微波膨化爆裂玉米在饅頭中的應(yīng)用

薛瑞珂，王香玉，趙仁勇，王新偉，婁海偉，田雙起，牛永武

河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001

爆裂玉米是玉米的九大種類之一，已有幾個(gè)世紀(jì)的發(fā)展歷史，在我國(guó)作為商品玉米已有30多年[1-2]。爆裂玉米籽粒小、果皮較厚、胚乳致密，在常壓下加熱到一定溫度即可發(fā)生膨化，其體積可膨脹至原始籽粒體積的十幾甚至幾十倍，膨化后的爆裂玉米口感酥脆、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富、熱量較低，并伴有濃郁的芳香味，深受廣大消費(fèi)者青睞[3-5]。

有關(guān)爆裂玉米膨化后風(fēng)味物質(zhì)的相關(guān)研究始于20世紀(jì)70年代，吡嗪、呋喃、吡咯、羰基和取代酚等對(duì)爆玉米花的香味有重要貢獻(xiàn)[6]，2-乙?；?1-吡咯啉、反式-2,4-癸二烯醛、2-糠基硫醇、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚、2-戊基呋喃、香葉基丙酮、2-乙基-6-甲基吡嗪、己醛等是特征性芳香化合物，賦予爆玉米花獨(dú)特的香甜焙烤風(fēng)味[7-9]。未膨化的爆裂玉米本身不具有特殊香味，爆玉米花的香味主要是在熱加工過(guò)程中產(chǎn)生的。目前，爆玉米花的加工主要有微波膨化和炒制膨化等方式[10]。炒制是將籽粒由外至內(nèi)加熱，使籽粒內(nèi)部升溫、升壓發(fā)生膨化，該過(guò)程通常需要油脂參與。微波膨化時(shí)，籽粒內(nèi)部的水分子在高頻電磁波的作用下劇烈振動(dòng)產(chǎn)生熱能，使籽粒內(nèi)部溫度和壓強(qiáng)迅速升高從而發(fā)生膨化。微波膨化操作過(guò)程簡(jiǎn)單、生產(chǎn)周期短、風(fēng)味自然、安全性好，加工過(guò)程無(wú)須油脂參與，提高了爆玉米花的加工適應(yīng)性。與微波膨化的爆玉米花相比，炒制后的爆玉米花中2-乙?；?四氫吡啶的濃度顯著性降低[11]，而采用微波膨化的爆玉米花中吡嗪類物質(zhì)的含量較高[12]。

饅頭是我國(guó)的傳統(tǒng)主食之一，具有悠久的歷史和鮮明的文化特色[13]。在饅頭的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，活性干酵母因高活性、即發(fā)性和方便性而得到廣泛應(yīng)用和推廣。然而，用其制作的饅頭仍存在風(fēng)味單一、滋味平淡等缺陷[14]。研究人員將馬鈴薯漿[15]以及融合魏斯氏菌(Weissellaconfuse)產(chǎn)生的葡聚糖[16]作為風(fēng)味劑添加到饅頭和面包中以提升產(chǎn)品的風(fēng)味，但存在不易存放或制備周期較長(zhǎng)的問(wèn)題。爆玉米花具有風(fēng)味獨(dú)特、生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)條件易于調(diào)控等特點(diǎn)，將爆玉米花粉作為一種風(fēng)味劑應(yīng)用于酵母饅頭中，對(duì)于提升饅頭風(fēng)味、提高饅頭檔次具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

有研究者將普通玉米、甜玉米添加到饅頭中以提升饅頭的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[17-18]，但有關(guān)爆玉米花粉提升饅頭風(fēng)味的研究尚未見報(bào)道。作者將微波膨化的爆玉米花粉碎后添加到小麥粉中制備饅頭，探究爆玉米花粉對(duì)面糊的糊化和黏度特性、面團(tuán)流變學(xué)特性、面團(tuán)發(fā)酵特性以及饅頭品質(zhì)等的影響，為風(fēng)味饅頭的生產(chǎn)提供一定的理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐，對(duì)促進(jìn)全谷物資源的利用、推動(dòng)風(fēng)味饅頭的開發(fā)具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小麥粉：河北黑馬面粉有限責(zé)任公司；爆裂玉米：市售，南非進(jìn)口的蝶形玉米；即發(fā)活性干酵母(低糖型)：樂(lè)斯福管理(上海)有限公司；谷朊粉：發(fā)達(dá)面粉集團(tuán)股份有限公司。乙酸鎂、硫酸銅、硫酸鉀、硫酸、石油醚等分析純?cè)噭禾旖蚴泻闩d化學(xué)試劑有限公司。小麥粉和爆裂玉米的基本理化指標(biāo)見表1。

