米酒老面發(fā)酵工藝對饅頭品質(zhì)的影響

孫祥祥，王遠(yuǎn)輝*，姚潔瓊，劉長虹，張 煌，馬永生

（1 河南工業(yè)大學(xué)小麥和玉米深加工國家工程實驗室 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 鄭州450044）

米酒在老面饅頭的制作過程中發(fā)揮重要作用。米酒以糯米和小曲為主要原料，其制作工藝簡單，成本低，酶系豐富，具有糖化、酯化等作用[1-2]，用于老面的制作，可以提高饅頭品質(zhì)。

采用老面（又稱為酸面團(tuán)） 制作饅頭大約有2000年的歷史[3]，是由面團(tuán)經(jīng)過長時間發(fā)酵所制得。老面含有豐富的微生物，在繁殖代謝過程中，可以將大分子蛋白質(zhì)分解成小分子氨基酸、多肽等物質(zhì)，改變食品成分，進(jìn)而改善面團(tuán)的表觀、風(fēng)味和營養(yǎng)等特性[4-5]。

老面饅頭香醇可口，營養(yǎng)豐富，味道極佳，優(yōu)于一次酵母發(fā)酵的饅頭[6]。老面在饅頭發(fā)酵中的應(yīng)用吸引眾多學(xué)者關(guān)注，其中大部分研究重點是酵子老面、酵母老面以及單一、混合菌種發(fā)酵老面[7-9]，然而，關(guān)于米酒老面的制作研究報道還較少。本試驗采用3，5-二硝基水楊酸分光光度法、面筋指數(shù)測定儀、pH 計等方法研究發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度、米酒添加量對米酒老面pH 值、還原糖含量、濕面筋和面筋指數(shù)的影響。在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選取發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度、米酒添加量3 個因素，用響應(yīng)面分析法優(yōu)化米酒老面工藝，為米酒老面饅頭的進(jìn)一步研究奠定基礎(chǔ)。

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）、小曲（甜酒曲），安琪酵母股份有限公司；糯米，吉林市永鵬農(nóng)副產(chǎn)品開發(fā)有限公司；3，5-二硝基水楊酸，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；結(jié)晶酚、亞硫酸鈉、亞鐵氰化鉀、硫酸鋅，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

SZH-20 雙速雙動和面機，廣州旭眾食品機械有限公司；WFX-12-15-24-0 豪華型霧化面食發(fā)酵箱，中山市豐盛電器廠；JBDZ-20 白度儀，上海嘉定糧油儀器有限公司；硬度儀，自制（小麥和玉米深加工國家工程實驗室）；DHP030 恒溫培養(yǎng)箱，上海實驗儀器總廠；pH5F 平面筆式pH 計，上海三信儀表廠；722S 可見分光光度計，尤尼柯（上海）儀器有限公司；JMCZ 面筋指數(shù)測定儀，杭州天成光電有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 米酒制作 參照孫祥祥的方法[6]制作米酒。

1.3.2 米酒老面饅頭的制作 200 g 面粉、120 mL 水與一定量的米酒加入和面機，攪拌10 min，發(fā)酵一定時間，做成米酒老面。

500 g 面粉、300 g 米酒老面、1 g 酵母、200 mL水、1 g 堿加入和面機，攪拌12 min，做成米酒老面面團(tuán)；自動壓面20 次；搓圓，成型；在醒發(fā)箱中醒發(fā)40 min（溫度35 ℃、濕度85%）；電蒸鍋蒸25 min。

1.3.3 待測液的制備 10 g 米酒老面加入90 mL蒸餾水，放在磁力攪拌器上攪拌30 min。量取8 mL 上清液，加入0.5 mL 亞鐵氰化鉀溶液（3.60 g亞鐵氰化鉀于100 mL 容量瓶定容）、0.5 mL 硫酸鋅溶液（7.20 g 硫酸鋅于100 mL 容量瓶定容）和1 mL 的100 mmol/L NaOH，混合均勻，離心（3 500 r/min，10 min），上清液即為待測液。

1.3.4 米酒老面還原糖、pH 值、濕面筋含量和面筋指數(shù)的測定 采用3，5-二硝基水楊酸分光光度法[10]測定米酒老面中的還原糖；用平面筆式pH計測定米酒老面的pH 值；按照石飛[11]的方法測定米酒老面面筋含量和面筋指數(shù)。

1.3.5 米酒老面單因素試驗

1） 發(fā)酵溫度25 ℃、米酒添加量8%條件下，研究發(fā)酵時間（6，8，10，12，14 h）對米酒老面饅頭比容、硬度、白度以及感官品質(zhì)的影響。

2） 發(fā)酵時間10 h，米酒添加量8%條件下，研究發(fā)酵溫度（15，20，25，30，35 ℃）對米酒老面饅頭比容、硬度、白度以及感官品質(zhì)的影響。

