王雯斐,師 月,路 源,吳顏杰,于吉斌,張 星,孫俊良,師玉忠,
(1.河南科技學(xué)院食品學(xué)院,河南新鄉(xiāng) 453003;2.河南省醫(yī)療器械檢驗(yàn)所,河南鄭州 450000;3.河南科技學(xué)院新科學(xué)院,河南新鄉(xiāng) 453003;4.漯河食品職業(yè)學(xué)院,河南漯河 462000;5.新鄉(xiāng)富元食品有限公司,河南新鄉(xiāng) 453300;6.河南米多奇食品有限公司,河南新鄉(xiāng) 453600)
饅頭作為中國(guó)的傳統(tǒng)主食,是人們?nèi)粘o嬍持胁豢苫蛉钡囊徊糠?,風(fēng)味作為饅頭重要的感官屬性之一,在一定程度上影響了消費(fèi)者對(duì)食品的選擇購(gòu)買(mǎi)性,而饅頭中的風(fēng)味物質(zhì)主要來(lái)源于所使用發(fā)酵劑的種類和性能。風(fēng)味化合物的重要合成途徑是以酵母菌和乳酸菌為主的微生物代謝及其酶系轉(zhuǎn)化。
酵子是我國(guó)傳統(tǒng)發(fā)酵劑之一,含有豐富的微生物菌群[1],其發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng),能改善面團(tuán)特性,使面團(tuán)組織結(jié)構(gòu)更細(xì)膩,在發(fā)酵過(guò)程中,通常會(huì)發(fā)生多種反應(yīng),例如糖化、酯化等,從而產(chǎn)生各種風(fēng)味物質(zhì)[2?3]。蘇東民等[4]利用同時(shí)蒸餾萃取技術(shù),從不同干酵母的饅頭中提取風(fēng)味物質(zhì),并用氣相色譜/質(zhì)譜法進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果表明,不同酵母發(fā)酵的饅頭中揮發(fā)性物質(zhì)的組成和含量都不盡相同。馬凱等[5]采用頂空固相微萃取法對(duì)四種發(fā)酵劑制作的饅頭揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行了分析,結(jié)果表明,發(fā)酵劑種類及相應(yīng)的發(fā)酵方法對(duì)揮發(fā)性風(fēng)味成分有重要影響。目前,對(duì)傳統(tǒng)酵子的研究較多,但有關(guān)不同地區(qū)特色酵子饅頭的感官及風(fēng)味物質(zhì)分析較少。
本研究利用質(zhì)構(gòu)特性分析、感官評(píng)價(jià)和固相微萃取與氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法對(duì)不同地區(qū)特色酵子饅頭的感官及風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行定量定性分析比較。為酵子饅頭的研究提供一定的參考。
金苑精制粉 鄭州金苑面業(yè)有限公司;氫氧化鈉 分析純,天津市德恩化學(xué)試劑有限公司;MRS培養(yǎng)基 生物試劑,北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司;YPD培養(yǎng)基 生物試劑,青島高科園海博生物技術(shù)有限公司;試驗(yàn)所用酵子 采集于中國(guó)以饅頭為主食的河南地區(qū),不同地區(qū)酵子編號(hào)、采集地區(qū)、收集方式和酵種原料見(jiàn)表1。
表1 酵子的采集地區(qū)、收集方式及酵種原料Table 1 Jiaozi collection areas, collection methods and raw materials in different areas of Henan province
