发酵方式对馒头在冷藏过程中品质及其货架期的影响

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(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工程学院,河南郑州 450044)

以馒头为代表的发酵蒸制面食是我国人民每天必不可少的主食,在膳食结构中占有极其重要的地位[1-2]。据统计,我国小麦粉总量的70%左右用于馒头生产加工。近些年来,亚洲地区逐渐追求回归本土饮食,馒头类传统发酵蒸制面食已成为消费者欢迎的速食产品[3-5]。

由于馒头水分活度大,水分含量高,pH接近中性,适合绝大多数微生物生长,容易引起微生物的腐败变质[6],而冷藏可以一定程度上抑制细菌的增长,但是冷藏的温度却最适合馒头老化,因此探求馒头在冷藏过程中的品质变化是极有意义的[7]。一次发酵法、快速二次发酵法和酵母老面发酵法是现在馒头工业化生产经常使用的三种发酵方式,何学勇等[8]研究发现,不同发酵方式馒头在室温下进行贮存,在短时间内馒头就会变质,这无法对不同发酵方式馒头的贮存品质变化进行探究。

本实验将三种发酵方式(一次发酵、快速二次发酵和老面发酵)的馒头放入冷藏环境中进行贮存,测定冷藏过程中馒头的pH、水分含量、比容、菌落总数、霉菌的变化,以及将馒头复蒸之后的感官评分变化,分析馒头的品质变化,以期为馒头加工和贮藏提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

金苑特一粉 河南金苑粮油有限公司;安琪高活性干酵母 安琪酵母股份有限公司;水 郑州市自来水公司;食用纯碱 天津渤化永利化工股份有限公司;酵母浸膏、琼脂等 均为分析纯,天津科密欧化学试剂有限公司。

HM-790和面机 青岛汉尚电器有限公司;DM-YM600全自动连续压面机 鼎海精机大丰有限公司;OMJ-P32热风循环醒发箱 河北欧美佳食品机械有限公司;DH-ZJ3501全自动馒头成型机 鼎海精机大丰有限公司;AY120电子分析天平 日本岛津;ZFC-10A电、汽两用快速蒸柜 河北欧美佳食品机械有限公司;金城制冷三门冷冻工作台 上海金城制冷设备有限公司;pH5F平面型笔式pH计 上海三信仪表厂。30 cm×40 cm自封包装袋 河北网世包装有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 不同发酵方式馒头的制作工艺

1.2.1.1 一次发酵馒头制作 称取5 kg特一粉、25 g酵母、2000 mL水,放入和面机搅拌10 min[9],用自动压面机压18次,用自动成型机制作成100 g左右的馒头生坯,放入温度为38 ℃、相对湿度为85%的醒发箱中醒发45 min,再放入蒸柜中蒸制25 min,焖制1 min。

1.2.1.2 快速二次发酵馒头制作 称取2.5 kg特一粉、12.5 g酵母、1000 mL水,放入和面机搅拌8 min,放入温度为38 ℃、相对湿度为85%的醒发箱中醒发2 h。将第一次和好的面取出放入和面机中,再加入1.25 kg特一粉、375 mL水,搅拌6 min[10],其他操作同1.2.1.1。

1.2.1.3 老面发酵馒头制作 称取2 kg特一粉、20 g酵母、900 mL水,放入和面机搅拌10 min,放入温度为38 ℃、相对湿度为85%的醒发箱中醒发18 h。取第一次和好的面称1.8 kg放入和面机中,再加入3 kg特一粉、1000 mL水、5 g食用碱,搅拌7 min[11],其他操作同1.2.1.1。

1.2.2 馒头的冷藏 将三种馒头自然冷却1 h后,每4个馒头放入一个自封袋包装,置于2 ℃的冷藏柜中进行冷藏贮存,分别在0、2、4、6、8、10、12、14 d时进行测定,平行取同一自封袋中的馒头,0 d为新鲜热馒头冷却1 h后的馒头。

1.2.3 水分的测定 根据GB 5009.3-2016测定[12],使用直接干燥法测定冷藏过程中的馒头,各取皮、芯、瓤三部分(皮为馒头表面约0.5 cm厚,瓤在皮与芯之间约2 cm厚,其余为芯)。