表1 小麥粉和爆裂玉米的理化指標(biāo)

1.2 儀器與設(shè)備

101A-2型電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海市實(shí)驗(yàn)儀器廠有限公司；SX2-5-12型馬弗爐：天津市中環(huán)實(shí)驗(yàn)電爐有限公司；AB204-S型分析天平：瑞士Mettler Toledo公司；F4型流變發(fā)酵儀：法國(guó)Chopin公司；ER-761型微波爐：青島海爾股份有限公司；CSM-02型蒸箱：廣州恒威廚房設(shè)備有限公司；SM-10型和面機(jī)、SM-302N型切片機(jī)：新麥機(jī)械(無(wú)錫)有限公司；3100型實(shí)驗(yàn)室錘式旋風(fēng)粉碎磨、BVM 6630型體積測(cè)定儀：瑞典Perten公司；TA.XT plus型質(zhì)構(gòu)儀：英國(guó)Stable Micro System公司；粉質(zhì)儀、拉伸儀、黏度儀：德國(guó)Brabender公司；CR-400型色彩色差計(jì)：柯盛行(杭州)儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 原料理化指標(biāo)的測(cè)定

水分、灰分、粗蛋白、粗脂肪和總淀粉等理化指標(biāo)分別參照GB/T 5009.3—2016、GB/T 5009.4—2016、GB/T 5009.5—2016、GB/T 5009.6—2016和孔德超[19]的方法測(cè)定。

1.3.2 爆玉米花粉的制備

稱取50 g爆裂玉米于專用紙袋中，置于微波爐內(nèi)700 W加熱175 s即得到爆玉米花，待冷卻后用錘式旋風(fēng)磨粉碎(通過(guò)Φ1 mm孔篩)備用。

1.3.3 復(fù)配粉的制備

復(fù)配粉由小麥粉、爆玉米花粉以及谷朊粉按一定的比例配混而成，復(fù)配粉質(zhì)量按100%計(jì)，谷朊粉占4%，爆玉米花粉分別占0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%，小麥粉分別占96%、91%、86%、81%、76%、71%和66%。所有涉及復(fù)配粉的試驗(yàn)均以小麥粉為對(duì)照組。

1.3.4 糊化和黏度特性的測(cè)定

參照AACC 76—21.01的方法測(cè)定。

1.3.5 面團(tuán)流變學(xué)特性的測(cè)定

面團(tuán)揉混特性、延展特性和發(fā)酵流變學(xué)特性分別參照GB/T 14614—2019、GB/T 14615—2019和文獻(xiàn)[20]的方法測(cè)定。

1.3.6 饅頭的制備

參照GB/T 35991—2018的方法制備。

1.3.7 饅頭的品質(zhì)評(píng)價(jià)

饅頭比容、高徑比和質(zhì)構(gòu)特性等參照文獻(xiàn)[21]的方法測(cè)定；色澤參照文獻(xiàn)[22]的方法測(cè)定，結(jié)果以L*(明亮度)、a*(紅綠色)、b*(黃藍(lán)色)表示；感官評(píng)分參照GB/T 35991—2018的方法測(cè)定。

1.3.8 饅頭風(fēng)味物質(zhì)的測(cè)定

參考文獻(xiàn)[23]的方法，測(cè)定揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)；風(fēng)味物質(zhì)的定性分析參考文獻(xiàn)[24-25]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

除感官評(píng)分(6次平行試驗(yàn))及風(fēng)味物質(zhì)的分析值外，所有數(shù)據(jù)均為2次平行試驗(yàn)結(jié)果的平均值，采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及方差分析，試驗(yàn)結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，使用Origin 9.1軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 爆玉米花粉對(duì)復(fù)配粉糊化和黏度特性的影響

