馒头风味的研究进展

孟克迪，张国治

（河南工业大学粮油食品学院，郑州450001）

馒头作为中国传统大众美食，历史悠久，是中国传统主食的代表。它是以小麦粉为主要原料，添加一定量的水、发酵剂，搅拌揉和成均匀光滑的面团，在一定的温度、湿度下经过成型、醒发等操作，最后经汽蒸熟化定形的传统面制食品[1]。其质地松软、有弹性，易咀嚼、易消化，入口微甜，闻起来有清新麦香味。此外，作为一种蒸制食品，馒头具有物美价廉低油低盐且不容易产生有害物质的特点[2]，因而被认为是一种安全健康的食品[3]。随着生活水平的提高，对健康饮食重视程度的提升，消费者对馒头的青睐程度日益增长。因此，对馒头的菌群结构、主要风味物质等进行研究，为馒头制品的现代化、工业化提供理论基础，加快其产业化进程是目前中国食品工业的一个重要课题。

1 馒头的分类

中国面食历史悠久[4]，发展至今，馒头种类繁多，各具特色，目前常见的有以下几种：①传统馒头：传统的馒头以自然发酵面团为发酵剂，常见的有老面馒头，老酵（酵子）馒头等。传统发酵剂是一种天然混菌发酵剂，主要含有乳酸菌、酵母菌和醋酸菌等多种微生物，微生物间相互作用能够产生多种代谢产物，如醇类、醛类、酯类和酮类等，能赋予馒头特征性风味并提高其营养价值[5]。其中，老面发酵馒头是取上一次制作馒头时留下的面团作为菌种来源，掺入面粉、碱和适量水进行醒发蒸制成馒头。酵子发酵是以玉米面、小麦面等为原料，以小曲或大曲等为菌种，经多次发酵后风干制得，也属混菌发酵剂。不同地区原料与工艺略有不同。酒曲发酵主要依靠麦芽、大麦等谷物为原料，添加曲霉促进原料糖化而制得的一种传统发酵剂[6]；②酵母馒头：随着生活节奏的加快，传统发酵剂逐渐被纯培养发酵剂、冷冻发酵剂和冷冻干燥发酵剂所替代[5]。目前市售发酵剂有高活性干酵母（高糖、低糖）、耐高温酒精活性干酵母、常温酒精高活性干酵母等，越来越多的家庭开始使用高活性干酵母来发酵面团。高活性干酵母发酵剂又称即发活性干酵母，是纯酵母菌体系，水分含量在5%以下，无需活化，遇水后能迅速恢复生理活性，是一种高生理活性的新技术产品，具有极大的便捷性[7]。工业化生产的速冻馒头、速冻包子等产品，基本都采用商业酵母发酵面团；③乳酸菌发酵剂和复合发酵剂发酵的馒头。现代乳酸菌发酵剂是利用从传统酸面团中筛选出来的乳酸菌菌株，加入面团中发酵，通过控制温度、时间等相关的发酵条件，从而改善面团质地与风味[8-9]。复合发酵剂是模仿老面混菌发酵的新型发酵剂，主要方法是以传统发酵剂作为主要菌种来源，从中分离出菌种进行复配。复合发酵剂馒头在风味、营养及口感上有着良好的表现[10]。

2 馒头中风味物质的检测方法

风味是指人的感觉器官对食品产生的综合感觉，主要包括气味和滋味两个方面，绝大多数的发酵面制品风味研究主要是指气味研究，即挥发性的香味成分，而检测挥发性风味物质会有一定难度（不仅需要将这些物质从食品基质中分离，还要进行一定程度的浓缩才能达到仪器分析的检测限值），最早出现的食品风味物质分离方法是溶剂萃取法和水蒸气蒸馏法，随后出现超临界CO2法，目前常用的是顶空收集法、同时蒸馏萃取法(SDE)和固相微萃取法(SPME)，SDE法将水蒸汽蒸馏与溶剂萃取结合在一起,减少了试验步骤，缩短了分析时间，还节省了萃取试剂；SPME法将萃取、脱附、进样结合在一起,具有分析时间短、不使用有机溶剂、样品不需前处理等优点[11]。SDE法中的样品须经过长时间高温蒸煮，化合物容易发生变化检出量会有所减少，SDE法对高沸点、低挥发性成分的分离效果较好，而且相对于SPME法而言，SDE法的萃取量比较大，检测到得化合物的浓度较大，SPME法由于是对样品进行直接吸附，样品处理时间短,步骤少，检测到的化合物种类多，对低沸点、易挥发成分的分离效果较好，无有机杂质污染。由于主要研究馒头可挥发性的风味物质，固相微萃取法(SPME)比较适合[12]。对于挥发性风味物质的检测可以选择气相色谱技术进行定量分析，也可以通过气质联用技术、红外光谱技术、嗅闻仪和电子鼻等技术进行辅助分析。大多数风味物质都具有挥发性或半挥发性，所以首选方法是使用气相色谱分析，该法具有高效快速的分离能力。气相色谱分析的定性方法是利用不同物质在色谱柱中分离出来的保留时间的不同来确定。但是有很多风味物质的保留时间是相同的，这样单独利用气相色谱分析就不够准确[13]。而质谱的作用是对未知化合物进行结构鉴定。因此，气相色谱-质谱（GC-MS）联用仪作为常用的、有效的挥发性物质分析仪器，充分发挥了气相法高效快速的分离能力和质谱法定性优势，具有很高的灵敏度和准确度。而电子鼻可以快速、无损检测样品挥发性物质，获得样品的“指纹数据”[5]。相关研究表明，固相微萃取-气相色谱-质谱方法(SPME-GC-MS）灵敏度高，是研究风味物质的良好方式[14]。

