大米酵子生產(chǎn)工藝優(yōu)化

張煌，馬永生，李仁和

（1.河南牧業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)院食品工程學(xué)院，河南鄭州450044；2.無(wú)錫太湖可可食品有限公司，江蘇無(wú)錫214000）

大米酵子生產(chǎn)工藝優(yōu)化

張煌1，馬永生1，李仁和2

（1.河南牧業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)院食品工程學(xué)院，河南鄭州450044；2.無(wú)錫太湖可可食品有限公司，江蘇無(wú)錫214000）

為了探討大米酵子的生產(chǎn)工藝優(yōu)化條件，以大米粉為原料，以發(fā)酵力為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，得到大米酵子生產(chǎn)最佳工藝。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，影響大米酵子生產(chǎn)條件的主次順序?yàn)槊拙铺砑恿浚敬笄砑恿浚景l(fā)酵時(shí)間＞水添加量，最優(yōu)酵子制作參數(shù)為米酒添加量30%，大曲添加量4%，水添加量80%（以米粉質(zhì)量為基準(zhǔn)），發(fā)酵時(shí)間12 h，此最佳工藝條件下，酵子發(fā)酵力為653 mL。

大米酵子；發(fā)酵力；工藝

饅頭是我國(guó)傳統(tǒng)主食，歷史悠久，在我國(guó)日常生活中占有重要地位[1]。大米酵子作為饅頭的發(fā)酵劑，在我國(guó)已有上千年的歷史，有文獻(xiàn)曾提到西周時(shí)期記載的“酏食”就是一種發(fā)酵面食制品[2]。公元二世紀(jì)，《齊民要術(shù)》中就記載過(guò)一種發(fā)酵劑的制作方法，取白米熬制成粥，通過(guò)加入甜酒釀發(fā)酵，發(fā)酵后取其濾汁和面，這樣面團(tuán)就可以發(fā)起來(lái)，這就是最早記錄的酵子[3]。傳統(tǒng)發(fā)酵劑中，釀酒酵母是最早被人們用來(lái)釀酒和發(fā)面的一類(lèi)菌種[4-5]。隨著主食產(chǎn)業(yè)化的推進(jìn)，人們對(duì)饅頭的研究也越來(lái)越深入[6-9]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)研究人員對(duì)饅頭的研究主要集中在如何提高饅頭的傳統(tǒng)風(fēng)味方面。面粉雖然是制作饅頭的原料，是影響?zhàn)z頭品質(zhì)的重要因素[10-11]，但是不同優(yōu)質(zhì)面粉對(duì)饅頭的風(fēng)味影響很小。乳酸菌是傳統(tǒng)發(fā)酵劑中重要的菌群[12]，乳酸菌產(chǎn)生的胞外多糖能夠作為食品乳化劑和增稠劑[13]，對(duì)饅頭風(fēng)味有著至關(guān)重要的影響[14]。

大米酵子作為傳統(tǒng)的面食發(fā)酵劑，雖然出現(xiàn)很早，但是發(fā)展比較緩慢，國(guó)內(nèi)主要是以家庭作坊生產(chǎn)為主，生產(chǎn)方式不一，酵子的品質(zhì)、產(chǎn)量都得不到保證，難以在工業(yè)化生產(chǎn)中大批量生產(chǎn)。本實(shí)驗(yàn)在前期實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以發(fā)酵力作為酵子的評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)傳統(tǒng)酵子生產(chǎn)方法進(jìn)行了優(yōu)化，確定最佳的生產(chǎn)工藝，為酵子的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

金苑特一粉：由鄭州金苑面業(yè)有限公司提供；米粉：自制；蒸餾水：鄭州市中天實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；糯米：漢川市竹園精米加工廠提供；大曲：新鄉(xiāng)市鴻福酒業(yè)有限公司提供；米酒：自制。

1.2 儀器與設(shè)備

VF-12C型面包醒發(fā)箱：廣州旭眾食品機(jī)械有限公司；B10型三功能攪拌機(jī)：廣州市番禺力豐食品機(jī)械廠；DS-671型電子秤：上海寺岡電子有限公司；AY120島津托盤(pán)分析天平：日本島津制作所。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 大米酵子的制作方法

米酒、大曲、米粉、溫水（30℃）混合均勻→慢速攪拌（＜15 r/min）條件下發(fā)酵6 h→補(bǔ)加米粉100%、水100%慢速攪拌發(fā)酵4 h→補(bǔ)加175%米粉成型，30℃熱風(fēng)干燥48 h。（各配料比例均以第一次添加米粉總質(zhì)量為基準(zhǔn)，下同）

