酵母與酵子及其制作饅頭揮發(fā)性物質(zhì)分析

孫祥祥，劉長虹*，張 萌，王遠(yuǎn)輝，張 煌

（1.河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院 小麥和玉米深加工國家工程實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450001；2.河南牧業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)院 食品與生物工程學(xué)院，河南 鄭州 450044）

在我國，從饅頭制作所需要的發(fā)酵劑的分類上來看，主要可以分為酵母、酵子和老面頭等幾類。饅頭在生產(chǎn)過程中多使用單一酵母發(fā)酵劑，而在小作坊式或家庭式手工加工方法生產(chǎn)饅頭過程中，為保留饅頭的傳統(tǒng)特色風(fēng)味則多使用酵子作為發(fā)酵劑[1]。由于酵子是一種多菌種面食發(fā)酵劑，并含有大量酵母中不具有的產(chǎn)脂霉菌、產(chǎn)香霉菌和多種細(xì)菌等可增加饅頭風(fēng)味的菌種，使得蒸制的饅頭風(fēng)味獨(dú)特，香甜可口[2-3]，而市售的干酵母則以單一的酵母菌為主，使得兩種發(fā)酵劑產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物存在一定的不同，表現(xiàn)在饅頭的口感和風(fēng)味上存在一定的差異[4-5]。燕雯等[6-9]通過頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用（headspace solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，HSSPME-GC-MS）對小麥饅頭制作過程、不同麥胚含量、紫糯配粉與普通饅頭、酵子發(fā)酵面團(tuán)揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行了研究。王寧等[10]比較分析了干酵母饅頭、加堿和未加堿酵子饅頭樣品中的特有風(fēng)味物質(zhì)差異。王大一等[11]通過比較一次發(fā)酵和二次發(fā)酵饅頭中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)差異發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵條件對饅頭風(fēng)味有顯著影響。蘇東民等[12]通過研究不同干酵母發(fā)酵對饅頭揮發(fā)性物質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)4種饅頭樣品中主要揮發(fā)性物質(zhì)都為醇類、酯類、醛類、酮類、苯環(huán)類和酰胺類，其總體風(fēng)味大致相同。但對于酵母和酵子及其制作饅頭揮發(fā)性物質(zhì)的影響，尚少見文獻(xiàn)報道。本試驗(yàn)利用固相微萃取法提取酵母和酵子及其制作饅頭中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，通過氣質(zhì)聯(lián)用法對揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分離和鑒定，為進(jìn)一步研究饅頭品質(zhì)風(fēng)味作用機(jī)理提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

特一粉：鄭州金苑面業(yè)有限公司；高活性干酵母（低糖）：安琪酵母股份有限公司；蒸餾水：由蒸餾水儀器制得的Ⅲ級水；糯米（湖北孝感珍珠一級）：漢川市竹園精米加工廠；大米：益海嘉里食品營銷有限公司；大曲：河南省南陽市市售；蘇州蜜蜂牌甜酒曲（小曲）：蘇州糧油食品有限公司；米酒：本實(shí)驗(yàn)室自制。

1.2 儀器與設(shè)備

SZH-20雙速雙動和面機(jī)：廣州旭眾食品機(jī)械有限公司；BS600L電子天平：上海友聲衡器廠；101A-3型電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海市實(shí)驗(yàn)儀器總廠；DZF型真空干燥箱：北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司；WFX-12-15-24-0豪華型霧化面食發(fā)酵箱：中山市豐盛電器廠；DS-671電子秤：上海寺崗電子有限公司；手動SPME進(jìn)樣器、50/30 μm DVB/Carboxen/PDMS萃取頭：美國Supelco公司；7890AGC-5975CMS聯(lián)用儀：美國安捷倫公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 米酒制作

糯米和水1∶1（g∶mL）→浸泡（12 h）→過濾→蒸制（45 min）→冷卻（30℃）→1.6%小曲碾磨后溶解在蒸餾水中，與蒸熟糯米攪拌混勻，密封→恒溫（26℃）發(fā)酵48 h→米酒

1.3.2 酵子制作

米粉（大米打碎成80目）、米酒8%、大曲0.5%、小曲4%、溫水375%（30℃）混合均勻→發(fā)酵3 h→補(bǔ)加米粉200%，攪拌均勻成稠糊，發(fā)酵12 h→補(bǔ)加625%米粉、125%溫水，揉成面團(tuán)，發(fā)酵3 h，成泡沫狀→補(bǔ)加83%米粉，攪拌均勻，發(fā)酵2 h→拍餅，25℃鼓風(fēng)干燥48 h

