基于感官評價和微觀結(jié)構(gòu)的恩施玉米粑粑工藝優(yōu)化及質(zhì)量評價

潘旭芳，朱玉昌*，周大寨，張濤，周浩瀚，余曉雪，田科文

（1.湖北民族大學 生物資源保護與利用湖北省重點實驗室，湖北 恩施 445000；2.湖北民族大學 生物科學與技術(shù)學院，湖北 恩施 445000；3.湖北民族大學林學園藝學院，湖北 恩施 445000）

恩施玉米粑粑是湖北省恩施州的特產(chǎn)，當?shù)赜炙追Q“苞谷粑粑”[1]，是以玉米和糯米為主要原料，添加適量白砂糖后經(jīng)輕微自然發(fā)酵而得，其融合了玉米的清香和糯米的軟糯，深受消費者喜愛。但目前大部分為傳統(tǒng)的小作坊式生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、保存期短且存在一定的食品安全隱患。

隨著人們生活水平的提高、健康理念的逐漸深入，粗糧逐漸受到現(xiàn)代人的青睞[2-4]，《中國居民膳食指南（2022）》中也強調(diào)食物要多種多樣、粗細要合理搭配[5]。作為粗糧的玉米，營養(yǎng)物質(zhì)豐富多樣[6]，可預防多種疾病[7]，已有玉米粥、玉米餅、玉米窩窩等多種的產(chǎn)品形式出現(xiàn)在餐桌[8]，關(guān)于恩施玉米粑粑這一特色產(chǎn)品的報道則較少。本文基于感官評價及微觀結(jié)構(gòu)對恩施傳統(tǒng)玉米粑粑進行工藝優(yōu)化，并對其進行質(zhì)量評價，預期得到一款色澤風味俱佳、軟糯香甜的恩施玉米粑粑，以期為工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

糯米：舒城縣食為天米有限公司；玉米面：濮安惠豐糧油有限公司；耐高糖酵母、耐低糖酵母、高活性干酵母：安琪酵母股份有限責任公司；白砂糖：南寧糖業(yè)股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

恒溫水浴鍋（HH-W600）：上海助藍儀器科技有限公司；全質(zhì)構(gòu)分析（texture profile analysis，TPA）質(zhì)構(gòu)儀（TA-XTplus）：上海潤玢國際貿(mào)易有限公司；生物光學顯微鏡（Eclipse E200）：上海衡浩儀器有限公司；冷凍干燥機（ALPH2-4LSC）：上海能共實業(yè)有限公司；醫(yī)用超低溫箱（MDF-U52V）：上海佐明機械設(shè)備貿(mào)易有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

玉米面的糊化：用小火慢慢煮制黏稠狀，用筷子挑起呈不間斷滴落狀態(tài)。

糯米的浸泡：糯米完全浸沒水中于室溫下泡制12 h，達到完整而酥狀態(tài)，盡量瀝干后再混合。

裝模蒸制：將攪拌好的半成品分裝至模具中，每個約50 g，于100 ℃蒸30 min。

冷卻封膜：自然冷卻至溫涼后塑封，冷凍保存。

1.3.2 玉米面預處理方式與發(fā)酵菌種的篩選

結(jié)合作坊調(diào)研及預試驗，發(fā)現(xiàn)玉米面的不同預處理及3 種酵母對成品的風味及結(jié)構(gòu)影響較大，將不同前處理的玉米面[常溫下泡制12 h 的玉米面、以玉米面∶水=2∶5（g/mL）加熱至糊狀]與3 種酵母（耐高糖酵母、耐低糖酵母、高活性干酵母）混合發(fā)酵得到的成品進行冷凍干燥，再進行微觀結(jié)構(gòu)的觀察。

1.3.3 單因素設(shè)計

以篩選的預處理方式得到的糊化玉米面200 g 為基重，分別設(shè)置發(fā)酵時間為1、2、3、4、5 h，發(fā)酵溫度為29、31、33、35、37 ℃，糯米添加量為100、150、200、250、300 g，酵母添加量為0.05、0.07、0.09、0.11、0.13 g，白砂糖添加量為2、6、10、14、18 g，考慮這5 個因素對感官評分及質(zhì)構(gòu)的影響。

1.3.4 響應面設(shè)計

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，利用Box-Behnken 設(shè)計選取白砂糖、糯米、酵母的添加量及發(fā)酵溫度這4 個因素進行響應面分析，得出最優(yōu)工藝。以感官評分為響應值（Y），建立四因素三水平中心組合試驗，共包括29 個試驗組合，其中24 個分析試驗點，5 個中心試驗點，用以計算試驗誤差。響應面試驗因素與水平如表1所示。

