糧食加工6
作者： 孟克迪，張國治
關鍵詞: 饅頭；發酵劑；風味；研究進展
摘要: 介紹了饅頭的基本分 類和饅頭風味物質分析方面目前常用的檢測方法;透過分析饅頭中主要風味物質以及其在各影響因素方面的研究進展，以期為饅頭的現代化、工業化生產、品質最佳化及今後饅頭風味的研究提供參考。
饅頭作為中國傳統大眾美食，歷史悠久，是中國傳統主食的代表。它是以小麥粉為主要原料,新增一定量的水、發酵劑，攪拌揉和成均勻光滑的麵糰,在定的溫度 、溼度下經過成型、醒發等操作 ，最後經汽蒸熟化定形的傳統面制食品。其質地鬆軟、有彈性，易咀嚼、易消化，入口微甜，聞起來有清新麥香味。此外，作為一種蒸制食品，饅頭具有物美價廉低油低鹽且不容易產生有害物質的特點，因而被認為是一種安全健康的食品。隨著生活水平的提高,對健康飲食重視程度的提升，消費者對饅頭的青睞程度日益增長。因此，對饅頭的菌群結構、主要風味物質等進行研究，為饅頭製品的現代化、工業化提供理論基礎，加快其產業化程序是目前中國食品工業的一個重要課題。
1 饅頭的分類
中國麵食歷史悠久，發展至今,饅頭種類繁多，各具特色，目前常見的有以下兒種:①傳統饅頭:傳統的饅頭以白然發酵麵糰為發酵劑，常見的有老面饅頭,老酵(酵子)饅頭等。傳統發酵劑是種天然混菌發酵劑，主要含有乳酸菌、醉母茵和醋酸菌等多種微生物，微生物間相互作用能夠產生多種代謝產物，如醇類、醛類酯類和酮類等，能賦了饅頭特徵性風味並提高其營養價值。其中，老面發酵饅頭是取上一次製作饅頭時留下的麵糰作為菌種來源，摻人面粉、鹼和適量水進行醒發蒸製成饅頭。酵子發酵是以玉米麵、小麥面等為原料，以小曲或大麴等為菌種，經多次發酵後風乾製得，也屬混菌發酵劑。不同地區原料與工藝略有不同。酒麴發酵主要依靠麥芽、大麥等穀物為原料，新增麴黴促進原料糖化而製得的“種傳統發酵劑；②酵母饅頭:隨著生活節奏的加快，傳統發醇劑逐漸被純培養髮酵劑、冷凍發酵劑和冷凍乾燥發酵劑所替代。目前市售發酵劑有高活性乾酵母(高糖、低糖)、耐高溫酒精活性乾酵母、常溫酒精高活性十酵母等，越來越多的家庭開始使用高活性十酵母來發酵麵糰。高活性乾酵母發酵劑又稱即發活性乾酵母，是純酵母菌體系,水分含量在5%以下，無需活化，遇水後能迅速恢復生理活性，是一種高生理活性的新技術產品，具有極大的便捷性。工業化生產的速凍饅頭、速凍包子等產品，基本都採用商業酵母發酵麵糰;③乳酸菌發酵劑和複合發酵劑發酵的饅頭。現代乳酸菌發酵劑是利用從傳統酸麵糰中篩選出米的乳酸菌菌株，加入麵糰中發酵,透過控制溫度、時間等相關的發酵條件，從而改善麵糰質地與風味。複合發酵劑是模仿老面混菌發酵的新型發酵劑，主要方法是以傳統發酵劑作為主要菌種來源,從中分離出菌種進行復配。複合發酵劑饅頭在風味、營養及口感上有著良好的表現。
2 饅頭中風味物質的檢測方法
