基于智能蒸箱的饅頭發(fā)酵和蒸制時(shí)間的優(yōu)化

王科瑜，王鳳麗，楊宏旭，陳東坡，李阿敏，王勇，周鵬，*

（1.江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇無錫214122；2.杭州老板電器股份有限公司，浙江杭州311100）

饅頭（steamed bread）作為最具東方代表性的主食之一，也是中國民族飲食文化的象征。饅頭是以小麥粉為原料，加入適量的發(fā)酵劑和水，揉制成面團(tuán)后，經(jīng)成型、發(fā)酵醒發(fā)和蒸制等步驟制作完成。隨著人們生活水平的提高，大眾對(duì)饅頭品質(zhì)的要求也越來越高[1]，優(yōu)質(zhì)的饅頭應(yīng)柔軟而有筋力、彈性好而不發(fā)黏、內(nèi)部有層次呈均勻的微孔結(jié)構(gòu)[2-3]。

在發(fā)酵過程中，一方面酵母進(jìn)行有氧呼吸產(chǎn)生CO2，使面團(tuán)膨脹，在醒發(fā)后內(nèi)部呈蓬松的海綿狀，因此蒸制后有松軟的口感；另一方面，在發(fā)酵過程中，面團(tuán)內(nèi)產(chǎn)生一系列的化學(xué)變化，比如，酵母無氧呼吸產(chǎn)生的乙醇與有機(jī)酸結(jié)合生成酯類，改善饅頭風(fēng)味[4-5]。在饅頭蒸制過程中，隨著蒸制時(shí)間的變化，饅頭的pH值、微生物、還原糖含量等都會(huì)變化，影響?zhàn)z頭的質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味[6]。因此，饅頭的發(fā)酵時(shí)間和蒸制時(shí)間對(duì)饅頭的品質(zhì)至關(guān)重要。

饅頭的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有比容和質(zhì)構(gòu)等物理評(píng)價(jià)指標(biāo)，以及感官評(píng)價(jià)指標(biāo)[7]。饅頭的質(zhì)構(gòu)主要通過質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行檢測(cè)，質(zhì)構(gòu)儀測(cè)試指標(biāo)主要為硬度、彈性、咀嚼性和回復(fù)性等，質(zhì)構(gòu)儀壓縮張弛性可以較好地反映饅頭的適口性，能對(duì)饅頭品質(zhì)進(jìn)行客觀量化評(píng)價(jià)[8]。當(dāng)饅頭外觀形狀較好、體積較大、感官評(píng)價(jià)品質(zhì)較好時(shí)，質(zhì)構(gòu)儀測(cè)試的彈性和回復(fù)性越好，饅頭品質(zhì)越好[9]。

隨著智能廚電行業(yè)的飛速發(fā)展，越來越多的智能廚電企業(yè)希望將模式菜單簡(jiǎn)單化、集成化，從而實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者在交互界面前端的簡(jiǎn)易操作，為消費(fèi)者的家庭烹飪提供最大的便捷。智能蒸箱的出現(xiàn)，很好地將電煮鍋功能和明火烹飪等功能整合為一體，實(shí)現(xiàn)了家庭烹飪的簡(jiǎn)約化和多樣化。由于智能蒸箱與傳統(tǒng)蒸煮鍋等電器的加熱環(huán)境不同，因此其相關(guān)烹飪工藝參數(shù)無法直接應(yīng)用于智能蒸箱。目前，智能蒸箱行業(yè)亟待解決的主要問題是，各種食材加熱程序的確定和優(yōu)化，從而為實(shí)現(xiàn)一鍵式智能烹飪提供數(shù)據(jù)支持。

本研究旨在通過測(cè)定饅頭的比容和質(zhì)構(gòu)等指標(biāo)，同時(shí)結(jié)合感官評(píng)價(jià)指標(biāo)，優(yōu)化出饅頭前發(fā)酵、后發(fā)酵和蒸制時(shí)間，從而為家用智能蒸箱一鍵化烹飪方式的實(shí)現(xiàn)提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 原料

家用小麥粉：河北金沙河集團(tuán)；高活性干酵母：安琪酵母股份有限公司；優(yōu)質(zhì)白砂糖：中糧集團(tuán)有限公司；速凍刀切饅頭：三全食品股份有限公司。

1.1.2 設(shè)備

ZQB400-S226型蒸汽爐：杭州老板電器股份有限公司；勝道SC236A和面機(jī)：佛山勝道電器；TA.XT Plus型質(zhì)構(gòu)儀：英國Stable Micro System；PL2002型電子天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；UT322型熱電偶：優(yōu)利德科技（中國）有限公司。

