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        不同油爆條件對(duì)不同類型爆裂玉米爆花特性影響

        2020-04-08 03:30:26孫麗娟李京珊王步軍
        食品研究與開(kāi)發(fā) 2020年7期
        關(guān)鍵詞:影響

        孫麗娟,李京珊,王步軍

        (1.中國(guó)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(cè)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(guó)重要的專用籽粒玉米類型之一。在我國(guó)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(guó)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(jí)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(duì)膨脹系數(shù)無(wú)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(duì)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(duì)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(jiàn)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(cè)定

        1)爆花時(shí)間:開(kāi)機(jī)達(dá)到預(yù)設(shè)溫度后,加入爆裂玉米并開(kāi)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(duì)不同類型爆裂玉米爆花特性影響

        2.1.1 加油量對(duì)膨爆倍數(shù)的影響

        固定處理溫度后,加油量對(duì)膨爆倍數(shù)的影響見(jiàn)圖1。

        圖1 不同加油量對(duì)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(wú)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(guò)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(duì)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(duì)爆花溫度的影響

        加油量對(duì)爆裂溫度的影響見(jiàn)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(shì),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(guò)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(duì)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(duì)爆花時(shí)間的影響

        加油量對(duì)爆花時(shí)間的影響見(jiàn)圖3。

        圖3 不同加油量對(duì)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(jiàn),加油量對(duì)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(shì);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(zhǎng);加油量40%時(shí),蝶型和球型的爆花時(shí)間最長(zhǎng),隨著油量增加兩者爆花時(shí)間差異減小。與圖1對(duì)比發(fā)現(xiàn),爆花時(shí)間長(zhǎng)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(kāi)始爆花時(shí)間更早,但同體積下籽粒更多,因此用時(shí)更長(zhǎng)。

        2.2 處理溫度對(duì)不同類型爆裂玉米爆花特性影響

        2.2.1 處理溫度對(duì)膨爆倍數(shù)的影響

        不同處理溫度對(duì)膨爆倍數(shù)的影響見(jiàn)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(shì),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(kāi)程度和蝶型比例明顯降低,導(dǎo)致膨爆倍數(shù)明顯降低。對(duì)于球型,處理溫度低時(shí)胚乳從側(cè)面裂開(kāi)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(duì)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(duì)爆花溫度的影響

        不同處理溫度對(duì)爆花溫度影響見(jiàn)圖4。

        圖4 不同處理溫度對(duì)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(guò)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(guò)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(duì)爆花時(shí)間的影響

        不同處理溫度對(duì)爆花時(shí)間影響見(jiàn)圖5。

        圖5 不同處理溫度對(duì)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(duì)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(shì),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(zhǎng);球型變化較大,過(guò)高或過(guò)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(zhǎng)。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(zhǎng)時(shí),蝶型和球型的膨爆倍數(shù)最大??梢?jiàn),爆花時(shí)間長(zhǎng)、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(jiàn)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(duì)爆裂玉米的膨爆倍數(shù)沒(méi)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。可見(jiàn)處理溫度和加油量對(duì)爆裂玉米膨爆倍數(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(kāi)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(guò)不同加油量和處理溫度,對(duì)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(duì)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(duì)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(shì)。膨爆倍數(shù)與爆花時(shí)間呈顯著正相關(guān);爆花開(kāi)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)。

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