3 馒头中的风味物质的研究进展

馒头中挥发性物质组成及含量的影响因素有使用的面粉、使用的发酵剂、发酵条件和加工工艺等。在馒头加工过程中，从小麦粉—发酵面团—馒头，其挥发性物质有较大的差异。小麦粉中含量较高的有醛类、醇类、烃类、苯环类物质，是小麦粉的重要风味物质。而发酵面团的主要挥发性物质依次为醇类、酯类、苯环类、醛类、酮类，其中醇类含量最高达76.23%，酯类含量最高达24.73%。馒头中的主要挥发性物质依次为烃类、醇类、醛类、酯类物质[15]。

3.1 面粉等原料对馒头风味的影响

面粉（小麦粉等），是发酵面制食品的基本原料，面粉的性质会影响后续的发酵等生化反应[16]，面制品常见的挥发性物质如已醛、庚醛、戊醛和己醇等都是来自面粉本身[17]。相比总的挥发性风味物质，原料带来的风味物质比较少。随着面粉加工精度的降低，小麦粉、面团、馒头挥发性物质种类均明显增多[15]。在面粉的贮藏、面团揉制及后续的发酵过程中，面粉中存在的酶会催化一系列的反应，其中，对风味有重要影响的主要是面粉中脂肪的氧化反应。该过程主要是指面粉中的脂肪氧合酶 （在小麦胚芽中含量较高）将面粉中存在的亚油酸、亚麻酸等不饱和长链脂肪酸转化为脂类过氧化物，后者再经一系列分解反应，变成小分子的醇、醛、酮及酸等化合物[16]。产生的醛类物质再进一步氧化可产生酸类、酮类物质[18]。

3.2 加工工艺对馒头风味的影响

3.2.1 食用碱

为了获得良好的口感，使用传统酸面团制作馒头时，通常会添加适当的碱控制馒头酸度，改善馒头口感和风味[19]。食用碱的加入，使馒头中的风味物质种类和总量具有一定程度的下降。其中酸类和酯类物质含量下降明显。此外，碱的加入还促进了丁酸己酯、甲酸己酯、吡啶高氯酸等化合物的生成，形成加碱馒头独特香味[20]。

3.2.2 发酵方法

发酵条件对风味物质产生有较大影响。一次发酵和二次发酵馒头风味物质种类相似，但不同发酵方法制作酵母馒头醛类和苯环类物质差异较大[21]。马凯等[22]利用顶空固相微萃取法分析了4种发酵剂制作的馒头中的挥发性风味物质，结果也说明发酵剂种类及其对应的发酵方法对挥发性风味成分有重要影响。由于代谢方式不同，不同发酵类型的乳酸菌发酵的面团具有明显不同的风味物质组成，甚至不同种乳酸菌的发酵风味也不同，且风味物质组成随着发酵时间延长而发生变化，多数物质在发酵12 h面团中含量较高，尤其是有机酸类和酯类物质[23]。

3.2.3 热加工过程

热加工主要是指面包的焙烤过程和馒头的汽蒸过程，在此过程中，面团中的一些风味前体物质受热后发生反应，生成面包或馒头的特征香气成分。馒头制作一般采用蒸制的方法，蒸制过程中，温度较低（100℃以下）、时间较短。此时面团中原有挥发性风味物质有部分挥发散失，而醇和酯类物质挥发出来，形成了诱人的香气。同时，由于单糖的热降解，有少量新的嗅感物质如醛类生成。而有机酸与碱在高温下形成的有机酸盐，如乳酸钠、脂肪酸钠等对风味也有所贡献。而这些物质，其前体物质仍依赖于面团直接带入或乳酸菌发酵产生的非风味物质[24]。