表1 響應面試驗因素與水平Table 1 Factors and levels used for response surface experiment

1.3.5 感官評價標準

參照文獻[9-10]，結(jié)合玉米粑粑成品的特性，制得感官評價表。由至少10 名食品專業(yè)人員對玉米粑粑的色澤、風味、質(zhì)地以及甜度等指標進行感官評分，玉米粑粑感官評分標準見表2。

表2 玉米粑粑感官評分標準Table 2 Sensory scoring standards for Enshi corn pancake

1.3.6 質(zhì)構(gòu)的測定

參照文獻[11-12]略作修改，將制得的成品置于TPA 質(zhì)構(gòu)儀載樣臺中央，測前速度1 mm/s，測試速度1 mm/s，測后速度2 mm/s，間隔時間5 s，壓縮程度65%，選用P50 平底圓柱形探頭，通過儀器分析，從數(shù)據(jù)顯示屏上獲得硬度（N）、彈性（mm）、咀嚼性（N）、黏性（N）4 個質(zhì)構(gòu)參數(shù)。

1.3.7 微觀結(jié)構(gòu)的觀察

將制得的成品放入冰箱冷凍30 min 后取出，用手術(shù)刀切成0.01 mm 薄的薄片，置于-80 ℃的超低溫冰箱15 min 后取出真空冷凍干燥12 h，于生物光學顯微鏡下觀察其結(jié)構(gòu)并拍照[13-14]，黃色部分為玉米面，白色部分為糯米。

1.3.8 質(zhì)量評價

將最優(yōu)工藝參數(shù)制得的產(chǎn)品送至恩施土家族苗族自治州公共檢驗檢測中心，檢測主要營養(yǎng)成分的含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

運用Design-Expert 8.0.6、Origin 2018、SPSS 等分析軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米面前處理的方式與酵母菌種選擇的篩選

2.1.1 玉米面不同前處理所得成品的微觀結(jié)構(gòu)

玉米面不同前處理所得成品的微觀結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 泡制、煮制的玉米粑粑2 倍結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Two-fold structure diagram of boiled and soaked corn pancake

由圖1 可知，在光學顯微鏡同樣放大倍數(shù)下觀察，泡制后的玉米面與糯米結(jié)合較松散，且可看到明顯的顆粒，食用時有明顯的顆粒感，說明泡制后的玉米面質(zhì)地仍較硬；玉米面經(jīng)煮制后能與糯米較緊密地結(jié)合，食用時沒有顆粒感，成品質(zhì)地較軟，說明其組織結(jié)構(gòu)松軟。泡制玉米面的復水性不及煮制的玉米面，從而導致泡制玉米面所得的產(chǎn)品具有明顯的顆粒感，因而玉米面的前處理以玉米面∶水=2∶5（g/mL）混合加熱至糊狀，冷卻備用。

2.1.2 不同酵母發(fā)酵制得成品的微觀結(jié)構(gòu)

不同酵母發(fā)酵制得成品的微觀結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 添加耐低糖酵母、高活性干酵母、耐高糖酵母的成品2 倍結(jié)構(gòu)圖Fig 2 Two-fold structure diagram after adding low-sugar-tolerant yeast，high active dry yeast and high-sugar-tolerant yeast

由圖2 可知，使用不同酵母發(fā)酵制得的成品的微觀結(jié)構(gòu)存在較明顯的差異，使用耐高糖酵母時，產(chǎn)品中玉米面與糯米結(jié)構(gòu)明顯、紋路清晰，其次為耐低糖酵母、高活性干酵母，這可能與3 種酵母菌的耐糖性有關(guān)。糖作為酵母菌的碳源與能源，在一定范圍內(nèi)能加快耐低糖酵母和高活性干酵母的生長，過量則會改變體系的滲透壓[15]，影響耐低糖酵母和高活性干酵母生長繁殖，致使玉米粑粑的疏松程度不同，發(fā)酵風味物質(zhì)減少[16]。耐高糖酵母受滲透壓影響較小，讓玉米面與糯米很好地結(jié)合，使得成品外觀緊密，且成品發(fā)酵風味好，疏松程度也較好[17]，所以在選擇發(fā)酵菌種時選擇耐高糖酵母的菌種。

2.2 單因素試驗結(jié)果分析

2.2.1 不同發(fā)酵時間對玉米粑粑感官評分及質(zhì)構(gòu)的影響

不同發(fā)酵時間制得的玉米粑粑的感官評分及質(zhì)構(gòu)如表3 所示。

表3 不同發(fā)酵時間制得的玉米粑粑的感官評分及質(zhì)構(gòu)Table 3 Sensory scores and texture of corn pancakes prepared at different fermentation times

