复合改良剂对甜玉米馒头品质的影响研究

王慧洁，白 岩，张国治*，张康逸

1.河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001 2.沈阳师范大学 粮食学院，辽宁 沈阳 110034 3.河南省农业科学院 农副产品加工研究中心，河南 郑州 450002

甜玉米又名水果玉米，含糖量高，所含多糖是普通玉米的3倍以上，属于蔬菜玉米[1-2]。甜玉米的外观与普通玉米相似，但营养价值更高，含有蛋白质、多种维生素、矿物质、多不饱和脂肪酸、抗衰剂、膳食纤维等。目前，甜玉米的需求量逐年增加，主要制品有鲜食类、罐头、饮料、沙拉配菜以及其他食品的配菜[3]。史料记载馒头在三国时期就已出现，当今仍然是我国大部分地区的主食[4]。随着大众对健康的追求，如今市场上杂粮类馒头越来越多。相对于普通馒头，杂粮馒头的营养价值有所提高，但是口感粗糙、质地较硬，影响了馒头的感官评价。

谷朊粉中的麦谷蛋白和醇溶蛋白能有效增加馒头的筋力，提高馒头的品质[5]；小苏打属于膨松剂的一种；葡萄糖氧化酶通过增加面团的延展性以及持气性使得馒头的体积增大[6]。3种改良剂对馒头的品质均有促进作用。因此，作者选取谷朊粉、小苏打、葡萄糖氧化酶3种改良剂，以质构、比容和感官评分为评价指标，进行单因素试验；再以感官评分为响应值，进行三因素三水平的响应面试验，确定复合改良剂的最佳配方。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

金龙鱼麦芯粉：益海嘉里(郑州)食品工业有限公司；甜玉米粉：自制(速冻甜玉米粒经解冻、热风干燥、打粉、过100 μm筛)；酵母、小苏打：安琪酵母股份有限公司；谷朊粉：山东佰兴生物科技有限公司；葡萄糖氧化酶：郑州诺永信化工有限公司；10-B和面机：如东嘉华食品机械有限公司；FX-ST醒发箱：广州优连食品加工机械有限公司；TMS-Pro质构仪：Food Technology Corporation of English；饮用纯净水。

1.2 方法

1.2.1 甜玉米馒头的制作

馒头的制作参考王慧洁等[7]的方法，并稍作修改。(1)和面：分别称取混合粉和酵母(混合粉质量的1%)，将85%的混合粉及一定比例的水放入和面机和面10 min。(2)第1次醒发：将面团放入醒发箱发酵65 min，设定湿度为80%，温度为35 ℃。(3)成型：将剩余的15%的混合粉及发酵好的面团放入和面机中和面3 min，然后将面团分割成100 g，揉制成型。(4)第2次醒发：将成型后的面团放入醒发箱进行2次醒发，醒发温度为30 ℃，醒发湿度为60%，醒发时间为15 min。(5)蒸制及冷却：将面团放入沸水锅中蒸制25 min后取出冷却，包装。

1.2.2 甜玉米馒头比容的测定

馒头冷却30 min→称质量→利用容器小米填充法测出馒头体积→计算比容。

比容=馒头体积(mL)/馒头质量(g)。

1.2.3 甜玉米馒头质构的测定

馒头冷却至室温，切成厚度15 mm的馒头片，取馒头中心处进行质构测定。质构测定条件：φ50 mm的圆柱形平底探头，测前、测中和测后速度均为60 mm/min，触发力5 N，压缩比60%[8]。

1.2.4 甜玉米馒头的感官评价

将蒸制好的馒头冷却30 min，取具有代表性的馒头计算比容；选择15名专业感官评价员对馒头进行感官评定，馒头感官评价标准见表1[9]。

表1 馒头的感官评价标准Table 1 Sensory evaluation criteria of steamed bread

1.2.5 甜玉米馒头复合改良剂单因素试验

以甜玉米馒头品质为考察指标，研究谷朊粉添加量(0%、2%、4%、6%、8%、10%)、小苏打添加量(0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%)、葡萄糖氧化酶添加量(0%、0.04%、0.08%、0.12%、0.16%、0.20%)对甜玉米馒头品质的影响。

1.2.6 响应面试验

在单因素试验的基础上，利用 Box-Behnken 原理，以馒头感官评分为响应值设计响应面试验，从而分析影响馒头品质的主次因素，明确各因素之间的交互作用，确定复合改良剂的最优配方。