1.3.3 饅頭制作工藝流程及操作要點(diǎn)

面粉、酵子、酵母、水→和面→壓面→成型→醒發(fā)→蒸制→成品

酵子饅頭：將面粉、酵子3%、酵母0.2%、水45%加入和面機(jī)，先低速攪拌2 min，再高速攪拌10 min；自動壓面20次；手工成型；在溫度為35℃、相對濕度為85%的條件下醒發(fā)60 min；用電蒸鍋蒸25 min。

酵母饅頭：將面粉、酵母0.8%、水45%加入和面機(jī)，先低速攪拌2 min，再高速攪拌10 min；自動壓面20次；手工成型；在溫度為35℃、相對濕度為85%的條件下醒發(fā)60 min；用電蒸鍋蒸25 min。

1.3.4 固相微萃取方法

饅頭固相微萃?。喝≈苽浜玫酿z頭芯部3 g放置于萃取瓶中，樣品高度不得超過瓶高的1/2。萃取前，先將萃取頭在氣相色譜進(jìn)樣口老化20min。老化后，將其穿過密封好的頂空瓶中，在60℃恒溫水浴中保溫萃取60 min后，取出萃取頭，拔出針頭，并迅速插入氣相色譜進(jìn)樣口，250℃不分流模式下解吸揮發(fā)性成分5 min。

酵子和酵母固相微萃?。喝“l(fā)酵劑3 g放置于萃取瓶中，樣品高度不得超過瓶高的1/2。萃取前，先將萃取頭在氣相色譜進(jìn)樣口老化20 min。老化后，將其穿過密封好的頂空瓶中，在60℃恒溫水浴中保溫萃取60 min后，取出萃取頭，拔出針頭，并迅速插入氣相色譜進(jìn)樣口，250℃不分流模式下解吸揮發(fā)性成分5 min。

1.3.5 氣相色譜條件

氣相色譜條件：色譜柱為HP-5SILMS毛細(xì)管柱（30m×0.25 mm，膜厚0.25 μm）；程序升溫：柱溫40℃，保持4 min，以6℃/min升溫至230℃，保持12 min；進(jìn)樣口溫度為250℃；以高純氦氣（He）為載氣，流速為1.0 mL/min；進(jìn)樣方式：不分流模式。

1.3.6 質(zhì)譜條件

離子源溫度：230℃；傳輸線溫度：280℃；電離方式為電子電離（electron ionization，EI）；電子能量：70 eV；掃描質(zhì)量范圍：33～500 m/z；數(shù)據(jù)采集方式：全掃描。

1.3.7 揮發(fā)性成分定性與定量分析

樣品中未知揮發(fā)性成分通過工作站美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所（national institute of standards and technology，NIST）11.L標(biāo)準(zhǔn)譜庫自動檢索，導(dǎo)出樣品檢索報告后篩選匹配，保留匹配度＞80的物質(zhì)，去除掉柱流失物質(zhì)（聚甲基硅氧烷化合物）。定量分析采用峰面積歸一化法，計算出各種保留揮發(fā)性成分的相對百分含量。

2 結(jié)果與分析

對酵母和酵子及其制作饅頭中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分析，揮發(fā)性成分的檢測結(jié)果見表1，其種類及含量見表2。

表1 酵母和酵子及其制作饅頭中揮發(fā)性物質(zhì)GC-MS分析結(jié)果Table 1 Results of GC-MS analysis of volatile substances in yeast,JiaoziandMantoumade by yeast andJiaozi

續(xù)表

續(xù)表

表2 酵母和酵子及其制作饅頭中揮發(fā)性物質(zhì)的種類和相對含量Table 2 Types and relative contents of volatile substances in yeast,JiaoziandMantoumade by yeast andJiaozi

