酵母發(fā)酵米漿制作米發(fā)糕工藝

唐慧，范洪臣，茜琳，陳鳳蓮，張娜

（哈爾濱商業(yè)大學(xué) 食品工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150028）

米發(fā)糕作為中國(guó)傳統(tǒng)發(fā)酵米制品之一，因其發(fā)酵風(fēng)味獨(dú)特、氣孔蓬松均勻且致密、口感柔軟細(xì)膩、色澤潔白剔透等眾多優(yōu)點(diǎn)使得米發(fā)糕深受人們的喜愛(ài)[1]。傳統(tǒng)米發(fā)糕制作工藝多為濕法磨漿工藝，疏松多孔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由米凝膠包裹酵母產(chǎn)生的二氧化碳組成[2]，因此，酵母菌發(fā)酵產(chǎn)氣在米發(fā)糕的制作過(guò)程中發(fā)揮重要作用。

傳統(tǒng)生產(chǎn)米發(fā)糕多采用自然浸泡發(fā)酵或接入老漿進(jìn)行發(fā)酵，但發(fā)酵過(guò)程中易受到環(huán)境與人為等因素的影響，造成菌種的活性、種類(lèi)、比例發(fā)生變化，導(dǎo)致米發(fā)糕產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性難以得到保障。為了生產(chǎn)出產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定的米發(fā)糕，多數(shù)研究選擇從老漿中篩選與分離出高發(fā)酵性能的酵母菌與乳酸菌后協(xié)同混合發(fā)酵，如劉貞等[4]從傳統(tǒng)米發(fā)糕的發(fā)酵米漿中篩選發(fā)酵性能較好的菌株，斯特酒香酵母和植物乳桿菌；李美倫等[5]從傳統(tǒng)發(fā)酵米漿中篩選出乳酸菌和酵母菌，對(duì)兩種菌進(jìn)行復(fù)配得到最佳比例，制作出品質(zhì)優(yōu)良的米發(fā)糕。隨著研究的深入，很多研究人員發(fā)現(xiàn)通過(guò)乳酸菌發(fā)酵能改變谷物淀粉結(jié)構(gòu)從而提高食品的品質(zhì)[6-8]。例如閔偉紅等[9]研究發(fā)現(xiàn)，將適量乳酸菌接到大米中浸泡，能夠生產(chǎn)出拉伸性和口感更好的米粉；Qi 等[10]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)植物乳桿菌發(fā)酵的玉米制作的玉米蛋糕具有較小的硬度與較大的咀嚼性。酵母菌在淀粉類(lèi)食品發(fā)酵的過(guò)程中，不僅可以通過(guò)代謝產(chǎn)出風(fēng)味物質(zhì)起呈香作用[11-12]，還可以產(chǎn)二氧化碳調(diào)整發(fā)酵食品的口感，對(duì)食品的品質(zhì)起到改善的作用。江彩艷等[13]研究不同酵母對(duì)紅薯面包的風(fēng)味影響，發(fā)現(xiàn)經(jīng)酵母發(fā)酵的面包含有多種風(fēng)味物質(zhì)，對(duì)面包的品質(zhì)產(chǎn)生影響；張二芳[14]研究薏米發(fā)糕的制作工藝，發(fā)現(xiàn)酵母發(fā)酵使發(fā)糕有細(xì)膩的質(zhì)地和細(xì)密的氣孔。

根據(jù)乳酸菌與酵母菌在米發(fā)糕中的作用，本研究以乳酸菌發(fā)酵大米為原料，后利用酵母發(fā)酵米漿產(chǎn)氣制作米發(fā)糕，基于響應(yīng)面法優(yōu)化米發(fā)糕的工藝參數(shù)，以期為米發(fā)糕的制作工藝提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大米：黑龍江省哈爾濱市金禾米業(yè)有限公司；綿白糖：沈陽(yáng)永生堂貿(mào)易有限公司；酵母粉：安琪酵母股份有限公司；清酒乳桿菌（Lactobacillus sakei）：哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院分離保藏；MRS 培養(yǎng)基：北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司。