3） 發(fā)酵時間10 h、發(fā)酵溫度25 ℃條件下，研究米酒添加量（4%，6%，8%，10%，12%）對米酒老面饅頭比容、硬度、白度以及感官品質(zhì)的影響。

1.3.6 響應(yīng)面優(yōu)化試驗設(shè)計 選擇發(fā)酵時間（A）、發(fā)酵溫度（B）、米酒添加量（C）3 個因素，以饅頭感官評分為響應(yīng)值進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗（表1）。

表1 響應(yīng)面優(yōu)化試驗因素水平表Table 1 Response surface optimization experiment factor level table

1.3.7 米酒老面饅頭白度、硬度、比容和感官評價的測定 采用白度儀測定米酒老面饅頭的白度[12]；采用自制硬度儀測定米酒老面饅頭的硬度[13]；將米酒老面饅頭稱重，質(zhì)量用M 表示，體積通過小米容積置換法測定，體積用V 表示，饅頭比容v=M/V；采用感官評價方法[14]進(jìn)行米酒老面饅頭感官評分評定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Design Expert 10 軟件中Box-Behnken Design 進(jìn)行試驗設(shè)計，Origin 2018 作圖，SPSS24.0軟件中單向方差分析（ANOVA）進(jìn)行統(tǒng)計分析。采用Duncan 檢驗，P＜0.05 為有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵時間對米酒老面還原糖、pH 值、面筋含量和面筋指數(shù)的影響

淀粉酶將淀粉水解產(chǎn)生還原糖，微生物利用還原糖生成風(fēng)味物質(zhì)，改善米酒老面的風(fēng)味，進(jìn)一步影響?zhàn)z頭的風(fēng)味[15]。由圖1可以看出，8 h 的面團(tuán)中還原糖含量顯著低于6 h 和10 h 的面團(tuán)（P＜0.05），說明此時米酒面團(tuán)中還原糖消耗量比較大，微生物生長代謝旺盛，產(chǎn)生更多的氫離子[16]，使得pH 值降低。此時對應(yīng)的pH 值也顯著性低于6 h 和10 h（P＜0.05）。隨著發(fā)酵時間的延長，米酒老面的pH 值和還原糖的規(guī)律基本一致，呈先降低后升高后降低的趨勢。發(fā)酵6 h 與8 h 的米酒老面中濕面筋含量沒有顯著性差異，然而它們的面筋指數(shù)呈顯著性差異。發(fā)酵時間超過8 h，可以顯著降低米酒老面中濕面筋含量和面筋指數(shù)，說明面筋中醇溶谷蛋白和麥谷蛋白被破壞。由于發(fā)酵過程中，會有酒精產(chǎn)生，使得部分麥醇溶蛋白被溶解，加上微生物產(chǎn)生的部分酶可以降解麥谷蛋白[17-19]，使得面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在長時間發(fā)酵過程中被破壞，進(jìn)一步降低了濕面筋含量和面筋指數(shù)。

2.2 發(fā)酵溫度對米酒還原糖、pH 值、面筋含量和面筋指數(shù)的影響

由圖2可以看出，25 ℃米酒老面的pH 值顯著性低于其它4 種溫度的米酒老面（P＜0.05），為pH 4.78。由于老面發(fā)酵產(chǎn)生的CO2使老面的pH值降低，加上乳酸菌的存在，其活性增強使面團(tuán)發(fā)酵同時，還發(fā)生了乳酸發(fā)酵，乳酸的產(chǎn)生也使得pH 值下降[20]。25 ℃時，米酒老面中還原糖含量顯著高于其它4 種溫度的米酒老面。說明，25 ℃米酒老面中淀粉酶水解淀粉能力增強，產(chǎn)生的還原糖的量增加。隨著發(fā)酵溫度的升高，米酒老面pH 值和還原糖的規(guī)律呈負(fù)相關(guān)，米酒老面中濕面筋含量和面筋指數(shù)均呈下降趨勢。由于溫度升高，面筋蛋白肽鏈間部分二硫鍵、氫鍵等作用力減弱，肽鏈逐漸伸展，面筋質(zhì)量下降[21]。

圖1 發(fā)酵時間對米酒老面還原糖、pH 值、濕面筋含量和面筋指數(shù)的影響Fig.1 Effect of fermentation time on reducing sugar，pH value，wet gluten content and gluten index of rice wine sourdough

圖2 發(fā)酵溫度對米酒老面還原糖、pH 值、濕面筋含量和面筋指數(shù)的影響Fig.2 Effect of fermentation temperature on reducing sugar，pH value，wet gluten content and gluten index of rice wine sourdough