由表1和表2可知，酵子和酵母及其制作的饅頭樣品的揮發(fā)性成分?jǐn)?shù)量及相對含量都存在一定差異，說明這四個樣品揮發(fā)性風(fēng)味成分各有特點(diǎn)。利用頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用從酵母中分析鑒定出38種揮發(fā)性風(fēng)味成分，包括醇類4種（6.567%）、醛類5種（6.872%）、烴類24種（83.356%）、芳香類2種（1.947%）、酮類3種（1.256%）；從酵子中分析鑒定出37種揮發(fā)性風(fēng)味成分，包括醇類5種（63.492%）、醛類10種（18.457%）、烴類6種（2.682%）、酯類6種（3.451%）、芳香類2種（0.605%）、酮類2種（0.709%）、其他類6種（10.603%）；從酵母饅頭中分析鑒定出18中揮發(fā)性風(fēng)味成分，包括醇類4種（34.571%）、醛類4種（10.363%）、烴類2種（4.845%）、酯類3種（21.621%）、芳香類2種（3.083%）、酮類1種（1.032%）、其他類2種（24.485%）；從酵子饅頭中分析鑒定出46中揮發(fā)性風(fēng)味成分，包括醇類8種（28.530%）、醛類5種（4.608%）、烴類17種（23.550%）、酯類10種（25.959%）、芳香類3種（2.401%）、酮類1種（0.231%）、其他類2種（14.722%）。

由表1可知，酵母和酵子及其制作饅頭中共有的揮發(fā)性成分類別包括醇類、醛類、烴類芳香類和酮類化合物。分析發(fā)現(xiàn)酵母和酵子及其制作饅頭中共有的揮發(fā)性成分的種類和相對含量有所不同，同時一些特殊揮發(fā)物如雜環(huán)類的存在與否，再加上各類物質(zhì)芳香閾值的高低不同，使得不同樣品的風(fēng)味特性及濃度存在差異[11]。酵母和酵子中共檢出62種揮發(fā)性物質(zhì)，其中有12種揮發(fā)性物質(zhì)是酵母和酵子所共有的，其相對含量分別占總量的70.091%、70.857%。說明酵母和酵子中的揮發(fā)性成分含有一部分相同的物質(zhì)，相對含量幾乎沒有差別。酵母饅頭和酵子饅頭中共檢出64種揮發(fā)性物質(zhì)，其中有16種揮發(fā)性物質(zhì)是酵母饅頭和酵子饅頭中所共有的，其相對含量分別占總量的96.67%、63.954%。說明酵母饅頭和酵子饅頭中的揮發(fā)性成分含有一部分相同的物質(zhì)，但相對含量有差別。

酵子中醇類物質(zhì)相對含量比其他3個樣品中的醇類高，相對含量為63.492%，其中酵子中的苯乙醇相對含量為60.375%。四種樣品中均發(fā)現(xiàn)了苯乙醇。酵子饅頭中苯乙醇的相對含量比酵母饅頭中的苯乙醇要高，為11.957%，該物質(zhì)具有新鮮面包香、清甜的玫瑰花香[13]。酵母中發(fā)現(xiàn)了3,5-辛二烯-2-醇，但制作成酵母饅頭后，被消耗掉。正壬醇只在酵子中被發(fā)現(xiàn)，該物質(zhì)具有玫瑰香氣。酵子制作成饅頭后正壬醇沒有被發(fā)現(xiàn)，說明該物質(zhì)被一些菌種消耗掉。1-辛烯-3-醇在酵母中沒有被發(fā)現(xiàn)，而在酵母饅頭中被發(fā)現(xiàn)，有可能小麥面粉中含有該物質(zhì)[14]，或者在發(fā)酵過程中其他菌種產(chǎn)生1-辛烯-3-醇，該物質(zhì)屬于具有雙鍵的醇類，香氣比較強(qiáng)烈，其具有強(qiáng)烈的蘑菇香味及藥草香韻[15]。正己醇、正庚醇、1-辛烯-3-醇均在酵母饅頭和酵子饅頭中發(fā)現(xiàn)。

醛類可以使食品的香氣更加醇厚，醛類都有助于發(fā)酵食品香氣的形成[16]。由表1和表2可以看出，酵子中醛類的種類最多，為10種。正辛醛只在酵母和酵子中發(fā)現(xiàn)，而制作成饅頭后沒有檢測到正辛醛，該物質(zhì)類似玫瑰和橙皮的香氣。酵子、酵母饅頭和酵子饅頭中均發(fā)現(xiàn)了苯甲醛、苯乙醛、癸醛，而在酵母中沒有檢測到。正己醛只在酵母和酵子中發(fā)現(xiàn)，該物質(zhì)具有生油脂和青草氣及蘋果香味[17]。庚醛只在酵子中發(fā)現(xiàn)，具有水果香味。醛類物質(zhì)芳香閾值較低[13]，可能對饅頭的風(fēng)味有一定的貢獻(xiàn)。

