酵子饅頭揮發(fā)性物質(zhì)(香氣)收集與分析研究進(jìn)展

王遠(yuǎn)輝，趙靖雯，劉長(zhǎng)虹

(河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，河南 鄭州，450001)

饅頭是傳統(tǒng)蒸制發(fā)酵面制品，在我國(guó)已有千年歷史，每年有近四成的小麥用于饅頭生產(chǎn)[1-2]。2016年11月國(guó)家發(fā)改委和國(guó)家糧食局聯(lián)合發(fā)布《糧食行業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃綱要》，建議加快推進(jìn)傳統(tǒng)蒸煮米面制品為代表的主食產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，饅頭生產(chǎn)向工業(yè)化、規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。饅頭生產(chǎn)過(guò)程中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是發(fā)酵，工業(yè)化生產(chǎn)中基本都使用商業(yè)活性干酵母發(fā)酵制作饅頭[3]。從20世紀(jì)80年代開始，國(guó)內(nèi)饅頭工業(yè)效仿國(guó)外面包的制作工藝，開始廣泛使用活性干酵母作為發(fā)酵劑，具有發(fā)酵速度快、產(chǎn)氣量大、效率高、饅頭品質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)[4]。但是，此類饅頭風(fēng)味不佳，不如傳統(tǒng)發(fā)酵劑制作的饅頭香氣醇厚，被消費(fèi)者指出“味道”不正宗。

早在三國(guó)時(shí)期，酵子或老面等傳統(tǒng)發(fā)酵劑開始被用于制作饅頭，此做法一直沿續(xù)至今[5]。傳統(tǒng)發(fā)酵劑制作的饅頭(如老面饅頭、酵子饅頭)香氣醇厚，深受消費(fèi)者喜愛。酵子饅頭因其適合工業(yè)化的工藝特點(diǎn)和醇厚誘人的香氣，被研發(fā)人員和生產(chǎn)企業(yè)關(guān)注。但是，由于我國(guó)地域廣闊，各地對(duì)酵子饅頭的稱謂不同，其概念仍存在誤區(qū)，需對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)整理和分辨。酵子饅頭香氣組分被學(xué)者關(guān)注，希望揭示酵子饅頭香氣的呈香化合物。由于香氣研究的復(fù)雜程度高、難度大，學(xué)者們多是研究酵子饅頭的揮發(fā)性物質(zhì)，而且常常只進(jìn)行定性分析，定量測(cè)定較少。本文概述酵子饅頭的概念，以明晰其定義，并總結(jié)酵子饅頭揮發(fā)性物質(zhì)(香氣)的收集、分析與測(cè)定的研究現(xiàn)狀，對(duì)未來(lái)深入研究提出建議，以期為酵子饅頭香氣的研究提供參考。

1 饅頭類型

在研究酵子饅頭香氣之前，需明確酵子饅頭的概念。從發(fā)酵劑的類型區(qū)分饅頭，利用商業(yè)化活性干酵母發(fā)酵的饅頭通常被稱為普通饅頭；利用傳統(tǒng)發(fā)酵劑制作的饅頭被稱為傳統(tǒng)饅頭(老面饅頭、酵子饅頭等)[6]。傳統(tǒng)饅頭主要按照其發(fā)酵劑不同分為三類，分別是酵子饅頭、老面饅頭和酒曲饅頭，目前常用酵子和老面。老面是取前一次制作饅頭的發(fā)酵面團(tuán)作為發(fā)酵劑，主要是面粉和水的混合物，干燥后不易化開使用；其次老面中大部分微生物都會(huì)產(chǎn)酸，使用老面發(fā)酵的面團(tuán)會(huì)發(fā)酸，需要使用堿中和，而且面團(tuán)品質(zhì)不易控制，不適合用于饅頭的工業(yè)化生產(chǎn)[7]。因此，酵子饅頭作為傳統(tǒng)饅頭的典型代表受到關(guān)注，有望將其用于工業(yè)化生產(chǎn)。

提到我國(guó)傳統(tǒng)發(fā)酵劑，也不得不提國(guó)外傳統(tǒng)的面包發(fā)酵劑——酸面團(tuán)(sourdough)，傳統(tǒng)酸面團(tuán)是由活性微生物、面粉和水經(jīng)自然發(fā)酵得到的面團(tuán)[8]。目前，國(guó)外酸面團(tuán)的研究和使用較成熟，主要分為三類(Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型)，統(tǒng)一特征都是使用面粉為原料，但制作工藝存在差別，Ⅰ型酸面團(tuán)類似于我國(guó)的老面，Ⅱ型類似于酵子，Ⅲ型是在傳統(tǒng)發(fā)酵后又添加乳酸菌再發(fā)酵制得[9-10]。出于與國(guó)際接軌的考慮，國(guó)內(nèi)學(xué)者撰寫的關(guān)于我國(guó)傳統(tǒng)發(fā)酵劑研究的英文論文中，也使用酸面團(tuán)一詞。