1.3.2 發(fā)酵力的測(cè)定

測(cè)定參照GB/T 20886—2007《食品加工用酵母》中酵母發(fā)酵力的測(cè)定方法[15]，發(fā)酵力測(cè)定裝置如圖1所示。

取5 g自制酵子，溶解于25 mL蒸餾水中，取1 g NaCl和1.4 g的蔗糖溶于40 mL蒸餾水，再取140 g特一粉于干燥燒杯中，都放于30℃恒溫水浴鍋中保溫30 min。把發(fā)酵劑、氯化鈉和蔗糖溶液倒入面粉中，用和面機(jī)和面15 min制成面團(tuán)。制作的面團(tuán)放入2中密封，再在30℃水浴恒溫條件下發(fā)酵6 h。對(duì)右側(cè)量筒中的水量進(jìn)行紀(jì)錄，每隔30 min紀(jì)錄一次，同一樣品平行測(cè)試3次，取量筒中液體體積平均值作為發(fā)酵力，單位是mL。

1.3.3 酵子生產(chǎn)工藝優(yōu)化單因素試驗(yàn)

分別考察不同的米酒添加量（10%、20%、30%、40%、50%）（以米粉總質(zhì)量為基準(zhǔn)），大曲添加量（1%、2%、3%、4%、5%）、水添加量（60%、80%、100%、120%、140%）、發(fā)酵時(shí)間（8 h、10 h、12 h、14 h、16 h）對(duì)酵子發(fā)酵力的影響。

1.3.4 酵子生產(chǎn)工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)

通過(guò)單因素試驗(yàn)[16]選取米酒添加量、大曲添加量、水添加量、發(fā)酵時(shí)間為評(píng)價(jià)因素，編號(hào)為A、B、C、D，每個(gè)因素選取3個(gè)水平，利用L9（34）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)。試驗(yàn)各因素與水平見(jiàn)表1。

表1 酵子發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗(yàn)因素水平Table 1 Factors and levels of Jiaozi fermentation conditions optimization

2 結(jié)果與分析

2.1 米酒添加量對(duì)酵子發(fā)酵力的影響

米酒作為酵子中微生物的主要來(lái)源，其添加量的多少?zèng)Q定酵子品質(zhì)的好壞，米酒中富含的根霉菌會(huì)在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生淀粉酶，淀粉酶會(huì)將淀粉分解成低分子糖，使得米酒中的還原糖增加，有利于酵母菌的繁殖代謝。根據(jù)上文酵子生產(chǎn)工藝，選取米酒的添加量分別為10%、20%、30%、40%、50%，考察米酒添加量對(duì)酵子發(fā)酵力的影響，結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 米酒添加量對(duì)發(fā)酵力的影響Fig.2 Effect of rice wine addition on fermenting power of Jiaozi

由圖2可以看出，產(chǎn)氣量在90min內(nèi)增長(zhǎng)較為緩慢，90～240 min產(chǎn)氣量較大，在240 min時(shí)10%米酒添加量組的產(chǎn)氣量最少，30%米酒添加組的產(chǎn)氣量最大。米酒的添加量為10%時(shí)，大量產(chǎn)氣的時(shí)間較晚，米酒添加量為30%時(shí)，大量產(chǎn)氣的時(shí)間開(kāi)始最早，40%和50%的米酒添加量條件下發(fā)酵力差別不大。這可能是因?yàn)槊拙浦泻写罅康奈⑸铮ń湍妇?、霉菌和乳酸菌，?dāng)米酒的添加量較少時(shí)，酵子中引入的微生物也較少，酵母菌含量較少，酵子的發(fā)酵力弱；隨著米酒添加量的增加，當(dāng)菌種引入達(dá)到一定數(shù)量之后，微生物在發(fā)酵結(jié)束前達(dá)到生長(zhǎng)穩(wěn)定期，微生物數(shù)量和產(chǎn)氣能力達(dá)到最佳，產(chǎn)生的各種代謝產(chǎn)物會(huì)有可能會(huì)抑制微生物的生長(zhǎng)，所以240 min以后產(chǎn)氣量較少。米酒添加量在30%時(shí)發(fā)酵力最好。