3.3 发酵剂对馒头风味的影响

酵母菌、乳酸菌、霉菌等是发酵剂中的常见菌种。酵母菌是发酵剂中最重要最基本的菌种，可以提供各种酶系，提高发酵效率，产生各种芳香物质，改善馒头风味；乳酸菌被称为益生菌、长寿菌，是公认的最安全的菌种之一，产酸改善面团环境，促进面团发酵，代谢产生的多种有机酸，与酵母发酵产的醇、醛、酮等反应，形成新的呈香、呈味物质；霉菌在酒曲、酵子、老面等一些发酵剂中比较常见，有些霉菌本身产生或者代谢产物之间可反应生成多种风味物质，改善馒头品质[14,25]。目前常用的发酵剂中，传统发酵剂，发酵时间长、工艺复杂等原因不易被一般人所掌握，也容易受环境影响。活性干酵母作为发酵剂，发酵时间短，工艺简单，但是这种发酵剂菌种组成单一，制得的产品没有传统老面制得的产品的风味好、口味醇厚。复合发酵剂是模仿老面混菌发酵的新型发酵剂,风味独特，有很好的发展前景。

3.3.1 传统发酵剂

传统馒头发酵剂属于多菌种混合发酵，除了含有酵母菌，乳酸菌外,还有一定数量和种类的其它微生物群，通过代谢作用，产生多种特征性风味物质和风味辅助物质，如乙醇、乙酸、乳酸、酯类、醛类、酮类以及芳香类物质等，赋予馒头特征性风味并提高感官品质[6,26]。优势菌种主要为乳杆菌属，此外还含有一定量的片球菌属、魏斯氏菌属和明串珠菌属等；在菌种的水平上，植物乳杆菌、短乳杆菌、戊糖片球菌和旧金山乳杆菌是主要的优势菌种。植物乳杆菌和旧金山乳杆菌为主要的产香菌种，短乳杆菌产生了少量风味物质，戊糖片球菌则作为协调菌种存在[27]。乳酸菌按发酵类型可以分为三大类，分别为同型乳酸发酵、专性异型乳酸发酵和兼性异型乳酸发酵[28]。由于不同代谢途径产生的风味物质种类差异，故不同发酵类型乳酸菌会对馒头最终呈现的风味特性产生不同的影响。同型发酵样品的特征风味中面味较强；专性异型发酵馒头特征风味为麦芽味、乳香味、酸乳味和水果气味；而兼性异型发酵样品的代表风味为醋味；兼性异型发酵样品的苦味和酸味较强，甜味则较弱；专性异型发酵样品在水果滋味、咸味、苦味处较强[29]。Kim Y等[30]在4种发酵馒头中共检测到89种挥发性风味物质，醇类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，是馒头香味的主要来源之一；酯类中具有强烈果香和酒香香气的乙酸乙酯最多，此外还有己酸乙酯、邻苯二甲酸二乙酯、2-羟基丙酸乙酯等，赋予老面馒头酯香[31]，老面馒头风味酸度适中，其挥发性风味物质中检测到的酸类物质种类和含量均不多，仅有少量的己酸、3-甲基丁酸和苯甲酸，对风味起到协调作用；醛类有苯甲醛、己醛和庚醛等，能呈现出清香、水果香等多种香味，是老面馒头香气的重要组成部分。此外，研究发现，馒头风味物质的种类主要包括醇类、酯类、醛类、酮类、苯环类、酰胺类和杂环类化合物，但是不同馒头中挥发性物质的组成、数量及含量有一定差异。老酵发酵剂制作馒头样品中挥发性风味成分数量多于单一发酵剂制作的样品，醇类和酯类的数量以及含量都比较高。老面制作的馒头和商业酵母制作的馒头相比，其主要特征性差异物质包括 2-戊基呋喃、2-甲氧基-4-愈创木酚和1,2,4,5-四甲基苯等15种挥发性的风味物质成分[27,32,33]。通过GC-O实验，可推测出 3-甲基丁醛、乙酸乙酯、己醛、1-辛烯-3-醇、苯乙醇是老酵馒头的特征风味物质，奠定了老酵馒头的风味基底；而专性异型发酵样品的特征香气物质主要包括了乙酸异丁酯、2-戊基呋喃、2,3-丁二酮、乙酸等，为最终产品带来更浓郁的酸味、乳香、花香及水果香气[29]。