2.3 米酒添加量對米酒老面還原糖、pH 值、面筋含量和面筋指數(shù)的影響

由圖3可以看出，米酒添加量為8%時，米酒老面的pH 值顯著高于其它4 種添加量的米酒老面（P＜0.05）。隨著米酒添加量的增加，米酒老面中還原糖含量呈下降趨勢。由于米酒添加量的增加，其帶入的乳酸菌和酵母菌含量也相對較多，需要消耗的還原糖相對增加，使得米酒老面中還原糖含量降低。米酒添加量在6%～12%時，米酒老面中濕面筋含量沒有顯著性差異（P＞0.05）。米酒添加量超過6%時，面筋指數(shù)降低，而濕面筋含量幾乎不受影響。

2.4 單因素試驗

2.4.1 發(fā)酵時間對米酒老面饅頭品質(zhì)的影響 由圖4可以看出，發(fā)酵6～10 h，饅頭比容從1.71 mL/g 增加到2.36 mL/g，硬度從860 g 降低到559 g?？赡苡捎诿鎴F(tuán)中微生物的作用，硫氨基酸的SH 或S-S 鍵受到氧化或還原使蛋白質(zhì)相互結(jié)合，面筋網(wǎng)絡(luò)組織持氣能力提高，同時酵母菌等微生物的呼吸作用產(chǎn)生氣體，包裹在面筋里[22]，隨氣體的增加，使得饅頭體積變大，硬度降低；然而，發(fā)酵時間過長，破壞了面筋的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，面團(tuán)持氣性下降[23]，導(dǎo)致饅頭比容下降，硬度增加。發(fā)酵10 h，米酒老面饅頭的白度和感官評分顯著高于其它4 個時間（P＜0.05）。綜合以上因素，選取發(fā)酵時間10 h。

圖3 米酒添加量對米酒老面還原糖、pH 值、濕面筋含量和面筋指數(shù)的影響Fig.3 Effect of rice wine addition on reducing sugar，pH value，wet gluten content and gluten index of rice wine sourdough

圖4 發(fā)酵時間對老面饅頭比容、硬度、白度和感官品質(zhì)的影響Fig.4 Effects of fermentation time on specific volume，hardness，whiteness and sensory quality of sourdough steamed bread

2.4.2 發(fā)酵溫度對米酒老面饅頭品質(zhì)的影響 由圖5可以看出，隨著發(fā)酵溫度的升高，米酒老面饅頭比容呈先增加后降低最后趨于平緩的趨勢，硬度呈先降低后增加最后趨于平緩的趨勢。發(fā)酵溫度25 ℃時，米酒老面饅頭比容、白度和感官評分顯著高于其它4 種發(fā)酵溫度（P＜0.05）；硬度顯著低于其它4 種發(fā)酵溫度（P＜0.05）。由于發(fā)酵溫度較低時，發(fā)酵微生物活動受到抑制，面團(tuán)發(fā)酵不充分，使得饅頭的比容和硬度受到影響，進(jìn)一步影響感官質(zhì)量；發(fā)酵溫度過高時，面筋蛋白分子間作用力減弱，部分面筋蛋白肽鏈逐漸伸展，導(dǎo)致面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞，使得饅頭的比容降低，硬度變大，同時雜菌大量繁殖成為優(yōu)勢菌種，使米酒老面饅頭色澤和風(fēng)味異常[7]。綜合以上因素，選取發(fā)酵溫度25 ℃。

2.4.3 米酒添加量對米酒老面饅頭品質(zhì)的影響由圖6可以看出，米酒添加量為4%和6%時，米酒老面饅頭比容和感官評分顯著低于其它3 種添加量（P＜0.05），米酒老面饅頭硬度顯著高于其它3種添加量（P＜0.05），可能由于米酒量少，含有的營養(yǎng)物質(zhì)相對較少，菌群的生長也受到抑制，產(chǎn)氣弱，同時產(chǎn)生脂類、醇類、醛類等風(fēng)味物質(zhì)含量也相對減少，進(jìn)一步影響?zhàn)z頭的風(fēng)味與品質(zhì)[2]。當(dāng)米酒添加量為8%時，米酒老面饅頭的比容、白度和感官評分較高，硬度較低。米酒添加量過高，饅頭硬度升高，比容和白度下降，口感和風(fēng)味變差，使得感官評分下降。綜合以上因素，選取米酒添加量8%。

圖5 發(fā)酵溫度對老面饅頭比容、硬度、白度和感官品質(zhì)的影響Fig.5 Effects of fermentation temperature on specific volume，hardness，whiteness and sensory quality of sourdough steamed bread

圖6 米酒添加量對老面饅頭比容、硬度、白度和感官品質(zhì)的影響Fig.6 Effects of ice wine addition on specific volume，hardness，whiteness and sensory quality of sourdough steamed bread