風味是指人的感覺器官對食品產生的綜合感覺，主要包括氣味和滋味兩個方面,絕大多數的發酵面製品風味研究主要是指氣味研究，即揮發性的香味成分，而檢測揮發性風味物質會有一定難度(不僅需要將這些物質從食品基質中分離，還要進行一定程度的濃縮才能達到儀器分析的檢測限值)，最早出現的食品風味物質分離方法是溶劑萃取法和水蒸氣蒸餾法,隨後出現超臨界CO2法，目前常用的是頂空收集法、同時蒸餾萃取法(SDE)和固相微萃取法(SPME),SDE法將水蒸汽蒸餾與溶劑萃取結合在一起減少了試驗步驟，縮短了分析時間，還節省了萃取試劑;SPME法將萃取、脫附、進樣結合在一起，具有分析時間短、不使用有機溶劑、樣品不需前處理等優點。SDE法中的樣品須經過長時閆高溫蒸煮，化合物容易發生變化檢出量會有所減少,SDE法對高沸點、低揮發性成分的分離效果較好，而且相對於SPME法而言，SDE法的萃取量比較大，檢測到得化合物的濃度較大,SPME法由於是對樣品進行直接吸附，樣品處理時間短，步驟少，檢測到的化合物種類多，對低沸點、易揮發成分的分離效果較好,無有機雜質汙染。由於主要研究饅頭可揮發性的風味物質,固相微萃取法(SPME)比較適合。對於揮發性風味物質的檢測可以選擇氣相色譜技術進行定量分析，也可以透過氣質聯用技術、紅外光譜技術、嗅聞儀和電子鼻等技術進行輔助分析。大多數風味物質都具有揮發性或半揮發性，所以首選方法是使用氣相色譜分析，該法具有高效快速的分離能力。氣相色譜分析的定性方法是利用不同物質在色譜柱中分離出來的保留時間的不同來確定。但是有很多風味物質的保留時間是相同的，這樣單獨利用氣相色譜分析就不夠準確。而質譜的作用是對未知化合物進行結構鑑定。因此，氣相色譜質譜(GC—MS)聯用儀作為常用的、有效的揮發性物質分析儀器，充分發揮了氣相法高效快速的分離能力和質譜法定性優勢，具有很高的靈敏度和準確度。而電子鼻可以快速、無損檢測樣品揮發性物質，獲得樣品的“指紋資料”。相關研究表明，固相微萃取—氣相色譜—質譜方法(SPME—CC—MS)靈敏度高，是研究風味物質的良好方式。
3 業饅頭中的風味物質的研究進展
饅頭中揮發性物質組成及含量的影響因素有使用的麵粉、使用的發酵劑、發酵條件和加工工藝等。在饅頭加工過程中，從小麥粉—發酵麵糰—饅頭,其揮發性物質有較大的差異。小麥粉中含量較高的有醛類、醇類、烴類、苯環類物質，是小麥粉的重要風味物質。而發酵麵糰的主要揮發性物質依次為醇類、酯類、苯環類、醛類、酮類，其中醇類含量最高達76.23%，酯類含量最高達24.73%。饅頭中的主要揮發性物質依次為烴類、醇類、醛類、酯類物質。
3.1 麵粉等原料對饅頭風味的影響
麵粉(小麥粉等)，是發酵面制食品的基本原料，麵粉的性質會影響後續的發酵等生化反應,面製品常見的揮發性物質如已醛、庚醛、戊醛和己醇等都是來自麵粉本身。相比總的揮發性風味物質，原料帶來的風味物質比較少。隨著麵粉加工精度的降低，小麥粉、麵糰、饅頭揮發性物質種類均明顯增多。在麵粉的貯藏、麵糰揉制及後續的發酵過程中,麵粉中存在的酶會催化一系列的反應，其中,對風味有重要影響的主要是麵粉中脂肪的氧化反應。該過程主要是指麵粉中的脂肪氧合酶( 在小麥胚芽中含量較高)將麵粉中存在的亞油酸、亞麻酸等不飽和長鏈脂肪酸轉化為脂類過氧化物，後者再經一系列分解反應，變成小分子的醇醛酮及酸等化合物。產生的醛類物質再進一步氧化可產生酸類、酮類物質。
