3 种不同发酵剂馒头风味物质比较分析

刘 晨,孙庆申,吴 桐,韩德权

(黑龙江大学生命科学学院,微生物黑龙江省高校重点实验室,农业微生物技术教育部工程研究中心,黑龙江 哈尔滨 150080)

3 种不同发酵剂馒头风味物质比较分析

刘 晨,孙庆申,吴 桐,韩德权*

(黑龙江大学生命科学学院,微生物黑龙江省高校重点实验室,农业微生物技术教育部工程研究中心,黑龙江 哈尔滨 150080)

利用固相微萃取-气相色谱-质谱联用方法对复合发酵剂馒头、活性干酵母馒头及老面馒头进行风味物质的测定。比较3 种不同发酵剂对于馒头风味物质的影响，并对风味物质进行定性定量分析。从老面馒头中测出28 种可挥发性物质，从活性干酵母馒头中测出12 种可挥发性物质，从复合发酵剂馒头中测出20 种可挥发性物质。结果表明，复合发酵剂馒头主要风味物质类似老面馒头，未检出有害成分，而且检出的风味物质在数值上高于老面馒头，例如:在老面馒头中测得乙酸乙酯含量为0.350 μg/g，而在复合发酵剂馒头中测得含量为0.452 μg/g，在老面馒头中测得辛酮含量为0.425 μg/g而在复合发酵剂馒头中测得含量为0.806 μg/g。综合实验结果，复合发酵剂馒头，产生的有益风味物质的含量可能较高、风味物质种类丰富且使用方便，理论上更适合家庭和工业化馒头的生产。

风味物质；复合发酵剂；固相微萃取；老面

随着人们日新月异的生活，人们对传统主食的要求已经不仅满足于充饥，而是越来越追求良好的口感、风味以及丰富的营养价值。传统的馒头发酵是采用老面头作为发酵剂，发酵的馒头口味独特，营养丰富。但是由于发酵菌种杂、口味不易控制、使用不便、卫生不佳等缺点，已经逐渐被面包酵母所取代。但是，由于面包酵母发酵菌种单一，造成风味不佳，营养价值也不高，很难满足人们对口感和营养的追求。经研究发现，老面发酵实质为混菌发酵[1]。基于以上情况，本实验室从老面中分离出异常汉逊酵母和嗜酸乳杆菌与面包酵母和副干酪乳杆菌复配研发出复合发酵剂。其特点为既保留良好的口感、风味及丰富的营养，同时又使用方便、易于工业化控制[2]。

近年来对食品风味物质的研究已经成为研究热点，固相微萃取-气相色谱-质谱（solid phase micro extractiongas chromatograph-mass spectrometry，SPME-GC-MS）联用的方法灵敏度高，是研究风味物质的良好方式。复合发酵剂馒头在理论上应该拥有类似于老面的风味，且这一点从感官评价上已得出一定的结论[3-4]。但是，尚缺乏理论上的依据。据此，本实验利用SPME装置分别萃取复合发酵剂馒头、活性干酵母馒头、老面馒头的风味物质，并利用GC-MS联用仪对3 种发酵剂馒头的风味物质进行比较。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

复合发酵剂为本实验室专利产品（专利号ZL.2010 1 0296414.5）；安琪即发活性干酵母 市购；老面 黑龙江大学食堂；小麦粉 北京古船食品有限公司。

醒发箱 珠海三麦机械有限公司；固相微萃取手动进样手柄、二乙基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷（divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane，DVB/ CAR/PDMS）（2 cm，50/30 μm）纤维头 美国Supelco公司；7890AGC-240气相色谱-质谱联用仪 美国安捷伦公司。

1.2 方法

样品的制作方法中老面、活性干酵母和复合发酵剂的用量不同，其用量多少是通过前期5 次实验，馒头的感官效果最好为依据而确定的。

1.2.1 老酵头馒头样品的制作[5-7]

用50 mL温水浸泡2.3 g老面30 min，加入面粉100 g，揉匀后放于37 ℃、相对湿度大约80%条件下醒发12 h，取出，揉匀，37 ℃条件下二次醒发20 min。加碱0.2 g揉匀后，成型，汽蒸20 min。待冷却后备用。

1.2.2 干酵母馒头样品的制作[5-7]

把50 mL水加入到0.8 g干酵母里，然后加入100 g面粉，揉匀后，于温度37 ℃、相对湿度80%的醒发箱中醒发60 min。成型，汽蒸20 min。待冷却后备用。

1.2.3 复合发酵剂馒头的制作

向0.8 g复合发酵剂中加入50 mL水，30 ℃活化30 min，再与100 g 面粉混合，揉匀后，放于37 ℃、相对湿度大约80%条件下醒发100 min。成型，汽蒸20 min。待冷却后备用。

