玉米波杂粉最优冲调条件的研究

热合满·艾拉，阿特尔古丽·沙布尔江，祖木拉·艾力，祖力胡马尔·阿力甫

（新疆农业大学 食品科学与药学学院，新疆 乌鲁木齐 830052）

波杂（boza）是一种新疆柯尔克孜族传统发酵饮料，它是由谷物（小麦、玉米、小米、大麦或燕麦等）自然发酵而成的低酒精度（0.5%vol～4.0%vol）[1]、有CO2杀口感、低糖度的自然发酵型饮料[2-3]，具有一定的保健作用。研究表明，波杂能帮助消化、安神补脑、提高免疫力、补肾，而且对胃病、高脂血症、高血压、冠心病、糖尿病、贫血、失眠等病症有一定的疗效[4]。

玉米是当今世界最主要的三大粮食农作物之一，其面积产量居世界第一。人类对玉米的加工和利用已经超过了大米和小麦。我国玉米70%以上用作饲料，约6%～10%作为口粮，其余作工业原料和贸易用。玉米的营养丰富，主要化学成分为蛋白质、淀粉、脂肪、纤维素、灰分等，其中所含的谷胱甘肽被称为“抗癌因子”，具有护眼明目、抗癌、预防心脑血管疾病、调节血糖等作用[5-6]。德国营养保健协会持续一年的研究，结果发现，在所有主食中，玉米的营养价值最高，保健作用最好[7]。玉米中的维生素含量为稻米、面粉的5～10倍[8]。

目前，以玉米为主要原料的固体饮料研发方兴未艾。王建强等[9]按照玉米肽粉80～95份、麦芽糖0.01～10份、果糖0.01～3份和柠檬酸0.01～2份配比制备，得到的玉米肽固体饮料易吸收，营养价值高，且口感好。张钟等[10-11]以玉米为主要原料，配以薏仁米、香菇等辅料，采用微波膨化工艺及微胶囊技术，生产出产气的玉米固体饮料。该饮料具有营养丰富、清凉解渴和一定的保健作用。董海洲[12]以玉米粉为原料，添加低温脱脂花生蛋白粉，采用挤压膨化技术，研制开发出一种高蛋白、高附加值、易被人体消化吸收、方便的即时冲调食品。祖木拉·艾力等[13]研究磨浆时间对玉米波杂颗粒微观结构均匀性的影响，并以分层率和离心沉淀率为评价指标，探讨不同增稠剂的稳定效果，解决玉米波杂储藏过程中分层、口感粗糙等问题。

本研究以感官评分为考察指标，采用模糊数学感官评定法[14]和正交试验法研究玉米波杂粉冲调的最优条件，同时对冲调后的玉米波杂进行感官评价，为玉米波杂固体饮料的开发提供可靠的工艺参数[15]。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

玉米粉（品种：伊利10号）：新疆万山农品商贸有限公司；pakmaya帕克玛亚酵母粉：新疆阿瑟娜实业有限公司；小麦胚芽粉（酶活6～7 U/g左右）：新源县家庭自制；玉米波杂粉：实验室自制。

1.2 仪器与设备

AN133号电子天平：上海明桥精密仪器有限公司；DL-1电子万用炉、FW 100高速万能粉碎机：北京市永光明医疗仪器有限公司；HH-S数显电热恒温水浴锅：金坛市医疗仪器厂；DHP-9162型电热恒温培养箱：上海一恒科技有限公司；JM-100立式胶体磨：温岭市苏林机电有限公司；。

1.3 方法

1.3.1 玉米波杂加工及冲调工艺流程

玉米波杂粉加工工艺流程：

玉米粉→和面（加2倍水）→第一次发酵（添加0.6%酵母粉，30℃、10 h）→炒熟（100℃、40 min）→冷却（40℃）→加水稀释（加1倍水）→第二次发酵（添加3%麦芽粉，30℃、24 h）→过滤（20目筛子）→磨浆（80 s）→玉米波杂发酵液→真空干燥（干燥温度60℃、真空度0.06 MPa、原料厚度6 mm）→粉碎（30 s）→玉米波杂粉

玉米波杂粉冲调工艺流程：

1.3.2 冲调条件优化单因素试验

（1）冲调温度对玉米波杂感官品质的影响

玉米波杂浆中添加0.7%酵母粉，分别在24℃、26℃、28℃、30℃、32℃条件下冲调4.0 h，对玉米波杂进行感官评价。

（2）冲调时间对玉米波杂品质的影响

玉米波杂浆中添加0.7%酵母粉，在冲调温度28℃条件下分别冲调3.0 h、3.5 h、4.0 h、4.5 h、5.0 h，对玉米波杂进行感官评价。

（3）酵母粉添加量对玉米波杂品质的影响[16]

