基于感官評價和微觀結構的恩施玉米粑粑工藝優化及質量評價

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，當地又俗稱“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輕微自然發酵而得，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的小作坊式生產，產品質量不穩定、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，粗糧逐漸受到現代人的青睞[2-4]，《中國居民膳食指南（2022）》中也強調食物要多種多樣、粗細要合理搭配[5]。作為粗糧的玉米，營養物質豐富多樣[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品形式出現在餐桌[8]，關于恩施玉米粑粑這一特色產品的報道則較少。本文基于感官評價及微觀結構對恩施傳統玉米粑粑進行工藝優化，并對其進行質量評價，預期得到一款色澤風味俱佳、軟糯香甜的恩施玉米粑粑，以期為工業化生產提供參考。

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：南寧糖業股份有限公司。

1.2 儀器與設備

恒溫水浴鍋（HH-W600）：上海助藍儀器科技有限公司；全質構分析（texture profile analysis，TPA）質構儀（TA-XTplus）：上海潤玢國際貿易有限公司；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）：上海能共實業有限公司；醫用超低溫箱（MDF-U52V）：上海佐明機械設備貿易有限公司。

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。

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，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酵菌種的篩選

結合作坊調研及預試驗，發現玉米面的不同預處理及3 種酵母對成品的風味及結構影響較大，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）混合發酵得到的成品進行冷凍干燥，再進行微觀結構的觀察。

1.3.3 單因素設計

以篩選的預處理方式得到的糊化玉米面200 g 為基重，分別設置發酵時間為1、2、3、4、5 h，發酵溫度為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構的影響。

1.3.4 響應面設計

根據單因素試驗結果，利用Box-Behnken 設計選取白砂糖、糯米、酵母的添加量及發酵溫度這4 個因素進行響應面分析，得出最優工藝。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 名食品專業人員對玉米粑粑的色澤、風味、質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 質構的測定

參照文獻[11-12]略作修改，將制得的成品置于TPA 質構儀載樣臺中央，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，從數據顯示屏上獲得硬度（N）、彈性（mm）、咀嚼性（N）、黏性（N）4 個質構參數。

1.3.7 微觀結構的觀察

將制得的成品放入冰箱冷凍30 min 后取出，用手術刀切成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構并拍照[13-14]，黃色部分為玉米面，白色部分為糯米。

1.3.8 質量評價

將最優工藝參數制得的產品送至恩施土家族苗族自治州公共檢驗檢測中心，檢測主要營養成分的含量。

1.4 數據處理

運用Design-Expert 8.0.6、Origin 2018、SPSS 等分析軟件進行數據分析。

2 結果與分析

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構

玉米面不同前處理所得成品的微觀結構如圖1所示。

圖1 泡制、煮制的玉米粑粑2 倍結構圖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下觀察，泡制后的玉米面與糯米結合較松散，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地仍較硬；玉米面經煮制后能與糯米較緊密地結合，食用時沒有顆粒感，成品質地較軟，說明其組織結構松軟。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 不同酵母發酵制得成品的微觀結構

不同酵母發酵制得成品的微觀結構如圖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 倍結構圖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，使用不同酵母發酵制得的成品的微觀結構存在較明顯的差異，使用耐高糖酵母時，產品中玉米面與糯米結構明顯、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。糖作為酵母菌的碳源與能源，在一定范圍內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，發酵風味物質減少[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合，使得成品外觀緊密，且成品發酵風味好，疏松程度也較好[17]，所以在選擇發酵菌種時選擇耐高糖酵母的菌種。

2.2 單因素試驗結果分析

2.2.1 不同發酵時間對玉米粑粑感官評分及質構的影響

不同發酵時間制得的玉米粑粑的感官評分及質構如表3 所示。

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

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

2.2.2 不同發酵溫度對玉米粑粑感官評分及質構的影響

不同發酵溫度制得玉米粑粑感官評分及質構如表4 所示。

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

由表4 可知，當發酵溫度為31 ℃時，感官評分最高，隨著發酵溫度的增加，感官評分呈下降趨勢，其可能原因是較高的發酵溫度使酵母活性逐漸降低[20]，其發酵能力減弱，生成風味物質減少[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構的影響

不同糯米添加量對玉米粑粑感官評分及質構如表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構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構的影響

不同酵母添加量制得的玉米粑粑的感官評分及質構如表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構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，在同等時間內產生的風味物質越多，因而感官評分較高，同時此時的彈性為0.53 mm，結合黏性、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構的影響

不同白砂糖添加量對玉米粑粑感官評分及質構的如表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構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 響應面優化試驗

2.3.1 響應面試驗結果及方差分析

響應面試驗結果如表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R2=0.935 5，校正系數決定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、發酵溫度升高，感官評分呈現先增大后減小的趨勢，可能原因是隨著酵母的增加，酵母發酵產生的風味物質，使得感官評分增大，但隨著酵母的添加過多，酵母發酵產生酸味物質影響其口感，使得感官評分減小。

2.3.3 驗證試驗

根據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、發酵溫度29.0 ℃、發酵時間3 h，此工藝條件下最高理論感官評分為79.2。為方便實際生產加工，將白砂糖添加量調整為11.0 g，進行最優配方的驗證試驗，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。說明該數學模型可靠，可用于玉米粑粑最佳工藝參數的預測。對其進行微觀結構的觀察，結構如圖4 所示。

圖4 最優配方產品的2 倍微觀結構圖Fig.4 Two-fold microstructure diagram of the optimal formulation products

由圖4 可知，與未經優化的相比較，其結構排列整齊，輪廓明顯。

2.4 質量評價結果

玉米粑粑營養成分如表10 所示。

表10 玉米粑粑營養成分Table 10 Nutritional composition of corn pancake

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

3 結論

為優化恩施玉米粑粑工業化生產加工工藝，基于響應面法對恩施傳統玉米粑粑進行感官評價及微觀結構分析，得到最優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、發酵溫度29.0 ℃、發酵時間為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，為后續工業化的生產提供理論支撐。