2.2 大曲添加量對(duì)酵子發(fā)酵力的影響

大曲含有多種酵母菌、霉菌和各種酶系，是釀酒的內(nèi)在動(dòng)力。大曲也是一種特殊的酶制劑，能夠?qū)δ繕?biāo)物產(chǎn)生酯化、糖化等多種反應(yīng)，它能夠促進(jìn)酵母菌的繁殖生長(zhǎng)，同時(shí)起到改善酵子品質(zhì)的作用。本實(shí)驗(yàn)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室研究的基礎(chǔ)之上選取了1%、2%、3%、4%、5%的添加量（以米粉總質(zhì)量為基準(zhǔn)）五個(gè)水平，考察不同大曲添加量對(duì)酵子發(fā)酵力的影響，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 大曲添加量對(duì)酵子發(fā)酵力的影響Fig.3 Effect ofDaquaddition on fermenting power of Jiaozi

由圖3可以看出，在90 min前，不同大曲添加量的酵子發(fā)酵力增長(zhǎng)比較平緩，90～240 min，酵子的發(fā)酵力急速增加，在300min時(shí)，大曲添加量4%的發(fā)酵力最大，3%的其次，5%的最小。在大曲的添加量為1%～4%時(shí)，各個(gè)酵子樣品發(fā)酵力差別小，變化趨勢(shì)類(lèi)似；大曲添加量為5%時(shí)，樣品的發(fā)酵力沒(méi)有其他樣品強(qiáng)，發(fā)酵力急劇增加的時(shí)間出現(xiàn)也較晚；由此可知，對(duì)于酵子發(fā)酵力而言并非大曲添加量越多越好，在大曲添加量為4%時(shí)酵子的發(fā)酵力最強(qiáng)。

2.3 水添加量對(duì)酵子品質(zhì)的影響

對(duì)微生物而言，水是影響微生物生長(zhǎng)的重要因素，水通過(guò)溶解營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)為微生物提供生長(zhǎng)因子，同時(shí)也控制發(fā)酵過(guò)程中氧氣的含量。因此，本實(shí)驗(yàn)將水添加量作為考察因素，通過(guò)選取60%、80%、100%、120%、140%（以米粉總質(zhì)量為基準(zhǔn)）五水平進(jìn)行單因素試驗(yàn)，得到結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 水添加量對(duì)酵子發(fā)酵力的影響Fig.4 Effect of water addition on fermenting power of Jiaozi

由圖4可以看出，總體上加水量60%和80%的兩個(gè)酵子發(fā)酵力相差不大，在180 min以?xún)?nèi)比其他樣品更早更多產(chǎn)氣，180min以后產(chǎn)氣量趨于平緩；加水量為100%和120%時(shí)樣品的發(fā)酵力較弱，大量產(chǎn)氣出現(xiàn)的時(shí)間最晚；在300 min時(shí)五個(gè)不同樣品的發(fā)酵力相差不大，加水量為80%時(shí)產(chǎn)氣量最大，這可能是因?yàn)榧铀俊?0%時(shí)，在慢速攪拌發(fā)酵過(guò)程中接觸空氣的面積幾乎沒(méi)有變化，溶解氧氣的量有限，不利于酵母菌的繁殖。結(jié)果表明，酵子的加水量為80%時(shí)產(chǎn)氣速度最快，在300min時(shí)酵子的發(fā)酵力最好。

2.4 發(fā)酵時(shí)間對(duì)酵子品質(zhì)的影響

酵子之所以能作為傳統(tǒng)風(fēng)味發(fā)酵劑，第一是因?yàn)橥ㄟ^(guò)長(zhǎng)時(shí)間發(fā)酵，里面繁殖了大量的酵母菌，在醒發(fā)時(shí)產(chǎn)生大量二氧化碳，是饅頭具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)，第二是因?yàn)橥ㄟ^(guò)長(zhǎng)時(shí)間發(fā)酵，形成各種各樣的風(fēng)味物質(zhì)，使得酵子饅頭具有傳統(tǒng)味。發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)短就決定了酵子的品質(zhì)。發(fā)酵時(shí)間短，酵母菌少，風(fēng)味物質(zhì)少，發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)則會(huì)使酵子積累過(guò)多代謝產(chǎn)物，影響微生物的活性。本實(shí)驗(yàn)在第一次發(fā)酵時(shí)間為6h的前體下，通過(guò)改變第二次發(fā)酵時(shí)間，選取了8h、10h、12 h、14 h、16 h五個(gè)水平作為第二次發(fā)酵時(shí)間進(jìn)行研究，得到結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 發(fā)酵時(shí)間對(duì)酵子發(fā)酵力的影響Fig.5 Effect of fermentation time on fermenting power of Jiaozi

