发酵时间和蒸制强度对预拌粉马拉糕面糊特性及品质的影响

阮 征，周雅轩，廖思敏，李丹丹，李汴生,

（1.华南理工大学食品科学与工程学院，广东广州 510640；2.广东省天然产物绿色加工与产品安全重点实验室，广东广州 510640；3.广东燕塘乳业股份有限公司，广东广州 510700）

马拉糕是传统广式茶点的典型代表之一，传统采用老面发酵24～72 h，经蒸制得到成品[1]，在制作方法和质感上都与干热烘焙的西式蛋糕有差异，一般呈黄褐色、色泽均匀，口感香滑、组织结实有弹性[2]。然而马拉糕的传统制作配料多样，加工耗时，产量低且品质不稳定。近年来，预拌粉因其方便快捷、成功率高而广受消费者青睐。关于预拌粉的研究主要围绕面包、蛋糕、馒头等[3]产品展开，对于马拉糕预拌粉的相关研究较少。

目前关于产气的发糕、蛋糕及其预拌粉的研究工作主要包括预拌粉配方、成品相关品质的研究及面糊产气与发泡性质的研究。对于发酵类膨松糕点，面糊的产气情况直接影响其成品品质。如岳红霞等[4]通过正交试验对马铃薯全粉发糕的硬度、弹性等进行比较，研究马铃薯全粉添加量对发糕品质的影响并得到发糕预拌粉中马铃薯全粉与小麦粉的优选比例。Tang等[5]发现大豆肽（SP）通过增强表面张力和降低表观黏度提高蛋白粉（EWP）溶液的发泡能力，改善面糊的弹性模量和微观结构，进而提高天使蛋糕的质量。Godefroidt等[6]实验证明在蛋糕烘烤过程中，体积增加是由于发酵剂中CO2的释放以及面糊混合过程气孔的打入加上蒸汽的热驱动膨胀引起的。

发酵面糊在蒸汽加热过程中，面粉蛋白质发生交联聚合，淀粉逐渐糊化，面糊的糊化特性和黏性也发生变化[7]，使得依靠蛋白质和淀粉搭建的面糊气泡骨架得以支撑成型，从而获得多孔蓬松的成品。蒸制条件对于产品品质也有直接影响。罗玲莉等[8]研究了蒸汽量对馒头烹饪时间、比容和高径比、质构和感官品质的影响。Le-Bail等[9]研究了面包烤制过程中通入不同蒸汽量的加热动力学，发现由于蒸汽凝结的影响，高蒸汽量（400、500 mL）下的加热速率显著低于低蒸汽量（100、200 mL）下的加热速率。需要控制合适的蒸汽量，在保证加热速率的同时，尽量减小面包表皮的开裂情况。

马拉糕预拌粉是以面粉、木薯淀粉、红糖粉、奶粉、发酵剂等为主要配料预混合，使用时只需要加入简单的湿性物料，操作步骤也较简便。然而由于发酵和蒸制等关键环节的控制不当，预拌粉马拉糕往往无法获得稳定的出品，从而也制约其在规模化生产中的推广。

基于上述，本研究选择常见马拉糕预拌粉配方为基础，重点探究发酵时间和蒸制强度对马拉糕面糊特性以及成品品质的影响，优选工艺条件，为预拌粉马拉糕的工业化生产提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

马拉糕预拌粉（高筋小麦粉40%、木薯淀粉28%、精制红糖粉20%、奶粉12%）、安琪酵母粉、复合膨松剂 广州福正东海食品有限公司提供；鸡蛋、玉米油 市售。

BROOKFIELD R/S plus流变仪 美国Brookfield公司；OLYMPUS-CX31生物显微镜 日本Horiba公司；pHS-3C pH计 上海精密科学仪器有限公司；双层复底蒸锅 浙江苏泊尔股份有限公司；Ellab无线温度验证系统 丹麦Ellab公司；CE2131-Z红外电磁炉 艾美特电气（深圳）有限公司；TA-XT Plus物性测试仪 英国Stable Micro System有限公司；BLXK-YP1002型电子天平 西化仪（北京）科技有限公司；Canon Scan Li DE 120平板扫描仪 日本Canon公司。