1.2.4 pH的测定 取三种发酵方式的馒头,使用平面pH计测定馒头的pH。

1.2.5 比容的测定 取三种发酵方式的馒头,进行称重,再用小米(置换法)测量馒头的体积[13],计算馒头比容:λ=v/m,式中,λ-馒头比容,mL/g;v-馒头体积,mL;m-馒头质量,g。

1.2.6 微生物的测定方法 菌落总数测定:按GB 4789.2-2016[14]进行测定;霉菌计数:按GB 4789. 15-2016[15]中霉菌平板计数法进行测定。

1.2.7 感官评价 将冷藏的馒头放入蒸柜中复热10 min,选择5位有感官评价经验的人员进行品尝,评分取平均值进行评价。感官评价主要从外观、色泽、内部结构、风味和口感五个方面进行综合考虑,具体感官评价标准见表1[16]。

表1 馒头感官评价表(分)Table 1 Sensory evaluation criteria of steamed bread(score)

1.3 数据分析

用Excel 2016和SPSS 19.0软件对实验数据进行显著性分析等数据处理,用Origin 2017软件进行作图。

2 结果与分析

2.1 不同发酵方式馒头冷藏过程中水分的变化

从图1中可以看出,在冷藏过程中馒头的水分呈下降的趋势,馒头皮、芯、瓤的水分都总体呈下降趋势。馒头皮中的水分含量变化幅度最大,皮中的水分与空气接触面积较大,馒头表面的水蒸汽压高于周围环境空气的水蒸汽压,从而使表面的水分从固态以冰结晶升华的方式进入周围空气中,从而导致失水干耗[17],一次发酵与二次发酵馒头皮中水分变化一致,老面发酵馒头皮在0～6 d时无显著性变化,然后迅速下降。馒头芯中水分含量变化最小,一方面因为不与自封袋内环境接触,减少了水分的蒸发或升华,另一方面对于新鲜的馒头来说芯中的水分含量小于皮与瓤中的水分含量,难以进行水分迁移[18]。馒头瓤中水分在贮存过程中呈先下降后上升再下降的趋势,一次发酵馒头水分含量变化幅度最小,老面馒头变化幅度最大,因为发酵时间越长,馒头内部空洞越大,大小不均匀,持水力下降[19]。根据《小麦粉馒头》[13]规定,馒头的水分含量应小于45%范围内,冷藏期间馒头水分含量下降,符合规定要求。

图1 不同发酵方式馒头在冷藏过程中的水分变化Fig.1 Water change in one-time-fermentationsteamed-bread during cold storage注:A、B、C分别为皮、芯、瓤部位的水分变化;不同字母表示同种发酵方式不同时间差异显著(P<0.05);图2同。

2.2 不同发酵方式馒头冷藏过程中pH变化

如图2所示,一次发酵法馒头与快速二次发酵法馒头的pH变化趋势一致,呈先下降后上升的趋势,6 d时达到最大值。在冷藏0～4 d时,老面发酵馒头的pH无显著性变化,8和10 d时pH分别为最小值与最大值。在馒头冷藏过程中,由于水分的散失,导致馒头在冷藏前期pH呈现上升的趋势,而在馒头冷藏过程中,产酸菌团不断生长,自身产生了大量的酸性物质,pH又开始呈下降趋势[20],因此在冷藏过程中,由于微生物的生长繁殖,pH在波动中呈下降趋势。由于制作老面馒头过程中添加了碱,使得老面馒头pH较高,又因为细菌数量与pH呈现负相关[20],因此老面馒头中产酸菌团生长较为缓慢,老面馒头的pH与一次发酵和快速二次发酵相比较为稳定。根据《小麦粉馒头》[13]规定,馒头的pH应在5.6～7.2范围内,因此冷藏至14 d的馒头依然符合此标准。

图2 馒头在冷藏过程中pH的变化Fig.2 pH change of steamed-bread during cold storage

2.3 不同发酵方式馒头冷藏过程中比容的变化

如表2所示,三种发酵方式馒头比容变化不明显,一次发酵馒头的比容没有显著性变化,快速发酵馒头在2～4 d时略有上升后趋于平稳,老面发酵馒头在8 d后有一定波动。在2 ℃下馒头以最快的速度老化,面筋网络结构的持气性变差,质地坚硬,体积减小[21]。在贮存期间水分散失,质量减小[22],因此在冷藏过程中比容变化不明显。根据《小麦粉馒头》[13]规定,馒头的比容应大于1.7 mL/g范围内,因此冷藏至14 d的馒头依然符合此标准。

