不同干酵母发酵对馒头挥发性物质的影响

苏东民,胡丽花,苏东海,辛秀兰

(1.河南工业大学粮油食品学院,河南郑州 450052;2.北京电子科技职业学院生物技术系,北京 100029)

不同干酵母发酵对馒头挥发性物质的影响

苏东民1,胡丽花1,苏东海2,辛秀兰2

(1.河南工业大学粮油食品学院,河南郑州 450052;2.北京电子科技职业学院生物技术系,北京 100029)

应用同时蒸馏萃取(SDE)技术富集馒头中的挥发性物质,采用气相色谱/质谱(GC/MS)联用仪进行检测,分析不同干酵母发酵馒头中挥发性物质的差异.结果表明:4种馒头样品中主要挥发性物质都为醇类、酯类、醛类、酮类、苯环类和酰胺类,其总体风味大致相同,但不同酵母发酵的馒头中挥发性物质在组成及数量上又存在一定差异.TI C峰面积总和排序为MS＞YZ＞AQ＞AL;样品 YZ、MS和AL中醇类的含量约 60%,AQ中醇类的含量为 17.27%,但AQ中酯类含量为 38.18%,远远高于其他 3个样品;酰基化合物的种类少,但含量相对较高,在 YZ、AQ、MS、AL中的含量分别为 17.73%、25.12%、14.66%和 8.40%.

干酵母;馒头;同时蒸馏萃取;气相色谱 -质谱;挥发性物质

0 前言

馒头是指以小麦粉为主要原料,将小麦粉加水、酵母或面肥、老面、起子、酵汁等起发剂,搅拌揉和成面团,经发酵、揉制、成型、醒发等处理,然后经汽蒸熟化定形的小麦面制食品[1].馒头感官评价中对风味有概括性的描述,但对于影响馒头风味的挥发性物质的定性及定量研究,及不同酵母发酵对馒头挥发性物质产生的影响,尚未见文献报道.作者采用同时蒸馏萃取技术富集馒头中的挥发性风味物质,经气相色谱和质谱联用仪(GC-MS)分离和鉴定,分析不同酵母发酵馒头中挥发性物质的差异,目的在于了解不同酵母品种与馒头风味品质之间的关系.

1 材料与方法

1.1 材料

馒头专用小麦粉:北京大磨坊面粉有限公司;酵母:市场上购买的 4种即发活性干酵母,编号分别为 YZ、AQ、MS和AL(用麦芽汁琼脂培养基经菌种计数,酵母菌活菌数均约为 1010cfu/g).

1.2 仪器和设备

醒发箱:珠海三麦机械有限公司;同时蒸馏萃取装置:定制;7890A GC—5975C VL MSD联用仪:美国Agilent公司.

1.3 方法

1.3.1 馒头样品的制作

采用软式主食馒头制作方法:称取 0.5 g即发活性干酵母溶于 50 mL水中,将 90 g馒头专用粉倒入,用手混匀后,形成光滑完整的面团.将面团置于温度为(32±2)℃,相对湿度为 85%的醒发箱中发酵 40 min.取出添加 10 g面粉揉成半圆形面团,同以上发酵条件醒发 20 min.采用Φ33 cm的不锈钢锅,加入 1 800 mL水,加热至沸腾后将馒头坯放在蒸箅上,盖严,沸水汽蒸 20 min,停火 2 min后,取出馒头,20 min后用于测定[1].

1.3.2 同时蒸馏萃取

实验采用同时蒸馏萃取装置,萃取剂使用二氯甲烷.分别取不同干酵母发酵的馒头样品 25 g,加蒸馏水 200 mL,消泡剂 0.25 mL,置于 500 mL圆底烧瓶中接 SDE装置的一端,用电热套加热至沸腾.装置的另一端接盛有 40 mL二氯甲烷的100 mL烧瓶,该端在水浴锅上加热,水浴温度为60℃,同时蒸馏萃取进行 2 h.然后往二氯甲烷萃取液中加入 10 g无水硫酸钠,干燥过夜.最后用旋装蒸发仪把二氯甲烷溶液浓缩至1 mL左右,供GC-MS分析用[2-3].

1.3.3 气相色谱和质谱分析条件

气相色谱条件:毛细管色谱柱:DB—5MS(30 m,0.25 mm i.d.,膜厚0.50μm);载气为高纯氦气,载气速度1.0 mL/min;进样口温度250℃;程序升温:40℃,保持2 min,以2℃/min到50℃,然后以5℃/min到110℃,再以3℃/min到250℃.进样量1μL.

质谱条件:离子源温度 230℃,MS四极杆150℃;传输线温度 280℃;离子化模式:EI;电子能 70 eV;扫描范围 43～500 nm;数据采集为全扫描.

