玉米作为我国种植规模最大的粮食作物,由于其产量高、耐贮、营养成分丰富等特点,在人类的谷物食品摄入中占据了重要的位置[1]。由于玉米自身特点,玉米粉缺乏面筋蛋白且淀粉含量较高,无法在水化后通过二硫键形成稳定的蛋白质网络且容易老化结晶,因此黏性、弹性等较差,这些问题都严重限制了玉米粉制品在食品加工中的应用[2]。饺子皮主要以小麦粉为原料生产,随着面粉加工技术的不断发展,制粉工业追求更加精细的小麦粉,这导致小麦粉中膳食纤维等营养物质大量流失[3]。因此,对玉米粉进行改性处理,优化玉米粉加工特性并改善玉米制品品质,是使其能够替代小麦粉的重要手段。

物理改性处理是食品生产中一种高效、安全、低成本且无污染的改性方式。在物理改性技术中,微波处理通过电磁波引发淀粉分子内部的热效应,促使直链与支链淀粉的部分解构,从而显著提高玉米粉的吸水性、糊化特性及抗老化能力。吴卓昊等[4]研究发现,挤压膨化处理显著提升玉米粉的持水性、凝胶形成能力、持油性及溶解度。邢佳悦等[5]研究发现,高温挤压将会使玉米淀粉发生糊化,淀粉等大分子降解,大量水溶性小分子产生,玉米粉的水结合能力、吸水性指数和膨胀势显著增大,水溶性指数显著提高。

本研究以玉米粉为研究对象,研究物理改性对玉米粉加工特性及玉米蒸饺冻藏的影响。使用微波-蒸制、微波-烤制、蒸制-烤制、挤压膨化4种方法对玉米粉进行改性处理,然后通过分析对玉米面团品质的影响,筛选出较好的玉米面团品质改性方法与混粉比例。在此基础上制备玉米蒸饺饺子皮及蒸饺,并探究冻藏时间对玉米蒸饺饺子皮及蒸饺品质的影响。旨在提高玉米的综合利用率和改善玉米制品品质。

1 材料与方法

1.1 实验材料

玉米粉,获嘉县宗兴玉米加工有限公司;饺子馅,新乡市洪门农贸市场。

1.2 仪器与设备

P70D20N1P微波炉,广东格兰仕微波生活电器制造有限公司;T3-L324D电烤箱,广东美的厨房电器制造有限公司;DS32-ⅡA双螺杆挤压机,山东济南赛信有限公司;DHG-9140A智能电热恒温鼓风干燥箱,上海三发科学仪器有限公司;FE-100高速万能粉碎机,北京市永光明医疗仪器厂;DL-408和面机,东菱电器有限公司;TecMaster快速黏度分析仪,澳大利亚新港科技有限公司;NMI20-040V-I核磁共振成像分析仪,苏州纽迈分析仪器股份有限公司;ME104E电子天平,梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;JMTD 168/140压面机,东孚久恒仪器技术有限公司;DHG-9140A智能电热恒温鼓风干燥箱,上海琅轩实验设备有限公司;Aiphal-2LDplus真空冷冻干燥机,德国CHRIST冻干机有限公司;CR-40色差计,日本美能达公司;HYC-TH-80DH可程式低温培养箱,东莞市泓进检测仪器有限公司;BCD-219D海尔冰箱,青岛海尔股份有限公司;Q200差示扫描量热仪,美国TA公司;TA-XT Plus物性分析仪,英国Stable Micro Systems公司。

1.3 实验方法

1.3.1 物理改性玉米粉及玉米面团的制备

参照ZHANG等[6]、SONG等[7]的方法并加以修改,对玉米粉进行改性处理。

微波-蒸制处理:玉米粉中加入适量蒸馏水,于瓷盘中混匀后,400 W微波处理2 min。样品经45 ℃干燥12 h后,补加水分至水分总添加量为玉米粉质量的30%(质量分数)并充分混匀,置于纱布上沸水蒸制18 min。后续经45 ℃干燥12 h,万能粉碎机粉碎,100目筛筛分后备用。