1.2 实验方法

1.2.1 面糊的制备和发酵 将55 g蛋液、1.2 g酵母与115 g马拉糕预拌粉混合均匀，调节加水量，得到含水量20%、25%、30%的面糊，分装后转移至醒发箱，30±0.5 ℃下发酵70 min，定时取样测量发酵过程面糊的pH、体积增长量、气泡分布和黏度。发酵结束，面糊中加入12.5 g玉米油与1.2 g复合膨松剂，翻拌消泡。

1.2.2 马拉糕的蒸制 选择1.2.1中25%含水量，在30±0.5 ℃下发酵40 min的面糊进行蒸制试验。固定面糊质量200 g，100 ℃下蒸制15 min。通过调节电磁炉的功率来控制蒸汽量供给（蒸制强度）为5、10、15、20、25 mL/min。测定不同蒸制强度下马拉糕中心温度、比容、含水量、质构、内部气孔分布及感官品质的变化情况。

1.2.3 面糊特性的测定

1.2.3.1 pH测定 参考张煌[10]的方法，采用pH计测定发酵过程中马拉糕面糊的pH，每隔5 min记录一次pH，平行重复3～4次。

1.2.3.2 体积变化测定 取120 g马拉糕面糊放置在500 mL的量筒中，置于30 ℃下进行发酵，每隔5 min记录一次面糊体积。

1.2.3.3 流变特性测定 参考Celik等[11]的方法，在面糊发酵过程中，每隔10 min取一定量的面糊，旋转流变仪的设置温度为25 ℃，使剪切速率从0 s-1提高到6 s-1，每隔5 s测量一次数据，每个样品测量36个点，将得到的数据按照幂律方程拟合到Ostwald模型中：

式中：K为稠度系数，Pa·sn；γ为剪切速率，s-1；n为流动指数。

1.2.3.4 面糊微观结构及气泡分布测定 面糊发酵过程中每隔10 min取小部分面糊均匀地涂在载玻片上，于电子显微镜下观察并拍摄，之后用ImageJ软件对面糊的气泡分布情况进行分析，每组数据取3～4个平行。

1.2.4 马拉糕蒸制特性分析

1.2.4.1 蒸制过程中心温度的测定 将Ellab无线测温探头插入面糊中心冷点部位，测定蒸制过程的温度变化，平行测定3～4次取平均值[12]。

1.2.4.2 比容的测定 参考GB/T 21118-2007[13]中小麦粉馒头比容测定方法，采用小米置换法进行测量。比容公式如下：

式中：λ为马拉糕的比容，mL/g；V为马拉糕的体积，mL；m为马拉糕的质量，g。

1.2.4.3 含水量的测定 参照GB 5009.3-2016[14]，采用直接干燥法。

1.2.4.4 质构的测定 马拉糕经室温冷却15 min后，将其切成2.0×2.0×2.0 cm3立方块，放在物性测试仪载物台中心进行TPA测试。采用P/36R探头对其进行连续2次压缩测试。设置参数为：测前速度1.0 mm/s，测试速度1.0 mm/s，测后速度1.0 mm/s，压缩比60%，触发力5 g，2次压缩间隔5 s。测量指标包括硬度（N）、弹性、回复性及咀嚼性（N），样品平行测定3次[15-16]。

1.2.4.5 内部气孔结构成像分析 参考Lee等[17]的方法对马拉糕中心部位采取气孔成像分析。马拉糕切成厚度为0.5 cm的片状，进行扫描成像，取图像中心部位3×3 cm2大小，用ImageJ软件对图像进行分析，计算单位面积气孔的个数（CD，cell/cm2）及气孔表面积占有率（CTAR，%），每组取3～4个平行样。

1.2.5 感官评价 根据GB/T 16291.1-2012[18]的要求，本实验优选出13名经过训练的专业人员组成马拉糕感官评价小组。马拉糕冷却至25 ℃，切成3×3×3 cm3固定大小的方块，请马拉糕感官评价小组成员根据马拉糕感官评价标准（表1）进行感官评分，其中各指标满分的总和为100分。

表1 马拉糕感官评分标准Table 1 Sensory scoring standard of Mala cake

1.3 数据处理

所有实验重复至少3次，测定和分析结果采用SPSS 20.0和Origin 2021进行处理，方差分析采用新复极差分析法Duncan，取95%置信区间（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 发酵时间对马拉糕面糊特性的影响