1.2 方法

1.2.1 饅頭蒸制

本試驗(yàn)中，饅頭蒸制的發(fā)酵過程采用快速面團(tuán)發(fā)酵法，參照GB/T 20571-2006《小麥儲(chǔ)存品質(zhì)判定規(guī)則》中饅頭的制備方法，工藝流程為：原輔料混合→第一次和面→面團(tuán)發(fā)酵→第二次和面→成型→醒發(fā)→蒸制[1]。

1.2.1.1 前發(fā)酵時(shí)間的確定

按照1.2.1步驟制作饅頭，參照文獻(xiàn)，將饅頭的前發(fā)酵時(shí)間分別設(shè)為 40、50、60、70 min，觀察饅頭品質(zhì)的變化情況[10]。

1.2.1.2 后發(fā)酵時(shí)間的確定

在前發(fā)酵時(shí)間優(yōu)化的基礎(chǔ)上，對(duì)饅頭的后發(fā)酵時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，在0～30 min內(nèi)每隔5 min取點(diǎn)，觀察饅頭品質(zhì)的變化情況。

1.2.1.3 饅頭蒸制時(shí)間的確定

在前、后發(fā)酵時(shí)間優(yōu)化的基礎(chǔ)上，設(shè)定饅頭蒸制時(shí)間分別為 5、10、15、20 min，根據(jù)饅頭比容、質(zhì)構(gòu)和感官品質(zhì)的變化，確定饅頭的最佳蒸制時(shí)間。

1.2.2 饅頭品質(zhì)測(cè)定1.2.2.1 饅頭的比容

饅頭比容可用于判定一定質(zhì)量饅頭的體積膨脹度，比容越大，表明饅頭發(fā)酵越好，膨脹性越佳。試驗(yàn)中將蒸制完成的饅頭冷卻30 min，采用體積置換法進(jìn)行測(cè)定，質(zhì)量采用天平稱量[11]。比容計(jì)算公式為：λ=V/m，式中：λ 為比容，mL/g；V 為饅頭體積，mL；m 為饅頭質(zhì)量，g。

1.2.2.2 饅頭升溫曲線的監(jiān)測(cè)

在饅頭蒸制時(shí)，將熱電偶探頭插入饅頭中心部位，測(cè)定不同條件下蒸箱和饅頭中心升溫曲線。

1.2.2.3 饅頭質(zhì)構(gòu)的測(cè)定

饅頭蒸制結(jié)束后，立即進(jìn)行質(zhì)構(gòu)的測(cè)定，以防冷卻后饅頭質(zhì)構(gòu)變化。試驗(yàn)考察饅頭的質(zhì)構(gòu)指標(biāo)包括硬度、彈性、咀嚼性和回復(fù)性，具體質(zhì)構(gòu)參數(shù)如表1所示。

表1 質(zhì)構(gòu)測(cè)定參數(shù)匯總Table 1 Texture measurement parameters

1.2.2.4 饅頭的感官評(píng)價(jià)

適口性是反映饅頭品質(zhì)的重要指標(biāo)，可通過感官評(píng)價(jià)測(cè)定。采用評(píng)分法對(duì)饅頭感官品質(zhì)進(jìn)行判定，具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表2所示[12-13]。饅頭不同時(shí)間蒸制完成后，100℃統(tǒng)一回溫2 min，隨后進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

表2 饅頭感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Scores of sensory evaluation system for grains steamed bread

2 結(jié)果與分析

2.1 前發(fā)酵時(shí)間的優(yōu)化

饅頭發(fā)酵工藝對(duì)其品質(zhì)的影響非常大。面團(tuán)經(jīng)過一定時(shí)間的前發(fā)酵，酵母在過程中大量繁殖，產(chǎn)生更多的二氧化碳?xì)怏w，導(dǎo)致饅頭坯的體積膨脹，形成疏松多孔的海綿狀結(jié)構(gòu)，使其內(nèi)部的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)完全舒展，增加了面團(tuán)的柔韌性[1，14]。另外，短時(shí)間的前發(fā)酵過程又不至于使面筋溶解或過度拉斷，面團(tuán)的組織結(jié)構(gòu)很好，蒸制出的饅頭光滑飽滿圓潤發(fā)亮。前發(fā)酵過程中，隨著酵母發(fā)酵產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，饅頭的比容、質(zhì)構(gòu)和外觀會(huì)隨之變化。

2.1.1 饅頭比容隨前發(fā)酵時(shí)間的變化

饅頭不同前發(fā)酵時(shí)間下比容的變化見圖1，對(duì)照組為蒸制10 min的速凍刀切饅頭。

圖1 前發(fā)酵時(shí)間對(duì)饅頭比容的影響Fig.1 Effect of pre-fermentation time on the specific volume of steamed bread

隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，酵母細(xì)胞繁殖增多，產(chǎn)氣量也不斷增加，面團(tuán)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被氣體擠壓形成孔洞。隨著孔洞的增多和變大，面團(tuán)體積也逐漸增大，最終蒸制出的饅頭體積也會(huì)相應(yīng)變大，因此比容也逐漸增大[15]。當(dāng)饅頭發(fā)酵超過40 min后，不同前發(fā)酵時(shí)間下饅頭的比容非常接近，基本在2.7 mL/g～2.8 mL/g，且與市售的刀切饅頭相似，相互間不存在顯著性差異（P＞0.05），表明自制饅頭在一定質(zhì)量下其膨脹度總體較好。當(dāng)前發(fā)酵時(shí)間在50 min后，饅頭的比容基本趨于一致，變化較小，因此前發(fā)酵時(shí)間在50 min即可達(dá)到較好的膨脹度。

2.1.2 饅頭質(zhì)構(gòu)隨前發(fā)酵時(shí)間的變化

前發(fā)酵時(shí)間對(duì)饅頭質(zhì)構(gòu)的影響見圖2。

從饅頭硬度結(jié)果可以分析，對(duì)照組及40 min前發(fā)酵組的饅頭硬度值較大，顯著高于50 min～70 min前發(fā)酵組（P＜0.05）。50 min～70 min前發(fā)酵組的饅頭硬度相對(duì)較小，可能是由于隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，面團(tuán)體積不斷地增大，內(nèi)部面筋網(wǎng)絡(luò)被氣體充斥而呈蜂窩狀態(tài)，所以在面團(tuán)通過蒸制后蛋白質(zhì)高溫糊化而使饅頭內(nèi)部形成固定的孔狀結(jié)構(gòu)，饅頭的硬度值隨之減小。50 min～70 min前發(fā)酵時(shí)間其硬度值稍有波動(dòng)，但相互之間無明顯差異（P＞0.05），總體結(jié)構(gòu)變得柔軟疏松。

圖2 前發(fā)酵時(shí)間對(duì)饅頭質(zhì)構(gòu)的影響Fig.2 Effect of pre-fermentation time on the texture of steamed bread

各試驗(yàn)組在彈性方面總體較好，基本維持在0.98%左右，總體彈性較好，相互間無顯著差別（P＞0.05）。咀嚼性的變化趨勢(shì)與硬度相似，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間較短時(shí)，饅頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密，不容易咀嚼，隨著前發(fā)酵時(shí)間的增加，酵母充分發(fā)酵面團(tuán)增加了二氧化碳含量，使得內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加膨松多孔。從回復(fù)性結(jié)果分析，市售刀切饅頭的回復(fù)性較好，數(shù)值達(dá)到0.38%。不同前發(fā)酵組饅頭的回復(fù)性基本在0.32%～0.33%之間，相比回復(fù)性稍差。綜合考慮前發(fā)酵時(shí)間對(duì)饅頭比容和質(zhì)構(gòu)的影響，50 min為最佳前發(fā)酵時(shí)間。

2.2 后發(fā)酵時(shí)間的優(yōu)化

面團(tuán)后發(fā)酵為饅頭制作過程的關(guān)鍵步驟，面團(tuán)經(jīng)一定時(shí)間的后發(fā)酵，成型的饅頭坯逐漸恢復(fù)柔韌性，其硬度降低而延展性增加，面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展有利于蒸制過程中饅頭的膨脹。同時(shí)，酵母發(fā)酵面團(tuán)后可產(chǎn)生更多的風(fēng)味物質(zhì)，在饅頭食用品質(zhì)提高方面有明顯作用[10]。因此，本試驗(yàn)對(duì)饅頭的后發(fā)酵時(shí)間進(jìn)行了優(yōu)化，在0～30 min內(nèi)每隔5 min取點(diǎn)，觀察饅頭品質(zhì)的變化情況。

2.2.1 面團(tuán)塊硬度隨后發(fā)酵時(shí)間的變化

一定大小的面團(tuán)塊經(jīng)過蒸箱38℃后發(fā)酵不同時(shí)間后，立即采用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定其硬度的變化。硬度測(cè)定結(jié)果如圖3所示。

圖3 饅頭不同后發(fā)酵時(shí)間對(duì)面團(tuán)塊硬度的變化Fig.3 Effect of secondary fermentation time on the hardness of dough pieces

