为30%。

图1　膨化玉米粉添加量对感官评分的影响Fig.1　The influence of puffed cornflour adding amount on sensory score

2.1.2发酵玉米粉添加量对馒头感官品质的影响发酵玉米粉添加量对馒头感官品质的影响如图2所示。研究表明,生物发酵法影响小麦面粉特性及馒头品质[10-11]。在发酵玉米粉添加量为10%和20%时,馒头的外观、比容、结构及弹韧性均好。当添加量为30%、40%时,馒头色泽淡黄、表面光滑,内部气孔细小且均匀,弹性好,有咬劲,具有玉米特有清香,添加量为40%时的评分高达85分。当添加量为50%时,随着膨化玉米粉添加量的增加,馒头的各种品质有所下降,尤其是色泽变浅、玉米香味变淡,可以认为不再继续扩大添加比例。因此,适宜的发酵玉米粉添加量为40%。

图2　发酵玉米粉添加量对感官评分的影响Fig.2　The influence of fermented cornflour adding amount on sensory score

2.1.3加水量对馒头感官品质的影响加水量对馒头感官品质的影响如图3所示。水能溶解面粉中的可溶性物质,调节面粉稠度,形成面筋,使淀粉膨胀和糊化,利于菌种生长,促进酶对淀粉和蛋白质分解。通过对馒头加水量对比实验可见:当加水量为45%、50%时,膨化粉吸水量大,不易形成面团,制得的馒头表皮干燥,硬度大,而随着加水量的增加,馒头的比容也会略有增加;但当加水量>55%时,面团过软,制得馒头高度偏低,影响外观质量。因此,根据图3可知,最适宜的加水量为55%,其感官评分高达80分。

图3　加水量对感官评分的影响Fig.3　The influence of added water on sensory score

2.1.4醒发时间对馒头感官品质的影响醒发时间对馒头感官品质的影响如图4所示。由图4可以看出,醒发时间对馒头感官评分的影响不大,尤其45 min之后评分变化不明显,感官评分的变化范围为80～83分,波动较小。综合考虑,如果醒发时间不足,馒头会出现挺立发硬,体积变化小,馒头比容小,口感硬等现象;而发酵时间过长,馒头面筋网络持气性降低,凉后收缩严重,体积变小,内部易出现蜂窝状孔洞,有酸味,影响口感。因此,适宜的醒发时间选45 min。

图4　醒发时间对感官评分的影响Fig.4　The influence of proofing time on sensory score

2.2响应面优化及分析

2.2.1响应面的显著性分析在单因素实验的基础上,按照Design-Expert 8.05b软件设计的四因素三水平实验方案,响应面实验设计及结果见表3,对实验数据进行线性回归和方差分析(表4)确定模型及各项的显著性水平。

表3　响应面实验设计及结果

通过分析可以得到制备工艺条件与综合评分之间的二次多项式模型为:

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为感官评分的预测值。由表4可知,Y的回归方程极显著,预测值与实验值具有相关性(R2=0.9888),拟合程度高,说明用方程拟合4个因素与感官评分之间的关系是可行的,说明模型成立且可靠。

2.2.3最佳配方的确定及验证经响应面分析可知,膨化玉米粉添加量、发酵玉米粉添加量、加水量、醒发时间等4个因素的任意2个变量取零点水平时,其它2个因素的交互作用对综合评分影响情况如图5～图10所示:从图中可以看出,任意两个因素均有交互作用,但是仅有AB两因素具有极显著性,说明膨化玉米粉添加量与发酵玉米粉添加量对玉米馒头影响极显著,BC交互作用显著而其余交互作用不显著。

图5　膨化玉米粉与发酵玉米粉添加量的交互作用对综合评分的影响Fig. 5　The influence of puffed corn flour and fermented corn flour adding amount interaction on sensory score

图6　膨化玉米粉添加量与加水量的交互作用对综合评分的影响Fig.6　The influence of puffed corn flour adding amount and added water interaction on sensory score

表4　回归模型的方差分析

图7　膨化玉米粉添加量与醒发时间的交互作用对综合评分的影响Fig.7　The influence of Puffing corn flour adding amount and proofing time interaction on sensory score

图8　发酵玉米粉添加量与加水量的交互作用对综合评分的影响Fig.8　The influence of fermented corn flour adding amount and added water interaction on sensory score

图9　发酵玉米粉添加量与醒发时间的交互作用对综合评分的影响Fig.9　The influence of fermented corn flour adding amount proofing time interaction on sensory score

图10　加水量与醒发时间的交互作用对综合评分的影响Fig.10　The influence of added waer and Proofing time interaction on sensory score

注:*.差异显著(p<0.05);**.差异极其显著(p<0.01)。

表5　玉米馒头与小麦馒头的质地特性比较

注:字母不同代表品种间的差异显著(p≤0.05)。

经过分析,制备玉米馒头的最佳工艺条件为:膨化玉米粉添加量25%、发酵玉米粉添加量45%、加水量60%、醒发时间50 min。此条件下进行验证性实验,三次重复测定,结果平均值为89.16,与预测值(87.20)接近。证明此模型对优化玉米馒头配方工艺可行,可为实际操作提供指导。

2.3玉米馒头与小麦馒头的质地特性比较

在最佳条件下制备的玉米馒头与相同蒸制条件下的小麦馒头进行比较,其结果如表5所示。由表5可见,玉米馒头的硬度、胶着性、咀嚼性略高于小麦馒头。可能是由于玉米粉本身不含面筋蛋白,不能单独用玉米粉制作馒头或面包[12],经改良后其玉米粉的形成能力(蓬松度)也较小麦粉略低而导致。同时,冯世德等[3]研究也表明玉米粉添加量超过一定范围才会对小麦馒头的质地特性影响显著。本实验优化后的玉米馒头与小麦馒头质地特性无显著性差异，与冯世德[3]研究结果一致。本研究通过优化制备的玉米馒头既不失小麦馒头的香气,又富含玉米中所有营养物质,而且经感官分析优化后的馒头颜色金黄、软韧适中、组织均匀、玉米香味浓郁,口感具佳,是良好的小麦馒头替代品。

3　结论

通过单因素实验和响应面分析法对玉米馒头预混粉配粉比例进行了优化,建立了二次多项数学模型并验证了其有效性。得到最优工艺：膨化玉米粉添加量25%，发酵玉米粉添加量45%，加水量60%、醒发时间50 min,此条件制得馒头感官评分为89.16，可制出颜色金黄、软韧适中、组织均匀、玉米香味浓郁,感官品质最佳的玉米馒头。同时,该工艺适用于产业化生产,即可拓宽我国玉米深加工应用领域,又大大提高了玉米的利用价值。

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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

王小鹤(1983-)，男，硕士研究生，研究方向：粮油加工与功能食品研究， E-mail：296100908@qq.com。

王锋(1974-)，男，副研究员，研究方向：农产品副产物综合利用研究，E-mail：fengwang88@sohu.com。

国家农业科技创新工程-玉米主食化协同创新项目。

TS210.4

B

1002-0306(2016)18-0271-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.18.043