1.3.4 定性和定量分析

同时蒸馏萃取的挥发性成分,用气相色谱 -质谱联用仪进行分离和鉴定.通过化学工作站数据处理系统,检索 N IST08.L谱图库,确定挥发性物质里的各个化学成分.外标法半定量[2]:正丁醇用甲醇 (色谱纯)稀释至系列浓度,0.000 25、

0.000 5、0.002 5、0.005、0.025、0.005、0.25 μg/μL作为外标,进样量 1μL.以浓度为变量 x,峰面积为 y,标准曲线方程为 y=4×108x+827 807,R2=0.999 4.按 TIC峰面积及浓度进行比较分析.

2 结果与分析

2.1 实验条件的确定

SDE法集蒸馏和萃取于一体,操作简便,设备简单,具有良好的重现性和较高的萃取效率,适用于挥发性、半挥性成分的提取分析[4].影响SDE萃取效率的因素主要有萃取溶剂的种类和循环蒸馏-萃取的时间等[4-5].可采用的有机溶剂有多种,但比较发现二氯甲烷是较好的溶剂.一般来说蒸馏 1～2 h即足以萃取非脂类样品中的挥发性物质,有人研究发现最大收率在 30～45 min时达到,随着蒸馏时间的增长缓慢降低,可能是由于一系列的损失所造成的[5].经探索,本实验采用二氯甲烷为萃取剂,同时蒸馏时间为2 h.当然, SDE法也有一定的局限性,如易发生高温热解、氧化等副反应,而且对水溶性好、挥发性低的成分萃取效率较低,但随着技术的发展局限性将被逐渐缩小[4].

通过感官风味的描述及经发酵原理分析得知,馒头中挥发性物质主要为醇、醛、酮和酯类等物质,所以选用中等极性色谱柱DB—5MS.通过比较不同的程序升温条件下总离子流色谱图中挥发物的分离情况及所检测化合物的种类,采用程序升温条件:40℃,保持2 min,以2℃/min到50℃,然后以5℃/min到110℃,再以3℃/min到250℃.进样量1μL.

2.2 气相色谱-质谱结果的分析

4个馒头样品挥发性风味物质的 GC-MS总离子流色谱图如图1所示,经N IST08.L谱图库联机检索,检出的挥发性物质、TI C area及浓度见表1,馒头中挥发性物质的统计分析见表 2.

图1 4个样品的总离子流色谱图

表1 馒头中挥发性物质的 GC-MS分析结果

表2 馒头中挥发性物质的统计分析 %

由表 1和表 2可以看出,4种馒头样品中主要挥发性物质都是醇类、酯类、醛类、酮类、苯环类和酰胺化合物,这导致了馒头的总体风味大致相同.但分析发现不同酵母菌发酵的馒头样品中各类挥发物的种类及含量存在差异,同时一些特殊挥发物如杂环类和有机酸类的存在与否,再加上各类物质芳香阈值的高低不同,使得不同样品的风味特性及浓度存在差异.还检测到含量很大的烃类化合物约有 10种,但该类物质具有较高的芳香阈值,对馒头整体风味贡献较小[4],所以文中未列出.

由表 1可知,4种样品的挥发性风味物质的峰面积总和排序为MS＞YZ＞AQ＞AL,种类排序为MS＞AQ＞YZ＞AL.可以推断样品MS的风味特性要好于样品AQ和 YZ,而AL的最差.其中, 2-十二烷氧基-乙醇浓度较高,在样品MS和 YZ中分别达到 34.42μg/g和 18.75μg/g;除样品AL外,还检测到较高浓度的叔丁基砜,其中 AQ、MS中的浓度大于 8μg/g;YZ的稍低,为 4.67 μg/g;3-甲基丁醇在样品 MS中的浓度最高为2.77μg/g,AL中最低为 1.40μg/g,其他两个样品约为 2μg/g;十六醇碳酸苯酯在 4个样品中浓度也相对较高,其中AL中最高为 1.80μg/g.

由表 2可知,样品 YZ、MS和AL中,醇类含量都最高,约占 60%;样品AQ中醇类含量较低,为 17.27%.而AQ中酯类含量最高,为 38.18%,远远高于其他 3个样品;4个样品中醛酮类化合物含量都较低,只有样品AL中含量为 9.77%,其余都低于 5%,尤其是样品 YZ中只有 1种仅占0.92%;在 4种样品中都检测到苯环类化合物,其中AQ中含量最高为 9.40%;杂环类物质在样品YZ中的含量最高为 3.78%,在样品AL中未检测到杂环类化合物;酰基化合物的种类虽少,但其含量较高,YZ、AQ、MS、AL分别为 17.73%、25.12%、14.66%和 8.40%;仅在样品MS中检测到 1种有机酸,占 0.66%.