由表2可知，小麥粉中添加4%的谷朊粉后其峰值黏度、谷值黏度、最終黏度、崩解值和回生值均顯著升高；當(dāng)爆玉米花粉添加量從0%增至30%時(shí)，復(fù)配粉的峰值黏度、谷值黏度、最終黏度、崩解值和回生值分別降低了59.31%、52.37%、52.78%、81.44%和53.03%。爆玉米花粉有可能降低糊化過(guò)程中淀粉分子間的穿插纏繞程度，從而使復(fù)配粉的峰值黏度、谷值黏度、最終黏度均降低，這與Liu等[26]的研究基本一致，添加爆玉米花粉可以增強(qiáng)面糊的熱穩(wěn)定性，且對(duì)面糊的老化有一定的抑制作用。當(dāng)爆玉米花粉的添加量為15%時(shí)，復(fù)配粉的崩解值和回生值與對(duì)照組之間無(wú)顯著性差異。

表2 爆玉米花粉對(duì)復(fù)配粉糊化和黏度特性的影響

2.2 爆玉米花粉對(duì)面團(tuán)流變學(xué)特性的影響

2.2.1 爆玉米花粉對(duì)面團(tuán)揉混特性的影響

由表3可知，小麥粉中添加4%的谷朊粉后其面團(tuán)的吸水率、形成時(shí)間和評(píng)價(jià)計(jì)值顯著增大，而穩(wěn)定時(shí)間、弱化度和質(zhì)量指數(shù)的變化不明顯；隨著爆玉米花粉添加量的增加，復(fù)配粉面團(tuán)的吸水率和弱化度增大，而面團(tuán)的穩(wěn)定時(shí)間、質(zhì)量指數(shù)和評(píng)價(jià)計(jì)值減小，說(shuō)明爆玉米花粉對(duì)復(fù)配粉面團(tuán)的耐攪拌特性具有明顯的弱化作用。石晶紅等[27]研究表明，隨著膨化玉米粉添加量的增加，面團(tuán)中面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的弱化程度加大，導(dǎo)致面團(tuán)的揉混特性變差，這與本研究結(jié)果相一致。

表3 爆玉米花粉對(duì)面團(tuán)揉混特性的影響

2.2.2 爆玉米花粉對(duì)面團(tuán)延展特性的影響

由表4可知，小麥粉中添加4%的谷朊粉后其面團(tuán)的拉伸阻力、拉伸長(zhǎng)度和拉伸面積均顯著增大(P<0.05)，而拉伸比例保持不變，這與張瀅瀅等[28]的研究結(jié)果相一致；復(fù)配粉面團(tuán)的拉伸長(zhǎng)度和拉伸面積均隨著爆玉米花粉添加量的增加而減小，面團(tuán)的拉伸阻力先增大后減小，而拉伸比例呈上升的趨勢(shì)。說(shuō)明爆玉米花粉對(duì)復(fù)配粉面團(tuán)的延展特性也具有明顯的弱化作用。王慧潔等[29]的研究也表明，玉米粉的加入會(huì)稀釋面團(tuán)中的面筋蛋白，使面制品的加工性能變差。

表4 爆玉米花粉對(duì)面團(tuán)延展特性的影響

2.3 爆玉米花粉對(duì)面團(tuán)發(fā)酵流變學(xué)特性的影響

由圖1a可知，爆玉米花粉添加量由0%增至30%時(shí)，面團(tuán)的最大發(fā)酵高度Hm顯著下降，氣體釋放曲線最大高度Hm′呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。當(dāng)添加量為30%時(shí)，Hm僅為12.50 mm，面團(tuán)的發(fā)酵耐力和氣孔穩(wěn)定性較差，已不適合做饅頭等發(fā)酵制品；與對(duì)照組相比，爆玉米花粉的添加量為0%時(shí)，復(fù)配粉面團(tuán)的Hm增大，因?yàn)榧尤肓?%谷朊粉。由圖1b可知，隨著爆玉米花粉添加量的增加，復(fù)配粉面團(tuán)產(chǎn)生氣體的總體積顯著增加，氣體保留系數(shù)顯著降低，可能是由于爆玉米花粉中的淀粉發(fā)生了糊化，酵母可利用的糖源增多[30]，導(dǎo)致面團(tuán)中酵母發(fā)酵的產(chǎn)氣量增大。盡管總的產(chǎn)氣量增加，但氣體保留系數(shù)顯著降低，表明面團(tuán)的持氣能力減弱[31]。

注：1)對(duì)照組指小麥粉；2)添加量指爆玉米花粉占復(fù)配粉的質(zhì)量百分比，其中添加量0%指復(fù)配粉中不含爆玉米花粉，僅含4%的谷朊粉；3)不同小寫字母表示數(shù)值之間差異顯著(P<0.05)。圖2同。