YH-16面食發(fā)酵箱 廣州圣恒電器制造有限公司;1208069 pH計(jì) 上海盛磁儀器有限公司;TA.XT plus質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)SMS儀器公司;JY1001電子天平 上海衡平儀器儀表廠;Agilent 7890A氣相色譜儀 美國(guó)安捷倫公司;Agilent 5977質(zhì)譜儀 美國(guó)安捷倫公司;C-Cell圖像分析儀 英國(guó)Calibre Control International Ltd;
1.2.1 酵子pH與可滴定酸度 參照楊浣漪[6]的方法并略做修改。稱取10 g酵子樣品,加入90 mL蒸餾水中,用磁力攪拌器以中速攪拌30 min,待樣品完全懸浮。以酸度計(jì)測(cè)定該懸濁液的pH。當(dāng)用0.1 mol/L的NaOH溶液將該懸濁液滴定至pH為8.5時(shí),消耗的NaOH的體積為樣品的可滴定酸度(既TTA)。
1.2.2 乳酸菌和酵母菌計(jì)數(shù) 參照GB 4789.15-2016和劉同杰[7]的方法,稱取酵子樣品5 g,加入到45 mL無(wú)菌生理鹽水(0.85%,m/v)中,至樣品徹底均勻懸浮,取1 mL懸浮液10倍梯度連續(xù)稀釋至10?8。取稀釋度10?4~10?8,每個(gè)稀釋度取100 μL稀釋液用無(wú)菌涂布器均勻涂布于YPD培養(yǎng)基上,置于恒溫培養(yǎng)箱中,28 ℃條件下培養(yǎng)48 h后進(jìn)行計(jì)數(shù)。乳酸菌計(jì)數(shù)同樣采用平板涂布法,取稀釋度10?4~10?9,每個(gè)稀釋度取100 μL 稀釋液用無(wú)菌涂布器均勻涂布于MRS培養(yǎng)基上,置于恒溫培養(yǎng)箱中,37 ℃條件下培養(yǎng)72 h后進(jìn)行計(jì)數(shù),每個(gè)稀釋度做三次平行。
1.2.3 饅頭的制作 參照郭敏[8]的方法并略做修改。稱取5 g酵子,加入適量水活化1 h,然后加入100 g面粉和適量水(總水量維持在55%左右),攪拌均勻,揉成表面平滑的面團(tuán)后,放置于濕度89%,36 ℃醒發(fā)箱中發(fā)酵,待面團(tuán)體積膨大1倍、聞起來(lái)有酸味時(shí)即發(fā)酵完成,再加20 g面粉,繼續(xù)揉至表面平滑,將面團(tuán)均分成兩份,揉圓,然后在上述條件下醒發(fā)1 h,蒸鍋蒸30 min。
1.2.4 饅頭質(zhì)構(gòu)的測(cè)定 根據(jù)文獻(xiàn)[9]并略作修改,修改如下:饅頭蒸熟冷卻1 h后用超聲切刀順著中軸線切成14 mm的薄片,將質(zhì)構(gòu)儀選為T(mén)PA模式,P36R探頭,測(cè)前速率3.00 mm/s,測(cè)試速率1.00 mm/s,測(cè)后速率1.00 mm/s,壓縮程度60.00%,觸發(fā)力5.0 g。
1.2.5 數(shù)字圖像分析 饅頭蒸熟冷卻2 h后用超聲切刀順著中軸線切成13 mm的薄片取其中間兩片進(jìn)行試驗(yàn)。啟動(dòng)c-cell儀器使用程序中的圖像分析軟件進(jìn)行分析。
1.2.6 饅頭感官評(píng)價(jià) 選取10名男性和10名女性具有一定的專業(yè)知識(shí)且經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的評(píng)價(jià)員。采用9分嗜好評(píng)分法[10]對(duì)饅頭的外觀、色、香、味、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和整體可接受度進(jìn)行評(píng)價(jià)。其中,1~9代表極其討厭、非常討厭、一般討厭、稍微討厭、不喜歡也不討厭、稍微喜歡、一般喜歡、非常喜歡以及極其喜歡。
