基于感官评价和微观结构的恩施玉米粑粑工艺优化及质量评价

潘旭芳，朱玉昌*，周大寨，张涛，周浩瀚，余晓雪，田科文

（1.湖北民族大学 生物资源保护与利用湖北省重点实验室，湖北 恩施 445000；2.湖北民族大学 生物科学与技术学院，湖北 恩施 445000；3.湖北民族大学林学园艺学院，湖北 恩施 445000）

恩施玉米粑粑是湖北省恩施州的特产，当地又俗称“苞谷粑粑”[1]，是以玉米和糯米为主要原料，添加适量白砂糖后经轻微自然发酵而得，其融合了玉米的清香和糯米的软糯，深受消费者喜爱。但目前大部分为传统的小作坊式生产，产品质量不稳定、保存期短且存在一定的食品安全隐患。

随着人们生活水平的提高、健康理念的逐渐深入，粗粮逐渐受到现代人的青睐[2-4]，《中国居民膳食指南（2022）》中也强调食物要多种多样、粗细要合理搭配[5]。作为粗粮的玉米，营养物质丰富多样[6]，可预防多种疾病[7]，已有玉米粥、玉米饼、玉米窝窝等多种的产品形式出现在餐桌[8]，关于恩施玉米粑粑这一特色产品的报道则较少。本文基于感官评价及微观结构对恩施传统玉米粑粑进行工艺优化，并对其进行质量评价，预期得到一款色泽风味俱佳、软糯香甜的恩施玉米粑粑，以期为工业化生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

糯米：舒城县食为天米有限公司；玉米面：濮安惠丰粮油有限公司；耐高糖酵母、耐低糖酵母、高活性干酵母：安琪酵母股份有限责任公司；白砂糖：南宁糖业股份有限公司。

1.2 仪器与设备

恒温水浴锅（HH-W600）：上海助蓝仪器科技有限公司；全质构分析（texture profile analysis，TPA）质构仪（TA-XTplus）：上海润玢国际贸易有限公司；生物光学显微镜（Eclipse E200）：上海衡浩仪器有限公司；冷冻干燥机（ALPH2-4LSC）：上海能共实业有限公司；医用超低温箱（MDF-U52V）：上海佐明机械设备贸易有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

玉米面的糊化：用小火慢慢煮制黏稠状，用筷子挑起呈不间断滴落状态。

糯米的浸泡：糯米完全浸没水中于室温下泡制12 h，达到完整而酥状态，尽量沥干后再混合。

装模蒸制：将搅拌好的半成品分装至模具中，每个约50 g，于100 ℃蒸30 min。

冷却封膜：自然冷却至温凉后塑封，冷冻保存。

1.3.2 玉米面预处理方式与发酵菌种的筛选

结合作坊调研及预试验，发现玉米面的不同预处理及3 种酵母对成品的风味及结构影响较大，将不同前处理的玉米面[常温下泡制12 h 的玉米面、以玉米面∶水=2∶5（g/mL）加热至糊状]与3 种酵母（耐高糖酵母、耐低糖酵母、高活性干酵母）混合发酵得到的成品进行冷冻干燥，再进行微观结构的观察。

1.3.3 单因素设计

以筛选的预处理方式得到的糊化玉米面200 g 为基重，分别设置发酵时间为1、2、3、4、5 h，发酵温度为29、31、33、35、37 ℃，糯米添加量为100、150、200、250、300 g，酵母添加量为0.05、0.07、0.09、0.11、0.13 g，白砂糖添加量为2、6、10、14、18 g，考虑这5 个因素对感官评分及质构的影响。

1.3.4 响应面设计

根据单因素试验结果，利用Box-Behnken 设计选取白砂糖、糯米、酵母的添加量及发酵温度这4 个因素进行响应面分析，得出最优工艺。以感官评分为响应值（Y），建立四因素三水平中心组合试验，共包括29 个试验组合，其中24 个分析试验点，5 个中心试验点，用以计算试验误差。响应面试验因素与水平如表1所示。

表1 响应面试验因素与水平Table 1 Factors and levels used for response surface experiment

1.3.5 感官评价标准

参照文献[9-10]，结合玉米粑粑成品的特性，制得感官评价表。由至少10 名食品专业人员对玉米粑粑的色泽、风味、质地以及甜度等指标进行感官评分，玉米粑粑感官评分标准见表2。

表2 玉米粑粑感官评分标准Table 2 Sensory scoring standards for Enshi corn pancake

1.3.6 质构的测定

参照文献[11-12]略作修改，将制得的成品置于TPA 质构仪载样台中央，测前速度1 mm/s，测试速度1 mm/s，测后速度2 mm/s，间隔时间5 s，压缩程度65%，选用P50 平底圆柱形探头，通过仪器分析，从数据显示屏上获得硬度（N）、弹性（mm）、咀嚼性（N）、黏性（N）4 个质构参数。

1.3.7 微观结构的观察

将制得的成品放入冰箱冷冻30 min 后取出，用手术刀切成0.01 mm 薄的薄片，置于-80 ℃的超低温冰箱15 min 后取出真空冷冻干燥12 h，于生物光学显微镜下观察其结构并拍照[13-14]，黄色部分为玉米面，白色部分为糯米。