2.5 Box-Behnken 法優(yōu)化米酒老面工藝條件

2.5.1 試驗結(jié)果與分析 Box-Behnken 試驗設(shè)計及結(jié)果見表2。

以發(fā)酵時間（A）、發(fā)酵溫度（B）、米酒添加量（C）為響應(yīng)變量，以感官評分（Y）為響應(yīng)值，通過二次多元回歸擬合，得到感官評分（Y）的二次多項式：

Y=85.06+1.60A+0.54B+5.06C+0.21AB-1.05AC+4.17BC-3.95A2-4.92B2-3.23C2。

對回歸模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表3?；貧w模型方差分析，顯著性檢驗表明，模型的失擬項P=0.1890＞0.05，失擬項不顯著?；貧w模型P＜0.0001，二次回歸方程顯著。該模型的相關(guān)系數(shù)R2=0.9963；調(diào)整決定系數(shù)R2Adj=0.9916，說明該方程模型可信度較高，能夠較好地描述試驗結(jié)果[2]。

由表3中因素F 值可以看出，影響米酒老面饅頭感官評分因素主次順序為：C（米酒添加量）＞A（發(fā)酵時間）＞B（發(fā)酵溫度）。該模型中一次項因素B 對米酒老面饅頭感官評分有顯著影響（P＜0.05）；一次項因素AB 對米酒老面饅頭感官評分沒有顯著影響（P＞0.05）；其它項對米酒老面饅頭感官評分有極顯著影響（P＜0.01）。

表2 Box-Behnken 試驗設(shè)計及結(jié)果Table 2 Box-Behnken experimental design and results

表3 回歸模型方差分析Table 3 Analysis of variance of regression model

2.5.2 響應(yīng)面交互作用分析 由圖7a 可知，當(dāng)米酒添加量一定時，發(fā)酵時間和發(fā)酵溫度交互作用顯著（P＜0.05），說明發(fā)酵時間和發(fā)酵溫度對饅頭感官評分影響顯著。由圖7b 可以看出，當(dāng)發(fā)酵溫度一定時，發(fā)酵時間和米酒添加量交互作用不顯著，說明米酒老面饅頭感官評分主要受發(fā)酵溫度影響。由圖7c 可知，發(fā)酵時間一定時，發(fā)酵溫度和米酒添加量交互作用顯著（P＜0.05），感官總分隨著發(fā)酵溫度和米酒添加量的增加變化幅度較大，說明發(fā)酵溫度和米酒添加量對饅頭感官評分影響較顯著。

圖7 各兩因素之間的三維響應(yīng)面圖Fig.7 Three-dimensional response surface graph between two factors

通過Design-Expert 軟件進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化，得到米酒老面制作的最優(yōu)工藝條件：發(fā)酵時間10.17 h，發(fā)酵溫度27.41 ℃，米酒添加量10%。采用上述最優(yōu)工藝條件做驗證試驗，同時考慮操作的方便性，校正后米酒老面最佳工藝條件為發(fā)酵時間10 h，發(fā)酵溫度27 ℃，米酒添加量10%，實際測得的米酒老面饅頭感官評分為88.0±0.56，與預(yù)測值相符。

3 結(jié)論

隨著米酒老面發(fā)酵時間的延長，還原糖含量、pH 值呈先降低后增加又降低的趨勢，發(fā)酵時間超過8 h，可以顯著降低米酒老面濕面筋含量和面筋指數(shù)。隨著發(fā)酵溫度的升高，米酒老面的pH 值呈先降低后升高的趨勢，米酒老面的pH 值和還原糖的變化規(guī)律呈負(fù)相關(guān)；米酒老面濕面筋含量和面筋指數(shù)均呈降低趨勢。隨著米酒添加量的增加，米酒老面還原糖含量呈下降趨勢，米酒添加量超過6%時，可以降低面筋指數(shù)。通過單因素試驗和Box-Behnken 法對制作米酒老面工藝進(jìn)行優(yōu)化，對發(fā)酵時間（A）、發(fā)酵溫度（B）、米酒添加量（C）3因素進(jìn)行二次多元回歸擬合，得到感官評分（Y）的二次多項式：Y=85.06+1.60A+0.54B+5.06C+0.21AB-1.05AC+4.17BC-3.95A2-4.92B2-3.23C2。最優(yōu)工藝條件：發(fā)酵時間10.17 h，發(fā)酵溫度27.41℃，米酒添加量10%。采用上述最優(yōu)條件做驗證試驗，同時考慮操作的方便性，校正后最佳工藝條件：發(fā)酵時間10 h，發(fā)酵溫度27 ℃，米酒添加量10%，實際測得的感官評分為88.0±0.56，與預(yù)測值相符。