玉米波杂桨中分别添加0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%的酵母粉，在28℃条件下，冲调4.0 h，对玉米波杂品质进行感官评价。

1.3.3 冲调条件优化正交试验

在单因素试验的基础上，以冲调温度（A）、冲调时间（B）、酵母粉活化液添加量（C）为评价因素，以感官评分为考察指标，按照3因素3水平正交设计进行正交试验，正交试验因素与水平见表1。

表1 玉米波杂粉冲调条件优化正交试验因素与水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for reconstituted conditions optimization of corn boza powder

1.3.4 玉米波杂粉感官评价

邀请本院经过感官评定培训的专业人员10人，组成感官评定小组。所有待评玉米波杂以同样品尝杯盛装，要求评定员评定前12 h内不许饮用含酒精饮料，不食刺激性食物，评定过程中禁止相互讨论，以10 min为时间段进行感官评价，满分100分，玉米波杂感官评价标准见表2[17]。

表2 玉米波杂感官评分标准Table 2 Sensory evaluation criteria of corn boza

1.3.5建立模糊数学模型和确定权重

（1）评价对象集Y

产品的集合Y={Y1，Y2，Y3，Y4，Y5，Y6，Y7，Y8，Y9}，Y1～Y9分别代表正交试验中制作的9组玉米波杂，用Yj表示9组玉米波杂的综合感官评价，其中j=1，2，3……，9。

（2）评价因素集U

以色泽（U1）、组织（U2）、口感（U3）、滋味（U4）4个评价指标组成玉米波杂的评价因素集，即因素集U=[U1，U2，U3，U4]。

（3）评语集V

指每个因素的评语集合。即V=[V1，V2，V3，V4]=[优，良，中，差]。

（4）评价权重集A

根据各因素的重要程度，权重集A的元素综合为1。本实验强制确定法确定权重[17]，A=（a1，a2，a3，a4）=（0.2，0.2，0.3，0.3），其中a1，a2，a3，a4分别表示玉米波杂的色泽、组织状态、口感、风味这几个因素的权重r。

1.3.6 玉米波杂固体饮料质量评价

总酸、还原糖含量、pH、酒精度的测定参照国标GB/T 31326—2014《植物饮料》[18]、轻工业部颁标准QB/T 4221—2011《谷物类饮料》[19]。

根据国标GB7101—2003《固体饮料卫生标准》[20]中的方法对大肠菌群、霉菌、溶血链球菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、志贺氏菌等微生物指标进行测定。

1.3.7 数据统计分析

每组实验做3次平行，采用Microsoft Excel软件作图，正交试验统计软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 玉米波杂冲调条件优化单因素试验

2.1.1 冲调温度对玉米波杂品质的影响

对不同冲调温度条件下的玉米波杂进行感官评分，结果见图1。

图1 冲调温度对玉米波杂感官评分的影响Fig.1 Effect of reconstituted temperature on sensory evaluation of corn boza

由图1可知，冲调温度为24～28℃时，感官评分逐渐升高，28℃时感官评分为94分达到最高，28～32℃玉米波杂感官评价降低。冲调温度过低时，冲调不完全，玉米波杂酸度低、糖度过高，由此致使玉米波杂虽然色泽、组织良好，但滋味、口感表现不好；冲调温度过高，玉米波杂酸度较高，酸甜比失调，导致色泽、口感、滋味均变差。因此，选择冲调温度为28℃。

2.1.2 冲调时间对玉米波杂品质的影响

对不同冲调时间的玉米波杂进行感官评定，结果见图2。

由图2可知，冲调时间在3.0～4.5 h，感官评分不断提高；冲调时间为4.5 h时感官评分最高，为92分；冲调时间在4.5～5.0 h，感官评分逐渐降低。冲调时间较短时玉米波杂的糖度高，酸味不明显，致使色泽、组织良好，但口感、滋味不够好；冲调时间过长，部分乳酸菌产植酸，品质变酸，难以饮用，滋味和口感变差。因此，选择冲调时间为4.5 h。

图2 冲调时间对感官评价的影响Fig.2 Effect of reconstituted time on sensory evaluation of corn boza

2.1.3 酵母粉添加量对玉米波杂品质的影响

不同酵母粉添加量的玉米波杂感官评定，结果见图3。

图3 酵母添加量对感官评价的影响Fig.3 Effect of yeast addition on sensory evaluation of corn boza

