米酒老面发酵工艺对馒头品质的影响

孙祥祥，王远辉*，姚洁琼，刘长虹，张 煌，马永生

（1 河南工业大学小麦和玉米深加工国家工程实验室 郑州450001 2 河南牧业经济学院食品与生物工程学院 郑州450044）

米酒在老面馒头的制作过程中发挥重要作用。米酒以糯米和小曲为主要原料，其制作工艺简单，成本低，酶系丰富，具有糖化、酯化等作用[1-2]，用于老面的制作，可以提高馒头品质。

采用老面（又称为酸面团） 制作馒头大约有2000年的历史[3]，是由面团经过长时间发酵所制得。老面含有丰富的微生物，在繁殖代谢过程中，可以将大分子蛋白质分解成小分子氨基酸、多肽等物质，改变食品成分，进而改善面团的表观、风味和营养等特性[4-5]。

老面馒头香醇可口，营养丰富，味道极佳，优于一次酵母发酵的馒头[6]。老面在馒头发酵中的应用吸引众多学者关注，其中大部分研究重点是酵子老面、酵母老面以及单一、混合菌种发酵老面[7-9]，然而，关于米酒老面的制作研究报道还较少。本试验采用3，5-二硝基水杨酸分光光度法、面筋指数测定仪、pH 计等方法研究发酵时间、发酵温度、米酒添加量对米酒老面pH 值、还原糖含量、湿面筋和面筋指数的影响。在单因素试验的基础上，选取发酵时间、发酵温度、米酒添加量3 个因素，用响应面分析法优化米酒老面工艺，为米酒老面馒头的进一步研究奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

特一粉，郑州金苑面业有限公司；高活性干酵母（低糖）、小曲（甜酒曲），安琪酵母股份有限公司；糯米，吉林市永鹏农副产品开发有限公司；3，5-二硝基水杨酸，国药集团化学试剂有限公司；结晶酚、亚硫酸钠、亚铁氰化钾、硫酸锌，天津市科密欧化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

SZH-20 双速双动和面机，广州旭众食品机械有限公司；WFX-12-15-24-0 豪华型雾化面食发酵箱，中山市丰盛电器厂；JBDZ-20 白度仪，上海嘉定粮油仪器有限公司；硬度仪，自制（小麦和玉米深加工国家工程实验室）；DHP030 恒温培养箱，上海实验仪器总厂；pH5F 平面笔式pH 计，上海三信仪表厂；722S 可见分光光度计，尤尼柯（上海）仪器有限公司；JMCZ 面筋指数测定仪，杭州天成光电有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 米酒制作 参照孙祥祥的方法[6]制作米酒。

1.3.2 米酒老面馒头的制作 200 g 面粉、120 mL 水与一定量的米酒加入和面机，搅拌10 min，发酵一定时间，做成米酒老面。

500 g 面粉、300 g 米酒老面、1 g 酵母、200 mL水、1 g 碱加入和面机，搅拌12 min，做成米酒老面面团；自动压面20 次；搓圆，成型；在醒发箱中醒发40 min（温度35 ℃、湿度85%）；电蒸锅蒸25 min。

1.3.3 待测液的制备 10 g 米酒老面加入90 mL蒸馏水，放在磁力搅拌器上搅拌30 min。量取8 mL 上清液，加入0.5 mL 亚铁氰化钾溶液（3.60 g亚铁氰化钾于100 mL 容量瓶定容）、0.5 mL 硫酸锌溶液（7.20 g 硫酸锌于100 mL 容量瓶定容）和1 mL 的100 mmol/L NaOH，混合均匀，离心（3 500 r/min，10 min），上清液即为待测液。

1.3.4 米酒老面还原糖、pH 值、湿面筋含量和面筋指数的测定 采用3，5-二硝基水杨酸分光光度法[10]测定米酒老面中的还原糖；用平面笔式pH计测定米酒老面的pH 值；按照石飞[11]的方法测定米酒老面面筋含量和面筋指数。