1.3.8 质量评价

将最优工艺参数制得的产品送至恩施土家族苗族自治州公共检验检测中心，检测主要营养成分的含量。

1.4 数据处理

运用Design-Expert 8.0.6、Origin 2018、SPSS 等分析软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 玉米面前处理的方式与酵母菌种选择的筛选

2.1.1 玉米面不同前处理所得成品的微观结构

玉米面不同前处理所得成品的微观结构如图1所示。

图1 泡制、煮制的玉米粑粑2 倍结构图Fig.1 Two-fold structure diagram of boiled and soaked corn pancake

由图1 可知，在光学显微镜同样放大倍数下观察，泡制后的玉米面与糯米结合较松散，且可看到明显的颗粒，食用时有明显的颗粒感，说明泡制后的玉米面质地仍较硬；玉米面经煮制后能与糯米较紧密地结合，食用时没有颗粒感，成品质地较软，说明其组织结构松软。泡制玉米面的复水性不及煮制的玉米面，从而导致泡制玉米面所得的产品具有明显的颗粒感，因而玉米面的前处理以玉米面∶水=2∶5（g/mL）混合加热至糊状，冷却备用。

2.1.2 不同酵母发酵制得成品的微观结构

不同酵母发酵制得成品的微观结构如图2 所示。

图2 添加耐低糖酵母、高活性干酵母、耐高糖酵母的成品2 倍结构图Fig 2 Two-fold structure diagram after adding low-sugar-tolerant yeast，high active dry yeast and high-sugar-tolerant yeast

由图2 可知，使用不同酵母发酵制得的成品的微观结构存在较明显的差异，使用耐高糖酵母时，产品中玉米面与糯米结构明显、纹路清晰，其次为耐低糖酵母、高活性干酵母，这可能与3 种酵母菌的耐糖性有关。糖作为酵母菌的碳源与能源，在一定范围内能加快耐低糖酵母和高活性干酵母的生长，过量则会改变体系的渗透压[15]，影响耐低糖酵母和高活性干酵母生长繁殖，致使玉米粑粑的疏松程度不同，发酵风味物质减少[16]。耐高糖酵母受渗透压影响较小，让玉米面与糯米很好地结合，使得成品外观紧密，且成品发酵风味好，疏松程度也较好[17]，所以在选择发酵菌种时选择耐高糖酵母的菌种。

2.2 单因素试验结果分析

2.2.1 不同发酵时间对玉米粑粑感官评分及质构的影响

不同发酵时间制得的玉米粑粑的感官评分及质构如表3 所示。

表3 不同发酵时间制得的玉米粑粑的感官评分及质构Table 3 Sensory scores and texture of corn pancakes prepared at different fermentation times

由表3 可知，在发酵时间为1 h 时，硬度最大，随着发酵时间延长，硬度呈先下降后上升的趋势，至3 h时最小，咀嚼性最低。原因可能是随着发酵时间延长，酵母在3 h 时产生的风味物质最多，酵母发酵产生二氧化碳，进而产生空隙[18-19]，使得咀嚼性最低，感官评分最高；而当发酵时间超过3 h 后，发酵过度产生的酸味使得感官评分逐渐降低，综合选择3 h 作为本次工艺优化的最适发酵时间。

2.2.2 不同发酵温度对玉米粑粑感官评分及质构的影响

不同发酵温度制得玉米粑粑感官评分及质构如表4 所示。

表4 不同发酵温度制得的玉米粑粑感官评分及质构Table 4 Sensory score and texture of corn pancake prepared at different fermentation temperatures

由表4 可知，当发酵温度为31 ℃时，感官评分最高，随着发酵温度的增加，感官评分呈下降趋势，其可能原因是较高的发酵温度使酵母活性逐渐降低[20]，其发酵能力减弱，生成风味物质减少[21]，导致感官评分降低，而在35 ℃时其咀嚼性最低，硬度最低，黏性较大，综合选择29、31、33 ℃作为响应面的3 个水平。

2.2.3 不同糯米添加量对玉米粑粑感官评分及质构的影响

不同糯米添加量对玉米粑粑感官评分及质构如表5 所示。

表5 不同糯米添加量制得的玉米粑粑的感官评分及质构Table 5 Sensory scores and texture of corn pancake prepared with different glutinous rice additions

由表5 可知，当糯米添加量为100 g 时，其硬度较低，弹性最大。随着糯米添加量增加，硬度整体上逐渐增加，其弹性没有显著性差异，可能原因是糯米的添加导致其硬度增大，影响口感，使感官评分降低，综上选择100、150、200 g 作为响应面的3 个水平。

2.2.4 不同酵母添加量对玉米粑粑感官评分及质构的影响

不同酵母添加量制得的玉米粑粑的感官评分及质构如表6 所示。

表6 不同酵母添加量制得的玉米粑粑的感官评分及质构Table 6 Sensory score and texture of corn pancake prepared with different yeast additions