2 酵子饅頭

酵子饅頭是指由酵子作為發(fā)酵劑制作的饅頭，酵子是一種菌種混合發(fā)酵的發(fā)酵劑，基本以米粉作為基料，加入米酒、酒醪或酒曲發(fā)酵后再經(jīng)過(guò)干燥制成[11]。目前市場(chǎng)上常見的酵子多為大米粉酵子，所制作的饅頭具有特殊的風(fēng)味和口感。酵子基料除了米粉，也可用玉米粉、淀粉、小米粉或小麥麩皮。但是使用小米粉和玉米粉制作的酵子，本身呈黃色，用此蒸制的饅頭外觀品質(zhì)將受到影響，不適合工業(yè)化生產(chǎn)。因此，目前市場(chǎng)上常見的酵子為大米粉酵子，而且制作工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備少、成本低，所制作的饅頭具有特殊的風(fēng)味和口感，深受消費(fèi)者喜愛。

酵子在不同地方制作方式不同，風(fēng)味也略有不同，在北方各省份均保留有酵子的傳統(tǒng)制作方法，文獻(xiàn)報(bào)道中有河北邢臺(tái)、山東青島、北京、甘肅蘭州、安徽合肥、黑龍江哈爾濱、山西臨汾、運(yùn)城、晉南地區(qū)、河南鄭州、焦作、駐馬店、商丘、許昌、南陽(yáng)、信陽(yáng)，被研究較多的是河南省各地區(qū)的酵子[12-14]。河南是小麥主產(chǎn)區(qū)，食用酵子饅頭歷史悠久，具有代表性的地區(qū)如商丘、南陽(yáng)、許昌。商丘酵子用大曲發(fā)酵，以玉米粉為原料經(jīng)過(guò)多次續(xù)面發(fā)酵而成，但略帶黃色，不適合工業(yè)化使用；許昌酵子以小曲和老酵頭為酵種，以小麥粉和水制成面絮發(fā)酵，但干燥后使用不易化開；南陽(yáng)酵子以小曲和老酵頭為酵種，以大米粉為原料，經(jīng)過(guò)多次發(fā)酵制成，使用方便[15]。在南陽(yáng)，酵子饅頭廣受歡迎，酵子不僅在家庭中自用，并在市場(chǎng)上銷售，形成固定的酵子市場(chǎng)，曾經(jīng)有一條街被稱為“酵子街”。酵子饅頭誘人的第一點(diǎn)便是香甜的香味，不需專業(yè)評(píng)委，普通百姓便可通過(guò)香氣辨認(rèn)出酵子饅頭。因此眾多學(xué)者將酵子饅頭揮發(fā)性物質(zhì)(香氣)作為一項(xiàng)重要指標(biāo)進(jìn)行分析。

3 酵子饅頭揮發(fā)性物質(zhì)(香氣)研究

3.1 揮發(fā)性物質(zhì)(香氣)收集

酵子饅頭的香氣組分屬于揮發(fā)性物質(zhì)，由于香氣涉及人的感官評(píng)價(jià)，做到準(zhǔn)確、可靠、科學(xué)的分析評(píng)價(jià)較難，所以眾多研究中只是分析饅頭的揮發(fā)性物質(zhì)。不論是分析酵子饅頭揮發(fā)性物質(zhì)，還是香氣組分，其首要任務(wù)是收集酵子饅頭的揮發(fā)性物質(zhì)(香氣)。由表1可知，同時(shí)蒸餾萃取(SDE)、頂空固相微萃取(HS-SPME)和吹掃捕集(purge and trap)被用于收集饅頭的揮發(fā)性物質(zhì)。

表1 饅頭揮發(fā)性物質(zhì)(香氣)分析類文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistical analysis of volatile substances(aroma) in Chinese teamed bread