由圖5可以看出，90 min內(nèi)前五個(gè)樣品發(fā)酵力增加比較平緩，90 min后迅速增加，在300 min時(shí)二次發(fā)酵時(shí)間10 h的發(fā)酵力最強(qiáng)，12 h的發(fā)酵力其次，8 h的發(fā)酵力最弱。發(fā)酵時(shí)間為12 h和10 h大量產(chǎn)氣的時(shí)間出現(xiàn)最早，發(fā)酵時(shí)間為8 h時(shí)大量產(chǎn)氣時(shí)間出現(xiàn)最晚，且產(chǎn)氣量較弱。由試驗(yàn)結(jié)果可知，五個(gè)樣品中，在300 min時(shí)，二次發(fā)酵時(shí)間為8 h酵子的的發(fā)酵力最弱，二次發(fā)酵時(shí)間為10 h酵子的發(fā)酵力最強(qiáng)，選擇二次發(fā)酵時(shí)間10 h時(shí)制作酵子較好。

2.5 酵子生產(chǎn)工藝正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，選擇米酒添加量、大曲添加量、水添加量、發(fā)酵時(shí)間四個(gè)因素進(jìn)行正交試驗(yàn)，以作好酵子6 h后的發(fā)酵力作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，設(shè)計(jì)出最佳工藝水平。正交試驗(yàn)結(jié)果與分析見(jiàn)表2，方差分析結(jié)果見(jiàn)表3。

表2 酵子發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 2 Results and analysis of orthogonal experiments for Jiaozi fermentation conditions optimization

由表2可知，4個(gè)因素對(duì)酵子發(fā)酵力影響的主次順序?yàn)锳（米酒添加量）＞B（大曲添加量）＞D（發(fā)酵時(shí)間）＞C（水添加量），最優(yōu)酵子制作參數(shù)為A2B2C2D3，即米酒添加量為30%，大曲添加量為4%，水添加量為80%，發(fā)酵時(shí)間為12 h。由于最優(yōu)條件和正交試驗(yàn)結(jié)果不一致，故需要用上述正交試驗(yàn)得到的最佳工藝條件進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果表明，最佳條件下得到的酵子發(fā)酵力為653 mL，發(fā)酵力優(yōu)于直觀分析結(jié)果A2B1C2D3，說(shuō)明經(jīng)過(guò)正交改良的酵子生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的酵子品質(zhì)更好。

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 3 Variance analysis results of orthogonal experiments

由表3可知，米酒添加量、大曲添加量及發(fā)酵時(shí)間對(duì)結(jié)果影響顯著（P＜0.05）。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用正交試驗(yàn)進(jìn)一步優(yōu)化了傳統(tǒng)酵子的生產(chǎn)工藝，結(jié)果表明，影響酵子發(fā)酵力的主次順序?yàn)槊拙铺砑恿浚敬笄砑恿浚景l(fā)酵時(shí)間＞水添加量，最優(yōu)酵子制作工藝為米酒添加量30%，大曲添加量4%，水添加量80%，發(fā)酵時(shí)間為12 h，在此條件下生產(chǎn)的酵子發(fā)酵力較好，且品質(zhì)穩(wěn)定，適合工業(yè)化生產(chǎn)，其制作的饅頭比酵母制作的饅頭富有更多的傳統(tǒng)風(fēng)味。

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Optimization of production technology of rice Jiaozi

In order to explore the optimum conditions for the production of rice Jiaozi,using rice flour as raw material and fermenting power as main evaluation index,the rice Jiaozi production technology was obtained by single factor and orthogonal experiments.The experimental results showed that the factors affecting rice Jiaozi production conditions in order was rice wine addition,Daquaddition,fermentation time and water addition.The optimal processing conditions were rice wine 30%,Daqu4%,water addition 80%(based on rice flour mass)and fermentation time 12 h.Under these optimal conditions,the fermenting power of Jiaozi was 653 ml.

rice Jiaozi;fermenting power;process

TS213.2

0254-5071（2017）03-0197-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.03.040

2016-10-12

河南省科技攻關(guān)項(xiàng)目（162102210107）

張煌（1988-），男，助教，碩士，主要從事食品資源開(kāi)發(fā)與利用的工作。

ZHANG Huang1,MA Yongsheng1,LI Renhe2

(1.College of Food Engineering,Henan University of Animal Husbandry and Economy,Zhengzhou 450044,China; 2.Wuxi Taihu Cocoa Food Co.,Ltd.,Wuxi 214000,China)