1.2 設(shè)備

DH3600A 微生物恒溫培養(yǎng)箱：青島精誠(chéng)儀器儀表設(shè)備有限公司；CSI-008 立式壓力蒸汽滅菌器：山東高芯生物傳感器研究院有限公司；TA-new plus 質(zhì)構(gòu)儀：上海騰拔儀器科技有限公司；AE523 分析天平：上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；BBS-V1500-XF 潔凈工作臺(tái)：沈陽(yáng)利科實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有限公司；Q7 型小太陽(yáng)豆?jié){機(jī)：中山市海盤(pán)電器有限公司；C21-Simple101 電磁爐：廣州美的生活電器制造有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 分段式發(fā)酵米發(fā)糕操作要點(diǎn)

1.3.2.1 乳酸菌發(fā)酵米制備

將大米清洗去除雜質(zhì)，取400 g 大米放入已經(jīng)滅菌600 mL 的蒸餾水中，于潔凈工作臺(tái)中接入活化完成的清酒乳桿菌，將已經(jīng)接入清酒乳桿菌的米放入26 ℃微生物恒溫培養(yǎng)箱中浸泡發(fā)酵24 h。

1.3.2.2 米漿制作

取發(fā)酵24 h 的米進(jìn)行淘洗，稱(chēng)量出濕米、綿白糖、酵母粉、水一同放入豆?jié){機(jī)，磨漿2 min，倒出米漿覆蓋保鮮膜于微生物恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵。

1.3.2.3 蒸制

將發(fā)酵結(jié)束的米漿放入模具中，于電磁爐上蒸制15 min，蒸制結(jié)束取出放置1 h，米發(fā)糕制作完成，作為待測(cè)樣品。

1.3.3 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以500 g 乳酸菌發(fā)酵米為基準(zhǔn)，水275 mL、綿白糖50 g、酵母粉2 g、酵母發(fā)酵時(shí)間2 h、酵母發(fā)酵溫度35 ℃。選擇控制變量法，依次改變水添加量（225、250、275、300、325 mL）、綿白糖添加量（30、40、50、60、70 g）、酵母粉添加量（1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 g）、酵母發(fā)酵時(shí)間（1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 h）、酵母發(fā)酵溫度（31、33、35、37、39 ℃）5 個(gè)單因素變量，考察不同因素對(duì)米發(fā)糕品質(zhì)影響的重要性。

1.3.4 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

基于單因素試驗(yàn)結(jié)果，將水添加量、綿白糖添加量、酵母粉添加量確定為響應(yīng)變量，感官評(píng)分確定為響應(yīng)值，利用Design Expert 8.0.6 設(shè)計(jì)三因素三水平的Box-Behnken 試驗(yàn)，優(yōu)化出最佳配方，因素水平見(jiàn)表1。

表1 米發(fā)糕制備配方的試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素及水平編碼Table 1 Experimental design factors and level coding of preparation formula of rice-steamed Chinese sponge cake

1.3.5 感官評(píng)分

選擇男女比例1∶1、年齡范圍為20～40 周歲的10 名專(zhuān)業(yè)食品研究人員組成的感官評(píng)分小組，評(píng)分具體項(xiàng)目為米發(fā)糕的形態(tài)、色澤、氣味、口感、組織5 個(gè)方面，感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)詳見(jiàn)表2。

表2 米發(fā)糕感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation criteria of rice-steamed Chinese sponge cake

1.3.6 質(zhì)構(gòu)測(cè)定

米發(fā)糕的全質(zhì)構(gòu)測(cè)定采用探頭為P/36R 進(jìn)行，測(cè)定參數(shù)[15]：測(cè)前與測(cè)后速度均為5 mm/s，測(cè)定速度2 mm/s，應(yīng)變位移60%，引發(fā)力5 g。

1.3.7 比容測(cè)定

小米代替法進(jìn)行米發(fā)糕比容的測(cè)定[16]。取蒸制完成并且在室溫下冷卻近1 h 的米發(fā)糕作為測(cè)定樣品，稱(chēng)量米發(fā)糕的質(zhì)量，測(cè)量米發(fā)糕的體積，按下列公式計(jì)算米發(fā)糕的比容。