微波-烤制处理:玉米粉于瓷盘中150 ℃烤制2.5 min,冷却后加入适量水混匀,500 W微波处理2.5 min。样品经45 ℃干燥12 h,万能粉碎机粉碎,100目筛筛分后备用。

蒸制-烤制处理:玉米粉中加入30%(质量分数)水混匀,置于纱布上沸水蒸制18 min,45 ℃干燥12 h后,于瓷盘中140 ℃烤制2.5 min。后续经45 ℃干燥12 h,万能粉碎机粉碎,100目筛筛分后备用。

挤压膨化处理:玉米粉中加入20%(质量分数)水,采用双螺杆挤压膨化机处理,参数设定为:机筒Ⅰ区50 ℃、Ⅱ区130 ℃、Ⅲ区150 ℃,螺杆转速90 r/min,喂料转速50 r/min。膨化样品经45 ℃干燥12 h,万能粉碎机粉碎,100目筛筛分后备用。

玉米面团制备:将微波-蒸制玉米粉、微波-烤制玉米粉、蒸制-烤制玉米粉分别以0%、30%、40%、50%、60%、70%(质量分数)的比例替代原玉米粉,将挤压膨化玉米粉分别以0%、20%、30%、40%、50%、60%(质量分数)的比例替代原玉米粉,并将其混匀。以混合粉的总质量为基准,加入80%(质量分数)的50 ℃的水,转速设置为90 r/min,在室温下搅拌15 min混合成型。将得到4种玉米面团分别用保鲜膜包裹,置于室温下备用。

分别将微波-蒸制玉米混粉(microwave-steamed corn mixture flour,MSF)、微波-烤制玉米混粉(microwave-baked corn mixture flour,MBF)、蒸制-烤制玉米混粉(steamed-baked corn mixture flour,SBF)、挤压膨化混粉(extrusion and expansion mixture flour,EEF)记为MSF、MBF、SBF、EEF,将微波-蒸制玉米混粉、微波-烤制玉米混粉、蒸制-烤制玉米混粉、挤压膨化混粉制成的面团记为MSD、MBD、SBD、EED。

1.3.2 玉米混合粉糊化特性的测定

准确称取3 g样品与25 mL蒸馏水置于铝杯内,搅拌均匀后用快速黏度分析仪进行糊化特性的测定,仪器参数设定如下:960 r/min搅拌10 s,后续转速保持为160 r/min;加温参数为50 ℃下1 min,然后以10 ℃/min的速度升温至95 ℃,并在95 ℃条件下保持4 min,最后以10 ℃/min的速度降温至50 ℃并保持4 min。

1.3.3 玉米面团水分分布的测定

参照苏安祥等[8]的方法,将5 g样品置于玻璃管中,置于射频线圈的中心进行测定。低场核磁共振成像分析仪的参数设置为:主频20 MHz,采样点数80 014,重复扫描次数64,采样间隔2 000 ms,半回波时间6.52 μs,温度32 ℃。

1.3.4 玉米面团质构特性的测定

采用TA-XT Plus物性分析仪测定面团的质构特性,试验参数为:使用P50探头,测试前、中、后速度分别为2、1、1 mm/s,压缩比为70%,压缩时间间隔5 s,触发力5 g。

1.3.5 色度的测定

采用色差仪对玉米粉色泽进行测定,取点均匀,记录玉米粉的L*、a*、b*值。

1.3.6 玉米蒸饺的制备及冻藏实验设计

在面团品质研究的基础上,参考GAO等[9]的方法制作玉米蒸饺饺子皮,选择挤压膨化改性粉60%替代原玉米粉的面团制作玉米蒸饺饺子皮,将面团压延成2.00 mm厚度的面片,用饺子皮模具压成70 mm的圆形饺子皮。将购买的饺子馅和制备好的饺子皮,制作玉米蒸饺,备用。将制备好的饺子皮和玉米蒸饺使用自封袋密封好后,置于-30 ℃可程式低温培养箱中速冻2 h,速冻结束后转移到-18 ℃的冰箱中冻藏,每隔5 d对饺子皮及蒸饺的相关指标进行测定。

