酵母和酵子馒头的感官及风味物质GC-MS分析

张亭妍，王宏雁，刘钟栋

（河南工业大学 化学化工学院，河南 郑州 450001）

馒头在中国有着悠久的历史，在众多食物的选择中成为人们的主食[1]，至今约有一千多年的时间[2]。馒头制作的发酵剂主要分为酵子和酵母等[3]。酵子是混合的发酵剂，酵子里含有大量的菌种，其中酵母菌起主要发酵作用，可能还含有霉菌和细菌[3]。这些菌种能够在面团发酵时通过自身进行酯化反应、中和等反应产生独特的风味物质。而干酵母主要是单一的酵母菌，这使得酵母和酵子在发酵过程中产生的代谢产物存在差异对馒头的风味造成一定的影响[3]。长久以来，人们都是自家蒸制馒头，但随着经济的发展，馒头的生产已转向市场。由于酵子馒头需要更长的时间，更复杂的工艺，在市场竞争中逐渐被酵母粉馒头所取代[4]。而市场上的大多数馒头为酵母粉发酵，其风味口感异于酵子馒头，这给消费者对馒头的购买造成一定的影响。郑金晶等[1]通过质构仪和感官评价方法研究多种酵母制作的馒头的品质和口感的差异。刘丹蕾等[2]比较分析多种酵母馒头挥发性物质种类、含量的差异。孙祥祥等[3]对酵母、酵子、酵母馒头和酵子馒头风味物质进行鉴定和分析。胡丽花等[4]通过感官评价的方法研究酵母的使用量和面团的发酵时间对馒头品质的差异的影响。宋金丽等[5]研究不同酵母面团发酵pH、酵母的使用量和产气特性的影响。目前的研究大多都是对酵母馒头风味物质的研究，对酵母和酵子馒头挥发性物质的差异，鲜有相关文献报道。本研究利用质构特性分析、感官评价和固相微萃取（solid phase microextraction，SPME）与气相色谱质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）法对酵母和酵子馒头品质特性和风味进行定量定性分析和比较，为酵母和酵子馒头独特的口味及风味形成提供重要依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

高筋小麦面粉：河南龙腾面粉有限公司；高活性干酵母（1#～3#）：1#安琪酵母股份有限公司、2#广东梅山马利酵母食品有限公司、3#广州丹宝利酵母有限公司；酵子（4#～6#）：4#河南省南阳市市售、5#河南省新乡市市售、6#河南省商丘市市售。

1.2 仪器与设备

LHS-50CL型恒温恒湿箱：上海一恒科学仪器有限公司；B7LB型多功能搅拌机：上海丽麦机械有限公司；YMZD350型压面皮机：广州欣加特机械有限公司；YP1201N型电子天平：上海精密科学仪器有限公司；BILON-650Y型固相微萃取装置、Gray50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取头：美国Supelco公司；GC7890-MS597气质联用仪：美国Agilent公司；TA.XTplus型质构仪：美国BROOKFIELD公司。

1.3 实验方法

1.3.1 馒头制作

酵子馒头：采用南阳市三种酵子蒸制馒头，称取酵子（面粉质量的3%左右），自来水（面粉质量的43%左右）。将酵子加入水中捏碎搅拌，与水混合均匀后将称好的面粉加入其中，在和面机中和面15 min，将和好的面团压片20次。把压好的面团成型，放入恒温恒湿箱中醒发2 h左右（温度35 ℃，相对湿度80%）。直到成型的馒头体积膨大为原来的1倍左右。放入蒸锅中加热20 min后取出。

酵母粉馒头：购买梅山酵母粉蒸制馒头，称取酵母粉（面粉质量的3%左右），自来水（面粉质量的43%左右）将酵母粉加入水中搅拌均匀，后将称好的面粉加入其中，在和面机中和面15 min，将和好的面团压片20次。把压好的面团成型，放入恒温恒湿箱中醒发2 h左右（温度35 ℃，相对湿度80%）。直到成型的馒头体积膨大为原来的2倍左右。放入蒸锅中加热20 min后取出。