3.2 加工工藝對饅頭風味的影響
3.2.1 食用鹼
為了獲得良好的口感，使用傳統酸麵糰製作饅頭時,通常會新增適當的鹼控制饅頭酸度，改善饅頭口感和風味。食用鹼的加入，使饅頭中的風味物質種類和總量具有一定程度的下降。其中酸類和酯類物質含量下降明顯。此外，鹼的加人還促進了丁酸己酯、甲酸己酯、吡啶高氯酸等化合物的生成,形成加鹼饅頭獨特香味。
3.2.2 發酵方法
發酵條件對風味物質產生有較大影響。一次發酵和二次發酵饅頭風味物質種類相似，但不同發酵方法制作酵母饅頭醛類和苯環類物質差異較大。馬凱等利用頂空固相微萃取法分析了4種發酵劑製作的饅頭中的揮發性風味物質，結果也說明發酵劑種類及其對應的發酵方法對揮發性風味成分有重要影響。由於代謝方式不同,不同發酵型別的乳酸菌發酵的麵糰具有明顯不同的風味物質組成，甚至不同種乳酸菌的發酵風味也不同，且風味物質組成隨著發酵時間延長而發生變化，多數物質在發酵12 h麵糰中含量較高，尤其是有機酸類和酯類物質。
3.2.3 熱加工過程
熱加工主要是指麵包的焙烤過程和饅頭的汽蒸過程，在此過程中，麵糰中的一些風味前體物質受熱後發生反應,生成麵包或饅頭的特徵香氣成分。饅頭製作一般採用蒸制的方法，蒸制過程中，溫度較低(100 °C以下)、時間較短。此時麵糰中原有揮發性風味物質有部分揮發散失，,而醇和酯類物質揮發出來，形成了誘人的香氣。同時，由於單糖的熱降解,有少量新的嗅感物質如醛類生成。而有機酸與鹼在高溫下形成的有機酸鹽，如乳酸鈉、脂肪酸鈉等對風味也有所貢獻。而這些物質,其前體物質仍依賴於麵糰直接帶人或乳酸菌發酵產生的非風味物質。
3.3 發酵劑對饅頭風味的影響
酵母菌、乳酸菌、黴菌等是發酵劑中的常見菌種。酵母菌是發酵劑中最重要最基本的菌種，可以提供各種酶系，提高發酵效率，產生各種芳香物質，改善饅頭風味;乳酸菌被稱為益生菌、長壽菌，是公認的最安全的菌種之一，產酸改善麵糰環境，促進麵糰發酵，代謝產生的多種有機酸，與酵母發酵產的醇、醛、酮等反應,形成新的呈香、呈味物質；黴菌在酒麴、酵子、老面等一些發酵劑中比較常見，有些黴菌本身產生或者代謝產物之間可反應生成多種風味物質，改善饅頭品質。目前常用的發酵劑中，傳統發酵劑，發酵時間長、工藝複雜等原因不易被一般人所掌握,也容易受環境影響。活性乾酵母作為發酵劑，發酵時間短,工藝簡單，但是這種發酵劑菌種組成單一，製得的產品沒有傳統老面製得的產品的風味好、口味醇厚。複合發酵劑是模仿老面混菌發酵的新型發酵劑,風味獨特，有很好的發展前景。
3.3.1 傳統發酵劑
傳統饅頭髮酵劑屬於多的種混合發酵，除了含有酵母菌,乳酸菌外,還有一定數量和種類的其它微生物群，透過代謝作用，產生多種特徵性風味物質和風味輔助物質,如乙醇、乙酸、乳酸、酯類、醛類、酮類以及芳香類物質等，賦子饅頭特徵性風味並提高感官品質。優勢菌種主要為乳桿菌屬，此外還含有一定量的片球菌屬魏斯氏榮屬和明申珠菌屬等;在菌種的水平上，植物乳桿菌短乳桿菌、皮糖片球菌和舊金山乳桿菌是主要的優勢菌種。