山药米发糕的加工工艺研究

2018-01-27熊孜乔宇程薇陈学玲梅新廖李

湖北农业科学 2017年24期

熊孜+乔宇+程薇+陈学玲+梅新+廖李

摘要：以山药、大米为原料制作山药米发糕，结合感官评定和质构特性分析，研究山药种类、山药与大米的质量比、发酵剂种类与添加量、水和糖的添加量、发酵时间、气蒸时间对山药米发糕品质的影响，并采用正交试验得到山药米发糕的最优工艺条件。在最佳工艺条件下，测定发酵过程中传统米发糕和山药米发糕发酵液的理化指标。结果表明，山药添加量为10%、糖为6%、发酵剂为0.8%、料液比为10∶7（g/mL）、发酵时间3 h，常压气蒸20 min，得到的山药米发糕品质最好。山药米发糕相比传统米发糕发酵程度更高，产气、产酸量更大。

关键词：山药；米发糕；质构；感官评价；工艺研究

中图分类号：TS213.3 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）24-4847-07

山药，又名淮山、淮山药、怀山药、薯蓣、山薯蓣等，为薯蓣科薯蓣属植物，是一种以膨大的地下肉质块茎供食用的蔬菜。中国目前人工栽培的山药主要有5个类型，分别是太谷山药、铁棍山药、小绒毛山药、白皮山药和菜山药[1]。山藥中含有大量的蛋白质、各种维生素和有益的微量元素，是营养价值很高的药食同源食品[2]。此外，山药还含有尿囊素、山药碱、皂苷、胆甾醇、麦角甾醇、胆碱等多种活性成分，有增强免疫力、抗氧化、抗衰老、降血脂[3]、降血糖、抗突变和抗肿瘤等作用[4，5]。

米发糕是中国传统的大米发酵食品[6]，是以籼型或粳型大米为原料，经浸泡、磨浆、调味、发酵、蒸制而成[7，8]。米发糕具有蜂窝状结构，色泽晶莹洁白，口感柔软细腻，风味独特浓郁，易于被人体消化吸收[9-12]。在长期的历史发展过程中，米发糕还被赋予了年节食俗的特殊文化蕴涵，深受人们的喜爱[13]。

为了解决传统米发糕生产工艺简单、口感单一、变化较少等问题，本试验将山药打成浆加入米浆共同发酵，生产出一种新型保健米发糕——山药米发糕，从而满足不同消费者对保健食品的需求。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

稻花香大米购于湖北省粮油店；发酵剂购于武商量贩；米山药购于利川市江川现代有限公司；铁棍山药、菜山药、佛手山药购于武商量贩。所有试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

摇摆式高速万能粉碎机，DFY-300，温岭市林大机械有限公司；紫外可见分光光度计，UV-3802，尤尼柯（上海）仪器有限公司；电子天平，BT25s，赛多科斯科学仪器（北京）有限公司；26 cm蒸锅，潮安县家兴工贸有限公司；恒温水浴锅，EMS30，谦科仪器设备（上海）有限公司；电热鼓风干燥箱，GZX-9146MBE，上海博讯实业有限公司医疗设备厂；高速组织捣碎机，DS-1，上海精科实业有限公司；pH计，PB-10，赛多科斯科学仪器（北京）有限公司；质构仪，TA-XT Plus，美国Stable Micro Systems仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 原料的预处理将所购大米经粉碎机粉碎，过140目筛，山药经高速组织捣碎机搅碎，成浆状。

1.3.2 山药米发糕的工艺流程混合原料→接种发酵剂→发酵→气蒸。混合原料：将米粉与糖、水、山药浆按一定比例添加、混合、搅拌均匀；接种发酵剂：将发酵剂活化后加入原料体系，并倒入模具；发酵：置于37 ℃条件下，发酵一定时间；气蒸：待水沸腾后，将模具放入蒸锅中。