由表6 可知，当酵母添加量为0.09 g 时，其硬度较小，咀嚼性最小，达到0.13 g 时，感官评分相对较高，黏性趋于中等。原因可能是随着酵母添加量的增加，在同等时间内产生的风味物质越多，因而感官评分较高，同时此时的弹性为0.53 mm，结合黏性、硬度、咀嚼性、弹性综合评价，选择酵母添加量为0.09、0.11、0.13 g 进行响应面分析。

2.2.5 不同白砂糖添加量对玉米粑粑感官评分及质构的影响

不同白砂糖添加量对玉米粑粑感官评分及质构的如表7 所示。

表7 不同白砂糖添加量制得的玉米粑粑的感官评分及质构Table 7 Sensory scores and texture of corn pancake prepared with different white granulated sugar additions

由表7 可知，随着白砂糖添加量的增加，感官评分呈上升趋势，硬度整体上也呈上升趋势，弹性则整体上呈下降趋势，咀嚼性整体呈先上升后下降的趋势，可能是因为随着白砂糖添加量的增加，渗透压增大，限制了酵母菌生长发育；当白砂糖添加量为18 g 时，感官评分达到82.3，可能原因是感官评价人员更偏爱甜度较高的食物。根据弹性、黏性、感官评分、硬度选择白砂糖添加量为6、10、14 g 进行响应面分析。

2.3 响应面优化试验

2.3.1 响应面试验结果及方差分析

响应面试验结果如表8 所示，回归模型及方差如表9 所示。

表8 响应面试验结果Table 8 Result of response surface experiment

表9 回归模型及方差Table 9 Regression model and analysis of variance

对各因素进行回归拟合，得到回归方程：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，拟合获得的方程极显著，回归模型与实测值拟合程度好，可用该模拟方程代替试验真实值对结果进行分析。失拟项P=0.266 0＞0.05，失拟项不显著，模型中的A、B、C、D的P值小于0.01 表示影响极显著。各因素对玉米粑粑感官评分的影响顺序为白砂糖添加量＞发酵温度＞酵母添加量＞糯米添加量。交互项AB的P值＜0.01，AB相互作用对包谷粑粑的感官评分影响极显著，交互项CD的P值小于0.05，其相互作用对玉米粑粑的感官评分影响显著。C2的P值小于0.01，表明C2对粑粑的感官评分影响极显著，B2、D2的P值均大于0.05，其对玉米粑粑的感官评分影响不显著。模型的决定系数R2=0.935 5，校正系数决定RAdj2=0.871 0。

2.3.2 响应面分析

因素间交互作用的响应面如图3 所示。

图3 因素间交互作用的响应面图Fig.3 Response surface diagram of interaction between factors

由图3 可知，随着A（白砂糖添加量）和B（糯米添加量）的增大，两者相互影响，玉米粑粑成品的感官评分明显提高，其可能原因是甜味较大更容易被人们喜爱。随着酵母添加量增加、发酵温度升高，感官评分呈现先增大后减小的趋势，可能原因是随着酵母的增加，酵母发酵产生的风味物质，使得感官评分增大，但随着酵母的添加过多，酵母发酵产生酸味物质影响其口感，使得感官评分减小。

2.3.3 验证试验

根据响应面分析得到的恩施玉米粑粑的最适工艺条件为预处理玉米面200 g、糯米（常温浸泡12 h）100 g、白砂糖11.46 g、耐高糖酵母0.09 g、发酵温度29.0 ℃、发酵时间3 h，此工艺条件下最高理论感官评分为79.2。为方便实际生产加工，将白砂糖添加量调整为11.0 g，进行最优配方的验证试验，重复试验3 次，得平均感官评分为80，硬度为6 331.51 N、弹性为0.603 mm、咀嚼性为2 994.807 N、黏性为-244.932 N，与理论值接近。说明该数学模型可靠，可用于玉米粑粑最佳工艺参数的预测。对其进行微观结构的观察，结构如图4 所示。

图4 最优配方产品的2 倍微观结构图Fig.4 Two-fold microstructure diagram of the optimal formulation products

由图4 可知，与未经优化的相比较，其结构排列整齐，轮廓明显。

2.4 质量评价结果

玉米粑粑营养成分如表10 所示。

表10 玉米粑粑营养成分Table 10 Nutritional composition of corn pancake

由表10 可知，最优工艺制得的玉米粑粑中未测出脂肪，表明该产品符合健康低脂的健康理念，而蛋白质、碳水化合物含量较高，能满足营养和能量需求。

3 结论

为优化恩施玉米粑粑工业化生产加工工艺，基于响应面法对恩施传统玉米粑粑进行感官评价及微观结构分析，得到最优工艺条件为预处理玉米面200 g、糯米（常温浸泡12 h）100 g、白砂糖11.0 g、耐高糖酵母0.09 g、发酵温度29.0 ℃、发酵时间为3 h。实际测得玉米粑粑感官评分80，弹性为0.603 mm、硬度为6 331.51 N、咀嚼性为2 994.807 N、黏性为-244.932 N。测得试验值与模型回归值一致性良好，试验误差小，可以用此模型分析、预测各因素对恩施玉米粑粑感官评分值的影响，为后续工业化的生产提供理论支撑。