2.1.1 面糊发酵过程pH和体积的变化 由图1可知，马拉糕面糊pH在5.8～6.3之间，随着发酵时间的增加，pH均呈现出下降趋势，主要是因为酵母菌的呼吸作用分解面糊中的糖类物质产生了CO2，导致面糊酸性增加，熊小青等[19]也有类似的研究结论。pH的下降趋势先快后慢，而面糊体积的增长速率先慢后快（图2）。究其原因，发酵初期酵母活菌数少，产气速率低，初始产生的CO2主要被面糊中的水分吸收，导致面糊酸度增加，pH下降较快；而到了发酵后期，大量增殖的酵母菌加快了产气速率，产气量提高，面糊体积较快增加[20]；同时由于CO2溶解度有限，面糊中游离CO2逐渐增加，致使面糊pH下降速率变缓。

图1 发酵过程马拉糕面糊pH的下降曲线Fig.1 Curves of pH-decrease of Mala cake batter during fermentation

图2 发酵过程马拉糕面糊体积的增长曲线Fig.2 Curves of volume-growth of Mala cake batter during fermentation

20%和25%含水量面糊的pH降低和体积增加趋势无显著差异（P＞0.05）。但当含水量增至30%，不仅面糊的pH降低速率变缓，体积增速变慢，而且30%含水量面糊发酵70 min后的体积增量（70.4 mL）只达到前两者各自增量（123.9 mL）的57%。这可能是由于含水量较高，二硫键的含量降低，导致体积增长较少[21-22]。

适当的pH水平才能够保证马拉糕最佳的体积和质构[23]。图3表明发酵过程中，马拉糕面糊pH大于6.0时，马拉糕面糊体积增长速率变化不明显；pH小于6.0时，体积增长量快速增加。

图3 发酵过程中马拉糕面糊pH变化与体积增长量之间的关系Fig.3 Relationship between pH-decrease and volume-growth of Mala cake batter during fermentation

2.1.2 面糊发酵过程流变特性的变化 发酵面糊在搅打过程空气被充入面糊中，在与面糊其他起泡物质共同作用下形成气泡核，在后续的酵母发酵过程，产生的CO2进入气泡核，使气泡不断膨胀[24]，面糊体积增大，流变性质发生改变。在制作马拉糕的过程中，较高的黏度可以减缓气泡的迁移和扩散，有利于维持面糊的稳定性，由图4可见三种面糊在0～60 min发酵时间内，呈现剪切稀化和假塑性，其原因为：当面糊中淀粉静止时，直链淀粉可能与其他直链淀粉或支链淀粉缠绕在一起，形成大颗粒，当受到剪切作用时，缠绕在一起的分子分向到剪切方向，大颗粒发生解聚或变形[25]。20%、25%、30%含水量面糊达到最大黏度的发酵时间分别为60、40、30 min，即随着含水量增加，面糊总体黏度下降，且黏度达到最高的时间减少。因此可以通过控制面糊的含水量改变其黏度及把控发酵时间。

图4 面糊在不同发酵时间内的流变曲线Fig.4 Rheological curves of batter in different fermentation time

稠度系数K越大，表明样品增稠能力越强；流动指数n反映了面糊表观粘度随剪切速率增长而降低的程度[26-27]，数值越接近1，面糊体系越接近理想状态；R2越高，说明Ostwald方程拟合精密程度越高。如表2，25%含水量的面糊随着发酵时间的延长，黏度呈现先增加后减小的趋势，相互间差异显著（P＜0.05），在40 min时黏度最高，此时稠度系数最高，可能因为发酵过程中水分渗透到淀粉颗粒内部的能力发生了改变，水分扩散至淀粉颗粒内部的速度先增加后减少[28]。

表2 面糊（25%含水量）流变学参数随发酵时间变化情况Table 2 Changes of rheological parameters of batter with 25%moisture with fermentation time

2.1.3 面糊发酵过程微观结构及气泡分布的变化

对面糊的微观结构分析主要以面糊中气泡大小、数目及分布的均匀程度为指标。如图5，在0 min（未开始发酵）时三种面糊的气泡都相对较小且均匀，而随着发酵时间增加，面糊中的气泡大小分布逐渐分散，均匀程度下降，较大气泡的数目逐渐增加。从显微照片中可以看到有部分小气泡会被包裹在大气泡内，而在显微直接观察气泡分布时也发现一些大气泡正发生破裂。随着发酵时间增加，面糊气泡直径总体增加，单位面积内气泡的数目下降15%～20%，气泡表面占有率没有明显变化。

图5 不同发酵时间面糊的气泡分布曲线及显微照片Fig.5 Bubble distribution curve and micrograph of batter in different fermentation time

