不同油爆条件对不同类型爆裂玉米爆花特性影响

孙丽娟，李京珊，王步军

（1.中国农业科学院作物科学研究所，北京100081；2.农业农村部谷物品质监督检验测试中心，北京100081）

爆裂玉米（Zea mays L.everta Sturt）是玉米的主要类型之一，属特殊类型，籽粒小，籽粒胚乳致密呈角质，常压下加热易爆裂成玉米花[1-2]，也是我国重要的专用籽粒玉米类型之一。在我国爆裂玉米制成的系列休闲食品，深受广大消费者，在其他国家也是流行的休闲食品之一。爆裂玉米根据其爆裂后的玉米花形特点可分为蝶型、球型和混合型[3-4]，其爆裂特性包括膨爆倍数、爆花率爆花温度和爆花时间等[1，3，5-8]，其中膨爆倍数是反映爆裂玉米品质的重要指标，也是不同类型爆裂玉米分级定等的重要参数[3，5]。爆裂品质主要受籽粒品种地域[3，8-10]、粒型大小[10-13]、表皮完整度[5，7，10，13]、胚乳致密和分布情况[7，13-15]、水分含量高低[16-17]等自身因素影响，而加工方式和条件也是影响爆裂品质的重要因素。

目前爆裂玉米的加工方式主要包括油爆、气爆和微波，油爆是传统的爆花方法。研究显示，油爆的膨爆体积和单花体积小于气爆和微波，但未爆率与气爆接近，明显低于微波[16-17]。有研究显示油爆177℃以上时，爆裂率达100%[14]，但爆花温度存在差异，食用油177℃[18]、大豆油中181℃[19]，王守义研究显示花生油中200℃时膨胀系数最高[5]。而气爆爆花温度基本在（187±2）℃[19-21]。研究分析油的种类对膨胀系数无显著影响[5]，爆花温度不同可能是有爆裂玉米品种类型不同引起。但目前研究中，研究对象为单个品种，品种类型单一，油爆条件单一。不同品种类型的爆裂玉米籽粒大小、密度、硬度、种皮厚度等存在差异[3，6]，适宜的爆裂条件也可能不同。本研究选取蝶型和球型两类爆裂玉米，分析不同油爆条件对其爆裂品质的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 试验材料

爆裂玉米：分别选取蝶型和球型两种爆裂玉米，其具体产品、品种、籽粒大小等情况见表1。西王玉米胚芽油：西王集团有限公司。

表1 蝶型和球型爆裂玉米参数表Table 1 Parameter of butterfly-type and ball-type popcorn

1.1.2 仪器

HX-12A爆米花机：广州市宏兴食品机械有限公司；TM-902C便携式数字温度计：深圳市兆信电子仪器设备有限公司。

1.2 方法

1.2.1 玉米花的爆制方法

不同加油量试验，按样品体积的30%、40%、50%、60%，70%、80%、90%、100%加入玉米油，当油温达到190℃时，加入爆裂玉米爆花；不同处理温度试验，固定50%加油量后，当油温达到指定处理温度后，加入玉米爆花。爆花时随机称取样品50 mL，样品加入已预热的爆米花机中，当温达到预设温度时，迅速加入样品，爆裂2 min左右，当爆裂声间隔大于5 s时，迅速停止加热。取出样品，倒人瓷盘中，冷却30 s左右后，用锥形量筒量出样品爆裂后的体积，试验重复3次取平均值。

1.2.2 膨爆倍数的计算

膨爆倍数=玉米花体积/试爆玉米粒体积。

1.2.3 爆花时间和爆花温度的测定

1）爆花时间：开机达到预设温度后，加入爆裂玉米并开始计时，当爆花声停止或间隔5 s以上并关机时为爆花总时间，其中爆花声音较为密集出现时为爆花起始时间，爆花总时间减去起始时间为爆花所用时间，即爆花时间。

