酵母与酵子及其制作馒头挥发性物质分析

孙祥祥，刘长虹*，张 萌，王远辉，张 煌

（1.河南工业大学 粮油食品学院 小麦和玉米深加工国家工程实验室，河南 郑州 450001；2.河南牧业经济学院 食品与生物工程学院，河南 郑州 450044）

在我国，从馒头制作所需要的发酵剂的分类上来看，主要可以分为酵母、酵子和老面头等几类。馒头在生产过程中多使用单一酵母发酵剂，而在小作坊式或家庭式手工加工方法生产馒头过程中，为保留馒头的传统特色风味则多使用酵子作为发酵剂[1]。由于酵子是一种多菌种面食发酵剂，并含有大量酵母中不具有的产脂霉菌、产香霉菌和多种细菌等可增加馒头风味的菌种，使得蒸制的馒头风味独特，香甜可口[2-3]，而市售的干酵母则以单一的酵母菌为主，使得两种发酵剂产生的代谢产物存在一定的不同，表现在馒头的口感和风味上存在一定的差异[4-5]。燕雯等[6-9]通过顶空固相微萃取-气质联用（headspace solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，HSSPME-GC-MS）对小麦馒头制作过程、不同麦胚含量、紫糯配粉与普通馒头、酵子发酵面团挥发性风味物质进行了研究。王宁等[10]比较分析了干酵母馒头、加碱和未加碱酵子馒头样品中的特有风味物质差异。王大一等[11]通过比较一次发酵和二次发酵馒头中挥发性风味物质差异发现，发酵条件对馒头风味有显著影响。苏东民等[12]通过研究不同干酵母发酵对馒头挥发性物质的影响，发现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。但对于酵母和酵子及其制作馒头挥发性物质的影响，尚少见文献报道。本试验利用固相微萃取法提取酵母和酵子及其制作馒头中的挥发性风味物质，通过气质联用法对挥发性风味物质进行分离和鉴定，为进一步研究馒头品质风味作用机理提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

特一粉：郑州金苑面业有限公司；高活性干酵母（低糖）：安琪酵母股份有限公司；蒸馏水：由蒸馏水仪器制得的Ⅲ级水；糯米（湖北孝感珍珠一级）：汉川市竹园精米加工厂；大米：益海嘉里食品营销有限公司；大曲：河南省南阳市市售；苏州蜜蜂牌甜酒曲（小曲）：苏州粮油食品有限公司；米酒：本实验室自制。

1.2 仪器与设备

SZH-20双速双动和面机：广州旭众食品机械有限公司；BS600L电子天平：上海友声衡器厂；101A-3型电热鼓风干燥箱：上海市实验仪器总厂；DZF型真空干燥箱：北京市永光明医疗仪器有限公司；WFX-12-15-24-0豪华型雾化面食发酵箱：中山市丰盛电器厂；DS-671电子秤：上海寺岗电子有限公司；手动SPME进样器、50/30 μm DVB/Carboxen/PDMS萃取头：美国Supelco公司；7890AGC-5975CMS联用仪：美国安捷伦公司。

1.3 试验方法

1.3.1 米酒制作

糯米和水1∶1（g∶mL）→浸泡（12 h）→过滤→蒸制（45 min）→冷却（30℃）→1.6%小曲碾磨后溶解在蒸馏水中，与蒸熟糯米搅拌混匀，密封→恒温（26℃）发酵48 h→米酒

1.3.2 酵子制作

米粉（大米打碎成80目）、米酒8%、大曲0.5%、小曲4%、温水375%（30℃）混合均匀→发酵3 h→补加米粉200%，搅拌均匀成稠糊，发酵12 h→补加625%米粉、125%温水，揉成面团，发酵3 h，成泡沫状→补加83%米粉，搅拌均匀，发酵2 h→拍饼，25℃鼓风干燥48 h

1.3.3 馒头制作工艺流程及操作要点

面粉、酵子、酵母、水→和面→压面→成型→醒发→蒸制→成品

酵子馒头：将面粉、酵子3%、酵母0.2%、水45%加入和面机，先低速搅拌2 min，再高速搅拌10 min；自动压面20次；手工成型；在温度为35℃、相对湿度为85%的条件下醒发60 min；用电蒸锅蒸25 min。

酵母馒头：将面粉、酵母0.8%、水45%加入和面机，先低速搅拌2 min，再高速搅拌10 min；自动压面20次；手工成型；在温度为35℃、相对湿度为85%的条件下醒发60 min；用电蒸锅蒸25 min。