由气泡分布曲线可知，20%含水量面糊气泡直径主要在0.8 mm以内，大气泡很少，说明发酵速度较慢；30%含水量面糊发酵过程中，观察到部分气泡直径为1.0～1.5 mm。这些直径较大的气泡容易破裂，造成面糊持气性差。而25%含水量面糊气泡大小分布范围最广，且大部分气泡直径集中在0.8 mm以内。有研究表明面糊的气泡数量与面糊黏度呈正相关，高黏度面糊有助于减缓气泡气-液界面失水的速度，从而抑制气泡聚集[29]，避免造成气泡过大而破裂。因此可能是25%含水量为面糊提供了较为适宜的黏度，从而在保证一定发酵产气速度的同时，使得面糊具有较好的持气性。

2.2 不同蒸制强度对马拉糕蒸制的影响

2.2.1 不同蒸制强度对马拉糕蒸制过程中心温度变化的影响 从图6可以看出，蒸制强度为5、10 mL/min时，马拉糕中心温度变化趋近于直线，蒸制强度5 mL/min时，拟合方程为y=3.0153x+37，R2=0.9718；蒸制强度10 mL/min时，拟合方程为y=3.421x+36.8，R2=0.9867，在这两个蒸制强度下可通过对应方程定量描述马拉糕蒸制升温速率与蒸制强度之间的关系。

图6 不同蒸制强度下马拉糕中心温度随时间变化曲线Fig.6 Curves of center temperature of Mala cake with time under different steaming intensity

在15、20、25 mL/min的高蒸制强度下，马拉糕中心升温曲线出现拐点，分为三个阶段：第一个阶段高温蒸汽接触到较低温度的马拉糕面糊，发生对流传热作用，面糊升温速率较大；第一个阶段的高热使马拉糕面糊表面凝结形成结构较为致密的表层，一定程度削弱了蒸汽与面糊内部的热传导，使马拉糕中心升温速率变小，蒸制进入第二个阶段，时间为2 min，且蒸制强度越大，第二阶段开始时间越早；第二阶段使马拉糕表皮与糕芯形成温度差，表皮隔绝热传导的能力开始减弱，进入第三个阶段，在蒸汽持续加热下，马拉糕升温速率回升。低蒸制强度条件下，马拉糕温度变化阶段划分不明显的原因可能是：低蒸汽量下，表层形成缓慢且致密性较差，不足以抵挡蒸汽与内部糕体的热交换。

2.2.2 不同蒸制强度对马拉糕水分含量及比容的影响 马拉糕比容大小直接反映马拉糕的蓬松程度，水分含量具体反映马拉糕的干湿性。由图7可知，20 mL/min马拉糕水分含量最高，在蒸制的过程中，蒸制强度越大，表面的水分含量下降越快，水蒸气在核心区凝结，导致水分含量上升。但整体来看，水分含量随蒸制强度增加波动范围不大（3%左右）；而25 mL/min时水分反而下降原因可能是，马拉糕表层迅速熟化，阻挡了水分进入马拉糕内部。

图7 不同的蒸制强度对马拉糕水分含量及比容的影响Fig.7 Effects of different steaming intensity on water content and specific volume of Mala cake

采用蒸汽加热的工艺处理马拉糕面糊，能够使面粉蛋白质发生交联聚合，淀粉在加热过程中逐渐糊化[7]，得到多孔蓬松的成品。比容在蒸制强度10 mL/min时最大，可能是由于马拉糕内部的气孔较大，导致整体体积较大。高蒸制强度（≥15 mL/min）时，马拉糕比容则差别不大，可能是因为过多的蒸汽对面筋网络的冲击较大，导致面筋网络结构被破坏[12]。罗玲莉等[8]也发现当蒸汽量达到一定值时，馒头的蓬松度较好，继续增大蒸汽量并不会对比容显著的影响。

2.2.3 不同蒸制强度对马拉糕质构特性的影响 合理的硬度是马拉糕口感品质的重要保证[30]。硬度受蛋白质交联包裹溶胀淀粉的程度的影响，如表3所示，随蒸制强度增加，硬度增大，其可能原因为：一定热荷载下，面筋蛋白形成速度快于淀粉溶胀速度，导致蒸汽量越高，硬度越大。咀嚼性反应的是食物在口中咀嚼所需的能量，马拉糕的咀嚼性和硬度的趋势保持一致。弹性和回复性是马拉糕保持空气能力的重要指标[31]。蒸制强度由5 mL/min增加到10 mL/min时，马拉糕的弹性和回复性显著性增加（P＜0.05），而在10～25 mL/min蒸制强度范围内，马拉糕弹性变化不显著（P＞0.05）,可能是因为面筋蛋白的聚合程度较大，难以应对淀粉的糊化，形变的能力有所降低[32-33]。25 mL/min马拉糕回复性较好，其原因可能是形成的气孔大小合适分布均匀。