1.3.3 单因素和正交试验设计单因素试验研究山药种类、山药与大米的质量比、发酵剂种类与添加量、水和糖的添加量、发酵时间、气蒸时间对山药米发糕品质的影响。在山药添加量、水添加量、糖添加量、发酵剂添加量、发酵时间、气蒸时间6个单因素中选取4个因素做四因素三水平的正交试验，通过测定成品的感官评定，筛选最佳工艺组合。正交试验得到生产山药米发糕的最优工艺条件。

1）质构特性的测定。米发糕是一种由淀粉等高分子网络结构和线形结构共同组成的高分子弹性凝胶体，其中密布孔洞[14]，因此，质构是评判米发糕的重要指标。

物性测试的测定参数。测定模式，TPA；测量探头，下压探头P/36R；测试前速5 mm/s；测试速度2 mm/s；测试后速度5 mm/s；应变位移60%，引发力 5 g；引发类型自动；获取数率200 pps[15]。

所测指标：硬度、弹性、内聚性、回复性、咀嚼性[16，17]。

2）山药米发糕感官评价方法。组成8人评分小组，按感官鉴定表（表1）中所列标准对山药米发糕外观、内部质地结构和食用口感、香气、滋味等方面进行评价，取平均值。

1.3.4 山药米发糕和传统米发糕发酵过程中理化指标的变化在最佳工艺基础上，制作山药米发糕发酵液和采用大米粉代替山药部分的传统米发糕发酵液，测定发酵过程中两种发酵液的体积、pH、总酸、游离氨基酸、还原糖理化指标并比较。

1）发酵液体积的测定：将20 g的米发糕发酵液置于500 mL量筒底部，放入温度37 ℃恒温水浴锅中发酵，每30 min计1次体积，共发酵270 min。

2）pH的测定：pH计。

3）总酸的测定：氢氧化钠直接滴定法。

4）游离氨基酸的测定：比色法测定。

5）还原糖的测定：直接滴定法。

2 结果与分析

2.1 各因素对山药米发糕质构和感官的影响

2.1.1 山药种类对米发糕质构和感官的影响由表2可见，米山药的感官评分最高，质构的5个指标也都适中，虽然铁棍山药感官评分相差不大，但由于湖北市场上更容易购买到米山药，综合考虑，选用米山药。

2.1.2 发酵剂种类对米发糕质构和感官的影响由表3可见，G的感官评分最高，质构的硬度最高，弹性、内聚性、回复性、咀嚼性的5个指标都适中，综合考虑，选用G。endprint

2.1.3 山药与大米质量比对米发糕质构和感官的影响由表4可见，随着山药与大米的质量比的增加，山药米发糕的硬度、咀嚼性都是逐漸降低，其弹性、内聚性和回复性差别不大。感官评分和5组质构数据相关性的分析结果显示，感官评分和质构数据中的硬度、弹性、内聚性、回复性、咀嚼性呈正相关性，且感官评分与硬度呈显著正相关。一般情况下，优质的米发糕应该是硬度适中，弹性较大，咀嚼性好[18]，同时其内部结构细密有序、口感细腻、酸甜适中，具有发糕特殊香气[19]。硬度、咀嚼性最高的一组的感官评分仅比最高分低0.500。综合考虑，选用2∶18的山药与大米添加比。

2.1.4 发酵剂添加量对米发糕质构和感官的影响由表5可见，添加不同量发酵剂的山药米发糕的弹性、内聚性、回复性差别不大，但是，米发糕的硬度、咀嚼性和感官评价随发酵剂添加量的增加呈先上升后下降的趋势。感官评分和质构指标相关性的分析结果显示，感官评分同内聚性、弹性呈正相关，同回复性呈负相关，同硬度、咀嚼性呈显著正相关。酵母主要是利用发酵过程中产生的CO2使山药发糕膨松，同时伴随着一系列的变化产生其他风味物质。酵母添加量过少，发酵速度过慢，酵母产气不足，会使山药发糕的体积减小且口感较差，同时香气风味不足，从而影响山药发糕感官评分；随着发酵剂的增加，山药米发糕发酵得更充分，感官评分也越来越高，但酵母添加量过多时山药发糕开始产生酒精味[13]和过量的酸，影响口感，感官评分下降。综合考虑，选用0.8%的发酵剂添加量。