1.2.4 SPME操作方法

称2 g馒头放于15 mL样品瓶中，加盖按压，将水浴锅调至60 ℃,将样品瓶置于水浴锅中,然后将SPME针穿过样品瓶的硅橡胶瓶垫，并使纤维头伸出，顶空萃取60 min，缩回纤维头，拔出针头。待GC-MS处于准备状态后，将SPME针管迅速穿过进样口硅胶隔垫，伸出纤维头，解吸4 min，缩回纤维头，拔出针头。每次萃取前，将SPME在进样250 ℃条件下洗脱30 min[8-10]。

1.2.5 GC和MS分析操作条件

GC条件:DB-5MS色谱柱（30.00 m×0.25 mm，0.50 μm）；进样口温度250 ℃；程序升温:40 ℃，保持2 min，以2 ℃/min到50 ℃，然后以5 ℃/min到110 ℃，再以3 ℃/min到250 ℃；载气为高纯氦气，载气流速1.0 mL/min，脉冲100；手动进样；不分流[11]。

MS条件:电子电离源；电子能量70 eV；离子源温度230 ℃；离子阱温度80 ℃；传输线温度280 ℃；质量扫描范围m/z 35～450。

GC-MS对样品进行分析鉴定。通过化学工作站数据处理系统，检索NIST 08.L谱图库，确定挥发性物质里的各个化学成分，并用检出的各物质的色谱级试剂，做混合标样进行验证，结果表明检测结果与混合标样检测结果相符合[12-13]。

定量分析方法:采用外标法进行定量分析，测定各物质不同梯度含量的色谱纯溶液，做出标准曲线，然后换算得到各物质含量。

2 结果与分析

复合发酵剂馒头、活性干酵母馒头与老面馒头挥发性成分的GC-MS色谱图如图1所示，各组分通过化学工作站数据处理系统，检索NIST 08.L谱图库及资料分析，确定馒头的香气成分[14-16]。将挥发性成分按照结构分类统计，结果见表1。

如表1所示，3 种不同馒头样品由相同的提取和分析方法提取的挥发性物质经GC-MS分析后。老面组共测出28 种可挥发性物质；活性干酵母组共测出12 种可挥发性物质；复合发酵剂组共测出20 种可挥发性物质。从种类上看，老面馒头中风味物质最为丰富，其次为复合发酵剂馒头，活性干酵母馒头的风味物质最少；从含量上看，在数值上老面组主要风味物质含量都低于复合发酵剂组和活性干酵母组。

醇类作为发酵的主要产物，能赋予馒头特殊香气且其芳香阈值较低，并且是生成其他产物的前体物质。如己醇，主要用于配制椰子和浆果类香精，是常用的添加剂。苯乙醇、3-甲基丁醇在3 种馒头都检出且含量差异不大，通过之前的实验得出的结论其为面粉本身带来的风味物质；己醇、乙醇在3 种馒头都检出，老面馒头的含量最低分别为1.333 μg/g和3.256 μg/g，复合发酵剂馒头含量较多分别为1.604 μg/g和3.935 μg/g，活性干酵母馒头测得含量最高分别为1.932 μg/g和4.428 μg/g。

酸类物质作为发酵的产物，本身对馒头的风味贡献不大，但是其为酯类物质提供了前体物质。在复合发酵剂馒头中检出了微量的乳酸、乙酸、辛酸，其测得含量分别为0.274、0.404、0.305 μg/g。

酯类物质能够赋予馒头香气，酸和醇的酯化反应，产生一些酯香物质，赋予馒头酯香。例如:乙酸异戊酯主要用于食用香精配方中，可调配香蕉、苹果、草莓等多种果香型香精。复合发酵剂馒头和老面馒头均检出了乳酸乙酯、乙酸乙酯、辛酸乙酯、乙酸异戊酯、葵酸乙酯5 种风味物质，复合发酵剂馒头中测得含量分别为0.102、0.452、0.425、0.442、0.354 μg/g，老面馒头中测得含量分别为0.087、0.350、0.225、0.302、0.301 μg/g。

羰基化合物香气阈值较低，赋予馒头香气能力较强[17]。例如辛酮有不同的清香和水果香气；壬醛具有玫瑰香气[17]。检测出壬醛、辛酮的含量，老面组分别为0.452、0.425 μg/g，复合发酵剂组分别为0.685、0.806 μg/g。

苯环类及杂环类对馒头香气成分也有影响，老面馒头中的乙酰苯具有水果香气；杂环类物质3 种馒头都有1 种为戊基呋喃，其对风味影响不大。

3 讨 论

醇类物质含量最大的是活性干酵母馒头，此现象可能与发酵菌种的发酵力有关。市售的活性干酵母纯度和活性都较高，复合发酵剂虽然也是纯种发酵，但是可能由于生产工艺水平的问题，使其含量略低于活性干酵母馒头，老面馒头由于自然接种发酵其菌种活性低，所以产生的醇类含量低于以上2 种馒头；苯甲醇、1-辛醇只在老面馒头中检出且含量较小，可能由于老面馒头发酵菌种复杂，复杂的菌系带来复杂的产物，在其他2 种馒头中没有检出。