1.2.7 GC-MS檢測(cè) 固相微萃?。喝?0 g樣品,置于50 mL樣品瓶中,在75 ℃的恒溫水浴鍋中萃取60 min;色譜條件:HP-5MS毛細(xì)管色譜柱(30 m×0.53 mm×5 μm);解析時(shí)間15 min;進(jìn)樣口溫度270 ℃,初始爐溫45 ℃,保持5 min后以5 ℃/min升到45 ℃,再以5.5 ℃/min升到270 ℃,保持5 min;載氣速度1.0 mL/min,不分流進(jìn)樣;質(zhì)譜條件:離子源溫度230 ℃,MS四極桿150 ℃;傳輸線溫度280 ℃;電子能70 eV;掃描范圍43~500 nm;數(shù)據(jù)采集為全掃描。采用NIST11.L譜庫(kù)檢索與文獻(xiàn)對(duì)照確定不同酵子饅頭中的揮發(fā)性成分;利用峰面積歸一化法確定物質(zhì)相對(duì)含量。
實(shí)試驗(yàn)結(jié)果是為3次平行試驗(yàn)的平均值,采用單因素ANOVA檢驗(yàn)3種饅頭相應(yīng)指標(biāo)的顯著性差異程度。使用Origin 8.5進(jìn)行作圖。
由表2可知,酵子樣品的pH范圍是5.59~5.92;TTA范圍是2.12~3.40 mL;從菌落計(jì)數(shù)上看,XX酵子中的酵母菌細(xì)胞密度最高為3.93 lg (cfu/g),SQ酵子中的乳酸菌細(xì)胞密度最高為3.39 lg (cfu/g)。不同地區(qū)的酵子因原材料和菌種選擇的差異,特性也存在差異性。
表2 不同酵子理化特性Table 2 Different characteristics of Jiaozi
由表3可知,XX酵子饅頭的硬度、膠性和咀嚼性最小,其次是NY,SQ酵子的最大。3種饅頭的質(zhì)地性狀比較為XX<NY<SQ,質(zhì)地性狀與饅頭品質(zhì)呈負(fù)相關(guān),其值越大,饅頭品質(zhì)相對(duì)越不好,吃起來(lái)較硬且不清爽可口、黏牙[11]。3種酵子饅頭的彈性、凝聚性和回復(fù)性不同,壓縮張弛性依次為SQ<NY<XX。壓縮張弛性與饅頭品質(zhì)呈正相關(guān),其值越大,饅頭越彈,咀嚼口感越軟[11]。這主要是因?yàn)閄X酵子中的酵母菌細(xì)胞密度最高,在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生大量CO2使面筋網(wǎng)絡(luò)伸展,用其發(fā)酵蒸制饅頭的質(zhì)構(gòu)特性也較好。XX酵子的黏著性小于其他兩種酵子饅頭,黏著性小表示饅頭不黏牙。綜上,XX酵子的質(zhì)地性狀、壓縮張弛性和黏著性都優(yōu)于其他兩種酵子饅頭。
表3 不同酵子對(duì)饅頭質(zhì)構(gòu)的影響Table 3 Effect of different Jiaozi on the texture of steamed bread
圖1 是3種酵子饅頭樣品的c-cell原始圖像,表4為c-cell數(shù)據(jù)分析結(jié)果。
圖1 不同酵子饅頭的c-cell原始圖像Fig.1 Original c-cell images of different Jiaozi steamed bread