馒头的风味物质主要来自于酵母菌在发酵过程中产生的低分子挥发性化合物[6],比如有机酸、醇类、酯类等.而面粉中或外界带入的其他微生物,尤其是乳酸菌和醋酸菌,会产生乳酸、醋酸.醇类和有机酸之间可能会进一步发生酯化反应,生成芳香类物质——酯类,还可能形成极少量的醛类、酮类等重要的风味物质和风味辅助物质[7].不同酵母菌发酵馒头中风味物质的差异,可能与菌种代谢的差异性有关,这有待于进一步深入探讨.

3 结论

不同干酵母发酵的馒头样品中挥发性物质都包括醇类、酯类、醛类、酮类、苯环类、酰胺类和烃类化合物,故不同样品的总体风味大体相似,但在挥发性物质的组成及数量上又有一定差异,从而使各样品的风味特点彼此不同.样品 YZ、MS和AL中醇类的含量都约为 60%,而在样品AQ中含量仅为 17.27%;但是,AQ中酯类含量最高,为38.18%,远远大于其他 3个样品;4个样品中醛酮类化合物的含量都较低;苯环类在样品AQ中含量最高为 9.40%;样品 YZ中杂环类物质的含量最高为 3.78%;酰基化合物的种类少,但含量较高,在 YZ、AQ、MS、AL中分别为 17.73%、25.12%、14.66%和 8.40%.

[1] 苏东民.中国馒头分类及主食馒头品质评价研究[D].北京:中国农业大学,2005.

[2] Plessas S,Bekatorou A,Gallanagh J,et al. Evolution of aroma volatiles during storage of sourdough breads made by mixed cultures of Kluyverom yces m arxianusand Lactobacillus delbrueckiissp. bulgaricusorLactobacillus helveticus[J].Food Chemistry,2008,107: 883-889.

[3] 郑志强,刘雅楠,王青华,等.不同成熟期Camembert干酪挥发性风味物质的分析[J].食品科技,2008(1):88-92.

[4] 李桂花,何巧红,杨君.一种提取复杂物质中易挥发组分的有效方法-同时蒸馏萃取及其应用 [J].理化检验-化学分册, 2009,45(4):491-496.

[5] Chaintreau Alain.Simultaneous distillation–extraction:from birth to maturity-review[J]. Flavour and Fragrance Journal,2001,16: 136-148.

[6] 刘德海.酵母在面包生产中的重要作用[J].食品科技,2005,12(6):28-30.

[7] 杨敬雨,刘长虹.中国传统酵子的工业化[J].食品研究与开发,2007,28(2): 164-166.

ANALYSIS OF VOLATILES IN MANTOU FERMENTED BY D IFFERENT DRY YEASTS

SU Dong-min1,HU Li-hua1,SU Dong-hai2,XIN Xiu-lan2
(1.School of Food Science and Technology,Henan University of Technology,Zhengzhou450052,China; 2.Departm ent of B iotechnology,Beijing Vocational College of Electronic Science,B eijing100029,China)

The volatiles ofMantou were enriched by s imultaneous distillation-extraction(SDE),and were detected by gas chromatography/mass spectrometry(GC/MS)to analyze the difference of volatiles in Mantou fer mented by different dry yeasts.The results show that the volatiles in four kindsofMantou samples fermented by different yeasts mainly contain alcohols,esters,aldehydes,ketones,benzenes and amides,the Mantou samples have the substantially similar flavor,but the volatiles differ from each other in composition and content.The total TIC area of the four samples decreases according to the following sequence:MS＞YZ＞AQ＞AL;the YZ,MS and AL samples contain alcohols about 60%;the AQ sample contains alcohols 17.27%and esters 38.18%,which ismuch larger than that of the three samples;and the YZ,AQ,MS and AL samples contain a few kinds of amide compounds,but have relatively high contents,which are respectively 17.73%, 25.12%,14.66%and 8.40%.

dry yeast; Mantou; simultaneous distillation-extraction; gas chromatography/mass spectrometry;volatiles

1673-2383(2010)03-0001-04

TS201.2

B

2010-01-02

北京市自然科学基金资助项目(5093026);北京市教委科技计划面上项目 (K M200900002003);河南省重点科技攻关项目(0523011000)

苏东民(1963-),男,河南汝南人,博士,副教授,主要研究方向为农产品谷物加工利用及中国传统主食工业化.

文章编号:1673-2383(2010)03-0069-03