一次发酵和二次发酵馒头中挥发性风味物质比较

王大一，温纪平

（河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001）

0 前言

馒头生产的方法有一次发酵法和二次发酵法.一次发酵法又称直接醒发法，其生产流程为将所有的原料和辅料一次性加入到和面机中搅拌，调制成面团后直接成型、醒发、蒸制，其操作简单，但是酵母用量大，制作出的馒头风味较差.二次发酵法类似于面包生产中的一次发酵法，是指短时间发酵面团、两次搅拌的方法，其用于制作馒头的流程为：部分原料→第一次和面→面团发酵→剩余原料及辅料→二次和面→成型→醒发→蒸制[1].二次发酵法面团中面筋充分扩展，馒头外观挺立、组织细腻、风味淡香，但二次发酵法生产周期长，对设备要求高.

虽然近年来关于馒头风味的研究较多，但大多集中于发酵剂种类对馒头风味的影响，仍缺乏基础性和系统性的研究，除发酵剂外，原料、发酵条件、蒸制工艺等都是影响馒头风味的重要因素[2].

本试验以一次和二次发酵馒头为样品，利用SPME 法提取馒头中的挥发性风味物质，通过GCMS 联用仪对挥发性风味物质进行分离、定性和定量，分析比较两种馒头中挥发性风味物质的种类、含量及组成，为完善馒头风味研究进行有益探索.

1 材料与方法

1.1 材料与设备

材料：金苑特一粉：金苑面粉有限公司；安琪活性干酵母：湖北宜昌安琪酵母股份有限公司.

主要仪器与设备：JHMZ-200 型针式和面机、JMTD-168/140 型压片机、JXFD-7 型醒发箱：北京东孚久恒仪器技术有限公司；泰斯特WGL-158B型电热鼓风干燥箱：天津市泰斯特仪器有限公司；手动SPME 进样器、50/30 μm DVB/Carboxen/PDMS萃取头：美国supelco 公司；7890A GC-5975C VL MSD 联用仪：美国安捷伦公司.

1.2 试验方法

1.2.1 馒头制作

一次发酵馒头的制作：参考何松等[1]的方法，略作修改，取酵母0.75 g 和面粉150 g，加水75 mL，和面、压片，然后揉至面团表面光滑，制成馒头坯，放置于温度33 ℃、相对湿度85%左右的醒发箱中，醒发60 min，在沸水蒸汽条件下，蒸制25 min，停火2 min，取出馒头，20 min 后测定.

二次发酵馒头的制作：称取0.75 g 酵母溶于75 mL 水中，将150 g 面粉倒入，和面，形成光滑完整的面团，将面团置于温度33 ℃、相对湿度85%左右的醒发箱中发酵40 min；取出面团，添加10 g面粉，和面，压片，揉成半圆型馒头坯，同以上发酵条件醒发20 min，沸水汽蒸25 min，停火2 min，取出馒头，20 min 后测定[3].

1.2.2 馒头样品处理

取20 g 样品放入250 mL 洁净烘干的锥形瓶中，迅速用保鲜膜密封瓶口；将固相微萃取装置插入色谱进样口，推出萃取头，在270 ℃老化20 min，把老化好的萃取头插入样品瓶，在70 ℃恒温水浴中顶空萃取1 h，插入设置好的气质联用仪注射口，推出萃取头，解析挥发性物质10 min.

1.2.3 GC-MS 分析条件

（1）气相条件：色谱柱为HP-5(长度30 m，直径0.25 mm，膜厚0.50 μm)；载气为高纯氦气；载气流速为1.0 mL/min；进样口温度250 ℃；程序升温为在40 ℃保持2 min，以2 ℃/min 升到50 ℃，然后以5 ℃/min 升至110 ℃，再以3 ℃/min 升至250℃；进样量为1 μL，不分流模式.

（2）质谱条件：离子源温度230 ℃，MS 四级杆150 ℃，传输线温度280 ℃，离子化模式为EI；电子能为70 eV，扫描范围43～500 nm，数据采集为全扫描.

1.2.4 定性定量方法

利用随机的ChemStation 工作站NIST11.L 标准谱库自动检索各成分的质谱数据，匹配度大于80%的成分作为鉴定结果.化合物含量按峰面积归一法由谱库自动检索分析并计算.在此基础上，归一化统计计算不同类化合物的相对含量.

2 结果与讨论

利用固相微萃取法对两种发酵方法制作的馒头中的挥发性物质进行吸附，经GC-MS 解析，通过化学工作站NIST11.L 谱图库检索对风味物质进行定性，根据峰面积归一法计算各物质的含量（表1），并据此计算各物质的相对含量（表2）.

馒头是一种含有多种成分的复杂混合体系，其形成过程伴随着复杂的物理和化学反应[4].酵母馒头的香味主要来自于发酵过程产生的小分子挥发性物质，即发酵过程中通过生物和生化反应形成的醇、醛、酮、酯和羰基化合物等[5].