3.3.2 酵母发酵剂

酵母馒头特有的挥发性物质有，如吲哚、2,3-丁二酮，苯乙醇[27]。 胡丽花等[11]采用同时蒸馏萃取（SDE）提取，气相色谱-质谱（GC-Ms）联用仪检测我国传统主食馒头中的挥发性物质，从干酵母发酵的馒头样品检测出6种烃类化合物，醇类和苯类各4种，酯类、羰基类和杂环化合物各3种，酰基类化合物2种。苏东民等[34]分析了4种不同干酵母馒头中挥发性物质的差异发现，醇类、醛类、酯类、酮类和酰胺类是主要挥发性物质，但在组成和总量上存在差异。刘丹蕾等[35]通过主成分分析 (PCA)发现不同种类酵母发酵馒头关键性风味物质存在差异;结合聚类分析(CA)发现不同种类干酵母、半干酵母制得的发酵馒头风味差异明显，不同种类鲜酵母添加量较少、面团醒发时间较短时，其发酵馒头风味相似度很高，只有增大酵母添加量并延长醒发时间，不同种类鲜酵母发酵馒头风味才会发生显著性变化。此外，酵母种类对馒头品质有显著影响，且各不同酵母样品中均存在其特有挥发性成分；挥发性物质种类与感官评价得分有一定相关性[36]。

3.3.3 复合发酵剂

近几年，对风味物质形成机理的探讨逐渐增多，刘晨[37]发现不同菌株对馒头风味作用不同，酿酒酵母和异常汉逊酵母单一发酵不仅提供了风味物质而且为合成其他风味物质提供了前提物质，嗜酸乳杆菌以及副干酪乳杆菌虽然本身发酵产生的酸类物质对风味贡献并不大，但是其为合成其他风味物质提供了前提物质，醇类物质是由酵母菌单一或混合作用产生的；酯类物质是由酵母菌发酵产生的醇类与乳酸菌发酵产生的酸类在酶系催化下形成的；羰基化合物是由一些醇类和酸类物质通过氧化或还原反应生成的。从含量上看，一般是随着发酵时间增加，风味物质含量也增加，其中也有由于合成酯类物质导致醇类物质随着时间减少，当加入多种菌株时含量随着加入菌株的不同，不同的风味物质含量呈现不同变化。韩德权等[38]研究显示，复合发酵剂馒头的风味物质在种类和相对含量上都高于酵母馒头。且复合发酵剂馒头所独有的挥发性风味物质就有20种之多，其中醇类、酯类物质的风味贡献度较大。

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，老面组主要风味物质含量最低。酸类物质只在复合发酵剂馒头中检测到，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，可能由于加食用碱面的原因，使产生的酸类物质被中和。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[39]。

4 总结与展望

没有任何一种香气物质可以单独作为面包或者馒头的香气关键成分，可以说这些风味活性化合物是以其相对的混合比例共同形成了馒头的整体风味。 酸、醇、酯、醛、酮等化合物是馒头风味的主要来源。醇类作为发酵的主要产物，能赋予馒头特殊香气且其芳香域较低，并且是生成其他产物的前提物质。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。酯类物质能够赋予馒头的香气，酸和醇的酯化反应，产生一些酯香物质，赋予馒头酯香。羰基化合物香气阈值较低，赋予馒头香气能力较强。苯环类及杂环类对馒头香气成分也有影响。复合发酵剂有利于馒头工业的发展，解决了一部分问题，但影响馒头风味的因素有很多，目前对于核心风味物质的发掘还远远不够。①馒头风味的提升与其特征风味物质有着直接的关系，而特征风味物质形成离不开菌种特异性的发酵。后期研究需进一步围绕核心菌种特异性筛选、菌群相互作用关系及加工工艺对馒头风味的影响开展系列的研究工作；②在确定馒头核心风味物质，研究微生物发酵对核心物质的影响，找出关键代谢途径的基础上，探究提高风味物质产量的方法；③除了对面团发酵过程中优势乳酸菌之间的相互作用进行分析外，混合发酵体系中，多株乳酸菌和酵母菌的相互作用需要被进一步深入地研究；④馒头汽蒸过程中的风味物质变化对形成馒头特征的风味也很重要，但是目前对于该过程的详细研究尚缺乏，有待加强；⑤此前相关研究中，有关风味物质产生的机理研究尚不完善，多数研究仅停留在对样品中风味化合物的定性及定量分析，从而造成对风味物质形成的探究缺少理论支持的局面。应更加注重机理方面的研究。希望通过进一步的研究，我们可以通过工业化生产出美味安全的馒头。