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(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，北京100081；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部谷物品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)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(zhì)，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(fèi)者，在其他國家也是流行的休閑食品之一。爆裂玉米根據(jù)其爆裂后的玉米花形特點(diǎn)可分為蝶型、球型和混合型[3-4]，其爆裂特性包括膨爆倍數(shù)、爆花率爆花溫度和爆花時(shí)間等[1，3，5-8]，其中膨爆倍數(shù)是反映爆裂玉米品質(zhì)的重要指標(biāo)，也是不同類型爆裂玉米分級定等的重要參數(shù)[3，5]。爆裂品質(zhì)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(zhì)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(tǒng)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(shí)，爆裂率達(dá)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(shí)膨脹系數(shù)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(shù)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(gè)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(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 試驗(yàn)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(chǎn)品、品種、籽粒大小等情況見表1。西王玉米胚芽油：西王集團(tuán)有限公司。

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

1.1.2 儀器

HX-12A爆米花機(jī)：廣州市宏興食品機(jī)械有限公司；TM-902C便攜式數(shù)字溫度計(jì)：深圳市兆信電子儀器設(shè)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(yàn)，按樣品體積的30%、40%、50%、60%，70%、80%、90%、100%加入玉米油，當(dāng)油溫達(dá)到190℃時(shí)，加入爆裂玉米爆花；不同處理溫度試驗(yàn)，固定50%加油量后，當(dāng)油溫達(dá)到指定處理溫度后，加入玉米爆花。爆花時(shí)隨機(jī)稱取樣品50 mL，樣品加入已預(yù)熱的爆米花機(jī)中，當(dāng)溫達(dá)到預(yù)設(shè)溫度時(shí)，迅速加入樣品，爆裂2 min左右，當(dāng)爆裂聲間隔大于5 s時(shí)，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(yàn)重復(fù)3次取平均值。

1.2.2 膨爆倍數(shù)的計(jì)算

膨爆倍數(shù)=玉米花體積/試爆玉米粒體積。

1.2.3 爆花時(shí)間和爆花溫度的測定

1）爆花時(shí)間：開機(jī)達(dá)到預(yù)設(shè)溫度后，加入爆裂玉米并開始計(jì)時(shí)，當(dāng)爆花聲停止或間隔5 s以上并關(guān)機(jī)時(shí)為爆花總時(shí)間，其中爆花聲音較為密集出現(xiàn)時(shí)為爆花起始時(shí)間，爆花總時(shí)間減去起始時(shí)間為爆花所用時(shí)間，即爆花時(shí)間。

2）爆花溫度：將探針式溫度計(jì)，探頭部分固定在鍋上，并浸入到玉米油中，當(dāng)爆花聲音較為密集出現(xiàn)時(shí)的，記錄的溫度為爆花溫度。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Office Excel 2013軟件計(jì)算實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差；利用SPSS 19.0進(jìn)行雙側(cè)顯著性分析（p＜0.05）。

2 結(jié)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(shù)的影響

固定處理溫度后，加油量對膨爆倍數(shù)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(shù)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(shí)膨爆倍數(shù)最大，30%和60%時(shí)最低，大于80%后變化不明顯；球型在40%的加油量時(shí)膨爆倍數(shù)最大，30%時(shí)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(gè)吸熱傳熱的過程，熱傳導(dǎo)速率符合牛頓冷卻定律[19]。試驗(yàn)中油和鍋體是主要的熱介質(zhì)，當(dāng)油量到達(dá)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(shù)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(diǎn)和次高點(diǎn)，平均爆花溫度為197℃；球型基本呈下降趨勢，40%為最高點(diǎn)，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(chǎn)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(nèi)部水分活度有關(guān)[7，19，21]。當(dāng)籽粒與油接觸的面積增加時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)傳熱量增加，可能導(dǎo)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(shí)間的影響

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

不同處理溫度對膨爆倍數(shù)的影響見表2。

蝶型膨爆倍數(shù)大于球型，隨著溫度升高，蝶型膨爆倍數(shù)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(shù)最大。王守義研究也顯示恒溫油爆時(shí)，隨溫度的升高膨脹系數(shù)急劇上升，到達(dá)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(dǎo)致膨爆倍數(shù)明顯降低。對于球型，處理溫度低時(shí)胚乳從側(cè)面裂開有明顯裂翅，膨爆倍數(shù)較高，隨著溫度增加，玉米花呈規(guī)則近球形，但膨爆不充分，升到200℃時(shí)膨爆充分，膨爆體積增加，當(dāng)升到210℃時(shí)玉米花的裂翅又明顯增加，但單花體積減小，膨爆倍數(shù)降低。

表2 不同處理溫度對不同類型爆裂玉米膨爆倍數(shù)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(shí)，蝶型爆花溫度高于球型，200℃～210℃球型高于蝶型。當(dāng)爆花溫度最高時(shí)，蝶型和球型的膨爆倍數(shù)最高。當(dāng)處理溫度過高時(shí)，籽粒內(nèi)部和介質(zhì)溫差加大，導(dǎo)致籽粒內(nèi)部壓力過早達(dá)到臨界壓力，未達(dá)到最佳爆花溫度，就發(fā)生爆裂，影響爆花效果。

2.2.3 處理溫度對爆花時(shí)間的影響

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

2.3 不同爆裂條件和爆花特性相關(guān)性分析

不用油爆條件與爆花特性的相關(guān)性見表3。

表3 不同油爆條件與爆花特性相關(guān)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(shù)沒有顯著影響，但與爆花時(shí)間呈顯著負(fù)相關(guān)，與爆花溫度呈顯著正相關(guān)；處理溫度與膨爆倍數(shù)、爆花時(shí)間等參數(shù)相關(guān)性不明顯?？梢娞幚頊囟群图佑土繉Ρ延衩着虮稊?shù)影響不大，加油量主要影響了爆花時(shí)間和溫度。爆花特性參數(shù)之間也存在一定相關(guān)性，膨爆倍數(shù)與爆花時(shí)間呈顯著正相關(guān)；爆花開始時(shí)間和爆花總時(shí)間與爆花溫度呈顯著負(fù)相關(guān)，而爆花時(shí)間與爆花溫度呈顯著正相關(guān)。

3 結(jié)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(shù)、爆花溫度、爆花時(shí)間等爆花特性進(jìn)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(shù)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(shù)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(guān)；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(shí)間呈顯著負(fù)相關(guān)；處理溫度和爆花起始和總時(shí)間相關(guān)性不顯著，但隨處理溫度的增加呈下降趨勢。膨爆倍數(shù)與爆花時(shí)間呈顯著正相關(guān)；爆花開始時(shí)間和爆花總時(shí)間與爆花溫度呈顯著負(fù)相關(guān)，而爆花時(shí)間與其呈顯著正相關(guān)。