酵母和酵子饅頭的感官及風(fēng)味物質(zhì)GC-MS分析

張亭妍，王宏雁，劉鐘棟

（河南工業(yè)大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，河南 鄭州 450001）

饅頭在中國有著悠久的歷史，在眾多食物的選擇中成為人們的主食[1]，至今約有一千多年的時間[2]。饅頭制作的發(fā)酵劑主要分為酵子和酵母等[3]。酵子是混合的發(fā)酵劑，酵子里含有大量的菌種，其中酵母菌起主要發(fā)酵作用，可能還含有霉菌和細(xì)菌[3]。這些菌種能夠在面團(tuán)發(fā)酵時通過自身進(jìn)行酯化反應(yīng)、中和等反應(yīng)產(chǎn)生獨(dú)特的風(fēng)味物質(zhì)。而干酵母主要是單一的酵母菌，這使得酵母和酵子在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物存在差異對饅頭的風(fēng)味造成一定的影響[3]。長久以來，人們都是自家蒸制饅頭，但隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，饅頭的生產(chǎn)已轉(zhuǎn)向市場。由于酵子饅頭需要更長的時間，更復(fù)雜的工藝，在市場競爭中逐漸被酵母粉饅頭所取代[4]。而市場上的大多數(shù)饅頭為酵母粉發(fā)酵，其風(fēng)味口感異于酵子饅頭，這給消費(fèi)者對饅頭的購買造成一定的影響。鄭金晶等[1]通過質(zhì)構(gòu)儀和感官評價方法研究多種酵母制作的饅頭的品質(zhì)和口感的差異。劉丹蕾等[2]比較分析多種酵母饅頭揮發(fā)性物質(zhì)種類、含量的差異。孫祥祥等[3]對酵母、酵子、酵母饅頭和酵子饅頭風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行鑒定和分析。胡麗花等[4]通過感官評價的方法研究酵母的使用量和面團(tuán)的發(fā)酵時間對饅頭品質(zhì)的差異的影響。宋金麗等[5]研究不同酵母面團(tuán)發(fā)酵pH、酵母的使用量和產(chǎn)氣特性的影響。目前的研究大多都是對酵母饅頭風(fēng)味物質(zhì)的研究，對酵母和酵子饅頭揮發(fā)性物質(zhì)的差異，鮮有相關(guān)文獻(xiàn)報道。本研究利用質(zhì)構(gòu)特性分析、感官評價和固相微萃取（solid phase microextraction，SPME）與氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）法對酵母和酵子饅頭品質(zhì)特性和風(fēng)味進(jìn)行定量定性分析和比較，為酵母和酵子饅頭獨(dú)特的口味及風(fēng)味形成提供重要依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

高筋小麥面粉：河南龍騰面粉有限公司；高活性干酵母（1#～3#）：1#安琪酵母股份有限公司、2#廣東梅山馬利酵母食品有限公司、3#廣州丹寶利酵母有限公司；酵子（4#～6#）：4#河南省南陽市市售、5#河南省新鄉(xiāng)市市售、6#河南省商丘市市售。

1.2 儀器與設(shè)備

LHS-50CL型恒溫恒濕箱：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；B7LB型多功能攪拌機(jī)：上海麗麥機(jī)械有限公司；YMZD350型壓面皮機(jī)：廣州欣加特機(jī)械有限公司；YP1201N型電子天平：上海精密科學(xué)儀器有限公司；BILON-650Y型固相微萃取裝置、Gray50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭：美國Supelco公司；GC7890-MS597氣質(zhì)聯(lián)用儀：美國Agilent公司；TA.XTplus型質(zhì)構(gòu)儀：美國BROOKFIELD公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 饅頭制作

酵子饅頭：采用南陽市三種酵子蒸制饅頭，稱取酵子（面粉質(zhì)量的3%左右），自來水（面粉質(zhì)量的43%左右）。將酵子加入水中捏碎攪拌，與水混合均勻后將稱好的面粉加入其中，在和面機(jī)中和面15 min，將和好的面團(tuán)壓片20次。把壓好的面團(tuán)成型，放入恒溫恒濕箱中醒發(fā)2 h左右（溫度35 ℃，相對濕度80%）。直到成型的饅頭體積膨大為原來的1倍左右。放入蒸鍋中加熱20 min后取出。