由图3可知，酵母粉添加量在0.5%～0.8%时，感官评分不断提高；酵母活化液添加量为0.8%时感官评分最高，为91分；酵母活化液添加量在0.8%～0.9%时，感官评分降低。酵母粉添加量对玉米波杂的色泽和组织无明显影响，但对滋味和口感有一定程度的影响，酵母粉添加量过多或过少直接玉米波杂的酸甜比，酸味或甜味过重，难以饮用，品质变差。因此，选择酵母添加量为0.8%。

2.2 玉米波杂冲调条件优化正交试验

2.2.1 玉米波杂模糊感官评价结果

由10个感官评价员对9组玉米波杂按照色泽、口感、风味、组织状态进行逐一评价，并进行投票，感官评定票数结果见表3。

表3 玉米波杂感官评定票数分布Table 3 Distribution of sensory evaluation votes of corn boza

2.2.2 模糊评价矩阵的建立及结果

10人对9个样品的评价矩阵Rj如下：Rj由样品j的色泽、口感、风味、组织状态在评分等级“优”、“良”、“中”、“差”中的票数比率组成。

2.2.3 模糊变换及综合评价结果

10名感官评定员对9组样品按玉米波杂的的色泽、口感、风味、组织状态4个因素逐一评价，对应的等级票数分布情况见表3。将表3中各样品的质量因素各等级所得票数折算成赞成的比率，结合各个样品所有因素的评价结果[21]，得到各样品对各类因素的综合隶属度Yj。

表4 玉米波杂综合评定结果Table 4 Comprehensive evaluation results of corn boza

依据模糊变换原理，用矩阵乘法将权重集合A乘以模糊关系矩阵Rj，可得到样品对各类因素的综合隶属度Yj，则第j号样品的综合评定结果见表4。

2.2.4 玉米波杂粉冲调条件优化正交试验分析结果

根据模糊评定结果，将各个量分别乘以其对应的等级分值（优、良、中、差依次赋予分值100分、90分、80分、70分）[22]，并进行加和，最后可得出每个样品的最终感官评分，结果见表5。

表5 玉米波杂粉冲调条件优化正交试验结果与分析Table 5 Results and analysis of orthogonal experiments for reconstituted conditions optimization of corn boza powder

由表5可知，通过极差分析可知各因素对玉米波杂感官评分的影响顺序由大到小为A＞B＞C，即冲调温度＞冲调时间＞酵母粉添加量。以感官评分为指标，最佳冲调条件为A2B2C3，即冲调温度28℃，冲调时间4.5 h，酵母粉添加量0.8%。在此最佳冲调条件下进行3次验证试验，所得产品感官评分为97分，玉米波杂色泽均匀、口感细腻、醇厚、稳定性良好、酸甜适度。

2.2.5产品质量评价

利用同样的原料，将传统（自然）工艺发酵波杂及玉米波杂粉冲调最优条件制得的波杂进行理化指标检测，结果分别见表6和表7。由表6可知，两种工艺制作的波杂理化指标差异不大，均满足相关标准要求。由表7可知，大肠菌群的菌落总数为≤1MPN/100 mL，霉菌≤2 CFU/g，远低于国家规定的标准，致病菌均未检出，说明波杂杀菌彻底，且波杂发酵菌种参与发酵的菌株对致病菌有一定的抑菌效果，有效的控制了微生物的生长，并且两种工艺制作的波杂的卫生指标均满足相关国标要求。

表6 两种玉米波杂理化指标分析结果Table 6 Physical-chemical indexes analysis results of two kinds of corn boza

表7 两种玉米波杂卫生指标检测结果Table 7 Sanitation indexes analysis results of two kinds of corn boza

3 结论

本试验在单因素试验的基础上，以感官评分为评价指标，结合模糊数学感官评定法进行玉米波杂冲调条件的正交试验，得出玉米波杂最优冲调条件为冲调温度28℃，冲调时间4.5 h，酵母粉添加量0.8%。最终玉米波杂色泽均匀、口感细腻、醇厚、稳定性良好、酸甜适度，感官评分97分，理化指标、微生物指标检测结果符合国家标准。目前波杂仅限于家庭、手工作坊加工现做现食，规模小，生产条件简陋，效能低，由于贮藏期短，且受地域和季节的限制，很难进入市场，其民族特色饮食文化的巨大潜在价值尚未得到挖掘和体现，也制约了民族特色食品的发展。因此，研究波杂的贮藏技术及新产品的开发应用意义重大。