植物乳桿菌和舊金山乳仟菌為主要的產香菌種，短乳桿菌產生了少量風味物質，戊糖片球菌則作為協調菌種存在。乳酸菌按發酵型別可以分為三大類，分別為同型乳酸發酵、專性異型乳酸發酵和兼性異型乳酸發酵。由於不同代謝途徑產生的風味物質種類差異，故不同發酵型別乳酸菌會對饅頭最終呈現的風味特性產生不同的影響。同型發酵樣品的特徵風味中面味較強;專性異型發酵饅頭特徵風味為麥芽味、乳香味、酸乳味和水果氣味;而兼性異型發酵樣品的代表風昧為醋味;兼性異型發酵樣品的苦味利酸味較強，甜味則較弱;專性異型發酵樣品在水果滋味、鹹味、苦味處較強。KimY等在4種發酵饅頭中共檢測到89種揮發性風味物質，醇類中含量最高的是乙醇，其他醇有己醇、庚醇、1—辛烯—3—醇、戊醇3—甲基—1—丁醇等，是饅頭香味的主要求源之一；酯類中具有強烈果香和酒香香氣的乙酸乙酯最多，此外還有己酸乙酯、鄰苯二甲酸二乙酯、2—羥基丙酸乙酯等，賦予老而饅頭酯香，老面饅頭風味酸度適中,其揮發性風味物質中檢測到的酸類物質種類和含量均不多，僅有少量的已酸、3—甲基丁酸和苯甲酸,對風味起到協調作用；醛類有苯甲醛、已醛和庚整等，能呈現出清香、水果香等多種香味，是老面饅頭香氣的重要組成部分。此外，研究發現,饅頭風味物質的種類主要包括醇類、酯類、醛類、酮類、苯環類、醯胺類和雜環類化合物，但是不同饅頭中揮發性物質的組成、數量及含量有一定差異。老酵發酵劑製作饅頭樣品中揮發性風味成分數量多於單一發酵劑製作的樣品，醇類和酯類的數量以及含量都比較高。老面製作的饅頭和商業酵母製作的饅頭相比，其主要特徵性差異物質包括2—戊基呋喃、2—甲氧基—4—愈創木酚和1,2,4,5—四甲基苯等15種揮發性的風味物質成分。透過GC-O實驗，可推測出3—甲基丁醛、乙酸乙酯、己醛、1—辛烯—3—醇、苯乙醇是老酵饅頭的特徵風味物質，奠定了老酵饅頭的風味基底；而專性異型發酵樣品的特徵香氣物質主要包括了乙酸異丁酯2—戊基呋喃、2,3—丁二酮、乙酸等，為最終產品帶來更濃郁的酸味、乳香、花香及水果香氣。
3.3.2 酵母發酵劑
酵母饅頭特有的揮發性物質有，如吲哚、2，3—丁二酮,苯乙醇。胡麗花等採用同時蒸餾萃取(SDE)提取，氣相色譜—質普(GC—Ms )聯用儀檢測我國傳統主食饅頭中的揮發性物質，從乾酵母發管的饅頭樣品檢測出6種烴類化合物，醇類和苯類各4種，酯類、羰基類和雜環化合物各3種，醯基類化合物2種。蘇東民等分析了4種不同乾酵母饅頭中揮發性物質的差異發現，醇類、醛類、酯類、酮類和醯胺類是主要揮發性物質，但在組成和總量上存在差異。劉丹蕾等鬥透過主成分分析(PCA)發現不同種類酵母發酵饅頭關鍵性風味物質存在差異；結合聚類分析(CA)發現不同種類乾酵母、半乾酵母製得的發酵饅頭風味差異明顯，不同種類鮮酵舟新增量較少、麵糰醒發時間較短時，其發酵饅頭風味相似度很高，只有增大酵母新增量並延長醒發時間，不同種類鮮酵母發酵饅頭風味才會發生顯著性變化。此外,酵母種類對饅頭品質有顯著影響，且各不同酵母樣品中均存在其特有揮發性成分；揮發性物質種類與感官評價得分有一定相關性。
3.3.3 複合發酵劑