1.3.2 馒头质构的测定

选取制备好的酵子和酵母粉馒头6个，分别在每个馒头中部切2片25 mm左右的薄片作为样品，放置在馒头质构仪上，采用P/35R压盘式探头，对馒头硬度、胶黏性、咀嚼性、弹性、内聚性和回复性测定，获取数据以平均值计算。

1.3.3 馒头的感官评价

购买梅山酵母粉3种蒸制馒头，并标号1#～3#，购买南阳市的3种酵子蒸制馒头，并标号4#～6#，从馒头从外观色泽、外观整体协调性、外观气味、口感以及组织形态五个方面评定，由10名人员（男5女5）将6种馒头用按指标和特性进行评定，各项指标满分10分，满分60分。感官评价标准见表1[1]，评定的最终得分以平均值计算。

表1 馒头感官评定标准Table 1 Sensory evaluation standards of Mantou

续表

1.3.4 GC-MS检测

顶空固相微萃取条件：将15 g样品放入SPME样品瓶中，萃取温度为85 ℃，转速为600 r/min，萃取时间为40 min，再放入气相色谱进样口，解吸6 min（温度200 ℃）。

气相色谱条件：色谱柱为HP-5（30 m×0.53 mm×5 μm）；载气高纯氦气（纯度99.999%），柱温50 ℃，保持时间10 min，以2 ℃/min速度持续加热升温直至250 ℃，保持20 min。质谱条件：电离方式为电子电离（electronic ionization，EI）源；离子源温度200 ℃；电子能量70 eV；扫描范围50～800 m/z。根据所得GC/MS总离子流图上的峰值，检索美国国家标准技术研究所（national institute of standards and technology，NIST）-08数据库得到其对应的物质，计算出各种风味物质成分的相对含量。

2 结果与分析

2.1 酵母和酵子对馒头质构的影响

一般采用质地性状和压缩张弛性综合指标进行馒头质构分析[1]。其中质地性状表示是硬度、胶黏性、咀嚼性三者的乘积，且与馒头品质呈负相关，数值越大，表示馒头越硬度大且粘牙；压缩张弛性表示是弹性、内聚性、回复性三者的乘积，且与馒头品质呈正相关，数值越大，表明馒头越有弹性、口感越好且有嚼劲[8-10]。不同酵母和酵子对馒头质构特性的影响结果见表2。由表2可知，结合质地性状和压缩张弛性两者特性综合从高到低的排列顺序为质地性状从低到高的排列为4#酵子（8.95×109）＜5#酵子（9.88×109）＜6#酵子（9.99×109）＜2#酵母（1.38×1010）＜1#酵母（1.79×1010）＜3#酵母（2.31×1010）；压缩张弛性从高到低的排列为4#酵子（0.114）＞5#酵子（0.106）＞6#酵子（0.101）＞2#酵母（0.092）＞1#酵母（0.089）＞3#酵母（0.088）。结果显示，酵子组馒头的质地性状小于酵母组馒头且有显著性差异（P＜0.05）；酵子组馒头的压缩张弛性大于酵母组馒头且有显著性差异（P＜0.05），由质构数据结果来看，酵子组馒头相较于酵母组馒头的质地性状小且压缩张弛性大，其中4#酵子馒头的质构特性最突出。酵子组馒头的各项的特性无显著差异（P＜0.05），酵母组馒头的各项的特性同样无显著差异（P＜0.05）。因此，酵子组馒头质构特性相较酵母组馒头更好。

表2 不同酵母和酵子对馒头质构特性的影响Table 2 Effect of different yeasts and Jiaozi on textural characteristics of Mantou

2.2 酵母和酵子馒头的感官评价

食品感官评价的方法是目前评价品质的主要方法，虽然有可能存在误差，但仍是目前评价食品品质的主要手段[1]。感官评价对馒头品质的多个方面做出评价，馒头的口感和风味是消费者购买的重要因素[2]。不同酵母和酵子对馒头感官品质的影响结果见表3。