由表3 可知，在發(fā)酵時間為1 h 時，硬度最大，隨著發(fā)酵時間延長，硬度呈先下降后上升的趨勢，至3 h時最小，咀嚼性最低。原因可能是隨著發(fā)酵時間延長，酵母在3 h 時產(chǎn)生的風味物質(zhì)最多，酵母發(fā)酵產(chǎn)生二氧化碳，進而產(chǎn)生空隙[18-19]，使得咀嚼性最低，感官評分最高；而當發(fā)酵時間超過3 h 后，發(fā)酵過度產(chǎn)生的酸味使得感官評分逐漸降低，綜合選擇3 h 作為本次工藝優(yōu)化的最適發(fā)酵時間。

2.2.2 不同發(fā)酵溫度對玉米粑粑感官評分及質(zhì)構(gòu)的影響

不同發(fā)酵溫度制得玉米粑粑感官評分及質(zhì)構(gòu)如表4 所示。

表4 不同發(fā)酵溫度制得的玉米粑粑感官評分及質(zhì)構(gòu)Table 4 Sensory score and texture of corn pancake prepared at different fermentation temperatures

由表4 可知，當發(fā)酵溫度為31 ℃時，感官評分最高，隨著發(fā)酵溫度的增加，感官評分呈下降趨勢，其可能原因是較高的發(fā)酵溫度使酵母活性逐漸降低[20]，其發(fā)酵能力減弱，生成風味物質(zhì)減少[21]，導致感官評分降低，而在35 ℃時其咀嚼性最低，硬度最低，黏性較大，綜合選擇29、31、33 ℃作為響應面的3 個水平。

2.2.3 不同糯米添加量對玉米粑粑感官評分及質(zhì)構(gòu)的影響

不同糯米添加量對玉米粑粑感官評分及質(zhì)構(gòu)如表5 所示。

表5 不同糯米添加量制得的玉米粑粑的感官評分及質(zhì)構(gòu)Table 5 Sensory scores and texture of corn pancake prepared with different glutinous rice additions

由表5 可知，當糯米添加量為100 g 時，其硬度較低，彈性最大。隨著糯米添加量增加，硬度整體上逐漸增加，其彈性沒有顯著性差異，可能原因是糯米的添加導致其硬度增大，影響口感，使感官評分降低，綜上選擇100、150、200 g 作為響應面的3 個水平。

2.2.4 不同酵母添加量對玉米粑粑感官評分及質(zhì)構(gòu)的影響

不同酵母添加量制得的玉米粑粑的感官評分及質(zhì)構(gòu)如表6 所示。

表6 不同酵母添加量制得的玉米粑粑的感官評分及質(zhì)構(gòu)Table 6 Sensory score and texture of corn pancake prepared with different yeast additions

由表6 可知，當酵母添加量為0.09 g 時，其硬度較小，咀嚼性最小，達到0.13 g 時，感官評分相對較高，黏性趨于中等。原因可能是隨著酵母添加量的增加，在同等時間內(nèi)產(chǎn)生的風味物質(zhì)越多，因而感官評分較高，同時此時的彈性為0.53 mm，結(jié)合黏性、硬度、咀嚼性、彈性綜合評價，選擇酵母添加量為0.09、0.11、0.13 g 進行響應面分析。

2.2.5 不同白砂糖添加量對玉米粑粑感官評分及質(zhì)構(gòu)的影響

不同白砂糖添加量對玉米粑粑感官評分及質(zhì)構(gòu)的如表7 所示。

表7 不同白砂糖添加量制得的玉米粑粑的感官評分及質(zhì)構(gòu)Table 7 Sensory scores and texture of corn pancake prepared with different white granulated sugar additions

由表7 可知，隨著白砂糖添加量的增加，感官評分呈上升趨勢，硬度整體上也呈上升趨勢，彈性則整體上呈下降趨勢，咀嚼性整體呈先上升后下降的趨勢，可能是因為隨著白砂糖添加量的增加，滲透壓增大，限制了酵母菌生長發(fā)育；當白砂糖添加量為18 g 時，感官評分達到82.3，可能原因是感官評價人員更偏愛甜度較高的食物。根據(jù)彈性、黏性、感官評分、硬度選擇白砂糖添加量為6、10、14 g 進行響應面分析。