2.2.4 不同蒸制强度对马拉糕气孔特性的影响 马拉糕的气孔结构直接影响其口感，是发酵糕点的重要品质属性，对于马拉糕而言，气孔形成源于蒸制过程复合膨松剂受热分解产生的气泡及其受热成型。图8为马拉糕内部经平板扫描仪扫描处理后的马拉糕糕芯气孔结构图。随着蒸制强度的增加，马拉糕内部的气孔逐渐变得不均匀，当蒸制强度进一步增加气孔结构逐渐均匀且大小合适。表4具体分析其孔隙结构的差异。其中CD值表示单位面积的多孔结构数量，CTAR值代表了马拉糕的多孔表面积占总面积的百分率，CD/CTAR可间接反映蛋糕内部组织结构、气孔的大小以及均匀程度，CD/CTAR越大，糕点内部组织结构越好[34-35]。

图8 不同蒸制强度蒸制的马拉糕糕芯气孔结构图Fig.8 Air holes structure diagram of Mala cake core steamed with different steaming intensity

由表4可知，蒸制强度为5 mL/min得到的马拉糕气孔多且均匀，CD/CTAR最大，但气孔小，由表3可知，5 mL/min的马拉糕弹性显著低于其他蒸制强度的马拉糕（P＜0.05），这说明对于马拉糕来说CD/CTAR并非越大越好，还要考虑气孔的大小。对于马拉糕来说，弹性和回复性更重要，而结合表2与表3，20 mL/min蒸制强度得到的马拉糕的弹性、咀嚼性指标都比较高，且CD、CTRA、CD/CTAR值也较高，说明其气孔数目、气孔表面占有率、气孔均匀程度都相对较好。

表3 不同蒸制强度下马拉糕的质构特性Table 3 Texture characteristics of Mala cake under different steaming intensity

表4 不同蒸制强度蒸制的马拉糕气孔特性分析Table 4 Analysis of air holes characteristics of Mala cake under different steaming conditions

2.2.5 不同蒸制强度对马拉糕感官品质的影响 不同蒸制强度所得马拉糕的感官品质评分如图9，总体上看，马拉糕感官评分基本上随蒸制强度增大而增加。蒸制强度为25 mL/min的马拉糕总分最高（76.6分），滋味更纯正，甜度适宜，具有马拉糕特殊的发酵香味，内部气孔结构更加均匀致密；蒸制强度为20 mL/min的马拉糕分数稍有下降（75.6分），但质地更为均匀，弹性和咀嚼性更好，表面较为平滑，颜色更加均一。综合上述的质构特性及气孔分布情况，在20和25 mL/min蒸制条件所得马拉糕感官总评分相差不大的条件下，从节能的角度考虑，可选择20 mL/min的蒸制强度。

图9 不同蒸制强度蒸制的马拉糕感官品质评分Fig.9 Sensory quality score of steamed Mala cake with different steaming intensity

3 结论

本文以预拌粉制马拉糕为研究对象，重点探究面糊的发酵时间和蒸制强度对马拉糕品质的影响。结果表明，面糊发酵阶段，随着含水量的增加，面糊黏度下降，且达到最大黏度的时间减少；对于25%含水量的面糊，发酵时间为40 min时面糊平均黏度最大，此时发酵时间较短，稠度系数K最高。随发酵时间的增加，马拉糕面糊气泡直径总体有所增加，但单位面积内气泡的数目下降，气泡表面占有率没有明显改变。在马拉糕成品的蒸制阶段，20 mL/min蒸制强度得到的马拉糕的弹性、咀嚼性指标都比较高，且气孔数目、气孔表面占有率、气孔均匀程度都相对较好，综合感官评分总体结果、质构特性及气孔分布，从节能的角度考虑，25%含水量的面糊发酵40 min并在20 mL/min的蒸制强度下制得的马拉糕质地均匀、口感松软有弹性，为预拌粉制备马拉糕的工业化生产提供参考。