續(xù)表1

序號(hào)發(fā)酵劑收集方法分析技術(shù)定性分析定量測(cè)定結(jié)果5活性干酵母SDE、HS-SPMEGC-MS質(zhì)譜圖定性外標(biāo)法半定量SDE收集饅頭樣品揮發(fā)性化合物25種,SPME收集饅頭樣品中50種揮發(fā)性化合物,主要有醇、醛、酮和酯等。比較后發(fā)現(xiàn),SPME收集的樣品中濃度較低的化合物,SDE收集的樣品的GC-MS總離子流色譜圖的分離效果優(yōu)于SPME[16]。65種酸面團(tuán)(產(chǎn)自甘肅、山西、黑龍江、河南、安徽)SDE、HS-SPME、吹掃捕集GC-MS、GC-O質(zhì)譜圖定性、RI值定性峰面積歸一化法測(cè)得相對(duì)含量SDE收集的傳統(tǒng)發(fā)酵劑制作的饅頭的芳香族化合物中,常見的有(E)-2-壬烯醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛;SPME和吹掃捕集收集的香氣組分主要是乙醇和乙酸。3種不同的香氣提取方法相結(jié)合,可更好地考查饅頭香氣組成[17]。75種傳統(tǒng)面食發(fā)酵劑(產(chǎn)自甘肅、山西、黑龍江、河南、安徽)SDE、HS-SPME、吹掃捕集GC-MS、GC-O質(zhì)譜圖定性、RI值定性峰面積歸一化法測(cè)得相對(duì)含量SDE技術(shù)收集5種傳統(tǒng)發(fā)酵劑制作的饅頭的香氣組分為19種化合物,SPME技術(shù)收集到21種化合物,吹掃捕集技術(shù)收集到12種化合物。3種技術(shù)分析結(jié)果各有側(cè)重,SDE結(jié)合SPME技術(shù)可分析饅頭中低沸點(diǎn)與高沸點(diǎn)的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。通過(guò)GC-0嗅聞發(fā)現(xiàn),饅頭中香氣組分的味道主要以香甜、果香、青草香味為主[18]。8河南周口酵子、活性干酵母HS-SPMEGC-MS質(zhì)譜圖定性峰面積歸一化法測(cè)得相對(duì)含量分析不同品種饅頭樣品的風(fēng)味特性,發(fā)現(xiàn)老面發(fā)酵能夠提高饅頭風(fēng)味物質(zhì)種類和含量,尤其是醇類和酯類[19]。9活性干酵母、植物乳桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌株Biogreen300、植物乳桿菌植物亞種(記為ZLP)HS-SPMEGC-MS質(zhì)譜圖定性峰面積歸一化法測(cè)得相對(duì)含量乳酸菌發(fā)酵酸面團(tuán)使饅頭的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量增高,酸面團(tuán)發(fā)酵饅頭的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總含量增加,且還產(chǎn)生了一些獨(dú)特的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),如乙酸異戊酯、6-甲基-5-庚烯-2-酮、3-辛醇、2-乙基己醇、乙酸-2-苯乙基酯等[20]。10山東青島、河北邢臺(tái)和河南駐馬店酸面團(tuán)HS-SPMEGC-MS質(zhì)譜圖定性峰面積歸一化法測(cè)得相對(duì)含量3個(gè)地方的酸面團(tuán)饅頭都有自己獨(dú)特的酯、醛、烯等風(fēng)味物質(zhì)呈現(xiàn),加堿后酸類和酯類含量下降明顯[21]。11傳統(tǒng)老酵頭(旗艦牌和居民自制2種)、活性干酵母HS-SPMEGC-MS質(zhì)譜圖定性峰面積歸一化法測(cè)得相對(duì)含量從旗艦饅頭(傳統(tǒng)老酵饅頭)中檢出59種揮發(fā)性風(fēng)味成分,天津自制饅頭(傳統(tǒng)老酵饅頭)中檢出51種,安琪饅頭(單一酵母饅頭)中檢出47種,燕山饅頭(單一酵母饅頭)中檢出43種,這些揮發(fā)性成分中主要包括醇類、烴類、酯類、醛類、酮類、芳香類等[22]。12河南南陽(yáng)米粉酵子HS-SPMEGC-MS質(zhì)譜圖定性峰面積歸一化法測(cè)得相對(duì)含量酵子面糊饅頭含有的揮發(fā)性風(fēng)味種類相對(duì)于酵母面糊饅頭和二次發(fā)酵饅頭多,揮發(fā)性物質(zhì)總量最大,但又檢測(cè)不到普通酵母饅頭中含有酮類、醚類成分,使不愉悅氣味成分不能相互混合,影響?zhàn)z頭本身的特有風(fēng)味[23]。