式中：S 為米發(fā)糕的比容，mL/g；V 為米發(fā)糕的體積，mL；W 為米發(fā)糕的質(zhì)量，g。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與整理分析使用Excel 2019、SPSS 26，繪圖使用Origin 2021，響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)使用Design Expert 8.0.6。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 水添加量對(duì)米發(fā)糕感官品質(zhì)的影響

不同水添加量對(duì)米發(fā)糕感官品質(zhì)的影響如圖1所示。

圖1 水添加量對(duì)米發(fā)糕感官品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of water addition on the quality of rice-steamed Chinese sponge cake

由圖1 可知，隨著水添加量不斷增加，米發(fā)糕的感官評(píng)分先升高后降低。加入275 mL 水時(shí)，米發(fā)糕的感官評(píng)分最高，此時(shí)米發(fā)糕的表面光滑平整，發(fā)糕內(nèi)部氣孔細(xì)密均勻，發(fā)糕整體蓬松柔軟，易咀嚼。水添加量低于275 mL 時(shí)，米發(fā)糕的表面稍光滑，內(nèi)部氣孔數(shù)量較大且少，可能是水添加量過(guò)少，酵母發(fā)酵產(chǎn)氣的速度較慢，使發(fā)糕的發(fā)酵體積較小[17]，感官評(píng)分較低。當(dāng)水添加量超過(guò)275 mL 時(shí)，米發(fā)糕米糊的黏性較差，流動(dòng)性較強(qiáng)，且成品表面易塌陷，米糊持氣能力較差，米發(fā)糕的內(nèi)部氣孔不均勻，米發(fā)糕的感官評(píng)分較低。因此，選擇水的添加量為250～300 mL 進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)。

2.1.2 綿白糖添加量對(duì)米發(fā)糕感官品質(zhì)的影響

不同綿白糖添加量對(duì)米發(fā)糕感官品質(zhì)的影響如圖2 所示。

圖2 綿白糖添加量對(duì)米發(fā)糕感官品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of powdered sugar addition on the quality of ricesteamed Chinese sponge cake

由圖2 可知，隨著綿白糖添加量不斷增加，米發(fā)糕的感官評(píng)分先增加后降低。添加50 g 綿白糖時(shí)，米發(fā)糕的柔韌綿軟，顏色均勻潔白透亮，具有柔和的發(fā)酵香氣，內(nèi)部具有均勻且致密的氣孔，回彈性強(qiáng)，米發(fā)糕的感官評(píng)分最高。當(dāng)綿白糖的添加量低于50 g 時(shí)，米發(fā)糕的蓬松柔軟度較低，內(nèi)部氣孔均勻致密性差，咀嚼性較大，適口性較差，發(fā)糕的發(fā)酵香氣較弱，感官評(píng)分較低。當(dāng)綿白糖的添加量高于50 g 時(shí)，容易造成米糊在發(fā)酵過(guò)程中造成高滲透壓的內(nèi)部環(huán)境[18]，導(dǎo)致米發(fā)糕的咀嚼性變大，且綿白糖的添加量過(guò)多，會(huì)使米發(fā)糕口感偏甜，發(fā)酵香氣不明顯，米發(fā)糕感官評(píng)分較低。因此，選擇綿白糖的添加量為40～60 g 進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)。

2.1.3 酵母粉添加量對(duì)米發(fā)糕感官品質(zhì)的影響

不同酵母粉添加量對(duì)米發(fā)糕感官品質(zhì)的影響如圖3 所示。

圖3 酵母粉添加量對(duì)米發(fā)糕感官品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of yeast powder addition on the quality of ricesteamed Chinese sponge cake

由圖3 可知，隨著酵母粉添加量不斷增加，米發(fā)糕的感官評(píng)分呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢(shì)。添加2 g酵母粉時(shí)，米發(fā)糕感官評(píng)分最高，米發(fā)糕柔韌綿軟蓬松，發(fā)酵香氣柔和，內(nèi)部氣孔結(jié)構(gòu)致密且均勻[19]。當(dāng)酵母粉添加量少于2.0 g 時(shí)，米發(fā)糕彈性較差，發(fā)酵產(chǎn)氣量較少，表皮稍光滑，氣孔不均勻。當(dāng)酵母粉添加量超過(guò)2.0 g 時(shí)，產(chǎn)氣量較多，氣孔較大，且易造成發(fā)糕表皮塌陷，內(nèi)部氣孔不均勻，發(fā)酵香味不純正。因此，選擇酵母粉的添加量1.5～2.5 g 進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)。