2.4 爆玉米花粉對(duì)饅頭品質(zhì)的影響

2.4.1 爆玉米花粉對(duì)饅頭比容和高徑比的影響

由圖2可知，爆玉米花粉的添加量為5%時(shí)，復(fù)配粉饅頭的比容最大，高于對(duì)照組小麥粉饅頭的比容(2.46 mL/g)，此時(shí)谷朊粉對(duì)面筋網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)化作用可能略大于爆玉米花粉的弱化作用[32]；當(dāng)爆玉米花粉的添加量大于15%，復(fù)配粉饅頭的比容急劇下降，均小于對(duì)照組小麥粉饅頭的比容，高徑比顯著增大。由于爆玉米花粉對(duì)面筋蛋白的稀釋作用，弱化了面團(tuán)的彈性、延展性和持氣性，影響面團(tuán)的發(fā)酵。當(dāng)爆玉米花粉的添加量從5%增至20%時(shí)，饅頭的高徑比無(wú)顯著性變化。

圖2 爆玉米花粉對(duì)饅頭比容和高徑比的影響

2.4.2 爆玉米花粉對(duì)饅頭表皮色澤的影響

由表5可知，隨著爆玉米花粉添加量的增加，饅頭表皮的L*顯著降低，a*和b*顯著增大。爆玉米花粉的顏色比普通小麥粉顏色稍深，且隨著其添加量的增加饅頭比容減小，導(dǎo)致色澤變暗、L*降低；爆裂玉米中含有玉米黃素等組分，微波膨化可能會(huì)破壞玉米黃素-蛋白質(zhì)復(fù)合物的大分子結(jié)構(gòu)，將玉米黃素釋放出來(lái)[33]，使爆玉米花粉呈淡黃色，因而饅頭的b*顯著增大。

表5 爆玉米花粉對(duì)饅頭表皮色澤的影響

2.4.3 爆玉米花粉對(duì)饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響

由表6可知，當(dāng)爆玉米花粉的添加量從5%增加至30%時(shí)，復(fù)配粉饅頭的硬度、膠著性和咀嚼性增強(qiáng)，彈性減弱，回復(fù)性和內(nèi)聚性無(wú)顯著性差異。當(dāng)爆玉米花粉的添加量高于15%，饅頭的彈性下降較快。由于爆玉米花粉的添加稀釋了面筋蛋白，影響面團(tuán)的彈性及延展性，使面團(tuán)的持氣能力變?nèi)?，饅頭比容下降、硬度增加、彈性減小、咀嚼性增強(qiáng)[34]。當(dāng)爆玉米花粉的添加量為15%時(shí)，復(fù)配粉饅頭的硬度、回復(fù)性和彈性與對(duì)照組小麥粉饅頭相比無(wú)顯著性差異。

表6 爆玉米花粉對(duì)饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響

2.4.4 爆玉米花粉對(duì)饅頭感官評(píng)分的影響

由表7可知，爆玉米花粉的添加對(duì)復(fù)配粉饅頭的感官評(píng)分有一定影響：當(dāng)添加量為5%～30%時(shí)，隨著添加量的增加，饅頭的比容、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和彈性得分均呈下降趨勢(shì)；當(dāng)爆玉米花粉的添加量為15%時(shí)，饅頭的比容和彈性得分與對(duì)照組無(wú)顯著差異；當(dāng)添加量為5%～15%時(shí)，隨著添加量的增加，饅頭的芳香氣味逐漸增強(qiáng)，整體品質(zhì)較好，感官總評(píng)分較高，均大于80分，與對(duì)照組無(wú)顯著差異；當(dāng)添加量大于15%，饅頭比容、表面結(jié)構(gòu)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和彈性的評(píng)分顯著降低，感官總評(píng)分明顯降低；當(dāng)爆玉米花粉的添加量為30%時(shí)，饅頭醒發(fā)難、氣孔致密、口感發(fā)苦，感官總評(píng)分僅為54.83分，爆玉米花粉的添加量過(guò)高時(shí)會(huì)對(duì)饅頭的食用品質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響。

表7 爆玉米花粉對(duì)饅頭感官評(píng)分的影響

在綜合考慮爆玉米花粉對(duì)面糊的糊化和黏度特性、面團(tuán)流變學(xué)特性、發(fā)酵流變學(xué)特性以及饅頭品質(zhì)等方面影響的基礎(chǔ)之上，確定爆玉米花粉在復(fù)配粉中的最適添加量為15%。