續(xù)表1

序號(hào)發(fā)酵劑收集方法分析技術(shù)定性分析定量測(cè)定結(jié)果13河南南陽(yáng)米粉酵子、活性干酵母HS-SPMEGC-MS質(zhì)譜圖定性峰面積歸一化法測(cè)得相對(duì)含量麩皮酵子面團(tuán)蒸制成饅頭后酯類物質(zhì)受損,而醇類、醛類、酮類、呋喃類物質(zhì)中對(duì)風(fēng)味起提升作用的物質(zhì)含量均增加;麩皮酵子饅頭中呈香物質(zhì)苯乙醇含量為3種饅頭中最高[24]。14河南周口酵子、活性干酵母HS-SPMEGC-MS質(zhì)譜圖定性峰面積歸一化法測(cè)得相對(duì)含量酵子饅頭特有的揮發(fā)性物質(zhì)有1-庚醇、1-辛醇等醇類物質(zhì),癸酸乙酯、甲酸乙酯、苯乙醛、呋喃甲醛等[25]。1524種乳酸菌、活性干酵母HS-SPMEGC-MS、GC-O質(zhì)譜圖定性峰面積歸一化法測(cè)得相對(duì)含量對(duì)24個(gè)不同乳酸菌發(fā)酵的饅頭的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)不同饅頭間醇類風(fēng)味物質(zhì)差異顯著,專性異型發(fā)酵樣品具有濃郁的奶香、花香及水果香氣[26]。16河南商丘玉米酵子HS-SPMEGC-MS質(zhì)譜圖定性峰面積歸一化法測(cè)得相對(duì)含量在24 h的發(fā)酵過(guò)程中,隨著發(fā)酵時(shí)間的增加,揮發(fā)性物質(zhì)中醇類物質(zhì)相對(duì)含量先升后降,酯類物質(zhì)的種類和相對(duì)含量增加,這兩類物質(zhì)可能是面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中揮發(fā)性物質(zhì)的主要貢獻(xiàn)化合物[27]。17河南商丘酵子中一種酵母菌HS-SPMEGC-MS質(zhì)譜圖定性峰面積歸一化法測(cè)得相對(duì)含量酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生的香氣組分主要為酯類、醇類和酸類,主要組分包括乙醇、乙酸乙酯、丁醇、丁酸乙酯等,香氣濃郁。其中,乙醇的相對(duì)百分含量高達(dá)20.33%,乙酸乙酯14.52%,丁醇14.51%,乙酸丁酯13.90%[28]。18添加乳酸菌老面團(tuán)、明登乳桿菌HS-SPMEGC-MS質(zhì)譜圖定性峰面積歸一化法測(cè)得相對(duì)含量添加乳酸菌的老面團(tuán)可以增加饅頭中主要風(fēng)味物質(zhì),如乙醇、3-甲基-1-丁醇、苯乙醇和脂類等,同型發(fā)酵的明登乳桿菌可以增加饅頭中醛類物質(zhì),兼性發(fā)酵的植物乳桿菌可以增加有機(jī)酸的含量[29]。19河南南陽(yáng)酵子HS-SPMEGC-MS質(zhì)譜圖定性峰面積歸一化法測(cè)得相對(duì)含量發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)粉中主要揮發(fā)性物質(zhì)是烴類,所制作的饅頭的主要揮發(fā)性物質(zhì)是醇類、酯類等,前路皮磨、渣磨、尾磨系統(tǒng)粉制作的饅頭風(fēng)味較好,后路系統(tǒng)粉制作的饅頭氣味不佳[30]。20河南焦作老酵頭、活性干酵母HS-SPMEGC-MS質(zhì)譜圖定性峰面積歸一化法測(cè)得相對(duì)含量分析了面粉、發(fā)酵面團(tuán)和老酵頭饅頭及普通饅頭的風(fēng)味物質(zhì),發(fā)現(xiàn)面粉中含有一定數(shù)量的風(fēng)味揮發(fā)物,饅頭在汽蒸過(guò)程中沒有產(chǎn)生醇類,醇類和酯類大多是在酵母發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的[31]。21河南南陽(yáng)酵子HS-SPMEGC-MS質(zhì)譜圖定性峰面積歸一化法測(cè)得相對(duì)含量對(duì)酵子饅頭制作過(guò)程中所用的面粉、面團(tuán)、饅頭的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)小麥粉加工精度降低,三者的揮發(fā)性物質(zhì)種類呈增多趨勢(shì),酵子饅頭比普通饅頭的揮發(fā)性物質(zhì)種類豐富[32]。22活性干酵母HS-SPMEGC-MS質(zhì)譜圖定性峰面積歸一化法測(cè)得相對(duì)含量低剝皮率和高剝皮率小麥粉饅頭的揮發(fā)性物質(zhì)存在顯著差異,電子鼻可區(qū)分出粉率70%左右的饅頭樣品[33]。

續(xù)表1

序號(hào)發(fā)酵劑收集方法分析技術(shù)定性分析定量測(cè)定結(jié)果23活性干酵母HS-SPMEGC-MS質(zhì)譜圖定性峰面積歸一化法測(cè)得相對(duì)含量分析小麥粉、發(fā)酵面團(tuán)和饅頭的揮發(fā)性組分,發(fā)現(xiàn)烴類、醛類、醇類是小麥粉中主要揮發(fā)性物質(zhì),在饅頭的制作過(guò)程中烴類物質(zhì)明顯減少,在蒸制過(guò)程中醇類物質(zhì)因揮發(fā)而減少,產(chǎn)生更多的醛類、雜環(huán)類物質(zhì)[34]。24釀酒酵母、威克漢姆酵母和德爾布有孢圓酵母HS-SPMEGC-MS質(zhì)譜圖定性峰面積歸一化法測(cè)得相對(duì)含量三種酵母(釀酒酵母、威克漢姆酵母和德爾布有孢圓酵母)混合發(fā)酵的饅頭與酵子饅頭的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)最為接近[35]。

已有研究發(fā)現(xiàn)，SDE運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)(2 h)，適合收集饅頭中高沸點(diǎn)、低揮發(fā)性的組分；HS-SPME可直接吸附饅頭的揮發(fā)性物質(zhì)，時(shí)間短、操作簡(jiǎn)單，常被用于收集低沸點(diǎn)揮發(fā)性物質(zhì)和香氣組分[16]。SDE、HS-SPME和吹掃捕集3種方法收集饅頭揮發(fā)性組分時(shí)各有側(cè)重，SDE與HS-SPME結(jié)合更適合收集酵子饅頭中低沸點(diǎn)和高沸點(diǎn)的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)[17-18]。