1.3.5 米酒老面单因素试验

1） 发酵温度25 ℃、米酒添加量8%条件下，研究发酵时间（6，8，10，12，14 h）对米酒老面馒头比容、硬度、白度以及感官品质的影响。

2） 发酵时间10 h，米酒添加量8%条件下，研究发酵温度（15，20，25，30，35 ℃）对米酒老面馒头比容、硬度、白度以及感官品质的影响。

3） 发酵时间10 h、发酵温度25 ℃条件下，研究米酒添加量（4%，6%，8%，10%，12%）对米酒老面馒头比容、硬度、白度以及感官品质的影响。

1.3.6 响应面优化试验设计 选择发酵时间（A）、发酵温度（B）、米酒添加量（C）3 个因素，以馒头感官评分为响应值进行响应面优化试验（表1）。

表1 响应面优化试验因素水平表Table 1 Response surface optimization experiment factor level table

1.3.7 米酒老面馒头白度、硬度、比容和感官评价的测定 采用白度仪测定米酒老面馒头的白度[12]；采用自制硬度仪测定米酒老面馒头的硬度[13]；将米酒老面馒头称重，质量用M 表示，体积通过小米容积置换法测定，体积用V 表示，馒头比容v=M/V；采用感官评价方法[14]进行米酒老面馒头感官评分评定。

1.4 数据分析

采用Design Expert 10 软件中Box-Behnken Design 进行试验设计，Origin 2018 作图，SPSS24.0软件中单向方差分析（ANOVA）进行统计分析。采用Duncan 检验，P＜0.05 为有统计学意义。

2 结果与分析

2.1 发酵时间对米酒老面还原糖、pH 值、面筋含量和面筋指数的影响

淀粉酶将淀粉水解产生还原糖，微生物利用还原糖生成风味物质，改善米酒老面的风味，进一步影响馒头的风味[15]。由图1可以看出，8 h 的面团中还原糖含量显著低于6 h 和10 h 的面团（P＜0.05），说明此时米酒面团中还原糖消耗量比较大，微生物生长代谢旺盛，产生更多的氢离子[16]，使得pH 值降低。此时对应的pH 值也显著性低于6 h 和10 h（P＜0.05）。随着发酵时间的延长，米酒老面的pH 值和还原糖的规律基本一致，呈先降低后升高后降低的趋势。发酵6 h 与8 h 的米酒老面中湿面筋含量没有显著性差异，然而它们的面筋指数呈显著性差异。发酵时间超过8 h，可以显著降低米酒老面中湿面筋含量和面筋指数，说明面筋中醇溶谷蛋白和麦谷蛋白被破坏。由于发酵过程中，会有酒精产生，使得部分麦醇溶蛋白被溶解，加上微生物产生的部分酶可以降解麦谷蛋白[17-19]，使得面筋网络结构在长时间发酵过程中被破坏，进一步降低了湿面筋含量和面筋指数。

2.2 发酵温度对米酒还原糖、pH 值、面筋含量和面筋指数的影响

由图2可以看出，25 ℃米酒老面的pH 值显著性低于其它4 种温度的米酒老面（P＜0.05），为pH 4.78。由于老面发酵产生的CO2使老面的pH值降低，加上乳酸菌的存在，其活性增强使面团发酵同时，还发生了乳酸发酵，乳酸的产生也使得pH 值下降[20]。25 ℃时，米酒老面中还原糖含量显著高于其它4 种温度的米酒老面。说明，25 ℃米酒老面中淀粉酶水解淀粉能力增强，产生的还原糖的量增加。随着发酵温度的升高，米酒老面pH 值和还原糖的规律呈负相关，米酒老面中湿面筋含量和面筋指数均呈下降趋势。由于温度升高，面筋蛋白肽链间部分二硫键、氢键等作用力减弱，肽链逐渐伸展，面筋质量下降[21]。

图1 发酵时间对米酒老面还原糖、pH 值、湿面筋含量和面筋指数的影响Fig.1 Effect of fermentation time on reducing sugar，pH value，wet gluten content and gluten index of rice wine sourdough