2）爆花温度：将探针式温度计，探头部分固定在锅上，并浸入到玉米油中，当爆花声音较为密集出现时的，记录的温度为爆花温度。

1.3 数据处理

利用Microsoft Office Excel 2013软件计算实验数据均值和标准偏差；利用SPSS 19.0进行双侧显著性分析（p＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 加油量对不同类型爆裂玉米爆花特性影响

2.1.1 加油量对膨爆倍数的影响

固定处理温度后，加油量对膨爆倍数的影响见图1。

图1 不同加油量对蝶型和球型爆裂玉米膨爆倍数的影响Fig.1 Effection of oil quantity to popping multiples of butterflytype and ball-type popcorn

由图1可知，蝶型在50%和100%的加油量时膨爆倍数最大，30%和60%时最低，大于80%后变化不明显；球型在40%的加油量时膨爆倍数最大，30%时最低，大于60%后无明显变化。40%、50%的加油量膨爆效果最佳，同体积下蝶型的需油量略高。研究显示玉米爆花是一个吸热传热的过程，热传导速率符合牛顿冷却定律[19]。试验中油和锅体是主要的热介质，当油量到达一定比例后，油和锅体提供的热量足够爆裂需要，油量增加对爆裂效果影响减弱。从表1可以看出蝶型籽粒偏小，因此相同体积下粒数比球型多，因此爆裂所需热量多，需油量也较多。

2.1.2 加油量对爆花温度的影响

加油量对爆裂温度的影响见图2。

随着加油量的增加，蝶型的爆花温度呈波浪式下降，50%、100%分别为最高点和次高点，平均爆花温度为197℃；球型基本呈下降趋势，40%为最高点，平均温度为190℃，球型爆花温度总体低于碟型。籽粒在高温吸热后产生水蒸汽和过热水，形成临界压力，而爆裂温度与临界压力大小、温度和内部水分活度有关[7，19，21]。当籽粒与油接触的面积增加时，单位时间内传热量增加，可能导致爆花温度随油量增加而下降。

图2 不同加油量对蝶型和球型爆裂玉米爆裂温度的影响Fig.2 Effection of oil quantity to popping temperature of butterfly-type and ball-type popcorn

2.1.3 加油量对爆花时间的影响

加油量对爆花时间的影响见图3。

图3 不同加油量对蝶型和球型爆裂玉米爆花时间的影响Fig.3 Effection of oil quantity to popping time of butterfly-type and ball-type popcorn

由图3可见，加油量对爆花时间的影响明显，随着加油量增加，爆花起始时间、总时间呈下降趋势；油量小于60%时，蝶型和球型爆花所需时间更多；蝶型的爆花起始时间早于球型，油量大于60%后差异增大；蝶型爆花总时间多于球型，油量小于60%时，蝶型耗时更长；加油量40%时，蝶型和球型的爆花时间最长，随着油量增加两者爆花时间差异减小。与图1对比发现，爆花时间长时，膨爆充分，膨爆倍数高。试验中油量越多热介质越多，接触面积越大，玉米吸热更快，爆花时间也随之减少。蝶型的籽粒小于球型，使得开始爆花时间更早，但同体积下籽粒更多，因此用时更长。

2.2 处理温度对不同类型爆裂玉米爆花特性影响

2.2.1 处理温度对膨爆倍数的影响

不同处理温度对膨爆倍数的影响见表2。

蝶型膨爆倍数大于球型，随着温度升高，蝶型膨爆倍数基本呈先缓慢增加后明显减少的趋势，球型则呈破浪式变化。不同温度处理下，不同爆裂玉米最佳处理温度不同，蝶型和球型分别在190、200℃膨爆倍数最大。王守义研究也显示恒温油爆时，随温度的升高膨胀系数急剧上升，到达最高值后缓慢下降[5]。本研究中，温度大于190℃后，蝶型玉米的玉米花展开程度和蝶型比例明显降低，导致膨爆倍数明显降低。对于球型，处理温度低时胚乳从侧面裂开有明显裂翅，膨爆倍数较高，随着温度增加，玉米花呈规则近球形，但膨爆不充分，升到200℃时膨爆充分，膨爆体积增加，当升到210℃时玉米花的裂翅又明显增加，但单花体积减小，膨爆倍数降低。