由表1可知，近80%的研究?jī)H采用HS-SPME技術(shù)收集饅頭揮發(fā)性物質(zhì)，萃取纖維頭常用Divinylbenzene/Carboxen/Polydimethylsiloxane(DVB/CAR/PDMS)和Carboxen/Polydimethylsiloxane(CAR/PDMS)，這是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹Ｒ驗(yàn)橛糜趽]發(fā)性物質(zhì)收集的纖維頭有多種類型，例如Polydimethylsiloxane(PDMS)、Polydimethylsiloxane/Divinylbenzene(PDMS/DVB)、Carbowax/Divinylbenzene(CW/DVB)、Carbowax-Polyethylene Glycol(PEG)、Polyacrylate(PA)和Carbowax/Templated resin(CW/TPR)等，不同萃取頭適合于吸收不同類型的化合物，僅僅使用一種萃取頭并不合適[36]。此外，揮發(fā)性物質(zhì)的收集方式還有SDE、吹掃捕集法、液液萃取法(LLE)、固相萃取法法(SPE)、超臨界流體萃取(SFE)等。萃取使用的溶劑也有多種類型，不同極性溶劑收集的化合物差異極大。所以，僅僅一項(xiàng)技術(shù)并不能完整地收集饅頭揮發(fā)性物質(zhì)。

3.2 定性分析

在揮發(fā)性物質(zhì)的研究中，定性分析幾種方法，第一種是使用化合物標(biāo)準(zhǔn)品，根據(jù)保留時(shí)間確定化合物[37]；第二種是使用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)分析得到的樣品的質(zhì)譜圖與儀器配備的質(zhì)譜圖數(shù)據(jù)庫(kù)(如NIST Library和Wiley Library)進(jìn)行比對(duì)后作出判斷[38]；第三種是計(jì)算被測(cè)酵子饅頭揮發(fā)性物質(zhì)的線性保留指數(shù)(RI)，與已有文獻(xiàn)記載的化合物的RI值進(jìn)行匹配，對(duì)檢測(cè)到的化合物進(jìn)行定性分析，RI值需在氣相色譜-氫火焰離子化檢測(cè)器(GC-FID)系統(tǒng)中測(cè)得[39]。

目前，第一種方法是最準(zhǔn)確可靠的定性方法，而標(biāo)準(zhǔn)品是必不可少的。酵子饅頭所含揮發(fā)性物質(zhì)眾多，少則幾十種，多則上百種，將全部化合物的標(biāo)準(zhǔn)品收集齊全是非常困難的，具備收集齊所有揮發(fā)性物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)品的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室在全球屈指可數(shù)。因此，GC-MS的質(zhì)譜圖比對(duì)功能為定性分析提供了一種解決方案。由表1可知，在酵子饅頭揮發(fā)性物質(zhì)(香氣)研究中，八成以上都只采用第二種方法進(jìn)行定性分析。但是，國(guó)際香精香料協(xié)會(huì)和多個(gè)專業(yè)學(xué)術(shù)期刊指出，揮發(fā)性物質(zhì)或香氣組分分析不能僅僅依靠一種單一的方法(如質(zhì)譜圖比對(duì))進(jìn)行定性分析，應(yīng)同時(shí)使用質(zhì)譜圖和RI值2個(gè)指標(biāo)進(jìn)行定性分析[40]。在饅頭揮發(fā)性物質(zhì)分析中，同時(shí)使用質(zhì)譜圖和RI值2種方法進(jìn)行定性分析的研究較少，如張國(guó)華[18]同時(shí)使用質(zhì)譜圖和RI值2種方法，對(duì)5個(gè)產(chǎn)地的傳統(tǒng)發(fā)酵劑制作的饅頭中揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行定性分析[17-18]；LIU等同時(shí)使用2種方法，對(duì)9種傳統(tǒng)發(fā)酵劑制作的饅頭中揮發(fā)性化合物進(jìn)行定性分析[12]。

同時(shí)，專業(yè)協(xié)會(huì)還規(guī)定，使用GC-MS分析未知揮發(fā)性物質(zhì)時(shí)，如果不使用標(biāo)準(zhǔn)品對(duì)照，分析時(shí)需使用極性和非極性2種不同性能的色譜柱(如DB-5色譜柱和DB-WAX色譜柱等)對(duì)待測(cè)組分進(jìn)行分離，并測(cè)定其質(zhì)譜圖和RI值[41]。通過(guò)以上復(fù)雜的定性分析過(guò)程，其結(jié)果才可作為揮發(fā)性組分定性分析的依據(jù)。

3.3 定量測(cè)定

對(duì)酵子饅頭揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行定性分析之后，還需對(duì)已定性的化合物進(jìn)行定量測(cè)定，為后續(xù)的香氣分析奠定準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。以GC-FID和GC-MS分析為基礎(chǔ)，合適的定量測(cè)定方法是利用不同濃度化合物標(biāo)準(zhǔn)品與其對(duì)應(yīng)的GC色譜圖中峰面積建立工作曲線，計(jì)算出待測(cè)化合物的含量[42]。常用的定量測(cè)定有內(nèi)標(biāo)法和外標(biāo)法兩種，由于香氣組分分析中被測(cè)化合物種類多，收集所有的待測(cè)化合物標(biāo)準(zhǔn)品困難，故外標(biāo)法使用較少，而內(nèi)標(biāo)法使用更多。