由表4可知,SQ、NY和XX這三種酵子饅頭的切片亮度、氣孔對(duì)比度、氣孔數(shù)量逐漸增加,壁厚、粗氣孔體積逐漸降低。圖像像素的平均灰度值(0~255)是切片亮度[12],氣孔大或深的樣品會(huì)產(chǎn)生陰影而使亮度值會(huì)低。氣孔對(duì)比度是氣孔和氣孔壁平均亮度的比值,值越高表明孔壁薄,有光澤且氣孔淺[13]。氣孔數(shù)量影響?zhàn)z頭的發(fā)酵,數(shù)量越多說(shuō)明發(fā)酵越充分[14],饅頭的體積就越大。粗氣孔體積越小,壁厚越薄,饅頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)越好[14]。由表4可知,XX酵子饅頭的切片亮度、氣孔對(duì)比度、氣孔數(shù)量最大,壁厚、粗氣孔體積、氣孔直徑最小,說(shuō)明XX酵子饅頭的色澤、體積和內(nèi)部結(jié)構(gòu)較好。氣孔延長(zhǎng)度通常可用于表征氣孔的形狀,值越接近于1表明氣孔越趨于圓形。
表4 不同酵子饅頭的內(nèi)部紋理結(jié)構(gòu)的比較Table 4 Comparison of internal texture structure of different Jiaozi steamed breads
通過(guò)整理20人評(píng)價(jià)小組成員的感官評(píng)定結(jié)果,得到三種饅頭的感官評(píng)定數(shù)據(jù)。
如圖2所示,相較SQ和NY,XX酵子饅頭除色澤和外觀外,其他指標(biāo)評(píng)定均是最高,XX酵子饅頭更受大眾喜愛(ài)。由于酵種原料不同,微生物的組成有所差異,不同菌株繁殖速度不同,其產(chǎn)氣量和產(chǎn)酸量都不盡相同,對(duì)饅頭的各項(xiàng)感官指標(biāo)都有不同程度的影響。
圖2 不同酵子饅頭的感官評(píng)定雷達(dá)圖Fig.2 Sensory evaluation radar chart of different Jiaozi steamed bread
由表5 、圖3可知,3種酵子饅頭的揮發(fā)性風(fēng)味成分?jǐn)?shù)量及相對(duì)含量都存在一定的差異,說(shuō)明3種發(fā)酵劑饅頭的口感和風(fēng)味各有其特點(diǎn)。對(duì)比分析得到,三種酵子饅頭中的風(fēng)味物質(zhì)主要分為烯烴類、醇類、羧酸類、醛類、酯類、酮類、芳香類和其他類。XX酵子饅頭中含有烯烴類27種,醇類12種,羧酸類8種,醛類5種,酯類7種,酮類3種,其他類3種,共計(jì)65種。NY酵子饅頭中烯烴類22種,醇類12種,羧酸類4種,醛類7種,芳香類2種,酯類2種,酮類5種,其他類4種,共計(jì)58種。SQ酵子饅頭中烯烴類28種,醇類10種,羧酸類5種,醛類3種,酯類5種,酮類7種,其他類3種,共計(jì)61種。
表5 不同酵子饅頭中風(fēng)味物質(zhì)分析結(jié)果Table 5 Analysis results of flavor substances in different Jiaozi
圖3 不同酵子饅頭各類別揮發(fā)性物質(zhì)的相對(duì)百分含量Fig.3 Relative percentage of volatile substances in different types of steamed bread with Jiaozi
續(xù)表 5
續(xù)表 5
烯烴類物質(zhì)是高閾值化合物,其氣味活性值較低,對(duì)香味貢獻(xiàn)較少,但也有研究表明,烯烴類在一定條件下形成酮和醛,對(duì)風(fēng)味產(chǎn)生一定的影響,可以作為底物參與化學(xué)反應(yīng)生成風(fēng)味物質(zhì)[15]。XX酵子饅頭的烯烴類揮發(fā)性物質(zhì)相對(duì)含量最高(38.38%),其次是SQ酵子饅頭(20.68%),NY酵子饅頭烯烴類揮發(fā)性物質(zhì)相對(duì)含量最低(17.31%)。這三種酵子饅頭共同含有主要成分為4-甲基辛烷、4-甲基癸烷、2,4-二甲基庚烷、辛烷、1-硝基己烷、4-甲基庚烷、3,6-二甲基癸烷、2,4-二甲基庚烯、苯乙烯。