表2 馒头在冷藏过程中比容的变化Table 2 Specific volume change of steamed-bread during cold storage

2.4 不同发酵方式馒头冷藏过程中微生物的变化

2.4.1 菌落总数的变化 如图3所示,冷藏0 d菌落总数为0。随着冷藏时间延长,三种发酵方式馒头中的菌落总数都是呈现上升趋势。0～6 d时,一次发酵馒头菌落总数增加速度最快,老面发酵馒头菌落总数增加速度最慢,因为老面发酵馒头制作中加碱中和了酸性的环境,导致老面发酵馒头的pH较高,研究表明,细菌数量与pH呈负相关[20]。随着产酸菌团的不断生长,馒头的pH慢慢下降,微生物生长速率呈上升趋势,在12 d三种馒头菌落总数趋于平稳,均达到106CFU/g,并且在14 d时三种馒头并未产生异味,刘长虹[23]的研究表明,需要复热后才食用的冷馒头的菌落总数在106CFU/g以下是可以接受的。

图3 馒头冷藏过程中菌落总数变化Fig.3 Colony count change ofsteamed-bread during cold storage

2.4.2 霉菌的变化 夏文水[24]研究表明,大多数霉菌生长的水分活度在0.80～0.94,而其他研究表明馒头在贮藏过程中水分活度呈下降趋势,但是依旧大于0.90[20],因此馒头在冷藏过程中仍然是一个适合霉菌生长的天然培养基。如图4所示,0～2 d未检出霉菌,低温有效地抑制了霉菌的生长。2～8 d时霉菌生长速度缓慢,一次发酵馒头中霉菌数量最多,老面发酵馒头霉菌数量最少。8～14 d时老面发酵馒头霉菌生长速度变快。三种馒头在14 d时在馒头皮上出现明显的霉点。根据《小麦粉馒头》[13]规定,销售馒头霉菌不能大于200 CFU/g,因此一次发酵与快速二次发酵法在12 d超过标准要求,老面发酵法在10 d超过标准要求。

图4 馒头冷藏过程中霉菌的变化Fig.4 Colony count change ofsteamed-bread during cold storage

2.5 不同发酵方式馒头冷藏过程中复蒸感官评分的变化

如表3所示,随着冷藏时间的延长,三种发酵方式馒头的感官评分均呈下降趋势,老面发酵馒头相较另外两种下降幅度最大,2 ℃为淀粉老化最适合的温度,随着贮存时间延长,馒头糊化度逐渐下降,当再次复热时,一定程度上促使老化的淀粉双螺旋结构解旋,无法完全使老化淀粉完全糊化[24],老化后的馒头伴随着硬度增大,各项感官指标下降[25],导致馒头的感官评分随着冷藏时间的增加而不断下降。按照感官评分78分以上为最佳,一次发酵与老面发酵最佳食用阶段为0～4 d,快速二次发酵最佳食用阶段为0～2 d。

表3 馒头冷藏过程中复蒸感官评分的变化Table 3 Sensory evaluation change ofsteaming of steamed-bread during cold storage

3 结论

在冷藏过程中,馒头的水分含量、pH、感官评价均呈现总体下降趋势;馒头的比容在冷藏过程中略有波动,整体比较稳定;三种馒头的菌落总数14 d时未达到106CFU/g,低温有效地抑制了微生物的生长。低温对霉菌的抑制效果不明显,三种发酵方式均在8 d之后迅速生长,加快了馒头变质。综合霉菌和感官评分,将冷藏馒头分别划分成三个食用阶段。一次发酵馒头最佳食用阶段为0～4 d,可食用阶段为5～11 d,不可食用阶段为12 d以上;快速二次发酵馒头最佳食用阶段为0～2 d,可食用阶段为3～11 d,不可食用阶段为12 d以上;老面发酵最佳食用阶段为0～4 d,可食用阶段为5～9 d,不可食用阶段为10 d以上。