前文已提到，收集全部的化合物標(biāo)準(zhǔn)品難度很大。大量研究人員樂于使用操作簡(jiǎn)單、速度快的HS-SPME，但是萃取頭對(duì)吸附的化合物具有特異性，并非對(duì)所有的化合物吸附能力一致，所以SPME并不適合定量分析種類復(fù)雜的揮發(fā)性組分[43]。如果使用外標(biāo)法，利用HS-SPME收集揮發(fā)性物質(zhì)，并使用GC-MS測(cè)定，可稱為半定量測(cè)定。在饅頭的揮發(fā)性化合物測(cè)定中，胡麗花等使用外標(biāo)法測(cè)定活性干酵母制作的饅頭中揮發(fā)性組分[16]；劉晨等采用外標(biāo)法測(cè)定普通饅頭、老面饅頭、復(fù)合發(fā)酵劑饅頭的揮發(fā)性化合物[7]；劉同杰等使用外標(biāo)法，對(duì)傳統(tǒng)發(fā)酵劑制作的饅頭中揮發(fā)性化合物進(jìn)行半定量分析[12]。由表1可知，大量的酵子饅頭揮發(fā)性物質(zhì)的含量測(cè)定僅依靠GC-MS分析中峰面積歸一化法計(jì)算，這只是相對(duì)含量，而且質(zhì)譜檢測(cè)器對(duì)所有化合物的響應(yīng)程度是不同的，峰面積的大小并不能準(zhǔn)確表現(xiàn)濃度高低，更無(wú)從談起準(zhǔn)確的定量測(cè)定。

目前，測(cè)定揮發(fā)性物質(zhì)時(shí)常使用精度高、具有定性能力的GC-MS系統(tǒng)，而常常忽略運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單的GC-FID系統(tǒng)。值得注意的是，F(xiàn)ID是全質(zhì)量型檢測(cè)器，對(duì)同類型化合物的響應(yīng)值幾乎相等，具備優(yōu)良的定量測(cè)定能力，比MS檢測(cè)器的響應(yīng)特性更穩(wěn)定，可作為揮發(fā)性組分定量測(cè)定的檢測(cè)器[44]。因此，面對(duì)揮發(fā)性組分較多的樣品，不需收集所有化合物的標(biāo)準(zhǔn)品，每類化合物使用若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行響應(yīng)值測(cè)定即可[45]。在準(zhǔn)確的定性分析基礎(chǔ)上，通過(guò)GC-FID測(cè)定，結(jié)合內(nèi)標(biāo)物和標(biāo)準(zhǔn)品響應(yīng)值可計(jì)算酵子饅頭揮發(fā)性物質(zhì)的含量。

統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)數(shù)據(jù)處理是研究中不可或缺的重要工作，已有研究利用主成分分析和聚類分析對(duì)3種不同筋力小麥粉的揮發(fā)性物質(zhì)種類進(jìn)行分析[34]，對(duì)乳酸菌發(fā)酵酸面團(tuán)制作的饅頭揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行分析[20]，對(duì)不同乳酸菌發(fā)酵饅頭的揮發(fā)性物質(zhì)種類進(jìn)行分析[35]。統(tǒng)計(jì)學(xué)方法除了主成分分析和聚類分析之外，還有相關(guān)性分析、顯著性分析、響應(yīng)面分析等，均可用于酵子饅頭揮發(fā)性物質(zhì)的數(shù)據(jù)分析。

3.4 香氣特征

前文描述的都是酵子饅頭揮發(fā)性物質(zhì)的分析方法，而酵子饅頭香氣更是關(guān)注的重點(diǎn)。僅僅對(duì)酵子饅頭中揮發(fā)性物質(zhì)收集，再使用GC-FID、GC-MS進(jìn)行定性與定量分析，并不能證實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)是香氣組分。確定酵子饅頭香氣的關(guān)鍵是確定酵子饅頭中哪些揮發(fā)性物質(zhì)能使人感覺到香，這需要與人的嗅覺結(jié)合起來(lái)。氣相色譜-嗅覺辨別法(GC-O)是香氣分析中比較成熟的技術(shù)，主要包括檢測(cè)頻率法、稀釋法和時(shí)間-強(qiáng)度法(OSME)[46]。在饅頭香氣分析中，張國(guó)華等使用GC-O方法對(duì)傳統(tǒng)發(fā)酵劑制作的饅頭的香氣組分進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)其香氣主要以香甜、果香、青草香味為主[17-18]；何曉赟采用GC-O方法評(píng)價(jià)后發(fā)現(xiàn)，添加乳酸菌發(fā)酵制作的饅頭的香氣具有濃郁的奶香、花香及果香[26]。

此外，香氣活力值法(OAV)可用于描述各香氣組分對(duì)酵子饅頭香氣的貢獻(xiàn)程度，使用香氣閾值來(lái)評(píng)價(jià)各組分的嗅感強(qiáng)度，并可通過(guò)香味提取稀釋分析法(AEDA)確定酵子饅頭香氣中影響最大的組分[47]。劉晨等描述了3種饅頭的揮發(fā)性物質(zhì)中醇類、酸類、酯類、羰基化合物類、苯環(huán)類及雜環(huán)類化合物的香氣閾值及對(duì)香味的影響程度[7]。付娜等對(duì)單一酵母菌發(fā)酵制作的饅頭中鑒定出21種揮發(fā)性物質(zhì)的香味特征進(jìn)行了詳細(xì)描述[28]。