脂肪的氧化降解會(huì)產(chǎn)生醇類[16],直鏈飽和醇是對(duì)風(fēng)味貢獻(xiàn)較小的高閾值化合物,但醇可與脂肪酸進(jìn)一步反應(yīng)生成酯,間接影響風(fēng)味[17]。NY酵子饅頭的醇類揮發(fā)性物質(zhì)相對(duì)含量最高(41%),其次是XX酵子饅頭(30.43%),SQ酵子饅頭醇類揮發(fā)性物質(zhì)相對(duì)含量最低(28.62%)。這三種酵子饅頭共同含有成分為3-甲基-1-丁醇、乙醇、庚醇、壬醇、1-辛烯-3-醇。乙醇具有酒甘香味和刺激性氣味[18];3-甲基-1-丁醇具有較高的氣味活性值,并具有“酒精麥芽”的風(fēng)味;1-辛烯-3-醇有玫瑰和甘草的香味[19]。2-乙基乙醇(0.39%)、2-甲硫基丙醇(0.28%)、3-辛烯-1-醇(0.36%)都只在NY酵子饅頭中發(fā)現(xiàn)。2-甲基-3-戊醇(0.50%)、2-丁醇(0.27%)都只在SQ酵子饅頭中發(fā)現(xiàn)。2-丁醇具有果香[20]。異丁醇(0.13%)、2-甲基-1-丁醇(0.61%)、3-壬烯-1-醇(0.15%)、正己醇(1.50%)都只在XX酵子饅頭中發(fā)現(xiàn)。2-甲基-1-丁醇具有甜香和威士忌香味[21]。這些獨(dú)特的風(fēng)味物質(zhì)可能是造就各地饅頭風(fēng)味不一的原因。
脂肪的氧化分解會(huì)產(chǎn)生醛類,醛類物質(zhì)是低閾值化合物[22],一般具有奶油、脂肪、草香以及果香等氣味[23]。SQ酵子饅頭的醛類揮發(fā)性物質(zhì)相對(duì)含量最高(13.73%),其次是NY酵子饅頭(5.60%),XX酵子饅頭醛類揮發(fā)性物質(zhì)相對(duì)含量最低(1.24%)。這三種酵子饅頭共同含有成分為椰子醛,其SQ、NY、XX酵子饅頭中相對(duì)含量分別為0.53%、0.33%、0.23%,椰子醛具有椰子型香氣,稀釋后有杏子香氣[24]。只在SQ酵子饅頭中檢測(cè)到的有苯乙醛(12.98%)、十三醛(0.22%),只在XX酵子饅頭中檢測(cè)到的有2,4-癸二烯醛(0.11%),只在NY酵子饅頭中檢測(cè)到的有壬醛(0.55%)、己醛(1.23%)、5-乙基-2-環(huán)戊烯甲醛(0.27%),壬醛賦予饅頭清香的氣味[25]。脂肪酸與醇類酯化反應(yīng)生成酯類,具有多種芳香氣味和果實(shí)香味[26]。XX酵子饅頭的酯類揮發(fā)性物質(zhì)相對(duì)含量最高(6.79%),其次是SQ酵子饅頭(4.8%),NY酵子饅頭酯類揮發(fā)性物質(zhì)相對(duì)含量最低(2.94%)。這三種酵子饅頭共同含有成分為乙酸乙酯,其XX、SQ、NY酵子饅頭中相對(duì)含量分別為3.60%、3.38%、1.79%,該物質(zhì)具有果香,是濃烈型酒的主體香氣[27]。乳酸乙酯(0.39%)、氯甲酸辛酯(0.21%)、3,5,5-三甲基己酸戊酯(0.26%)、鄰苯二甲酸二辛酯(1.89%)都只在XX酵子饅頭中發(fā)現(xiàn),乳酸乙酯具有較強(qiáng)的酒香氣味。對(duì)苯二甲酸二辛酯(1.15%)只在NY酵子饅頭中發(fā)現(xiàn)。異丁酸乙酯(0.52%)、2,4-二甲基庚酸甲酯(0.13%)只在SQ酵子饅頭中發(fā)現(xiàn),異丁酸乙酯具有水果香味,可用作食品香精原料。對(duì)饅頭香氣有一定的影響。