2.1.5 料液比对米发糕质构和感官的影响由表6可见，料液比不同的山药米发糕的弹性、内聚性、回复性差别不大。感官评分和质构指标相关性的分析结果显示，感官评价与硬度、弹性和咀嚼性呈正相关性，与内聚性和回复性呈负相关。料液比高不利于微生物发酵，导致产气不足，从而造成米发糕内部孔洞较小，蒸制后成品不够膨松[20]。随着料液比不断降低，可以促进发酵体系中的酵母菌增值[21]，发酵产生的气孔越大，感官分数随之提高。但是超过临界点后，随着料液比继续降低，米浆过稀，则蒸煮时难以成型，硬度降低[22]，感官评分也较低。综合考虑，选用10.0∶7.0的料液比。

2.1.6 糖添加量对米发糕质构和感官的影响由表7可见，加糖量不同的山药米发糕的弹性、内聚性、回复性差别不大，硬度、咀嚼性变化较大且规律性不明显。感官评分和质构指标相关性的分析结果显示，感官评分同弹性、内聚性、回复性呈正相关，同硬度、咀嚼性呈负相关。随着糖添加量的不断增加，感官评分是先增大后减小。糖作为酵母的营养物质之一，在酵母发酵过程中对酵母的繁殖有着重要的影响[23]。米浆中的糖分很少，满足不了酵母的要求，所以在米浆中添加适量的蔗糖，有利于促进酵母发酵，使酵母产生大量的气体，致使山药发糕膨松，感官评分升高。但当蔗糖的添加过量时，会产生高渗透压，导致酵母发酵受阻，产气量下降[19]，感官评分降低。另外，糖还是一剂甜味剂，赋予山药米发糕酸甜口感中的甜味。综合考虑，选用8%的糖添加量。

2.1.7 发酵时间对米发糕质构和感官的影响由表8可见，不同发酵时间的山药米发糕的弹性、内聚性、回复性差别不大。感官评分和质构指标相关性的分析结果显示，感官评分同硬度、咀嚼性呈正相关，同回复性、内聚性、弹性呈负相关。随着发酵时间的增加，山药米发糕发酵过程中酵母产生的越多，山药的口感与米发糕融合的更完全，感官评分也越来越高，但随着时间的增加，发酵产生的酸越来越多，严重影响口感，感官评分下降。综合考虑，选用发酵时间3 h。

2.1.8 气蒸时间对米发糕质构和感官的影响由表9可看出，气蒸时间的长短对咀嚼性的影响不是特别明显，硬度和感官评价随气蒸时间呈现出先增大后减小的变化规律。感官评分和质构指标相关性的分析结果显示，感官评分同硬度呈显著正相关，同咀嚼性呈正相关，同内聚性、回复性、弹性呈负相关。当混合淀粉到达糊化温度后，直链淀粉形成凝胶，包裹淀粉粒，整个凝胶体系的硬度显著增大。随着糊化的进行，淀粉粒间的碰撞加剧，导致部分凝胶体系破裂，米发糕硬度减小[18]。综合考虑，选用气蒸时间20 min。

2.2 正交试验

米发糕制作中工艺是产品质量的保证，水添加量、糖添加量、发酵时间这3个因素影响较大，常常导致不同批次生产的米发糕的质量区别较大，山药米发糕则还要考虑山药与大米添加比，因此本试验拟通过设计正交试验，找出这4个因素的最佳工艺参数，以确定山药米发糕生产的最佳工艺条件，正交试验因素与水平设计见表10。

由表11可知，以感官评分作为考察指标所得的最佳方案组合为A1B1C1D2，根据极差分析可知，各因素对感官评分的影响大小为：山药添加量>糖添加量>发酵时间>水添加量，即影响山药米发糕感官的主要因素为山药添加量、糖添加量和发酵时间，水添加量对山药米发糕质量的影响不是很大。

由表12可知，通过验证试验得到最优工艺条件组合为：在添加山药与大米质量比为2∶18、料液比为10∶7.0、发酵3 h、糖添加量为6%时，得到的山药米发糕品质最佳。