1.3.7 玉米蒸饺饺子皮质构特性的测定

将冻藏结束的饺子皮放入蒸锅中,蒸至饺子皮中间无白芯,用滤纸吸干表面水分后,将饺子皮放在质构仪载物台上进行测定。质构仪的参数设定为:P36R探头、测前速度1 mm/s、测中速度0.8 mm/s、测后速度0.8 mm/s、引发力5.00 g、引发距离2 mm、应变位移75%。

1.3.8 玉米蒸饺饺子皮可冻结水含量的测定

参照CUI等[10]的方法并进行修改,在冻藏结束的饺子皮上取出20 mg样品,密封于铝锅中,差式扫描量热仪的参数设定如下:N2流量50 mL/min,样品以10 ℃/min的速率从25 ℃降到-40 ℃,在-40 ℃保持1 min后以相同速率升温到40 ℃,利用TA通用分析软件计算样品的焓值(ΔH)。可冻结水含量计算如公式(1)所示:

(1)

式中:Fw,可冻结水含量,%;ΔH0,纯水焓值,335 J/g;W,饺子皮的含水量,%。

采用105 ℃恒重法测定饺子皮的水分含量,将饺子皮置于(105±2)℃的干燥箱中,使水分全部蒸发,然后根据失去的水分质量来计算水分含量,计算如公式(2)所示:

(2)

式中:W,饺子皮水分含量,%;m1,饺子皮恒重前的质量,g;m2,饺子皮恒重后的质量,g。

1.3.9 玉米蒸饺饺子皮色度的测定

参考国际照明委员会1976年制定的均匀色立体图表色系统,采用 L* 值表示饺子皮的亮度。玉米饺子皮在冻藏结束后快速放在色差仪光源处并严密贴合光源,测定后读取仪器上的 L*值。

1.3.10 玉米蒸饺冻裂率的测定

按照1.3.6节中的方法每组制备30个玉米蒸饺,分别在5、10、15、20 d冻藏结束之后取出,观察冻裂的个数,冻裂率计算如公式(3)所示:

冻裂率

(3)

1.3.11 玉米蒸饺失水率的测定

测定玉米蒸饺的失水率,计算如公式(4)所示:

失水率

(4)

式中:m1、m2,冻藏前和冻藏后玉米蒸饺的质量,g。

1.3.12 玉米蒸饺感官评价的测定

取出冻藏0、5、10、15、20 d的玉米蒸饺,在锅中加入4 000 mL蒸馏水,从每组中随机取出20个玉米蒸饺,置于蒸锅中蒸熟。感官评价小组由10人组成,评价的过程按照表1进行打分,最终结果取平均值。

1.4 数据处理

试验数据采用软件Origin 2024、SPSS 27进行分析,用“平均值±标准偏差”表示实验结果,用ANOVA进行显著性分析,显著水平P为0.05,当P<0.05时,表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 不同改性玉米粉对玉米混粉糊化特性的影响

由表2可知,随着4种改性粉添加量的增加,玉米混粉的峰值黏度、最低黏度及最终黏度均逐渐降低,这可能归因于玉米粉中含有丰富的碳水化合物,在改性过程中,玉米粉受到热和水分的共同作用,会发生吸水膨胀,玉米粉中的淀粉颗粒在吸水膨胀的同时发生破裂糊化,溶解性和溶胀能力增强,使得复配粉的黏度随着改性玉米粉添加量的增多而降低[11-12]。且4组复配粉的崩解值与回生值均显著性降低,崩解值降低表明淀粉与水分子结合得越紧密,淀粉糊体系的热稳定性越好[13-14],而回生值可以反映淀粉的再结晶程度,在一定程度上对淀粉糊的老化过程有直接影响[15]。

随着微波-蒸制、微波-烤制、蒸制-烤制改性玉米粉添加量的增大,混合粉的糊化温度均逐渐上升,这一现象可归因于淀粉无定形区发生重排,逐步转变为结构更为致密的结晶区,同时淀粉分子间形成交联结构,进而提升了体系的抗溶胀能力与抗破裂性能[16]。