酯分解產(chǎn)物或醇的氧化會(huì)產(chǎn)生酮類揮發(fā)性物質(zhì)[28]。SQ酵子饅頭的酮類揮發(fā)性物質(zhì)相對(duì)含量最高(16.03%),其次是NY酵子饅頭(2.83%),XX酵子饅頭酮類揮發(fā)性物質(zhì)相對(duì)含量最低(1.03%)。這三種酵子饅頭共同含有成分為4-異丙基-1,3-環(huán)己二酮、香葉基丙酮,香葉基丙酮具有新鮮的花香,略帶玫瑰香味。只在XX酵子饅頭中檢測(cè)到的有6-甲基-5-庚烯-2-酮(0.14%)。只在NY酵子饅頭中檢測(cè)到的有8-壬烯-2-酮(0.80%)、3-辛烯-2-酮(0.22%)。只在SQ酵子饅頭中檢測(cè)到的有3-甲基-2-丁酮(0.22%)、3-羥基-2-丁酮(14.15%)、6-甲基-2-庚烯-4-酮(0.26%)、2-庚酮(0.37%),3-羥基-2-丁酮使饅頭具有乳香味[29]。
羧酸類物質(zhì)可能與發(fā)酵劑所含的菌種有關(guān),從而影響?zhàn)z頭的風(fēng)味[30]。NY酵子饅頭的羧酸類揮發(fā)性物質(zhì)相對(duì)含量最高(16.15%),其次是XX酵子饅頭(15.88%),SQ酵子饅頭羧酸類揮發(fā)性物質(zhì)相對(duì)含量最低(10.98%)。這三種酵子饅頭共同含有羧酸類成分為乙酸、3-甲基丁酸、2-氨基-5-甲基苯甲酸、己酸。酸類物質(zhì)使饅頭具有酸味和腐敗氣味,從而影響?zhàn)z頭風(fēng)味[31]。
雜環(huán)類的呋喃衍生物有水果香、焦糖香,通常是面粉中亞油酸的氧化產(chǎn)物。2-戊基呋喃在三種饅頭中均能檢測(cè)得到,具有果香、豆香[32?33]。2,3-二苯基馬來(lái)酸酐(0.04%)僅在XX酵子饅頭能檢測(cè)到。二聚對(duì)二甲苯(0.16%)、4-乙烯基愈創(chuàng)木酚(0.22%)、1,2:7,8-二苯并咔(0.60%)、萘(0.19%)僅在SQ酵子饅頭能檢測(cè)到。4-乙烯基愈創(chuàng)木酚存在于茶葉中,具有煙味。2-乙基-2H苯并三唑(2.58%)、茴香腦(0.26%)僅在SQ酵子饅頭中檢出。
由圖3可知,這三種酵子饅頭各類物質(zhì)總數(shù)及相對(duì)含量都存在著差異,XX酵子饅頭中對(duì)風(fēng)味貢獻(xiàn)較大的是烯烴類、醇類和羧酸類,占總量的89.06%。NY酵子饅頭對(duì)風(fēng)味貢獻(xiàn)較大的也是烯烴類、醇類和羧酸類,占總量的79.13%。SQ酵子饅頭中對(duì)風(fēng)味貢獻(xiàn)較大的是烯烴類、醇類和酮類,占總量的66.05%。
通過(guò)對(duì)河南不同地區(qū)特色酵子饅頭的感官及風(fēng)味分析可知,酵子樣品的pH范圍是5.59~5.92;TTA范圍是2.12~3.40 mL;從菌落計(jì)數(shù)上看,XX酵子中的酵母菌細(xì)胞密度最高為3.93 lg (cfu/g),SQ酵子中的乳酸菌細(xì)胞密度最高為3.39 lg (cfu/g)。XX酵子饅頭的質(zhì)地性狀、壓縮張弛性和黏著性都優(yōu)于其他兩種酵子饅頭;在圖像分析中,XX酵子饅頭的切片亮度、氣孔對(duì)比度、氣孔數(shù)量最大,壁厚、粗氣孔體積、氣孔直徑最小,表明其內(nèi)部紋理結(jié)構(gòu)較好,且更被大眾所喜愛(ài)。通過(guò)SPME-GC-MS的分析方法對(duì)三種酵子發(fā)酵的饅頭中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分析可知,饅頭中的風(fēng)味物質(zhì)包括烯烴類、醇類、醛類、酯類、酮類、羧酸類和其他類,而不同酵子制作饅頭中風(fēng)味物質(zhì)的種類和相對(duì)含量存在一定的差異。明確了不同地區(qū)酵子對(duì)饅頭感官和風(fēng)味的影響,為饅頭工業(yè)化生產(chǎn)提供理論支持。但本研究缺少對(duì)這幾種酵子中微生物群落結(jié)構(gòu)及多樣性分析,為下一步研究提供基礎(chǔ)。