酵母粉饅頭：購買梅山酵母粉蒸制饅頭，稱取酵母粉（面粉質(zhì)量的3%左右），自來水（面粉質(zhì)量的43%左右）將酵母粉加入水中攪拌均勻，后將稱好的面粉加入其中，在和面機(jī)中和面15 min，將和好的面團(tuán)壓片20次。把壓好的面團(tuán)成型，放入恒溫恒濕箱中醒發(fā)2 h左右（溫度35 ℃，相對濕度80%）。直到成型的饅頭體積膨大為原來的2倍左右。放入蒸鍋中加熱20 min后取出。

1.3.2 饅頭質(zhì)構(gòu)的測定

選取制備好的酵子和酵母粉饅頭6個，分別在每個饅頭中部切2片25 mm左右的薄片作為樣品，放置在饅頭質(zhì)構(gòu)儀上，采用P/35R壓盤式探頭，對饅頭硬度、膠黏性、咀嚼性、彈性、內(nèi)聚性和回復(fù)性測定，獲取數(shù)據(jù)以平均值計算。

1.3.3 饅頭的感官評價

購買梅山酵母粉3種蒸制饅頭，并標(biāo)號1#～3#，購買南陽市的3種酵子蒸制饅頭，并標(biāo)號4#～6#，從饅頭從外觀色澤、外觀整體協(xié)調(diào)性、外觀氣味、口感以及組織形態(tài)五個方面評定，由10名人員（男5女5）將6種饅頭用按指標(biāo)和特性進(jìn)行評定，各項指標(biāo)滿分10分，滿分60分。感官評價標(biāo)準(zhǔn)見表1[1]，評定的最終得分以平均值計算。

表1 饅頭感官評定標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standards of Mantou

續(xù)表

1.3.4 GC-MS檢測

頂空固相微萃取條件：將15 g樣品放入SPME樣品瓶中，萃取溫度為85 ℃，轉(zhuǎn)速為600 r/min，萃取時間為40 min，再放入氣相色譜進(jìn)樣口，解吸6 min（溫度200 ℃）。

氣相色譜條件：色譜柱為HP-5（30 m×0.53 mm×5 μm）；載氣高純氦氣（純度99.999%），柱溫50 ℃，保持時間10 min，以2 ℃/min速度持續(xù)加熱升溫直至250 ℃，保持20 min。質(zhì)譜條件：電離方式為電子電離（electronic ionization，EI）源；離子源溫度200 ℃；電子能量70 eV；掃描范圍50～800 m/z。根據(jù)所得GC/MS總離子流圖上的峰值，檢索美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所（national institute of standards and technology，NIST）-08數(shù)據(jù)庫得到其對應(yīng)的物質(zhì)，計算出各種風(fēng)味物質(zhì)成分的相對含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 酵母和酵子對饅頭質(zhì)構(gòu)的影響

一般采用質(zhì)地性狀和壓縮張弛性綜合指標(biāo)進(jìn)行饅頭質(zhì)構(gòu)分析[1]。其中質(zhì)地性狀表示是硬度、膠黏性、咀嚼性三者的乘積，且與饅頭品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)，數(shù)值越大，表示饅頭越硬度大且粘牙；壓縮張弛性表示是彈性、內(nèi)聚性、回復(fù)性三者的乘積，且與饅頭品質(zhì)呈正相關(guān)，數(shù)值越大，表明饅頭越有彈性、口感越好且有嚼勁[8-10]。不同酵母和酵子對饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響結(jié)果見表2。由表2可知，結(jié)合質(zhì)地性狀和壓縮張弛性兩者特性綜合從高到低的排列順序為質(zhì)地性狀從低到高的排列為4#酵子（8.95×109）＜5#酵子（9.88×109）＜6#酵子（9.99×109）＜2#酵母（1.38×1010）＜1#酵母（1.79×1010）＜3#酵母（2.31×1010）；壓縮張弛性從高到低的排列為4#酵子（0.114）＞5#酵子（0.106）＞6#酵子（0.101）＞2#酵母（0.092）＞1#酵母（0.089）＞3#酵母（0.088）。結(jié)果顯示，酵子組饅頭的質(zhì)地性狀小于酵母組饅頭且有顯著性差異（P＜0.05）；酵子組饅頭的壓縮張弛性大于酵母組饅頭且有顯著性差異（P＜0.05），由質(zhì)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)果來看，酵子組饅頭相較于酵母組饅頭的質(zhì)地性狀小且壓縮張弛性大，其中4#酵子饅頭的質(zhì)構(gòu)特性最突出。酵子組饅頭的各項的特性無顯著差異（P＜0.05），酵母組饅頭的各項的特性同樣無顯著差異（P＜0.05）。因此，酵子組饅頭質(zhì)構(gòu)特性相較酵母組饅頭更好。