2.2 同改性玉米粉对玉米面团水分分布的影响

由表3可知,随着改性玉米粉添加量的增加,面团的弛豫时间(T21、T22、T23)逐渐减小,强结合水(A21)含量逐渐增加,弱结合水(A22)含量以及自由水(A23)含量减小,说明4种改性玉米粉均能够增强面团的吸水性,降低面团中水分的自由度。这可能是因为玉米粉在改性的过程中,淀粉颗粒被破坏,淀粉分子溶出,水分子通过氢键和淀粉分子的游离羟基结合,增强了几种改性玉米粉的水分结合能力,从而使面团中游离水逐渐减少,强结合水逐渐增多。

在所有改性粉不同添加量的试验组中,添加60%挤压膨化玉米粉的面团强结合水含量最高,弱结合水与自由水含量最低,分别为10.95%、88.43%和0.61%。这可能是因为,谷物经过挤压改性处理后,淀粉会具有较强的交联性和凝胶特性,与其他大分子容易结合形成类似于面筋蛋白的网络结构[17],显著优化了面团内部的凝胶网络结构,从而缩短面团弛豫时间,降低自由水含量,提升结合水含量。

2.3 不同改性玉米粉对玉米面团质构特性的影响

如表4所示,随着改性玉米粉添加量的增加,面团的硬度逐渐降低,弹性和内聚性逐渐增大,这说明改性玉米粉的添加有助于改善面团的品质。其中,当添加量相同时,添加挤压膨化玉米粉的面团硬度最低,内聚性最大,胶着性显著降低,同时其面团弹性显著升高。这可能是因为玉米粉在挤压膨化改性过程中经过高温、高压、高剪切力的作用,导致淀粉糊化并被撕裂,成为预糊化淀粉,淀粉糊化后可使淀粉分子膨胀,水分子可进一步渗透到淀粉网络,使原本粗硬的组织结构变得松软[18]。同时,糊化淀粉发生结构重排,面团结构变得更加紧密,形成稳定性更强的凝胶结构[19-20]。

2.4 不同改性玉米粉对玉米面团色度的影响

由表5可知,随着4种改性玉米粉添加量的增加,玉米面团的L*值均显著下降,b*值显著增加,在4种改性方式中,添加60%挤压膨化改性玉米粉形成的面团L*值最低,a*值最大,这可能是因为玉米粉中的还原性糖和在高温、高压、高剪切力作用下蛋白质分解产生的一些游离性氨基酸等物质发生美拉德反应导致的[21]。

2.5 冻藏时间对玉米蒸饺饺子皮质构特性的影响

由表6可知,随着冻藏时间的延长,玉米蒸饺面皮的硬度和胶着性逐渐增大,弹性和内聚性逐渐减小。这可能是因为在冻藏过程中面皮内部的水分与大分子物质结合紧密程度下降,水分从饺子皮内部向表面迁移,水分的转移以及饺子皮内部结构的破坏共同导致硬度增大,品质劣化[22]。同时,冻藏过程中冰晶的生长和重结晶作用会破坏蛋白质网络结构,淀粉分子链在冻藏过程中也会发生重排,淀粉分子结构有序化程度升高,从而导致饺子皮硬度增大、弹性降低。饺子皮内聚性的降低可能是因为饺子皮内部水分分布的状态发生改变,内部结构变得较松散,低温破坏了饺子皮内部结构的稳定性,导致内聚性降低[23]。长期的冻藏处理会显著破坏玉米蒸饺饺子皮的品质。

2.6 冻藏时间对玉米蒸饺饺子皮可冻结水含量的影响

玉米蒸饺饺子皮中的水分以3种状态存在:强结合水、松散的结合水和自由水。其中自由水和部分松散结合水统称为可冻结水,强结合水和剩余部分松散结合水统称为非冻结水,可冻结水含量决定了冻藏过程中冰晶的生成量。