通常酯類由低級飽和脂肪酸與醇類化合而成，具有各種果實(shí)香味，低級酯具有芳香氣味。低分子質(zhì)量酯是無色、易揮發(fā)的芳香液體[8]。由表1和表2可以看出，酵母饅頭中只發(fā)現(xiàn)了3種酯類物質(zhì)，分別為正己酸乙酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯，其相對含量分別為18.662%、1.202%、1.757%，而酵子饅頭中除了這3種酯類外，還發(fā)現(xiàn)了7種酯類。正己酸乙酯具有果香，是濃烈型酒的主體香氣[4]，辛酸乙酯有類似白蘭地香氣并具有甜味，用作調(diào)味品、香料。酵母中沒有檢測到酯類揮發(fā)性物質(zhì)。己酸戊酯、（E）-4-癸烯酸乙酯、丁酸苯乙酯在酵子中被檢測到，而在酵子饅頭并未發(fā)現(xiàn)，說明該物質(zhì)可能被一些菌種消耗分解掉，產(chǎn)生了其他物質(zhì)。

由表1和表2可知，苯乙酮只在酵子和酵子饅頭中檢測到，但相對含量不同，分別為0.179%、0.231%，該物質(zhì)具有有山楂的氣味。酵母、酵子和酵母饅頭中發(fā)現(xiàn)了橙化基丙酮，該物質(zhì)具有木蘭香味[15]。而在酵子饅頭中沒有檢測到橙化基丙酮。酮類化合物香氣閾值較低，賦予饅頭香氣能力較強(qiáng)[13]。酵母中烴類物質(zhì)相對含量分別為83.356%，種類有24種。但烴類物質(zhì)屬于高閾值化合物，對風(fēng)味貢獻(xiàn)較小[18]。酵子和酵子饅頭中檢測到了萘，而酵母和酵母饅頭中沒有檢測到，說明該物質(zhì)是酵子所特有的揮發(fā)性物質(zhì)。酵子中檢測到了異戊酸，有甜潤的果香，以及篤斯越橘樣的香味。但制作成酵子饅頭，并未檢測到，有可能該物質(zhì)與醇類結(jié)合，生成了酯類物質(zhì)。2-正戊基呋喃、吲哚均在酵母饅頭和酵子饅頭中檢測到，但相對含量有所差異。2-正戊基呋喃質(zhì)具有豆香、果香、泥土、青香及類似蔬菜的香韻。

3 結(jié)論

酵母和酵子及其制作饅頭中的共有的揮發(fā)性成分包括醇類、醛類、烴類芳香類和酮類化合物，各類揮發(fā)物質(zhì)的種類和相對含量有所不同，使得樣品風(fēng)味特性及含量存在差異。利用頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用從酵母中分析鑒定出38種揮發(fā)性風(fēng)味成分，酵子中37種，酵母饅頭中18種，酵子饅頭中46種。從數(shù)量上分析，雖然酵母中含有的揮發(fā)物質(zhì)成分很多，但制作成酵母饅頭所產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)數(shù)量有所下降；而酵子饅頭的揮發(fā)物質(zhì)成分的數(shù)量高于酵子的數(shù)量。從揮發(fā)性風(fēng)味成分的種類上分析，酵母中并未檢測到酯類物質(zhì)。而酮類成分在酵母中檢測到3種，酵子中檢測到了2種，酵母饅頭和酵子饅頭中只檢測到1種；從揮發(fā)性成分的相對含量上分析，酵母中的烴類物質(zhì)相對含量最高，為83.356%；酵子饅頭中的醇類物質(zhì)相對含量最高，為28.530%。酵母中十二烷的相對含量最高為32.874%；酵子中苯乙醇的相對含量最高，為60.375%。酵母饅頭中正己醇相對含量最高，22.992%；酵子饅頭中苯乙醇相對含量最高，為11.957%。不同發(fā)酵劑中含有揮發(fā)性物質(zhì)種類會對饅頭的揮發(fā)性物質(zhì)的種類，相對含量產(chǎn)生影響，并進(jìn)一步影響到饅頭的風(fēng)味和口感。