表2 不同酵母和酵子對饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 2 Effect of different yeasts and Jiaozi on textural characteristics of Mantou

2.2 酵母和酵子饅頭的感官評價

食品感官評價的方法是目前評價品質(zhì)的主要方法，雖然有可能存在誤差，但仍是目前評價食品品質(zhì)的主要手段[1]。感官評價對饅頭品質(zhì)的多個方面做出評價，饅頭的口感和風(fēng)味是消費(fèi)者購買的重要因素[2]。不同酵母和酵子對饅頭感官品質(zhì)的影響結(jié)果見表3。

表3 不同酵母饅頭和酵子饅頭的感官評價Table 3 Sensory evaluation of Mantou made by different yeast and Jiaozi

由表3可知，饅頭感官評分順序為4#酵子（36.1分）＞5#酵子（35.8分）＞6#酵子（34.0分）＞2#酵母（33.8分）＞3#酵子（31.5分）＞1#酵母（31.4分），在外觀色澤方面，酵子制作的饅頭色澤且內(nèi)部氣孔多而均勻優(yōu)于酵母制作的饅頭；在風(fēng)味方面，酵子制作的饅頭相比于酵母制作的饅頭香氣更加濃郁。1#～3#酵母饅頭感官評分在31.4～33.8分之間，4#～6#酵子饅頭感官評分在34.0～36.1分之間。結(jié)果表明，酵子饅頭感官評分都高于酵母饅頭，其中4#酵子饅頭評分最高。結(jié)果表明，酵子饅頭風(fēng)味和口感優(yōu)于酵母饅頭且更容易被人們接受和喜愛。

2.3 酵子饅頭與酵母粉饅頭主要?dú)馕段镔|(zhì)差別

根據(jù)表2和表3的結(jié)果，分別用2#酵母、4#酵子作為發(fā)酵劑，蒸制饅頭產(chǎn)生的香氣成分進(jìn)行GC-MS分析，其風(fēng)味成分的總離子流色譜圖譜見圖1。

（20）叉錢苔 Riccia fluitans L.熊源新等（2006）；楊志平（2006）；馬俊改（2006）；洪文（2007，2008）；姚發(fā)興等（2003）；余夏君等（2018）

圖1 2#酵母、4#酵子饅頭風(fēng)味物質(zhì)GC-MS分析總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatogram of flavor components in 2#and 4#Jiaozi Mantou analyzed by GC-MS

將2#酵母饅頭和4#酵子饅頭發(fā)酵代謝產(chǎn)物中揮發(fā)性風(fēng)味成分通過NIST08.L譜庫檢索和數(shù)據(jù)分析，計算出各種風(fēng)味物質(zhì)成分的相對含量，結(jié)果見表4。2#酵母饅頭和4#酵子饅頭風(fēng)味成分相對含量和種類及含量，結(jié)果見表5。

一般來說，饅頭的風(fēng)味物質(zhì)主要來自發(fā)酵劑發(fā)酵代謝過程中產(chǎn)生的揮發(fā)物質(zhì)（食品稱風(fēng)味），對饅頭風(fēng)味口感的起重要作用[3]。本研究利用GC-MS技術(shù)分析酵母和酵子饅頭中的香氣成分的種類、含量進(jìn)行定性定量分析。

由表4和表5可知，利用GC-MS法分析出4#酵子饅頭風(fēng)味物質(zhì)相似度在50%以上的風(fēng)味物質(zhì)共有37種，其中醇類9種（49.56%），酸類5種（10.69%），脂類8種（23.35%），醛類3種（3.81%），酮酚類8種（8.16%），其他類4種（5.36%）。2#酵母饅頭風(fēng)味物質(zhì)相似度在50%以上的風(fēng)味物質(zhì)共有35種，其中醇類5種（34.29%），酸類4種（20.56%），脂類7種（15.5%），醛類4種（6.84%），酮酚類7種（7.18%），其他類8種（14.32%）。