2.5 饅頭的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

由表8可知，在2種饅頭樣品中共檢測(cè)出69種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，對(duì)照組饅頭和復(fù)配粉饅頭中分別檢測(cè)出38種和48種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。復(fù)配粉饅頭中的風(fēng)味物質(zhì)較豐富,種類較多,峰面積較高，這是因?yàn)楸延衩自谖⒉訜徇^(guò)程中，可能會(huì)發(fā)生美拉德反應(yīng)和熱解反應(yīng)[35-36]，產(chǎn)生豐富的焦香和堅(jiān)果香等芳香類化合物，從而提升饅頭的風(fēng)味。

由表8可知，2種饅頭揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)中醇類、烴類化合物數(shù)量較多，復(fù)配粉饅頭中特有的醇類化合物為順-3-壬烯-1-醇、4-萜烯醇和橙花醇，烯烴類化合物為苯乙烯、萜品烯、α-萜品烯和1-石竹烯，它們對(duì)饅頭風(fēng)味的提升具有一定貢獻(xiàn)[37]。復(fù)配粉饅頭中醛類物質(zhì)種類較多、峰面積較高，且醛類物質(zhì)閾值較低[38]，對(duì)饅頭風(fēng)味的影響大；己醛、庚醛和苯乙醛僅在復(fù)配粉饅頭中檢出，庚醛具有果子香味，它的產(chǎn)生與油酸的自動(dòng)氧化有關(guān)[39]，苯乙醛具有玉簪花香氣，它一般是通過(guò)二羰基化合物與苯丙氨酸反應(yīng)而生成[40]，對(duì)饅頭的整體香味有一定貢獻(xiàn)。復(fù)配粉饅頭中酮類物質(zhì)的種類高于對(duì)照組饅頭，其中甲基庚烯酮、β-紫羅酮、香葉基丙酮為復(fù)配粉饅頭中特有的物質(zhì)，它們分別具有水果香氣、覆盆子香氣和木蘭香氣。

表8 饅頭的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)及其峰面積

續(xù)表8

吡嗪類、吡咯類和酚類物質(zhì)僅在復(fù)配粉饅頭中檢出，其中吡嗪類物質(zhì)是通過(guò)脂質(zhì)的熱降解和美拉德反應(yīng)而生成[41-42]，其閾值低、氣味強(qiáng)度大，是復(fù)配粉饅頭具有特殊香氣的重要原因，有研究表明2-乙基-6-甲基吡嗪是爆裂玉米膨化后的特征性風(fēng)味物質(zhì)之一[9]。吡咯類物質(zhì)主要來(lái)自氨基酸的熱降解，具有烤面包的香味[43]。4-乙烯基-2-甲氧基苯酚具有丁香、發(fā)酵以及炒花生的香味，此化合物對(duì)于玉米饅頭的特殊芳香氣味具有重要的貢獻(xiàn)，且被證實(shí)是爆裂玉米膨化后的特征性風(fēng)味物質(zhì)之一[7]。

3 結(jié)論

采用微波膨化爆裂玉米，將爆玉米花粉、小麥粉和谷朊粉按照一定比例制備復(fù)配粉，并制作具有特殊風(fēng)味的饅頭。由復(fù)配粉的糊化、黏度、面團(tuán)的揉混、延展和發(fā)酵流變特性以及饅頭品質(zhì)特性等可知，爆玉米花粉在復(fù)配粉中的最適添加量為15%，此時(shí)饅頭的比容、硬度、感官總評(píng)分等均與對(duì)照組小麥粉饅頭無(wú)顯著差異，但饅頭的食味評(píng)分顯著增加，說(shuō)明在保證饅頭品質(zhì)的前提下，爆玉米花粉能夠有效提升酵母饅頭的風(fēng)味。與對(duì)照組相比，復(fù)配粉饅頭的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類明顯增加，并在其中檢測(cè)出爆裂玉米膨化后的特征性風(fēng)味物質(zhì)。爆玉米花粉作為風(fēng)味劑具有生產(chǎn)周期短、安全性高、風(fēng)味自然等優(yōu)勢(shì)，可以在一定程度上提升用快速法制備的酵母饅頭的風(fēng)味，促進(jìn)全谷物資源的綜合利用。