3.5 揮發(fā)性物質(zhì)(香氣)來(lái)源分析

在分析饅頭香氣組分的基礎(chǔ)上，對(duì)香氣的產(chǎn)生過(guò)程進(jìn)行探索，酵子饅頭香氣組分的來(lái)源主要有以下幾個(gè)方面：原輔料；發(fā)酵產(chǎn)生的香氣前體物質(zhì)，在酶的作用下產(chǎn)生新的香氣物質(zhì)；面團(tuán)發(fā)酵生成香氣物質(zhì)；蒸制時(shí)面團(tuán)中產(chǎn)生的香氣物質(zhì)。在研究制作饅頭的原料小麥粉時(shí)發(fā)現(xiàn)，小麥粉磨粉產(chǎn)生的各路系統(tǒng)粉中主要揮發(fā)性物質(zhì)是烴類，所制作的饅頭中主要揮發(fā)性物質(zhì)是醇類、酯類等，前路皮磨、渣磨、尾磨系統(tǒng)粉制作的饅頭風(fēng)味較好，后路系統(tǒng)粉制作的饅頭氣味不佳[30]；還發(fā)現(xiàn)隨著小麥粉加工時(shí)出粉率的增加，所制作的饅頭中揮發(fā)性物質(zhì)的種類增加[33]；隨著小麥粉加工精度的降低，饅頭中揮發(fā)性物質(zhì)含量增加[32]；麩皮酵子制作的饅頭從面團(tuán)蒸制成饅頭時(shí)，酯類物質(zhì)有所減少，而醇類、醛類、酮類、呋喃類物質(zhì)增加[24]；同時(shí)酵子饅頭制作過(guò)程中會(huì)添加輔料，例如食用堿的使用，可中和發(fā)酵產(chǎn)生的酸味，酸堿味調(diào)和得當(dāng)，使饅頭風(fēng)味更誘人，但是食用堿的引入會(huì)使風(fēng)味物質(zhì)種類和總量都下降，但主要呈味物質(zhì)醇、醛等變化不大[21]。在面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中，主要產(chǎn)生醇類和酯類物質(zhì)[31]；隨著發(fā)酵時(shí)間(6～24 h)的增加，饅頭揮發(fā)性物質(zhì)中醇類物質(zhì)相對(duì)含量先升后降，而酯類物質(zhì)的種類和相對(duì)含量增加[27]。在蒸制過(guò)程中，醇類物質(zhì)種類并未增加，且含量減少，更多醛類、酮類、醇類和雜環(huán)類物質(zhì)產(chǎn)生[24,31,34]。

在發(fā)酵劑研究方面，眾多學(xué)者探討了不同發(fā)酵劑對(duì)饅頭揮發(fā)性物質(zhì)的影響，早期研究針對(duì)商業(yè)化的活性干酵母發(fā)酵制作的饅頭中揮發(fā)性組分進(jìn)行分析，而此類型饅頭香氣并不誘人，常作為酵子饅頭與老面饅頭的對(duì)照樣品進(jìn)行評(píng)價(jià)[16,20,33-34]；我國(guó)地域廣袤，各地區(qū)都具有本地特色突出的傳統(tǒng)發(fā)酵劑制作饅頭的飲食習(xí)慣，多位學(xué)者從多個(gè)省份地區(qū)(河南、河北、安徽、山東、內(nèi)蒙古、江蘇、黑龍江等)收集老面、酵子等傳統(tǒng)發(fā)酵劑(酸面團(tuán))，研究其揮發(fā)性物質(zhì)的特征和差異，評(píng)價(jià)其香氣組分；除上述固態(tài)傳統(tǒng)發(fā)酵劑之外，研究流體狀態(tài)的酵子面糊發(fā)酵饅頭時(shí)發(fā)現(xiàn)，酵子面糊制作的饅頭中揮發(fā)性物質(zhì)總量較酵母饅頭多，而且香氣更誘人[23]；傳統(tǒng)發(fā)酵劑皆為多菌種混合組成，學(xué)者對(duì)傳統(tǒng)發(fā)酵劑中菌種進(jìn)行分離，得到優(yōu)勢(shì)菌種(包含酵母菌、乳酸菌等)，并分別研究單一菌種或多菌種混合之后作為發(fā)酵劑制作的饅頭中揮發(fā)性物質(zhì)(香氣)組成，菌種如Lactobacillusplantarum、Lactobacillussanfranciscensis、Lactobacillusbrevis、Lactobacillusdelbrueckiisubsp、bulgaricus、Wickerhamomycesanomalus、釀酒酵母、威克漢姆酵母和德爾布有孢圓酵母等，揮發(fā)性物質(zhì)分析發(fā)現(xiàn)不同菌種發(fā)酵制作的饅頭具有各自獨(dú)特的揮發(fā)性化合物[13,18,20,26,28-29,35]。