1.3.4 固相微萃取方法

馒头固相微萃取：取制备好的馒头芯部3 g放置于萃取瓶中，样品高度不得超过瓶高的1/2。萃取前，先将萃取头在气相色谱进样口老化20min。老化后，将其穿过密封好的顶空瓶中，在60℃恒温水浴中保温萃取60 min后，取出萃取头，拔出针头，并迅速插入气相色谱进样口，250℃不分流模式下解吸挥发性成分5 min。

酵子和酵母固相微萃取：取发酵剂3 g放置于萃取瓶中，样品高度不得超过瓶高的1/2。萃取前，先将萃取头在气相色谱进样口老化20 min。老化后，将其穿过密封好的顶空瓶中，在60℃恒温水浴中保温萃取60 min后，取出萃取头，拔出针头，并迅速插入气相色谱进样口，250℃不分流模式下解吸挥发性成分5 min。

1.3.5 气相色谱条件

气相色谱条件：色谱柱为HP-5SILMS毛细管柱（30m×0.25 mm，膜厚0.25 μm）；程序升温：柱温40℃，保持4 min，以6℃/min升温至230℃，保持12 min；进样口温度为250℃；以高纯氦气（He）为载气，流速为1.0 mL/min；进样方式：不分流模式。

1.3.6 质谱条件

离子源温度：230℃；传输线温度：280℃；电离方式为电子电离（electron ionization，EI）；电子能量：70 eV；扫描质量范围：33～500 m/z；数据采集方式：全扫描。

1.3.7 挥发性成分定性与定量分析

样品中未知挥发性成分通过工作站美国国家标准技术研究所（national institute of standards and technology，NIST）11.L标准谱库自动检索，导出样品检索报告后筛选匹配，保留匹配度＞80的物质，去除掉柱流失物质（聚甲基硅氧烷化合物）。定量分析采用峰面积归一化法，计算出各种保留挥发性成分的相对百分含量。

2 结果与分析

对酵母和酵子及其制作馒头中的挥发性风味物质进行分析，挥发性成分的检测结果见表1，其种类及含量见表2。

表1 酵母和酵子及其制作馒头中挥发性物质GC-MS分析结果Table 1 Results of GC-MS analysis of volatile substances in yeast,JiaoziandMantoumade by yeast andJiaozi

续表

续表

表2 酵母和酵子及其制作馒头中挥发性物质的种类和相对含量Table 2 Types and relative contents of volatile substances in yeast,JiaoziandMantoumade by yeast andJiaozi

由表1和表2可知，酵子和酵母及其制作的馒头样品的挥发性成分数量及相对含量都存在一定差异，说明这四个样品挥发性风味成分各有特点。利用顶空固相微萃取-气质联用从酵母中分析鉴定出38种挥发性风味成分，包括醇类4种（6.567%）、醛类5种（6.872%）、烃类24种（83.356%）、芳香类2种（1.947%）、酮类3种（1.256%）；从酵子中分析鉴定出37种挥发性风味成分，包括醇类5种（63.492%）、醛类10种（18.457%）、烃类6种（2.682%）、酯类6种（3.451%）、芳香类2种（0.605%）、酮类2种（0.709%）、其他类6种（10.603%）；从酵母馒头中分析鉴定出18中挥发性风味成分，包括醇类4种（34.571%）、醛类4种（10.363%）、烃类2种（4.845%）、酯类3种（21.621%）、芳香类2种（3.083%）、酮类1种（1.032%）、其他类2种（24.485%）；从酵子馒头中分析鉴定出46中挥发性风味成分，包括醇类8种（28.530%）、醛类5种（4.608%）、烃类17种（23.550%）、酯类10种（25.959%）、芳香类3种（2.401%）、酮类1种（0.231%）、其他类2种（14.722%）。

由表1可知，酵母和酵子及其制作馒头中共有的挥发性成分类别包括醇类、醛类、烃类芳香类和酮类化合物。分析发现酵母和酵子及其制作馒头中共有的挥发性成分的种类和相对含量有所不同，同时一些特殊挥发物如杂环类的存在与否，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[11]。酵母和酵子中共检出62种挥发性物质，其中有12种挥发性物质是酵母和酵子所共有的，其相对含量分别占总量的70.091%、70.857%。说明酵母和酵子中的挥发性成分含有一部分相同的物质，相对含量几乎没有差别。酵母馒头和酵子馒头中共检出64种挥发性物质，其中有16种挥发性物质是酵母馒头和酵子馒头中所共有的，其相对含量分别占总量的96.67%、63.954%。说明酵母馒头和酵子馒头中的挥发性成分含有一部分相同的物质，但相对含量有差别。