隨著后發(fā)酵時(shí)間的延長，酵母進(jìn)一步發(fā)酵產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，使面團(tuán)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)變得越來越膨松，其硬度呈現(xiàn)逐漸降低趨勢(shì)，總體差異顯著（P＜0.05）。0～10 min下降幅度較大，而15 min～30 min時(shí)，硬度呈逐漸緩慢下降趨勢(shì)。

2.2.2 饅頭比容隨后發(fā)酵時(shí)間的變化

一定大小白面團(tuán)塊經(jīng)過蒸箱38℃后發(fā)酵不同時(shí)間后，饅頭蒸制后冷卻30 min測(cè)定其質(zhì)量、體積和尺寸，經(jīng)計(jì)算得到饅頭的比容，圖4為0～30 min不同后發(fā)酵時(shí)間饅頭指標(biāo)的變化。

圖4 后發(fā)酵時(shí)間對(duì)饅頭比容的影響Fig.4 Effect of secondary fermentation time on the specific volume of steamed bread

圖4中饅頭比容隨著后發(fā)酵時(shí)間的延長呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)，同時(shí)在15 min饅頭比容達(dá)到最大值，其中 10 min～25 min比容值接近且差異?。≒＞0.05），與市售刀切饅頭的比容更接近，0、5min和30min在一定質(zhì)量下饅頭體積膨脹度較小。

2.2.3 饅頭質(zhì)構(gòu)隨后發(fā)酵時(shí)間的變化

饅頭質(zhì)構(gòu)指標(biāo)隨后發(fā)酵時(shí)間的變化如圖5所示。

圖5 后發(fā)酵時(shí)間對(duì)饅頭質(zhì)構(gòu)的影響Fig.5 Effect of secondary fermentation time on the texture of steamed bread

從饅頭硬度的變化可以分析，隨著后發(fā)酵時(shí)間的延長，其硬度呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，相互間差異顯著（P＜0.05），發(fā)酵時(shí)間為 10 min～25 min時(shí)饅頭的硬度與市售刀切饅頭相近。后發(fā)酵時(shí)間在0～5 min時(shí)饅頭總體膨脹度較??；而當(dāng)后發(fā)酵時(shí)間為30 min時(shí)，饅頭整體結(jié)構(gòu)塌陷嚴(yán)重，內(nèi)部孔洞粗大且有些老化，下壓一定距離所表現(xiàn)出的力更大。彈性方面，未醒發(fā)的饅頭彈性稍差，而醒發(fā)后的饅頭彈性好且與市售饅頭接近，數(shù)值基本維持在0.97%～0.99%之間。咀嚼性的變化趨勢(shì)與硬度相似，后發(fā)酵時(shí)間短的饅頭由于內(nèi)部較緊實(shí)，咀嚼時(shí)需要做的功更多，隨著饅頭體積的膨脹，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)更為疏松。而后發(fā)酵時(shí)間過長易導(dǎo)致內(nèi)部氣孔過大且網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)牢固，總體不易咀嚼。最后從回復(fù)性分析，饅頭變化趨勢(shì)為先上升后下降，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)過于緊密和牢固不利于樣品外形的保持。因此，隨著后發(fā)酵時(shí)間超過15 min，饅頭的適口性降低。綜合考慮后發(fā)酵時(shí)間對(duì)饅頭比容和質(zhì)構(gòu)的影響，15 min為最佳后發(fā)酵時(shí)間。

2.3 蒸制時(shí)間的優(yōu)化

根據(jù)前發(fā)酵時(shí)間和后發(fā)酵時(shí)間的優(yōu)化結(jié)果，選取前發(fā)酵條件為38℃、50min，后發(fā)酵條件為38℃、15min，饅頭分別蒸制5、10、15 min和20 min，根據(jù)饅頭比容、質(zhì)構(gòu)和感官品質(zhì)的變化，確定饅頭的最佳蒸制時(shí)間。

2.3.1 饅頭升溫曲線隨蒸制時(shí)間的變化

饅頭后發(fā)酵完成后，將熱電偶探頭插入饅頭中心部位，測(cè)定不同蒸制時(shí)間內(nèi)箱體和饅頭中心升溫曲線的變化。試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

從升溫曲線來看，前5 min為箱體的升溫時(shí)間，該階段饅頭的溫度基本維持不變。而5 min～10 min內(nèi)饅頭溫度迅速升高，其升溫速率平均可達(dá)9.4℃/min，為其主要的升溫階段。之后10 min～25 min范圍內(nèi)饅頭溫度基本維持在97℃～98℃。同時(shí)，每一時(shí)間段的后3 min箱體和饅頭中心溫度有所下降。總體而言，饅頭升溫較快，且不同時(shí)間其中心升溫曲線的重合度較好。