2.3 響應面優(yōu)化試驗

2.3.1 響應面試驗結(jié)果及方差分析

響應面試驗結(jié)果如表8 所示，回歸模型及方差如表9 所示。

表8 響應面試驗結(jié)果Table 8 Result of response surface experiment

表9 回歸模型及方差Table 9 Regression model and analysis of variance

對各因素進行回歸擬合，得到回歸方程：Y=74.77+3.13A-1.06B-1.10C-1.38D+2.41AB-0.70AC-0.67AD+0.94BC+0.16BD-1.32CD-0.91A2-0.023B2-1.31C2-0.46D2，如表9 所示，模型P＜0.000 1，擬合獲得的方程極顯著，回歸模型與實測值擬合程度好，可用該模擬方程代替試驗真實值對結(jié)果進行分析。失擬項P=0.266 0＞0.05，失擬項不顯著，模型中的A、B、C、D的P值小于0.01 表示影響極顯著。各因素對玉米粑粑感官評分的影響順序為白砂糖添加量＞發(fā)酵溫度＞酵母添加量＞糯米添加量。交互項AB的P值＜0.01，AB相互作用對包谷粑粑的感官評分影響極顯著，交互項CD的P值小于0.05，其相互作用對玉米粑粑的感官評分影響顯著。C2的P值小于0.01，表明C2對粑粑的感官評分影響極顯著，B2、D2的P值均大于0.05，其對玉米粑粑的感官評分影響不顯著。模型的決定系數(shù)R2=0.935 5，校正系數(shù)決定RAdj2=0.871 0。

2.3.2 響應面分析

因素間交互作用的響應面如圖3 所示。

圖3 因素間交互作用的響應面圖Fig.3 Response surface diagram of interaction between factors

由圖3 可知，隨著A（白砂糖添加量）和B（糯米添加量）的增大，兩者相互影響，玉米粑粑成品的感官評分明顯提高，其可能原因是甜味較大更容易被人們喜愛。隨著酵母添加量增加、發(fā)酵溫度升高，感官評分呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，可能原因是隨著酵母的增加，酵母發(fā)酵產(chǎn)生的風味物質(zhì)，使得感官評分增大，但隨著酵母的添加過多，酵母發(fā)酵產(chǎn)生酸味物質(zhì)影響其口感，使得感官評分減小。

2.3.3 驗證試驗

根據(jù)響應面分析得到的恩施玉米粑粑的最適工藝條件為預處理玉米面200 g、糯米（常溫浸泡12 h）100 g、白砂糖11.46 g、耐高糖酵母0.09 g、發(fā)酵溫度29.0 ℃、發(fā)酵時間3 h，此工藝條件下最高理論感官評分為79.2。為方便實際生產(chǎn)加工，將白砂糖添加量調(diào)整為11.0 g，進行最優(yōu)配方的驗證試驗，重復試驗3 次，得平均感官評分為80，硬度為6 331.51 N、彈性為0.603 mm、咀嚼性為2 994.807 N、黏性為-244.932 N，與理論值接近。說明該數(shù)學模型可靠，可用于玉米粑粑最佳工藝參數(shù)的預測。對其進行微觀結(jié)構(gòu)的觀察，結(jié)構(gòu)如圖4 所示。

圖4 最優(yōu)配方產(chǎn)品的2 倍微觀結(jié)構(gòu)圖Fig.4 Two-fold microstructure diagram of the optimal formulation products

由圖4 可知，與未經(jīng)優(yōu)化的相比較，其結(jié)構(gòu)排列整齊，輪廓明顯。

2.4 質(zhì)量評價結(jié)果

玉米粑粑營養(yǎng)成分如表10 所示。

表10 玉米粑粑營養(yǎng)成分Table 10 Nutritional composition of corn pancake

由表10 可知，最優(yōu)工藝制得的玉米粑粑中未測出脂肪，表明該產(chǎn)品符合健康低脂的健康理念，而蛋白質(zhì)、碳水化合物含量較高，能滿足營養(yǎng)和能量需求。

3 結(jié)論

為優(yōu)化恩施玉米粑粑工業(yè)化生產(chǎn)加工工藝，基于響應面法對恩施傳統(tǒng)玉米粑粑進行感官評價及微觀結(jié)構(gòu)分析，得到最優(yōu)工藝條件為預處理玉米面200 g、糯米（常溫浸泡12 h）100 g、白砂糖11.0 g、耐高糖酵母0.09 g、發(fā)酵溫度29.0 ℃、發(fā)酵時間為3 h。實際測得玉米粑粑感官評分80，彈性為0.603 mm、硬度為6 331.51 N、咀嚼性為2 994.807 N、黏性為-244.932 N。測得試驗值與模型回歸值一致性良好，試驗誤差小，可以用此模型分析、預測各因素對恩施玉米粑粑感官評分值的影響，為后續(xù)工業(yè)化的生產(chǎn)提供理論支撐。