由表1 可知，酵母馒头中挥发性成分包括烃类、醇类、醛类、酯类、苯环类、杂环类和其他化合物.一次发酵馒头共检出35 种物质，二次发酵馒头共检出38 种物质，两种馒头的挥发性物质中烷烃类、烯烃类、醇类、醛类、酯类、苯环类、杂环类的数量和含量存在差异.

由表2 知，在一次发酵馒头中，醛类相对含量最高（29.55%），其次是占20.96%的烃类（其中烷烃类14.39%，烯烃类6.57%），但烷烃类物质属于高阈值化合物，对风味贡献较小[6].醇类和杂环类相对含量相近，分别为17.69%和17.31%.苯环类相对含量为12.81%，也远高于0.63%的酯类.在这些物质中，醛类可以使食品的香气更加醇厚，如己醛有脂香和苹果香味，天然品存在于苹果、草莓、茶叶、苦橙、咖啡及十余种精油等中，壬醛具有玫瑰、柑橘等香气，这些醛类都有助于发酵食品香气的形成[7].烯烃类由于其不饱和性，可能本身具有特殊香味，或者容易发生反应而产生风味物质.醇类一般具有酒香或者植物香味，阈值较高，但其与有机酸类可以进一步发生酯化反应，生成一定数量的酯类，还会形成极少量的醛类、酮类等重要的风味物质和风味辅助物质，间接对风味产生影响[8].如苯乙醇，具有柔和、愉快而持久的玫瑰香气，存在于发酵食品，反应后生成苯乙醛，有浓郁的玉簪花香，被氧化成苯乙酸后，具有蜂蜜香气，同时苯乙酸还能作为香料物质合成的中间体.尽管具有果香味的酯类是大家公认的风味物质，但在一次发酵酵母馒头中仅检出1 种，且含量不高，说明酵母馒头在这方面与传统发酵馒头存在差距.杂环类检出1 种，即2-戊基呋喃，但其相对含量达到总挥发性物质的17.31%，具有豆香、果香、青香及类似蔬菜的香韵，对于馒头风味不可或缺.

在二次发酵馒头中，烃类的相对含量为23.81%（烷烃13.73%，烯烃10.08%），高于一次发酵馒头的烃类相对含量，烯烃类由6.57%（4 种）变为10.08%（9 种），出现了苯乙烯、4-甲氧基苯乙烯芳香类烯烃，同时，萘的同系物种类也增加了.醇类中新出现了长链烷烃基醇2-乙基-2-甲基十三烷醇、1-二十六烷醇以及3，7-二甲基-1，6-辛二烯-3-醇（芳樟醇），醇类的相对含量较一次发酵馒头增加了3.24%.酯类相对含量依然较少，仅占1.27%（共2 种）.醛类相对含量下降较大，仅为一次发酵馒头的62.4%，种类减少了2 种.苯环类相对含量却是一次发酵馒头的1.6 倍，但种类减少了3 个.杂环类也只检出了2-戊基呋喃，相对含量较一次发酵馒头减少了4.27%.二次发酵馒头还检出了一种酮（顺式6，10-二甲基-5，9-十一碳二烯-2-酮），羰基化合物香气阈值较低，赋予馒头香气能力较强[9].另外，二次发酵馒头中未检出一次发酵馒头中出现的乙酸.

分析发现，两种馒头的风味性挥发物质在种类上大致相似，含量和数量存在差异，这说明尽管风味化合物的产生和组成受发酵剂微生物组成的影响[10]，但是影响馒头风味品质的因素很多，除了发酵剂以外，还有面粉原料、发酵条件及制作工艺等.发酵条件的改变，可能影响了微生物的活动和代谢产物的生成，以及组分之间的相互反应，从而导致风味物质的差异.

表1 一次发酵和二次发酵馒头中的风味物质Table 1 Flavor substances in Mantou prepared by primary fermentation and secondary fermentation

表2 一次发酵和二次发酵馒头风味物质对比Table 2 Comparison of flavor substances in Mantou prepared by primary fermentation and secondary fermentation

3 结论

本试验采用顶空固相微萃取与气质联用技术分析了一次发酵和二次发酵馒头挥发性物质的差异，发现酵母馒头的风味物质主要包括醇类、醛类、酯类、苯环类、杂环类化合物，但是不同发酵方法制作的酵母馒头中风味物质的种类和含量存在一定差异.两种馒头中相对含量差异最大的是醛类和苯环类，在一次发酵馒头中，醛类为29.55%，苯环类为12.81%，在二次发酵馒头中，醛类为18.44%，苯环类为20.88%.可见，发酵条件对风味物质的产生有较大影响，而目前的研究多集中在发酵剂以及微生物差异对风味物质的影响上，有待于深入研究发酵工艺对酵母馒头风味的影响，从而改善酵母馒头风味单一的状况，提高馒头综合食用品质.

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