表2 不同处理温度对不同类型爆裂玉米膨爆倍数的影响Table 2 Effection of oil treatment temperature to popping multiples of diverse types popcorn

2.2.2 处理温度对爆花温度的影响

不同处理温度对爆花温度影响见图4。

图4 不同处理温度对蝶型和球型爆裂玉米的爆花温度的影响Fig.4 Effection of oil treatment temperature to popping temperature of butterfly-type and ball-type popcorn

由表4可知，蝶型的爆花温度高于球型，两者都随处理温度的升高先增加后降低，蝶型平均和最高爆花温度分别为193℃和215℃，球型分别为190℃和200℃。处理温度在180℃～190℃时，蝶型爆花温度高于球型，200℃～210℃球型高于蝶型。当爆花温度最高时，蝶型和球型的膨爆倍数最高。当处理温度过高时，籽粒内部和介质温差加大，导致籽粒内部压力过早达到临界压力，未达到最佳爆花温度，就发生爆裂，影响爆花效果。

2.2.3 处理温度对爆花时间的影响

不同处理温度对爆花时间影响见图5。

图5 不同处理温度对蝶型和球型爆裂玉米爆花时间的影响Fig.5 Effection of oil treatment temperature to popping time of butterfly-type and ball-type popcorn

不同处理温度对爆花时间影响明显，随着处理温度增加，爆花总时间和起始时间呈下降趋势，蝶型爆花总时间多于球型，起始时间少于球型。蝶型爆花时间比较稳定，耗时大于球型，在190℃时最长；球型变化较大，过高或过低的处理温度，都导致爆花时间减少，在200℃时用时最长。研究也显示温度越高,籽粒预热膨爆所需时间越短[14，19]，主要是籽粒内外温差加大推进了达到临界压力的进程。从表2可以看出，爆花时间最长时，蝶型和球型的膨爆倍数最大。可见，爆花时间长、爆花充分时，有利于提高膨爆体积。

2.3 不同爆裂条件和爆花特性相关性分析

不用油爆条件与爆花特性的相关性见表3。

表3 不同油爆条件与爆花特性相关性分析Table 3 Correlation analysis of popping quality with different popping conditions

加油量对爆裂玉米的膨爆倍数没有显著影响，但与爆花时间呈显著负相关，与爆花温度呈显著正相关；处理温度与膨爆倍数、爆花时间等参数相关性不明显。可见处理温度和加油量对爆裂玉米膨爆倍数影响不大，加油量主要影响了爆花时间和温度。爆花特性参数之间也存在一定相关性，膨爆倍数与爆花时间呈显著正相关；爆花开始时间和爆花总时间与爆花温度呈显著负相关，而爆花时间与爆花温度呈显著正相关。

3 结论

本研究通过不同加油量和处理温度，对不同类型爆裂玉米的膨爆倍数、爆花温度、爆花时间等爆花特性进行了分析研究。研究显示，加油量对不同类型爆裂玉米的膨爆倍数影响不显著，但40%、50%的加油量膨爆效果最佳，同体积下蝶型的需油量略高；处理温度对蝶型和球型最佳膨爆倍数的影响不同，蝶型适宜处理温度低于球型。加油量与爆花温度呈显著正相关；随着处理温度增加，蝶型和球型的爆花温度先增加后降低；不同加油量和处理温度下，蝶型平均爆花温度高于球型。加油量与爆花起始和总时间呈显著负相关；处理温度和爆花起始和总时间相关性不显著，但随处理温度的增加呈下降趋势。膨爆倍数与爆花时间呈显著正相关；爆花开始时间和爆花总时间与爆花温度呈显著负相关，而爆花时间与其呈显著正相关。