學(xué)者們?cè)噲D從多方面揭示各種饅頭的揮發(fā)性物質(zhì)產(chǎn)生過(guò)程，并了解揮發(fā)性物質(zhì)在饅頭制作過(guò)程中的變化規(guī)律，但定性與定量方面的欠缺，分析結(jié)果可能存在偏差。國(guó)外學(xué)者使用動(dòng)態(tài)在線頂空固相微萃取技術(shù)(on-line dynamic HS-SPME)，與專用烤爐結(jié)合對(duì)海綿蛋糕的烘焙過(guò)程中揮發(fā)性化合物進(jìn)行監(jiān)控，可同時(shí)跟蹤幾個(gè)香氣組分(如5-羥甲基糠醛和2-甲基丙醛等)的變化過(guò)程[48]。在確定酵子饅頭香氣成分的前提下，分析制作酵子饅頭的原料小麥粉、酵子及其在不同工藝過(guò)程(發(fā)酵過(guò)程和蒸制過(guò)程)中香氣成分的變化規(guī)律，可揭示酵子饅頭香氣的產(chǎn)生過(guò)程。

4 建議及展望

鑒于目前酵子饅頭揮發(fā)性物質(zhì)的研究現(xiàn)狀，對(duì)該領(lǐng)域未來(lái)的研究方向提出如下建議。

(1)收集酵子饅頭揮發(fā)性物質(zhì)(香氣)時(shí)，聯(lián)合使用SDE、HS-SPME和吹掃捕集等方法，并對(duì)收集方法進(jìn)行優(yōu)化，針對(duì)酵子饅頭揮發(fā)性物質(zhì)(香氣)的理化特征，篩選出最適合的收集方案。

(2)采用GC-MS測(cè)得質(zhì)譜圖和GC-FID測(cè)得RI值的雙定性方法，對(duì)酵子饅頭揮發(fā)性物質(zhì)(香氣)進(jìn)行定性分析。若條件允許，可收集初步定性的化合物標(biāo)準(zhǔn)品，進(jìn)行對(duì)照，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定性分析。

(3)在定量測(cè)定時(shí)，可使用GC-FID系統(tǒng)，收集少量的酵子饅頭揮發(fā)性物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)品，添加內(nèi)標(biāo)化合物，利用同系物響應(yīng)值一致的特點(diǎn)進(jìn)行定量分析。若能收集齊全被測(cè)化合物的標(biāo)準(zhǔn)品，可利用標(biāo)準(zhǔn)品配置標(biāo)準(zhǔn)溶液，繪制工作曲線，可準(zhǔn)確定量測(cè)定酵子饅頭中揮發(fā)性物質(zhì)。

(4)在辨別酵子饅頭香氣時(shí)，利用GC-O技術(shù)與經(jīng)過(guò)專業(yè)訓(xùn)練的感官評(píng)價(jià)小組結(jié)合，對(duì)收集和鑒別的酵子饅頭揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行香味評(píng)價(jià)，確定酵子饅頭的呈香化合物。并結(jié)合香氣活力值法(OAV)和香味提取稀釋分析法(AEDA)對(duì)香氣組分進(jìn)行解析，繪制酵子饅頭香氣的“指紋圖譜”。

(5)在分析得到酵子饅頭香氣組分的基礎(chǔ)上，可準(zhǔn)確測(cè)定酵子饅頭中此類化合物的含量，對(duì)其香氣閾值和貢獻(xiàn)度進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，揭示香氣組分的呈香特征，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法(主成分分析和聚類分析等)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，探索關(guān)鍵呈香化合物。

(6)在探明關(guān)鍵呈香化合物的基礎(chǔ)上，可對(duì)其在酵子饅頭制作過(guò)程中進(jìn)行跟蹤檢測(cè)，了解其在饅頭制作過(guò)程中的變化規(guī)律?？山梃b國(guó)外對(duì)面包和蛋糕香氣監(jiān)控的方案，進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)酵子饅頭香氣組分含量，掌握生產(chǎn)過(guò)程中酵子饅頭狀態(tài)。

綜上所述，傳統(tǒng)風(fēng)味饅頭逐漸成為消費(fèi)者喜歡的饅頭類型，酵子饅頭又因其豐富醇厚的香味受到青睞。學(xué)者對(duì)酵子饅頭的香味研究較多，但是多數(shù)研究只限于酵子饅頭的揮發(fā)性物質(zhì)，定性與定量分析并不嚴(yán)謹(jǐn)，并未對(duì)其香氣進(jìn)行系統(tǒng)研究。未來(lái)可從酵子饅頭的香氣入手，對(duì)香氣組分進(jìn)行精確的分析測(cè)定，得到酵子饅頭香氣的“指紋圖譜”，解析關(guān)鍵呈香化合物。跟蹤分析酵子饅頭的香氣組分形成過(guò)程，理清加工過(guò)程中香氣的形成規(guī)律，以及各工藝單元對(duì)香氣的影響程度。同時(shí)，了解關(guān)鍵呈香組分在加工中各環(huán)節(jié)的含量變化，選擇特征性的組分作為關(guān)鍵控制點(diǎn)，為掌握酵子饅頭生產(chǎn)過(guò)程狀態(tài)提供數(shù)據(jù)支持。