酵子中醇类物质相对含量比其他3个样品中的醇类高，相对含量为63.492%，其中酵子中的苯乙醇相对含量为60.375%。四种样品中均发现了苯乙醇。酵子馒头中苯乙醇的相对含量比酵母馒头中的苯乙醇要高，为11.957%，该物质具有新鲜面包香、清甜的玫瑰花香[13]。酵母中发现了3,5-辛二烯-2-醇，但制作成酵母馒头后，被消耗掉。正壬醇只在酵子中被发现，该物质具有玫瑰香气。酵子制作成馒头后正壬醇没有被发现，说明该物质被一些菌种消耗掉。1-辛烯-3-醇在酵母中没有被发现，而在酵母馒头中被发现，有可能小麦面粉中含有该物质[14]，或者在发酵过程中其他菌种产生1-辛烯-3-醇，该物质属于具有双键的醇类，香气比较强烈，其具有强烈的蘑菇香味及药草香韵[15]。正己醇、正庚醇、1-辛烯-3-醇均在酵母馒头和酵子馒头中发现。

醛类可以使食品的香气更加醇厚，醛类都有助于发酵食品香气的形成[16]。由表1和表2可以看出，酵子中醛类的种类最多，为10种。正辛醛只在酵母和酵子中发现，而制作成馒头后没有检测到正辛醛，该物质类似玫瑰和橙皮的香气。酵子、酵母馒头和酵子馒头中均发现了苯甲醛、苯乙醛、癸醛，而在酵母中没有检测到。正己醛只在酵母和酵子中发现，该物质具有生油脂和青草气及苹果香味[17]。庚醛只在酵子中发现，具有水果香味。醛类物质芳香阈值较低[13]，可能对馒头的风味有一定的贡献。

通常酯类由低级饱和脂肪酸与醇类化合而成，具有各种果实香味，低级酯具有芳香气味。低分子质量酯是无色、易挥发的芳香液体[8]。由表1和表2可以看出，酵母馒头中只发现了3种酯类物质，分别为正己酸乙酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯，其相对含量分别为18.662%、1.202%、1.757%，而酵子馒头中除了这3种酯类外，还发现了7种酯类。正己酸乙酯具有果香，是浓烈型酒的主体香气[4]，辛酸乙酯有类似白兰地香气并具有甜味，用作调味品、香料。酵母中没有检测到酯类挥发性物质。己酸戊酯、（E）-4-癸烯酸乙酯、丁酸苯乙酯在酵子中被检测到，而在酵子馒头并未发现，说明该物质可能被一些菌种消耗分解掉，产生了其他物质。

由表1和表2可知，苯乙酮只在酵子和酵子馒头中检测到，但相对含量不同，分别为0.179%、0.231%，该物质具有有山楂的气味。酵母、酵子和酵母馒头中发现了橙化基丙酮，该物质具有木兰香味[15]。而在酵子馒头中没有检测到橙化基丙酮。酮类化合物香气阈值较低，赋予馒头香气能力较强[13]。酵母中烃类物质相对含量分别为83.356%，种类有24种。但烃类物质属于高阈值化合物，对风味贡献较小[18]。酵子和酵子馒头中检测到了萘，而酵母和酵母馒头中没有检测到，说明该物质是酵子所特有的挥发性物质。酵子中检测到了异戊酸，有甜润的果香，以及笃斯越橘样的香味。但制作成酵子馒头，并未检测到，有可能该物质与醇类结合，生成了酯类物质。2-正戊基呋喃、吲哚均在酵母馒头和酵子馒头中检测到，但相对含量有所差异。2-正戊基呋喃质具有豆香、果香、泥土、青香及类似蔬菜的香韵。

3 结论

酵母和酵子及其制作馒头中的共有的挥发性成分包括醇类、醛类、烃类芳香类和酮类化合物，各类挥发物质的种类和相对含量有所不同，使得样品风味特性及含量存在差异。利用顶空固相微萃取-气质联用从酵母中分析鉴定出38种挥发性风味成分，酵子中37种，酵母馒头中18种，酵子馒头中46种。从数量上分析，虽然酵母中含有的挥发物质成分很多，但制作成酵母馒头所产生的挥发性物质数量有所下降；而酵子馒头的挥发物质成分的数量高于酵子的数量。从挥发性风味成分的种类上分析，酵母中并未检测到酯类物质。而酮类成分在酵母中检测到3种，酵子中检测到了2种，酵母馒头和酵子馒头中只检测到1种；从挥发性成分的相对含量上分析，酵母中的烃类物质相对含量最高，为83.356%；酵子馒头中的醇类物质相对含量最高，为28.530%。酵母中十二烷的相对含量最高为32.874%；酵子中苯乙醇的相对含量最高，为60.375%。酵母馒头中正己醇相对含量最高，22.992%；酵子馒头中苯乙醇相对含量最高，为11.957%。不同发酵剂中含有挥发性物质种类会对馒头的挥发性物质的种类，相对含量产生影响，并进一步影响到馒头的风味和口感。