1.2.7 面筋网络结构的观测

使用激光共聚焦显微镜(CLSM)观察甜玉米馒头的面筋网络结构。将蒸制好的甜玉米馒头冷却至室温，分割成边长1.5 cm的正方体，迅速冷冻，用冷冻切片机切片，厚度为10 μm。用罗丹明B(0.025%)染色2 min，用去离子水去除多余的染液，于显微镜下观察。

1.3 数据处理与分析

采用Design Expert 8.0.6进行响应面分析，并利用SPSS 22.0及Excel软件对数据进行处理，采用Origin制图。

2 结果与分析

2.1 谷朊粉对甜玉米馒头品质的影响

在馒头制作过程中，适当添加谷朊粉能有效改善馒头的内部结构、硬度以及感官品质。由图1可知，添加一定量的谷朊粉可使馒头的硬度降低，弹性有所升高。刘玉秀等[10]研究指出，在馒头粉中添加一定量的谷朊粉后，谷朊粉与水结合，使得面团的质地更柔软从而降低馒头的硬度，同时可以增加面团的黏弹性，使馒头的弹性升高。当谷朊粉的添加量达到10%时，馒头的硬度略微升高，馒头的弹性降低，导致馒头的质构变差，这与Borla等[11]的研究结果一致。

图1 谷朊粉添加量对甜玉米馒头品质的影响Fig.1 Effect of the addition of gluten power on the quality of sweet corn bread

由图1可知，当谷朊粉的添加量达到6%时，馒头的感官评分达到最大值，当谷朊粉的添加量超过6%时，馒头的感官评分呈下降的趋势。李昌文等[12]研究指出，只有添加适当的谷朊粉才能使得冷冻馒头的感官评分得到提升。谷朊粉添加量过低，馒头的比容较小，馒头的口感不筋道，质地不柔软；当谷朊粉的添加量达到8%时，馒头的比容和感官评分略微下降，是由于当谷朊粉的添加量过多时，馒头的表面凹凸不平，筋力过强导致馒头的比容稍有降低，感官品质降低。因此，以馒头感官评分为主，综合馒头的质构特性得出谷朊粉的最适添加量为6%。

2.2 小苏打对甜玉米馒头品质的影响

由图2可知，添加小苏打后，馒头的硬度先减小后增大，弹性先增大后减小。当小苏打的添加量达到0.3%时，馒头的硬度最小、弹性最大。

由图2可知，随着小苏打添加量的增加，馒头的比容和感官评分均呈先上升后下降的趋势。当小苏打的添加量为0.3%时，馒头的比容达到最大值，随后又逐渐减小。这主要是因为当小苏打的添加量超过一定值时，小苏打无法再使馒头的蓬松度变大；当小苏打的添加量为0.2%时，感官评分达到最大值，当小苏打的添加量超过0.2%时，馒头的色泽变暗，并且馒头有一股碱味，不符合消费者的需求，综合馒头的感官评分、比容以及质构得出，小苏打的最适添加量为0.2%。

图2 小苏打添加量对甜玉米馒头品质的影响Fig.2 Effect of the addition of baking soda on the texture characteristics of sweet corn bread

2.3 葡萄糖氧化酶对甜玉米馒头品质的影响

葡萄糖氧化酶是一种专一性较强的酶制剂，与氧气结合转化为葡萄糖酸以及过氧化氢，过氧化氢可以将面筋蛋白分子中的巯基转化为二硫键，减少了巯基的含量使得面团的筋力增强，从而改善面制品的品质[13]。由图3可知，随着葡萄糖氧化酶添加量的增加，硬度先降低后升高，与空白组对照，添加葡萄糖氧化酶后，馒头的硬度均降低；与此同时，随着葡萄糖氧化酶添加量的增加，馒头的弹性先升高后降低。

图3 葡萄糖氧化酶添加量对甜玉米馒头品质的影响Fig.3 Effect of glucose oxidase on the quality of sweet corn bread