图2 发酵温度对米酒老面还原糖、pH 值、湿面筋含量和面筋指数的影响Fig.2 Effect of fermentation temperature on reducing sugar，pH value，wet gluten content and gluten index of rice wine sourdough

2.3 米酒添加量对米酒老面还原糖、pH 值、面筋含量和面筋指数的影响

由图3可以看出，米酒添加量为8%时，米酒老面的pH 值显著高于其它4 种添加量的米酒老面（P＜0.05）。随着米酒添加量的增加，米酒老面中还原糖含量呈下降趋势。由于米酒添加量的增加，其带入的乳酸菌和酵母菌含量也相对较多，需要消耗的还原糖相对增加，使得米酒老面中还原糖含量降低。米酒添加量在6%～12%时，米酒老面中湿面筋含量没有显著性差异（P＞0.05）。米酒添加量超过6%时，面筋指数降低，而湿面筋含量几乎不受影响。

2.4 单因素试验

2.4.1 发酵时间对米酒老面馒头品质的影响 由图4可以看出，发酵6～10 h，馒头比容从1.71 mL/g 增加到2.36 mL/g，硬度从860 g 降低到559 g。可能由于面团中微生物的作用，硫氨基酸的SH 或S-S 键受到氧化或还原使蛋白质相互结合，面筋网络组织持气能力提高，同时酵母菌等微生物的呼吸作用产生气体，包裹在面筋里[22]，随气体的增加，使得馒头体积变大，硬度降低；然而，发酵时间过长，破坏了面筋的三维网状结构，面团持气性下降[23]，导致馒头比容下降，硬度增加。发酵10 h，米酒老面馒头的白度和感官评分显著高于其它4 个时间（P＜0.05）。综合以上因素，选取发酵时间10 h。

图3 米酒添加量对米酒老面还原糖、pH 值、湿面筋含量和面筋指数的影响Fig.3 Effect of rice wine addition on reducing sugar，pH value，wet gluten content and gluten index of rice wine sourdough

图4 发酵时间对老面馒头比容、硬度、白度和感官品质的影响Fig.4 Effects of fermentation time on specific volume，hardness，whiteness and sensory quality of sourdough steamed bread

2.4.2 发酵温度对米酒老面馒头品质的影响 由图5可以看出，随着发酵温度的升高，米酒老面馒头比容呈先增加后降低最后趋于平缓的趋势，硬度呈先降低后增加最后趋于平缓的趋势。发酵温度25 ℃时，米酒老面馒头比容、白度和感官评分显著高于其它4 种发酵温度（P＜0.05）；硬度显著低于其它4 种发酵温度（P＜0.05）。由于发酵温度较低时，发酵微生物活动受到抑制，面团发酵不充分，使得馒头的比容和硬度受到影响，进一步影响感官质量；发酵温度过高时，面筋蛋白分子间作用力减弱，部分面筋蛋白肽链逐渐伸展，导致面筋网络结构被破坏，使得馒头的比容降低，硬度变大，同时杂菌大量繁殖成为优势菌种，使米酒老面馒头色泽和风味异常[7]。综合以上因素，选取发酵温度25 ℃。

2.4.3 米酒添加量对米酒老面馒头品质的影响由图6可以看出，米酒添加量为4%和6%时，米酒老面馒头比容和感官评分显著低于其它3 种添加量（P＜0.05），米酒老面馒头硬度显著高于其它3种添加量（P＜0.05），可能由于米酒量少，含有的营养物质相对较少，菌群的生长也受到抑制，产气弱，同时产生脂类、醇类、醛类等风味物质含量也相对减少，进一步影响馒头的风味与品质[2]。当米酒添加量为8%时，米酒老面馒头的比容、白度和感官评分较高，硬度较低。米酒添加量过高，馒头硬度升高，比容和白度下降，口感和风味变差，使得感官评分下降。综合以上因素，选取米酒添加量8%。

图5 发酵温度对老面馒头比容、硬度、白度和感官品质的影响Fig.5 Effects of fermentation temperature on specific volume，hardness，whiteness and sensory quality of sourdough steamed bread