2.1.4 酵母發(fā)酵時(shí)間對(duì)米發(fā)糕感官品質(zhì)的影響

不同酵母發(fā)酵時(shí)間對(duì)米發(fā)糕感官品質(zhì)的影響如圖4 所示。

圖4 酵母發(fā)酵時(shí)間對(duì)米發(fā)糕感官品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of fermentation time on the quality of rice-steamed Chinese sponge cake

由圖4 可知，隨著酵母發(fā)酵時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，米發(fā)糕的感官評(píng)分表現(xiàn)出先上升后下降的變化趨勢(shì)。酵母發(fā)酵時(shí)間為2.0 h 時(shí)，米發(fā)糕極具有一定彈性，表面光滑且潔白透亮，米發(fā)糕的感官評(píng)分最高；酵母發(fā)酵時(shí)間短于2.0 h 時(shí)，酵母在米漿體系中產(chǎn)氣量較少、米發(fā)糕內(nèi)部的氣孔數(shù)量少，且致密性弱[20]；酵母發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)于2.0 h，米酵母發(fā)酵時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)，酵母在米漿體系中產(chǎn)氣量增加且累積，米漿內(nèi)部氣孔融合，造成表皮輕微塌陷，內(nèi)部氣孔變大，會(huì)影響米發(fā)糕的感官品質(zhì)。根據(jù)感官評(píng)分得出酵母發(fā)酵時(shí)間對(duì)米發(fā)糕的品質(zhì)影響不大，可確定酵母發(fā)酵時(shí)間為2 h。

2.1.5 酵母發(fā)酵溫度對(duì)米發(fā)糕品質(zhì)的影響

不同酵母發(fā)酵溫度對(duì)米發(fā)糕感官品質(zhì)的影響如圖5 所示。

圖5 酵母發(fā)酵溫度對(duì)米發(fā)糕感官品質(zhì)的影響Fig.5 Effect of fermentation temperature on the quality of ricesteamed Chinese sponge cake

由圖5 可知，隨著酵母發(fā)酵溫度的升高，米發(fā)糕的感官評(píng)分表現(xiàn)出先增加后降低趨勢(shì)。酵母發(fā)酵溫度為35 ℃時(shí)，米發(fā)糕的感官評(píng)分最高，米發(fā)糕質(zhì)地蓬松有彈性，適口性強(qiáng)，表面光滑平整，內(nèi)部氣孔均勻致密。當(dāng)酵母的發(fā)酵溫度高于35 ℃時(shí)，溫度過(guò)高造成酵母發(fā)酵產(chǎn)氣受到抑制，米發(fā)糕易出現(xiàn)內(nèi)部氣孔分布不均勻，且彈性略微下降。根據(jù)酵母發(fā)酵溫度對(duì)米發(fā)糕品質(zhì)的影響可以得出，酵母發(fā)酵溫度對(duì)米發(fā)糕的感官評(píng)分整體影響較小，確定酵母發(fā)酵溫度為35 ℃。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果與分析

利用Design Expert 8.0.6 進(jìn)行三因素三水平的Box-Behnken 試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見(jiàn)表3。

通過(guò)對(duì)表3 的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸擬合，得到多元二次回歸模擬方程為Y=85.95-5.96A-1.49B+0.17C+1.50AB+0.42AC-0.24BC-9.77A2-0.81B2-3.95C2。

2.2.2 顯著性檢驗(yàn)及方差分析

回歸模型方差分析如表4 所示。

表4 回歸模型的方差分析Table 4 Variance analysis of regression model

由表4 可知，模型P＜0.000 1，說(shuō)明模型極顯著，失擬項(xiàng)P=0.663 1（不顯著），R2Adj=99.26%，說(shuō)明模型的可信度高，試驗(yàn)誤差小，可用此模型可較好地分析和預(yù)測(cè)米發(fā)糕的制作工藝。各因素對(duì)米發(fā)糕的感官評(píng)分的影響從大到小為A＞B＞C，即水添加量＞綿白糖添加量＞酵母粉添加量。一次項(xiàng)A 和二次項(xiàng)A2、B2、C2的影響達(dá)到了極顯著水平，一次項(xiàng)B、交互項(xiàng)AB 的影響均達(dá)到了顯著水平。