近幾年，對風味物質形成機理的探討逐漸增多，劉晨發現不同芮株對饅頭風味作用不同,釀酒酵母和異常漢遜酵母單一發酵不僅提供 了風味物質而且為合成其他風味物質提供了前提物質，嗜酸乳桿菌以及副乾酪乳杆滷雖然本身發酵產生的酸類物質對風味貢獻並不大，但是其為合成其他風味物質提供了前提物質，醇類物質是由酵母菌單-或混 合作用產生的;酯類物質是由酵母菌發酵產生的醇類與乳酸菌發酵產生的酸類在酶系催化下形成的：羰基化合物是由一些醇類和酸類物質透過氧化或還原反應生成的。從含量上看，一般是隨著發酵時間增加u，風味物質含量也增加，其中也有由於合成酯類物質導致醇類物質隨著時間減少，當加入多種菌株時含量隨著加人菌株的不同，不同的風味物質含量呈現不同變化。韓德權等研究顯示，複合發酵劑饅頭的風味物質在種類和相對含量上都高於酵母饅頭。且複合發酵劑饅頭所獨有的揮發性風味物質就有20種之多,其中醇類酯類物質的風味貢獻度較大。
從種類上看，老面饅頭中風味物質最為豐富，其次為複合發酵劑饅頭，活性乾酵母饅頭的風味物質最少；從含量上看,老面組主要風味物質含量最低。酸類物質只在複合發酵劑饅頭中檢測到，這些微量的酸類物質是乳酸菌發酵而來的;活性乾酵母饅頭中沒有檢出，可能由於其純種發酵，發酵菌種單一;老面饅頭也沒有此項檢出，可能由於加食用鹼面的原因,使產生的酸類物質被中和。醇類物質含量最大的是活性乾酵母饅頭，此現象可能與發酵菌種的發酵力有關。
4 總結與展望
沒有任何一種香氣物質可以單獨作為麵包或者饅頭的香氣關鍵成分，可以說這些風味活性化合物是以其相對的混合比例共同形成了饅頭的整體風味。酸、醇、酯、醛、酮等化合物是饅頭風味的主要來源。醇類作為發酵的主要產物，能賦予饅頭特殊香氣且其芳香域較低，並且是生成其他產物的前提物質。酸類物質作為發酵的產物，本身對饅頭的風味貢獻不大,但是其為酯類物質提供了前體物質。酯類物質能夠賦予饅頭的香氣，酸和醇的酯化反應，產生一些酯香物質，賦予饅頭酯香。羰基化合物香氣閾值較低,賦予饅頭香氣能力較強。苯環類及雜環類對饅頭香氣成分也有影響。複合發酵劑有利於饅頭工業的發展,解決了一部分問題,但影響饅頭風味的因素有很多，目前對於核心風味物質的發掘還遠遠不夠①饅頭風味的提升與其特徵風味物質有著直接的關係,而特徵風味物質形成離不開菌種特異性的發酵。後期研究需進一步圍繞核心菌種特異性篩選、菌群相互作用關係及加工工藝對饅頭風味的影響開展系列的研究工作;②在確定饅頭核心風味物質，研究微生物發酵對核心物質的影響，找出關鍵代謝途徑的基礎上,探究提高風味物質產量的方法;③除了對面團發酵過程中優勢乳酸榮之間的相互作用進行分析外，混合發酵體系中，多株乳酸菌和酵母菌的相互作用需要被進一步深人地研究; ④饅頭汽蒸過程中的風味物質變化對形成饅頭特徵的風味也很重要,但是目前對於該過程的詳細研究尚缺乏,有待加強;⑤此前相關研究中，有關風味物質產生的機理研究尚不完善，多數研究僅停留在對樣品中風味化合物的定性及定量分析，從而造成對風味物質形成的探究缺少理論支援的局面。應更加註重機理方面的研究。希望透過進一步的研究，我們可以透過工業化生產出美味安全的饅頭。