图6 米酒添加量对老面馒头比容、硬度、白度和感官品质的影响Fig.6 Effects of ice wine addition on specific volume，hardness，whiteness and sensory quality of sourdough steamed bread

2.5 Box-Behnken 法优化米酒老面工艺条件

2.5.1 试验结果与分析 Box-Behnken 试验设计及结果见表2。

以发酵时间（A）、发酵温度（B）、米酒添加量（C）为响应变量，以感官评分（Y）为响应值，通过二次多元回归拟合，得到感官评分（Y）的二次多项式：

Y=85.06+1.60A+0.54B+5.06C+0.21AB-1.05AC+4.17BC-3.95A2-4.92B2-3.23C2。

对回归模型进行方差分析，结果见表3。回归模型方差分析，显著性检验表明，模型的失拟项P=0.1890＞0.05，失拟项不显著。回归模型P＜0.0001，二次回归方程显著。该模型的相关系数R2=0.9963；调整决定系数R2Adj=0.9916，说明该方程模型可信度较高，能够较好地描述试验结果[2]。

由表3中因素F 值可以看出，影响米酒老面馒头感官评分因素主次顺序为：C（米酒添加量）＞A（发酵时间）＞B（发酵温度）。该模型中一次项因素B 对米酒老面馒头感官评分有显著影响（P＜0.05）；一次项因素AB 对米酒老面馒头感官评分没有显著影响（P＞0.05）；其它项对米酒老面馒头感官评分有极显著影响（P＜0.01）。

表2 Box-Behnken 试验设计及结果Table 2 Box-Behnken experimental design and results

表3 回归模型方差分析Table 3 Analysis of variance of regression model

2.5.2 响应面交互作用分析 由图7a 可知，当米酒添加量一定时，发酵时间和发酵温度交互作用显著（P＜0.05），说明发酵时间和发酵温度对馒头感官评分影响显著。由图7b 可以看出，当发酵温度一定时，发酵时间和米酒添加量交互作用不显著，说明米酒老面馒头感官评分主要受发酵温度影响。由图7c 可知，发酵时间一定时，发酵温度和米酒添加量交互作用显著（P＜0.05），感官总分随着发酵温度和米酒添加量的增加变化幅度较大，说明发酵温度和米酒添加量对馒头感官评分影响较显著。

图7 各两因素之间的三维响应面图Fig.7 Three-dimensional response surface graph between two factors

通过Design-Expert 软件进行响应面优化，得到米酒老面制作的最优工艺条件：发酵时间10.17 h，发酵温度27.41 ℃，米酒添加量10%。采用上述最优工艺条件做验证试验，同时考虑操作的方便性，校正后米酒老面最佳工艺条件为发酵时间10 h，发酵温度27 ℃，米酒添加量10%，实际测得的米酒老面馒头感官评分为88.0±0.56，与预测值相符。

3 结论

随着米酒老面发酵时间的延长，还原糖含量、pH 值呈先降低后增加又降低的趋势，发酵时间超过8 h，可以显著降低米酒老面湿面筋含量和面筋指数。随着发酵温度的升高，米酒老面的pH 值呈先降低后升高的趋势，米酒老面的pH 值和还原糖的变化规律呈负相关；米酒老面湿面筋含量和面筋指数均呈降低趋势。随着米酒添加量的增加，米酒老面还原糖含量呈下降趋势，米酒添加量超过6%时，可以降低面筋指数。通过单因素试验和Box-Behnken 法对制作米酒老面工艺进行优化，对发酵时间（A）、发酵温度（B）、米酒添加量（C）3因素进行二次多元回归拟合，得到感官评分（Y）的二次多项式：Y=85.06+1.60A+0.54B+5.06C+0.21AB-1.05AC+4.17BC-3.95A2-4.92B2-3.23C2。最优工艺条件：发酵时间10.17 h，发酵温度27.41℃，米酒添加量10%。采用上述最优条件做验证试验，同时考虑操作的方便性，校正后最佳工艺条件：发酵时间10 h，发酵温度27 ℃，米酒添加量10%，实际测得的感官评分为88.0±0.56，与预测值相符。