不同出粉率面粉和混合发酵剂所制馒头挥发性物质的分析

宋琛琛，韩小贤，张新阁，郑学玲*，刘 翀

（1.河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001；2.天津市粮油集团有限公司，天津 300122）

0 引言

馒头是我国大众的传统主食，具有鲜明的民族文化特色[1].随着主食产业的迅速发展,消费者选购食品时除了关注外观、质构外，越来越关注食品的风味和营养.

采用单一酵母发酵，制得的馒头风味和香气不够丰富浓郁，口味比较单一.而采用混合发酵剂的多菌种发酵，馒头不仅结构细腻，又具有特殊丰富的风味[2].韩德权等[3]研究了混合发酵剂馒头和单一酵母馒头的风味物质的区别，研究表明：混合发酵剂馒头的风味物质不仅种类多，而且相对含量也高于酵母馒头.不同出粉率的面粉对挥发性物质的生成也有一定的影响.刘若诗等[4]采用固相微萃取和气质联用技术分析了冻干酸面团发酵剂对普通和全麦发酵面团面包香气的影响，结果表明：全麦酸面团面包具有更浓郁的风味，所含挥发物总量明显高于普通面包.齐琳娟等[5]研究了麸皮对面包营养成分及风味的影响，发现麸皮的添加使面包具有更浓郁的香味.

不同出粉率面粉对馒头挥发性物质的影响的研究鲜见报道，因此，作者以不同出粉率的面粉为原料，选用干酵母和混合发酵剂，采用固相微萃取后进行GC-MS 联用仪定性定量分析不同出粉率面粉和混合发酵剂制得的馒头中挥发性物质的变化和关系，与干酵母馒头进行对比，为不同出粉率面粉馒头的挥发性物质及风味研究提供参考.

1 材料与方法

1.1 材料

郑州海嘉面粉厂基础粉:神象特制一等粉（F1，出粉率为40%）、神象特制粉（F2，出粉率为25%）、普通小麦粉（F3，出粉率为9%）、神象次粉（F4，出粉率为2%）、胚芽（过80 目筛，出粉率为0.3%）、麸皮（过80 目筛，出粉率为23.7%）;高活性干酵母:安琪酵母股份有限公司；酵子:南阳市售.

1.2 仪器与设备

JHMZ-200 针式和面机、JMTD-168/140 实验面条机、JXFD-7 醒发箱：北京东孚久恒仪器技术有限公司；ZKSY-6 智能水浴锅：郑州长城科工贸有限公司；TXB622L 电子精密天平：上海冠唯仪器有限公司；SPME 手动进样手柄、DVB/CA/PDMS（2 cm，50/30 μm）纤维头：美国Supelco 公司；7890A GC-5975C inert XL MSD 联用仪：美国Agilent 公司.

1.3 试验方法

采用基础粉和小麦麸皮、胚芽经稳定化处理后按比例回添与面粉混合.不同出粉率面粉配制方法和基本指标见表1 和表2.

表1 不同出粉率面粉配制方法Table 1 Prepare method for the flours with different flour extraction rate %

表2 不同出粉率面粉基本指标Table 2 Basic indicators of flours with different flour extraction rate %

1.3.1 馒头制作工艺

取发酵剂（单一发酵剂：0.8 g 干酵母；混合发酵剂：0.6 g 干酵母，2 g 酵子）加35 ℃温水48 mL搅拌混匀，加入到盛有100 g 面粉的和面钵中，和面5 min，面团用面条机压片5 次，搓圆成型.放于醒发箱（35 ℃、RH 85%）中醒发至体积增大1 倍，取出置于蒸锅上蒸30 min，停火2 min 后取出馒头，冷却20 min，待测.

1.3.2 固相微萃取操作方法

取芯部馒头屑样品5 g 于安捷伦公司玻璃样品瓶（20 mL）中，待测样品在瓶中高度不超过瓶高的2/3，利用压盖器用带有胶垫的铝塑盖将样品瓶密封好.萃取前，将固相微萃取的纤维头在进样口进行高温洗脱1 h.洗脱完毕，将固相微萃取手动进样器的针头穿过胶垫，伸出萃取头，对样品进行吸附，样品瓶置于60 ℃水浴锅内，萃取1 h.然后收回萃取头，拔出针头.待气相色谱仪处于准备状态后，迅速穿过进样口隔垫，在进样口衬管内，热解析4 min 后，进行测定[6-7].