表4 4#酵子和2#酵母饅頭中風(fēng)味物質(zhì)GC-MS分析結(jié)果Table 4 Results of flavor components in 4#Jiaozi and 2#yeast Mantou analyzed by GC-MS

表5 4#酵子和2#酵母饅頭中風(fēng)味物質(zhì)的種類和相對含量Table 5 Types and relative contents of flavor components in 4#Jiaozi and 2#yeast Mantou

對比分析得到，酵子饅頭與酵母粉饅頭中的風(fēng)味物質(zhì)主要為醇類、酸類、醛類、酯類、酮酚類化合物，但由于一些芳香類物質(zhì)閾值的不同和各類物質(zhì)相對物質(zhì)含量的高低不同，致使饅頭的風(fēng)味產(chǎn)生差異[3]。酵子饅頭和酵母饅頭中有分別有37種、35種揮發(fā)性物質(zhì)，其中共有揮發(fā)性物質(zhì)為29種，其相對物質(zhì)含量分別占總量的85.05%、81.78%。說明共同含有的一部分揮發(fā)性物質(zhì)相對含量也有差別。

醇類物質(zhì)含有羥基的化合物其不穩(wěn)定易揮發(fā)，易檢測到香氣[3]。由表4和表5可知，酵子饅頭中醇類物質(zhì)相對含量（49.56%）比酵母饅頭的醇類物質(zhì)相對含量（34.29%）高，兩者主要含有的主要成分為乙醇、糠醇、苯乙醇、丙三醇、異戊醇、1-辛烯-3-醇。其中酵子饅頭中丙三醇的相對含量（22.55%）比酵母饅頭中的相對含量（10.30%）要高，該物質(zhì)具有暖甜味可作為甜味劑和保濕物質(zhì)，使饅頭香甜可口[6]。乙醇酵母饅頭（10.85%）比酵子饅頭（7.99%）相對含量略高，且該物質(zhì)具有酒甘甜香味和刺激性氣味[6]?？反荚诮湍葛z頭（12.57%）比酵子饅頭（6.22%）物質(zhì)相對含量較高，該物質(zhì)具有特殊的青香焦香味[7]。苯乙醇、1-辛烯-3-醇、異戊醇和2-己醇都只在酵子饅頭中發(fā)現(xiàn)，相對物質(zhì)含量分別為5.94%、1.65%、1.14%、0.3%。苯乙醇具有茉莉花香味和面包香味[3，6]。1-辛烯-3-醇有玫瑰和甘草的香味[7]。異戊醇具有蘋果白蘭地香氣[6]。2-己醇具有果香味主要用于漿果類食用香料[8]。醇類物質(zhì)的芳香閾值較高[13]，但由于在饅頭中在含量較高是饅頭風(fēng)味組成的重要成分，所以對饅頭的風(fēng)味有一定的影響。

酸類物質(zhì)可能與饅頭蒸制發(fā)酵過程發(fā)酵劑所含的菌種有關(guān)，從而影響?zhàn)z頭的風(fēng)味口感[3]。由表4和表5可知，酵子饅頭中酸類物質(zhì)相對含量（10.69%）比酵母饅頭的酸類物質(zhì)相對含量（20.56%）低，兩者共同含有成分為乙酸、甲酸、丙酸、丙烯酸，其中酵子饅頭相對含量分別為9.02%、0.71%、0.29%、0.18%，酵母饅頭相對含量分別為15.72%、3.80%、0.68%、0.36%。酸類物質(zhì)使饅頭具有酸味、腐敗氣味，從而影響?zhàn)z頭的風(fēng)味[11]。

酯類物質(zhì)主要脂肪酸與醇類化合形成，具有多種芳香氣味和果實香味[6]。由表4和表5可知，酵子饅頭中脂類物質(zhì)相對含量（23.35%）比酵母饅頭的脂類物質(zhì)相對含量（15.5%）高，兩者含有的共同香氣成分為7種，在酵母和酵子饅頭中都檢測到的物質(zhì)分別為丙醇酸甲酯、乙醇酸甲酯、乙酸乙酯、丁酸異戊酯、3-羥基-γ-丁內(nèi)酯、γ-丁內(nèi)酯、苯乙酸乙酯。苯乙酸乙酯具有甜的具有蘋果香味和蜂蜜香氣[6]。乙酸乙酯有甘甜的酒味和水果的清香[4]。3-羥基-γ-丁內(nèi)酯和γ-丁內(nèi)酯都具有特殊的芳香氣味[6]。只有在酵子饅頭中檢測到的辛酸乙酯（5.92%），具有香甜酒類香氣可作為食品添加劑香料[7]。