2.3 山药米发糕和传统米发糕发酵过程中理化指标的变化

2.3.1 发酵液体积的变化由图1可知，60 min前，山药米发糕和传统米发糕的发酵液体积都随着发酵时间的增长而上升，在90 min后变化趋于平缓。这是由于酵母发酵产气，发酵液有一定的持气能力，所以发酵液体积不断增大，当酵母的产气能力和发酵液的持气能力相互平衡时，发酵液体积达到最大，而后随着发酵时间增长，持气能力下降，发酵液体积也逐渐缓慢变小。山药米发糕、传统米发糕发酵液体积分别在180、210 min时到达最高值，分别为31.30、24.33 mL。山药米发糕体积达到最大值的时间短、且发酵产气量大，这可能和山药中含有可被微生物利用的糖种类及含量有关。

2.3.2 pH和总酸的变化由图2和图3可知，山药米发糕和传统米发糕发酵液随着发酵时间增加，pH不断降低，总酸含量不断升高。发酵过程中发酵液中的ɑ-淀粉转化为糊精，并在酶的作用下依次转化为麦芽糖、葡萄糖，最后分解为酒精和CO2，因此在山药米发糕和传统米发糕发酵过程中都可以闻到酒精的香味；发酵产生的CO2一部分以气体形式存在发酵液中，另外一部分溶于发酵液液相的水中形成碳酸，碳酸是不稳定的弱酸，离解度很小，对米浆的pH影响不大。酵母菌的无氧发酵可将发酵液中的酒精转化为有机酸，使得发酵液的pH降低，总酸含量增高。由图2可知，山药米发糕和大米发糕发酵液中的pH变化趋势基本相同，但山药米发糕发酵液pH下降和总酸上升程度比米发糕发酵液更剧烈，可能是由于山药中的糖含量高，比较容易被微生物利用，因此产生的有机酸量较高，生成速度也较快。endprint

2.3.3 发酵液游离氨基酸的变化由图4可知，山药米发糕和传统米发糕发酵液的游离氨基酸都是随着发酵时间增长先增多后减少。可能是由于发酵初期蛋白质分解产生氨基酸的量大于微生物的消耗量，而后期微生物消耗量加剧导致微生物的消耗量大于氨基酸的生成量。在发酵过程中，山药米发糕和传统米发糕的游离氨基酸含量差异不大。

2.3.4 发酵液还原糖的变化由图5可知，在发酵过程中，传统米发糕发酵液还原糖含量先急剧上升后缓慢降低，可能是由于发酵初期大米颗粒内的还原糖溶出量大于微生物发酵消耗还原糖的量，而后期微生物消耗量加大导致下降。山药米发糕发酵液还原糖含量在发酵过程中逐渐降低，并且比传统米发糕发酵液还原糖含量高，这可能是由于山药的制浆工序使得还原糖充分溶出，且随着发酵进行，微生物的利用加剧导致后期还原糖下降迅速。

3 结论

本试验是在传统米发糕工艺基础上将山药代替一部分的大米制作出来的山药米发糕，在单因素试验的基础上通过四因素三水平的正交试验来确定最优工艺组合：选用米山药、高活性酵母，添加质量比为18∶2的大米粉和山药、6%的糖、0.8%的发酵剂，料液比为10∶7.0，发酵3 h，常压气蒸20 min后得到的山药米发糕口感带有山药与大米结合的发酵口感并伴有特殊的发酵香味、表皮亮白、色泽均匀、软硬适中、酸甜适中、不粘牙。

在得到最佳工艺的基础上，研究传统米发糕和山药米发糕发酵液的体积、pH、总酸、游离氨基酸和还原糖在发酵过程的变化。对于体积，山药米发糕发酵液体积达到最大值的时间短、且发酵产气量大；对于pH和总酸，山药米发糕发酵液pH下降和总酸上升程度更剧烈；对于游离氨基酸和还原糖，山药米发糕和传统米发糕的差异不大。

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