2.3.2 饅頭比容隨蒸制時(shí)間的變化

不同蒸制時(shí)間對(duì)饅頭比容的影響見圖7。

饅頭蒸制不同時(shí)間后冷卻30 min，測(cè)定其質(zhì)量、體積和尺寸，觀察其比容的變化。由饅頭的比容變化來看，隨著蒸制時(shí)間的增加饅頭比容呈先上升后下降趨勢(shì)，當(dāng)蒸制時(shí)間為5 min時(shí)，饅頭總體積和質(zhì)量均較小，說明饅頭未完全膨化；隨著蒸制時(shí)間延至10 min，樣品體積和質(zhì)量均有所增加，相對(duì)比容較大，但加熱時(shí)間過長，饅頭比容降低，其中10 min與20 min之間比容存在顯著性差異（P＜0.05）。

2.3.3 饅頭質(zhì)構(gòu)隨蒸制時(shí)間的變化

不同蒸制時(shí)間饅頭質(zhì)構(gòu)的變化如圖8所示。

圖6 饅頭升溫曲線隨蒸制時(shí)間的變化Fig.6 Changes in temperature curve of steamed bread with steaming time

圖7 蒸制時(shí)間對(duì)饅頭比容的影響Fig.7 Effect of steaming time on the specific volume of steamed bread

圖8 蒸制時(shí)間對(duì)饅頭質(zhì)構(gòu)的影響Fig.8 Effect of steaming time on the texture of steamed bread

相關(guān)質(zhì)構(gòu)指標(biāo)隨蒸制時(shí)間的增加均有上升的趨勢(shì)，蒸制時(shí)間為5 min時(shí)，饅頭硬度和咀嚼性較小，樣品未完全成型時(shí)總體較柔軟，彈性和回復(fù)性相對(duì)較差。除彈性外，其硬度、咀嚼性和回復(fù)性與后三者均存在顯著性差異（P＜0.05），可能是由于隨著蒸制時(shí)間的延長，饅頭的蛋白質(zhì)高溫糊化，使饅頭硬度增加，咀嚼性較好。蒸制時(shí)間10 min和15 min得到的饅頭樣品的質(zhì)構(gòu)測(cè)定值較接近，15 min稍有升高但并無顯著區(qū)別（P＞0.05）。而當(dāng)蒸制時(shí)間達(dá)到20 min時(shí)，樣品的硬度和咀嚼性明顯增大，而彈性和回復(fù)性變化較小，此時(shí)饅頭結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化。

2.3.4 饅頭感官品質(zhì)隨蒸制時(shí)間的變化

感官分析結(jié)果見表3。

表3 饅頭感官評(píng)價(jià)分析結(jié)果Table 3 Sensory scores of steamed bread

從評(píng)分結(jié)果來看，饅頭蒸制5 min時(shí)其彈性和韌性稍差，樣品總體香味稍淡，內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)有些緊實(shí)并且在咀嚼中稍許發(fā)黏，其相比于10 min在總分上差別顯著（P＜0.05）。10 min～20 min總體感官品質(zhì)較接近，蒸制20 min的饅頭樣品氣味和食味上稍有增加，樣品的彈性和韌性較好，但外觀上稍有塌陷，咀嚼時(shí)有些黏牙，相比而言，蒸制時(shí)間為10 min時(shí)饅頭樣品的外觀和口感適中，相對(duì)得分較高。

3 結(jié)論

通過對(duì)饅頭前發(fā)酵、后發(fā)酵及蒸制條件的優(yōu)化，本試驗(yàn)得出饅頭蒸制的最佳條件為前發(fā)酵38℃、50 min，后發(fā)酵38℃、15 min，及蒸制100℃、10 min，得到的饅頭樣品比容大、外形飽滿、氣孔細(xì)小均勻、口感柔軟有嚼勁。同時(shí)，對(duì)比不同條件下的試驗(yàn)結(jié)果來看，后發(fā)酵時(shí)間的長短對(duì)樣品口感的影響較大，若發(fā)酵時(shí)間短，得到饅頭雖外形飽滿，但整體膨脹度小。若發(fā)酵時(shí)間過長，則饅頭外形塌陷嚴(yán)重，內(nèi)部氣孔過大且結(jié)構(gòu)粗糙。另外，后發(fā)酵時(shí)間需與蒸制時(shí)間相互配合，如若縮短后發(fā)酵時(shí)間，則可適當(dāng)延長蒸制時(shí)間以得到品質(zhì)較好的饅頭，反之亦然。