1.3.3 气相色谱和质谱分析条件

（1）气相色谱操作条件:毛细管色谱柱：DBFFAP（60 m×0.25 mm×0.25 μm），固定相为聚乙二醇（PEG），为极性毛细管柱；载气为高纯氦气，载气速度1.0 mL/min；进样口温度为250 ℃，采用不分流进样；初始炉温为35 ℃，保持5 min 后以5 ℃/min升到50 ℃，再以5.5 ℃/min 升到230 ℃，保持5 min.

（2）质谱操作条件：离子源温度：230 ℃；MS 四级杆：150 ℃；电子能量：70 eV；传输线温度：280℃；离子化模式：EI；样品分析方式：全扫描；采集质量范围为33～500 nm.

1.3.4 定性定量分析方法

GC-MS 分析图经化学工作站数据处理系统，检索NIST08.L 谱图库及资料分析，按面积匹配度大于80%的成分给予定性，确定挥发物成分，峰面积归一化法计算各成分的相对含量.每个样品重复两次操作，测定所得的数据使用Excel 2007 进行分析.

2 结果与分析

通过顶空固相微萃取对馒头的风味物质进行吸附，通过GC-MS 解析以及数据处理分析可得挥发性物质的种类和相对含量，如表3、表4 所示.

馒头挥发物质的形成及产生有多种影响因素[8-12]：（1）面粉本身的挥发性物质及微生物作用，以及面粉中的酶、温度和水分含量也将影响微生物代谢产生的挥发性物质.（2）发酵剂和发酵条件导致微生物在发酵过程中代谢产生的挥发性物质也不同.面团发酵过程中产生醇、羰基、苯环、杂环等低分子挥发性化合物.（3）馒头蒸制过程受热作用产生和转化的挥发性物质.主要是醇类与发酵过程中产生的有机酸反应生成的酯，酯类对馒头香气贡献较大.

通过GC-MS 检测可得：在出粉率为40%、60%、100%的面粉中，干酵母馒头分别有27、32、48种挥发性物质，混合发酵剂馒头分别有34、41、52种挥发性物质.由此可知，随着出粉率的提高，挥发性物质种类均明显增多，其风味更加丰富.一方面是因为面粉影响产生的挥发性物质：出粉率越高，灰分含量越高，使用高灰分面粉可以增加挥发性化合物的含量，使馒头具有更浓郁的风味.Czerny 等[13]指出馒头中的关键性风味物质主要存在于面粉中，发酵基质对于面包香气的形成至关重要，高灰分的面粉能够促进挥发性物质的生成.另一方面也与面粉中酶的作用有关：α-淀粉酶的活力取决于面粉的质量和出粉率，麸皮中的酶活力最高[14]，出粉率越高则酶活力越高，从而有助于挥发性物质的产生和形成.混合发酵剂馒头和干酵母馒头相比，同一出粉率馒头的挥发性物质种类均有明显提高，风味更加丰富.这是因为混合发酵剂微生物种类繁多，与酵母菌共同代谢及发酵，以及生化作用使混合发酵生成更多种类的醇、酯、醛、酮等风味物质，使其风味更加丰富浓郁[15-16].

表3 馒头挥发性物质的SPME-GC-MS 分析结果Table 3 SPME-GC-MS analysis of volatile compounds in steamed bread

续表Continue

馒头中的挥发性物质包括烃类、醇类、醛类、酮类、酯类、苯环类、杂环类、酸类化合物，均以烃类、醇类、醛类、酯类物质为主.其中在混合发酵剂出粉率100%的全麦粉馒头中发现醚类物质.

表4 馒头挥发性物质的种类及相对含量Table 4 Species and relative content of volatile compounds in steamed bread

6 种馒头中烃类物质含量均很高，出粉率为40%的面粉干酵母馒头烃类物质相对含量高达64.56%，由于烷烃类物质阈值较高，对馒头的整体风味贡献不大[17].相比干酵母馒头，混合发酵剂馒头的烃类含量较低，且干酵母馒头和混合发酵剂馒头的烃类物质含量均随着出粉率的提高有明显降低趋势.出粉率为100%的全麦粉的干酵母馒头和混合发酵剂馒头的烃类物质较低，分别为28.12%、25.04%.