由图1可知,随着冻藏时间的延长,玉米蒸饺饺子皮可冻结水含量逐渐增加。在冻藏过程中,游离水易形成冰晶,从而破坏饺子皮结构。在冻藏20 d后,可冻结水含量由34.54%升高至40.12%,这可能是因为冻藏过程中冰晶的生成和重结晶作用,使蛋白质中极性、非极性氨基酸之间的相互作用减弱,同时降低了饺子皮中水分与淀粉分子之间的结合作用力,导致部分结合水转化成自由水,最终造成饺子皮可冻结水含量增加[24]。

2.7 冻藏时间对玉米蒸饺饺子皮色度的影响

色度是评价饺子皮品质最直观的因素,可以对消费者的购买欲造成很大的影响。由图2可知,随着冻藏时间的延长,玉米蒸饺饺子皮的L*值显著升高。从宏观层面分析,可能是由于饺子皮水分升华变干,外层形成一层薄干粉的白色层,从而提高了饺子皮的L*值。从微观层面分析,可能是因为冻藏环境弱化了饺子皮内部的蛋白质网络结构,导致部分淀粉与网络结构分离,以及失水率的上升导致的[25]。

2.8 冻藏时间对玉米蒸饺冻裂率的影响

冻裂情况是评价蒸饺品质的最直观因素,玉米蒸饺能否长期冻藏也是评价玉米蒸饺品质的重要指标。由图3可知,随着冻藏时间的延长,玉米蒸饺冻裂率显著增大,在冻藏20 d后冻裂率达到了62.2%,冻裂原因可能是饺子馅中水分含量较高,不能完全形成玻璃化态[26],对饺子皮产生较强的膨胀力,超过了饺子皮内部网络结构的承受力,从而产生裂纹。

除此之外,曹蒙等[27]研究表明,冻藏过程中,水分的蒸发和冰晶的升华作用也会导致饺子的开裂。玉米蒸饺的冻裂情况在前10 d没有10～20 d期间的变化明显,这可能是因为在冻藏前期,冰晶对蛋白质网状结构的破坏有限,随着冻藏时间的延长,破坏逐渐增大,导致玉米蒸饺在10～20 d期间的冻裂率显著上升,品质劣化加重。

2.9 冻藏时间对玉米蒸饺失水率的影响

失水指的是在冻藏的条件下由于存在水蒸气压强差,导致玉米蒸饺表面的冰晶会升华到冷冻环境中,造成玉米蒸饺质量的损失。失水严重的话会导致玉米蒸饺的品质劣化,由图4可知,随着冻藏时间的延长,玉米蒸饺的失水率不断上升,且上升的速度随着时间的增加不断放缓,这可能是由于冻藏过程使玉米蒸饺中受损淀粉的含量上升,导致水分流失增大,降低了玉米蒸饺的持水性[28],同时玉米蒸饺内外部的蒸气压差和冰晶的升华也会促使玉米蒸饺内部的水分向外迁移,导致玉米蒸饺进一步失水[29]。

2.10 冻藏时间对玉米蒸饺感官评价的影响

由表7可知,随着冻藏时间的延长,玉米蒸饺冷冻后外观、蒸后颜色、蒸后光泽、耐蒸性、口感以及总分的评价分数均显著减小,这与玉米蒸饺的冻裂率和失水率的测定结果趋势相同。其中,冷冻后的外观、耐蒸性及口感的评价分数分别下降了52.27%、65.52%和60.16%,最佳的食用时间为冷冻0～5 d,冷冻5 d和15 d之后,玉米蒸饺的耐蒸性和口感急剧下降,冷冻20 d后下降趋势放缓。由此可见,冷冻贮藏时间对玉米蒸饺的品质变化影响显著,冷冻贮藏时间越长,品质劣化越严重。