酸类物质只在复合发酵剂馒头中检测到，这可能是由于复合发酵剂是多种酵母菌和乳酸菌混合的，这些微量的酸类物质是乳酸菌发酵而来的；活性干酵母馒头中没有检出，可能由于其纯种发酵，发酵菌种单一；老面馒头也没有此项检出，可能由于加用面碱的原因，使产生的酸类物质被中和。

从3 种馒头中检测的酯类物质含量可以看出，复合发酵剂馒头这5 种风味物质含量均高于老面馒头，可能是由于复合发酵剂馒头纯种发酵，生成的酯类前体物质含量高于老面馒头；活性干酵母馒头此项未检出，可能由于纯种发酵缺少酯类形成的前体物质；老面中除以上5 种物质还检出亚硫酸癸基戊酯、6-乙基-3-辛醇草酸丙酯、戊基十八醇丁基磷酸酯3 种酯类物质，但这3 种物质对馒头的风味贡献不大。

从实验测得数据显示，老面组在羰基化合物种类方面多于其他2 组馒头，在含量方面略低于复合发酵剂组。壬醛、己醛、庚醛3 种馒头都有检出；5-戊基-2-呋喃酮、辛酮在复合发酵剂馒头和老面馒头中有检出，而复合发酵剂馒头组的含量高于老面馒头组；苯乙醛、2-庚烯醛是只有在老面馒头中检出的物质，且对馒头的风味物质有较大贡献，这可能由于发酵菌种多样，带来的多种风味物质[18]。

其他类中，干酵母馒头中检出大量N-苯甲基-乙基异丙基苯甲酰胺，可能是活性干酵母中的辅料带来的。老面馒头中测出的1,2,3,4-四氢喹啉用于有机合成及医药中，高含量的该物质对皮肤和眼睛有刺激性[19]，而复合发酵剂馒头未检测出该物质。

4 结 论

通过以上实验，在风味物质上复合发酵剂馒头检出20 种，老面馒头检出28 种，活性干酵母馒头检出12 种，从检测结果来看，本实验检测出的风味物质种类上略低于老面馒头，对比活性干酵母馒头，复合发酵剂馒头在风味物质方面类似于老面馒头，而且在检测出的主要风味物质上复合发酵剂馒头的风味物质含量在数值上略高于老面馒头，例如:老面馒头中测得乙酸乙酯含量为0.350 μg/g而复合发酵剂馒头中测得含量为0.452 μg/g，老面馒头中测得辛酮含量为0.425 μg/g，而复合发酵剂馒头中测得含量为0.806 μg/g等；而活性干酵母馒头的风味物质就比较单一，检出的风味物质种类较少。但老面馒头中检测出1,2,3,4-四氢喹啉这种有刺激性的物质。综合考虑，复合发酵剂馒头，产生的有益风味物质的含量可能较高、风味物质种类丰富且使用方便，理论上更适合家庭和工业化馒头的生产。

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Comparative Analysis of Flavor Compounds in Steamed Breads Made with Three Different Starter Cultures

LIU Chen, SUN Qingshen, WU Tong, HAN Dequan*
(Key Laboratory of Microbiology of Heilongjiang Province, Engineering Research Center of Agriculture Microbe, Ministry of Education, College of Life Science, Heilongjiang University, Harbin 150080, China)

In this study, solid phase micro extraction-gas chromatograph-mass spectrometry (SPME-GC-MS) was used to determine the flavor compounds of steamed breads made with three different starter cultures, namely composite starter culture, active dry yeast and sourdough. A total of 28 volatile compounds were detected in steamed bread made with sourdough (traditional steamed bread), 12 volatile compounds in that made with active dry yeast, and 20 volatile compounds in that made with composite starter culture. Our experimental results showed that the major flavor compounds of steamed bread made with composite starter culture were similar to those of traditional steamed bread. We also found that the former contained no hazardous compounds and higher levels of the identified compounds. The traditional steamed bread contained 0.350 μg/g ethyl acetate and 0.425 μg/g octanone, while the steamed bread made with composite starter culture contained 0.452 μg/g ethyl acetate and 0.806 μg/g octanone. Taken collectively, the above results demonstrate that the composite starter culture, which is easy to use, results in the formation of more types and larger amounts of beneficial flavor compounds. Consequently, it can be considered as the starter culture of choice for home and industrial production of steamed bread.

flavor compound; composite starter culture; solid phase micro extraction (SPME); sourdough

Q81

A

10.7506/spkx1002-6630-201510030

2014-06-19

黑龙江省重点攻关项目(GA07B401；GA07B401-1)

刘晨(1987—),男,硕士,研究方向为发酵食品。E-mail：liuchen.840@163.com

*通信作者：韩德权(1960—),男,教授,硕士,研究方向为微生物发酵、保健食品。E-mail：handequan2003@163.com