醇类物质是馒头的主要挥发性物质.除阈值高的烃类物质，醇类的相对含量最高.醇类物质都具有特殊香气，对馒头的香气有重大贡献，并且与其他成分间有相乘作用.同一出粉率面粉混合发酵剂馒头中醇类物质含量均高于干酵母馒头.且干酵母馒头和混合发酵馒头的醇类物质含量均随着出粉率的增高有明显增高的趋势.出粉率为100%的混合发酵剂馒头中醇类物质含量最高，达35.98%，6 种馒头中均含有含量较高的正己醇、苯乙醇.正己醇具有椰子香和水果清香，苯乙醇具有新鲜面包香、清甜的玫瑰花香.在馒头中均只在出粉率为100%的全麦粉馒头中发现乙醇、顺-4-癸烯醇且含量均较高，在混合发酵剂馒头中乙醇含量达13.56%.乙醇是一种有特殊香味的物质，易挥发，芳香阈低，它还是主要的酯类风味物质的前体物质.

羰基类物质包括醛类和酮类物质.羰基化合物香气阈值较低，因此赋予馒头香气的能力较强[18].混合发酵剂馒头中醛类物质的种类和相对含量均高于干酵母馒头.两种发酵剂馒头醛类含量和种类都随着出粉率的提高有所增加，6 种馒头中均含有含量较高的苯甲醛，苯甲醛有浓郁的杏仁香气[19].庚醛在干酵母馒头中含量也较多.庚醛具有柑橘的香味和蔬菜、瓜果的清香[20].在混合发酵剂馒头中均都含有（E）-2-庚烯醛、反-2-辛烯醛、癸醛，（E）-2-庚烯醛具有清香和脂肪香，癸醛具有醛香和柑橘的味道，这些都有助于馒头风味物质的形成.酮类物质在馒头中含量较低[5]，其中香叶基丙酮含量较多，具有木兰花香.

酯类物质主要是挥发性物质酸类和醇类发生酯化反应，产生一些酯香物质，赋予馒头特有的香气[21].干酵母和混合发酵剂馒头中酯类物质含量和种类都随着出粉率的提高整体呈增加趋势，出粉率100%的全麦粉干酵母馒头酯类物质含量较高，达15.17%，其中辛酸乙酯含量达9.21%，丙位庚内酯含量为2.65%，出粉率为60%、100%的全麦粉混合发酵剂馒头中辛酸乙酯和丙位庚内酯含量也相对较高.辛酸乙酯具有白兰地酒香味，主要用于调味品、香料制造香气，有玫瑰、橙子的花果香，浓度低时有清凉的水果香味[22].辛酸乙酯在复合发酵剂馒头中，是由酵母菌产生的乙醇和乳酸菌产生的辛酸在酶系的催化下生成的.丙位庚内酯具有椰子香气和麦芽、焦糖的甜味.

苯环类及杂环类对馒头香气成分也有影响[23].干酵母馒头中苯环类物质含量相对较高，混合发酵剂馒头中杂环类物质明显高于干酵母馒头.杂环类物质以微量存在于香味混合物中，常见的有吡嗪、呋喃、吡咯、噻唑类.他们主要产生坚果香、烘烤香和面包香.干酵母出粉率100%全麦粉馒头和3 种混合发酵剂馒头中均含有较高2-正戊基呋喃，2-正戊基呋喃具有豆香、果香及类似蔬菜的香味.酸类物质在风味上贡献并不大，但是酸类物质可为其他风味物质形成提供前体物质.只有在混合发酵剂出粉率为100%的全麦粉馒头中检测到少量有机酸类物质：亚油酸和乙酸.醚类也对馒头风味起到一定作用，只在混合发酵剂出粉率100%的全麦粉面包中检测到一种醚类物质：十二烷基乙烯基醚.

3 结论

研究结果表明：不同出粉率面粉、不同发酵剂所制馒头的挥发性物质其种类和含量呈现明显的差异.且只在出粉率100%的混合发酵剂馒头中发现醚类物质十二烷基乙烯基醚，在出粉率为100%的馒头中发现酸类物质.因此，不同出粉率的面粉，不同发酵剂等条件对微生物的活动、代谢和生成风味物质造成一定的影响.另外，对于挥发性成分，有些成分的含量虽然很低，却可能对风味的贡献很大，因此还需考虑挥发性物质的阈值.综上所述，评价馒头的挥发性风味特征还需要结合馒头的品质、感官评价等其他指标进行综合评价，如此才能够为进一步提高馒头风味品质提供科学依据.

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