2.2.3 雙因素的交互作用分析

響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)生成的響應(yīng)曲面如圖6 所示。

圖6 各因素的交互作用對(duì)米發(fā)糕感官評(píng)分影響的響應(yīng)面圖Fig.6 Response surface diagram of the interaction of various factors on the sensory score of rice-steamed Chinese sponge cake

由圖6 可知，水添加量與綿白糖添加量交互作用的響應(yīng)面坡度趨勢(shì)陡峭、等高線(xiàn)趨于橢圓形，表明水添加與綿白糖添加量交互作用對(duì)米發(fā)糕感官評(píng)分影響較大，水添加量與綿白糖添加量交互作用顯著，與方差分析結(jié)果一致。

2.2.4 驗(yàn)證試驗(yàn)

米發(fā)糕的最優(yōu)配方組合通過(guò)Design Expert 8.0.6軟件得出，最優(yōu)配方為268.31 mL 水、48.76 g 綿白糖、1.99 g 酵母粉，此條件下米發(fā)糕的理論感官評(píng)分為87.093 7?？紤]到實(shí)際操作的便捷性，將預(yù)測(cè)最優(yōu)方案調(diào)整為水添加量270 mL、綿白糖添加量49.0 g、酵母粉添加量2.0 g，在此條件下進(jìn)行3 次驗(yàn)證試驗(yàn)，得到米發(fā)糕的感官評(píng)分87.13，與理論值非常接近，證明采用響應(yīng)面優(yōu)化米發(fā)糕的回歸方程擬合了良好，獲得工藝參數(shù)準(zhǔn)確可靠。

2.3 米發(fā)糕品質(zhì)特性比較

根據(jù)響應(yīng)面試驗(yàn)的結(jié)果，對(duì)確定的最優(yōu)米發(fā)糕與2 種市售米發(fā)糕進(jìn)行感官品質(zhì)特性比較（將最優(yōu)組合定為1 號(hào)、市售米發(fā)糕1 定為2 號(hào)、市售米發(fā)糕2 定為3 號(hào)），結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 米發(fā)糕品質(zhì)特性測(cè)定比較Table 5 Comparison of quality characteristics of rice-steamed Chinese sponge cake

由表5 可知，1 號(hào)米發(fā)糕的硬度最低，彈性大，回復(fù)性大，感官評(píng)分較高，米發(fā)糕的內(nèi)部氣孔細(xì)密且均勻，米發(fā)糕的比容最大，米發(fā)糕柔軟蓬松；2 號(hào)米發(fā)糕的硬度稍大，咀嚼性最大，米發(fā)糕內(nèi)部氣孔比1 號(hào)稍大，發(fā)酵香味輕，口感偏甜；3 號(hào)米發(fā)糕的硬度最大，彈性較小，米發(fā)糕表皮顏色偏暗黃、不透亮，口感黏膩，適口性差，感官評(píng)分最低。最優(yōu)配方制作出的米發(fā)糕具有良好的質(zhì)構(gòu)特性、較大的比容、較高的感官評(píng)分，發(fā)糕柔韌綿軟蓬松、顏色潔白透亮、內(nèi)部氣孔均勻致密，口感良好。

3 結(jié)論

本研究確定了米發(fā)糕的最佳制備配方：水添加量270 mL、綿白糖添加量49.0 g、酵母粉添加量2.0 g、酵母發(fā)酵時(shí)間2.0 h、酵母發(fā)酵溫度35 ℃。在此條件下，制作的米發(fā)糕柔軟蓬松、表皮光滑且不塌陷、顏色潔白透亮、內(nèi)部氣孔均勻致密、適口性強(qiáng)、黏彈性適中，可以為米發(fā)糕的生產(chǎn)研究提供參考依據(jù)。