醛類物質(zhì)可以有助于增加饅頭發(fā)酵過程的風(fēng)味的形成[3]。由表4和表5可知，醛類物質(zhì)在酵母饅頭和酵子饅頭相對含量為6.84%、3.81%，酵母饅頭的醛類物質(zhì)相對含量相較酵子饅頭較高。酵子饅頭中只發(fā)現(xiàn)了3種醛類物質(zhì)，分別為糠醛、苯乙醛、5-羥甲基糠醛，其相對含量分別為1.96%、0.35%、0.50%，而酵母饅頭中除了上述3種醛類還發(fā)現(xiàn)了5-甲基呋喃醛，該物質(zhì)具有濃濃烈香甜的焦糖味道，可作為食品香料[8]。對饅頭香氣有一定影響。

酮酚類物質(zhì)由脂肪族和芳香族兩類組成[3]。酮酚類物質(zhì)香氣閾值低[3]，氣味活性值較高饅頭香氣較濃。酵子饅頭中酮酚類物質(zhì)相對含量為8.16%，酵母饅頭的酮酚類物質(zhì)相對含量為7.18%。4-羥基-2-環(huán)戊烯-1-酮在酵子和酵母饅頭中物質(zhì)含量較高，分別為4.74%、3.43%，具有糖漿味、焦甜味道[8]。呋喃酮在酵子和酵母饅頭中也檢測到，具有濃烈烘焙焦糖香味和果香[6]。只在酵子饅頭中檢測到4-環(huán)戊烯-1，3-二酮（0.91%），是一種低熱甜味劑，可用作調(diào)味劑[10]。由表4和表5可知，酵子和酵母饅頭中檢測到吲哚、3,5-二甲基吡唑和3-甲基吡唑，都具有刺激性氣味[15]。只在酵母饅頭檢測到烴類物質(zhì)種類有5種，總共相對物質(zhì)含量為12.88%，但烴類物質(zhì)是高閾值化合物[3]，其氣味活性值較低，對香味貢獻(xiàn)較小。

綜合可得，饅頭的風(fēng)味產(chǎn)生是因揮發(fā)性物質(zhì)的產(chǎn)生，其中起主要作用的是醇、酸、酯、醛、酮酚類化合物，雖然兩者物質(zhì)種類差異不明顯，但所含物質(zhì)含量存在差異。酵子饅頭與酵母饅頭相比醇類、酯類物質(zhì)物質(zhì)含量增幅最顯著，分別增加15.27%、7.85%。同時，酵子饅頭增加了多種酵母饅頭不存在的香氣物質(zhì)，這些物質(zhì)之間相互協(xié)調(diào)作用，賦予了饅頭獨(dú)特的風(fēng)味和口感，這也是酵子制作饅頭風(fēng)味口感優(yōu)于酵母制作饅頭的重要因素。

3 結(jié)論

從質(zhì)構(gòu)特性和感官評價可知，酵子饅頭組在質(zhì)地性狀和壓縮張弛性方面優(yōu)于酵母饅頭組且感官評分也較高，其中4#酵子饅頭質(zhì)構(gòu)特性最突出且獲得高分評價（36.1分），從而說明酵子饅頭相比酵母饅頭更容易讓消費(fèi)者接受。采用SPME-GC-MS對其酵母饅頭與酵子饅頭中風(fēng)味物質(zhì)分析可知，從酵母饅頭和酵子饅頭中分別檢出了揮發(fā)性物質(zhì)35種、37種，類別包括醇類、酸類、脂類、醛類和酮酚類化合物。酵母饅頭相比酵子饅頭酸類和醛類化合物的相對含量較高，為20.56%和6.84%。酵子饅頭相比酵母饅頭醇類和脂類化合物的相對含量較高，為49.56%和18.35%。酵子饅頭與酵母饅頭相比醇類、酯類物質(zhì)含量增幅最顯著，同時，有多種香氣成分只在酵子饅頭檢測到。這些物質(zhì)通過種類、相對物質(zhì)含量、感覺閾值之間相互的協(xié)調(diào)作用賦予饅頭獨(dú)特的風(fēng)味，這也是酵子饅頭風(fēng)味口感優(yōu)于酵母饅頭的重要因素。