由图3可知，当葡萄糖氧化酶添加到0.08%时，甜玉米馒头的感官评分达到最大值，为84.3分，馒头外观光滑，内部结构均匀且口感最佳，与空白组对比感官评分明显升高。在制作馒头的过程中同样发现，适当地添加葡萄糖氧化酶，可以很显著地改善馒头的外观以及内部组织结构，但加入量过多时，制作出的馒头外观粗糙，有裂缝。综合馒头的感官、质构以及比容3个指标，确定添加葡萄糖氧化酶的最适添加量为0.08%。

2.4 响应面优化试验

2.4.1 响应面法优化复配改良剂

由单因素试验结果可知，3种改良剂对甜玉米馒头感官品质有很大的影响，因此，以谷朊粉、小苏打和葡萄糖氧化酶添加量为自变量，以甜玉米馒头的感官评分为响应值设计三因素三水平的响应面优化试验，因素与水平如表2所示。

表2 响应面试验因素与水平Table 2 Factors and levels of response surface experiment

2.4.2 响应面回归方程的建立与分析

响应面试验设计与结果见表3。对试验结果进行二次多元回归拟合，得到方程：Y=88.7+0.54A-2.34B-0.22C-1.6AB-1.27AC+0.78BC-3.25A2-5.3B2-3.22C2。二次模型变量回归分析见表4。

表3 响应面试验设计与结果Table 3 Response surface experiment design and results

2.4.3 因素交互作用分析

由图4a可以看出，谷朊粉的添加量与小苏打的添加量之间有显著的交互作用。当谷朊粉添加量为4%时，随着小苏打的添加量的增加感官评分先上升后急剧下降，这可能是因为小苏打添加量过多时，馒头的色泽变暗且馒头有一股碱味使得馒头的感官评分急剧降低；当小苏打添加量最少时，随着谷朊粉添加量的增加馒头的感官评分先急剧升高后缓慢降低。由图4b可以看出,谷朊粉的添加量与葡萄糖氧化酶的添加量之间交互作用不显著。当谷朊粉的添加量与葡萄糖氧化酶的添加量达到中间值时感官评分较高，当两者的添加量都为最小值时，感官评分最低。由图4c可以看出，小苏打的添加量与葡萄糖氧化酶的添加量之间有一定的交互作用，由等高线的疏密程度可以得出，小苏打添加量偏大时感官评分下降明显，由此得出，在葡萄糖氧化酶添加量与小苏打添加量交互作用中，小苏打添加量对馒头的感官评分影响更大。从响应面的3D立体图的陡峭程度以及等高线的形状也可以判断出因素对试验结果的影响程度，曲线越弯曲说明影响越大[14-16]。

表4 响应面二次模型的方差分析Table 4 Variance analysis of response surface quadratic model

由Design-Expert软件对二次多元回归模型进行优化处理可得最佳试验方案：谷朊粉添加量为6.33%，小苏打添加量为0.17%，葡萄糖氧化酶添加量为0.08%，在这种条件下甜玉米馒头的预测感官评分为89.05分。

图4 各因素交互作用对感官评分影响的响应面和等高线Fig.4 Response surface and contour of the effect of interaction of various factors on sensory scores

2.5 验证试验

2.5.1 优化前后品质指标的对比分析

表5为优化前后甜玉米馒头的品质指标的结果。从表5可以看出，添加复合改良剂的甜玉米馒头与未添加时相比，感官评分增加了18.34分，比容增大了0.27 mL/g，质构品质也得到了改善。由此可以看出，添加一定量的复合改良剂能够有效地改善甜玉米馒头的品质指标。

表5 优化前后甜玉米馒头的品质指标Table 5 Quality indexes of two kinds of sweet corn bread

2.5.2 馒头的微观结构分析

图5a为优化前甜玉米馒头的微观结构，面筋蛋白网络结构较差、结合不紧密、空隙大。图5b为复合改良剂优化后的甜玉米馒头微观结构，面筋蛋白网络结构相对比较紧密、空隙变小。由此可知，复合改良剂对甜玉米馒头的品质有一定的改良作用。

图5 激光共聚焦显微镜下馒头的微观结构Fig.5 Protein network microstructure of steamed bread under CLSM

3 结论

以甜玉米粉、麦芯粉为原料制作的杂粮馒头，添加谷朊粉、小苏打、葡萄糖氧化酶3种复合改良剂的最佳配方：谷朊粉添加量6.33%，小苏打添加量0.17%，葡萄糖氧化酶添加量0.08%，此时甜玉米馒头的感官评分为89.27分。