3 结论

研究结果表明,随着4种改性玉米粉添加量增加,玉米混粉峰值黏度、最低黏度等关键黏度指标显著降低;除挤压膨化组糊化温度下降外,其余3组糊化温度均升高。改性粉添加缩短面团弛豫时间,提升强结合水含量,降低弱结合水与自由水含量;60%挤压膨化玉米粉面团的结合水含量最高、自由水含量最低,凝胶结构最优。添加量增加使面团硬度下降、弹性和内聚性提升,挤压膨化处理在同等添加量下表现最优;面团L*值随添加量增加而下降,b*值上升,60%挤压膨化组L*值最低、a*值最高。4种改性玉米粉的适宜添加比例均为60%,其中挤压膨化处理的面团结构均匀、成型性佳,品质最优,选为饺子皮制作原料。冻藏时间延长可使饺子皮硬度、胶着性上升,弹性、内聚性下降;可冻结水含量由34.54%升高至40.12%,L*值上升1.53,冰晶生成与重结晶破坏内部结构,导致品质劣化。冻藏20 d时冻裂率达62.2%,前10 d劣化速度慢于后10 d;失水率显著上升但增速放缓,与淀粉受损及水分子迁移相关。感官总分随冻藏时间持续下降,主要因开裂加剧和口感变差,最佳食用品质维持在冻藏0～5 d。

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Effects of physically modified corn flour on the physicochemical properties of corn dough and frozen storage stability of corn dumplings

ZHANG Liang1, HU Yajie2, SHI Qingyang1, SONG Mengdi1, ZENG Jie1*, GAO Haiyan1, YANG Bo3, WANG Haiying4

1(School of Food Science, Henan Institute of Science and Technology, Xinxiang 453003, China)

2(College of Tourism, Xinyang Vocational and Technical College, Xinyang 464000, China)

3(Yanjin Keming Wugu Daochang Food Co.Ltd., Xinxiang 453200, China)

4(Xinxiang Fuyuan Food Co.Ltd., Xinxiang 453300, China)

ABSTRACT After adding modified corn flour to corn flour to form a mixed flour, the peak viscosity, minimum viscosity, final viscosity, setback value, and breakdown value of the corn mixed flour all significantly decreased with the increase in the amount of modified corn flour added.Except for the gelatinization temperature of extruded expanded corn flour, which decreased with the increase of the addition amount, the gelatinization temperatures of the other three modified corn flours increased with the increase of the addition amount.The relaxation time, weakly bound water content, free water content, L*value, and hardness of the modified corn dough decreased with the increase of the addition amount, while the bound water content, elasticity, cohesiveness, and b* value increased.Among all the modified doughs, the dough with 60% extruded expanded corn flour had the most uniform structure, the best formability, and the best dough quality.The hardness, adhesiveness, frozen water content, and L* value of the dumpling wrappers and steamed corn dumplings made from extruded expanded corn flour significantly increased with the extension of the frozen storage time, while the elasticity and cohesiveness significantly decreased.The freeze cracking rate and water loss rate of the steamed corn dumplings significantly increased.The frozen water content increased by 5.58 percentage points, and the freeze cracking rate increased to 62.2% after 20 days of frozen storage, and the water loss rate increased to 7.99%.According to the sensory evaluation results, the steamed corn dumplings had better eating quality when consumed within 0-5 days of frozen storage.With the extension of the frozen storage time, due to the growth and recrystallization of ice crystals, the internal structure of the steamed corn dumpling wrappers was severely damaged, and the quality deteriorated.

Key words corn flour;physical modification;steamed corn dumplings;steamed corn dumpling wrappers;frozen storage

DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.044342

引用格式：张良, 胡雅婕, 史清扬,等.物理改性玉米粉对玉米面团理化性质及玉米饺子冻藏稳定性的影响[J].食品与发酵工业,2026,52(13):318-326.ZHANG Liang, HU Yajie, SHI Qingyang, et al.Effects of physically modified corn flour on the physicochemical properties of corn dough and frozen storage stability of corn dumplings[J].Food and Fermentation Industries,2026,52(13):318-326.

第一作者：硕士研究生(曾洁教授为通信作者,E-mail:zengjie623@163.com)

基金项目：河南省重点研发专项(231111112200)

收稿日期：2025-08-29,改回日期:2025-12-18