表3 不同酵母馒头和酵子馒头的感官评价Table 3 Sensory evaluation of Mantou made by different yeast and Jiaozi

由表3可知，馒头感官评分顺序为4#酵子（36.1分）＞5#酵子（35.8分）＞6#酵子（34.0分）＞2#酵母（33.8分）＞3#酵子（31.5分）＞1#酵母（31.4分），在外观色泽方面，酵子制作的馒头色泽且内部气孔多而均匀优于酵母制作的馒头；在风味方面，酵子制作的馒头相比于酵母制作的馒头香气更加浓郁。1#～3#酵母馒头感官评分在31.4～33.8分之间，4#～6#酵子馒头感官评分在34.0～36.1分之间。结果表明，酵子馒头感官评分都高于酵母馒头，其中4#酵子馒头评分最高。结果表明，酵子馒头风味和口感优于酵母馒头且更容易被人们接受和喜爱。

2.3 酵子馒头与酵母粉馒头主要气味物质差别

根据表2和表3的结果，分别用2#酵母、4#酵子作为发酵剂，蒸制馒头产生的香气成分进行GC-MS分析，其风味成分的总离子流色谱图谱见图1。

（20）叉钱苔 Riccia fluitans L.熊源新等（2006）；杨志平（2006）；马俊改（2006）；洪文（2007，2008）；姚发兴等（2003）；余夏君等（2018）

图1 2#酵母、4#酵子馒头风味物质GC-MS分析总离子流色谱图Fig.1 Total ion chromatogram of flavor components in 2#and 4#Jiaozi Mantou analyzed by GC-MS

将2#酵母馒头和4#酵子馒头发酵代谢产物中挥发性风味成分通过NIST08.L谱库检索和数据分析，计算出各种风味物质成分的相对含量，结果见表4。2#酵母馒头和4#酵子馒头风味成分相对含量和种类及含量，结果见表5。

一般来说，馒头的风味物质主要来自发酵剂发酵代谢过程中产生的挥发物质（食品称风味），对馒头风味口感的起重要作用[3]。本研究利用GC-MS技术分析酵母和酵子馒头中的香气成分的种类、含量进行定性定量分析。

由表4和表5可知，利用GC-MS法分析出4#酵子馒头风味物质相似度在50%以上的风味物质共有37种，其中醇类9种（49.56%），酸类5种（10.69%），脂类8种（23.35%），醛类3种（3.81%），酮酚类8种（8.16%），其他类4种（5.36%）。2#酵母馒头风味物质相似度在50%以上的风味物质共有35种，其中醇类5种（34.29%），酸类4种（20.56%），脂类7种（15.5%），醛类4种（6.84%），酮酚类7种（7.18%），其他类8种（14.32%）。

表4 4#酵子和2#酵母馒头中风味物质GC-MS分析结果Table 4 Results of flavor components in 4#Jiaozi and 2#yeast Mantou analyzed by GC-MS

表5 4#酵子和2#酵母馒头中风味物质的种类和相对含量Table 5 Types and relative contents of flavor components in 4#Jiaozi and 2#yeast Mantou

对比分析得到，酵子馒头与酵母粉馒头中的风味物质主要为醇类、酸类、醛类、酯类、酮酚类化合物，但由于一些芳香类物质阈值的不同和各类物质相对物质含量的高低不同，致使馒头的风味产生差异[3]。酵子馒头和酵母馒头中有分别有37种、35种挥发性物质，其中共有挥发性物质为29种，其相对物质含量分别占总量的85.05%、81.78%。说明共同含有的一部分挥发性物质相对含量也有差别。

醇类物质含有羟基的化合物其不稳定易挥发，易检测到香气[3]。由表4和表5可知，酵子馒头中醇类物质相对含量（49.56%）比酵母馒头的醇类物质相对含量（34.29%）高，两者主要含有的主要成分为乙醇、糠醇、苯乙醇、丙三醇、异戊醇、1-辛烯-3-醇。其中酵子馒头中丙三醇的相对含量（22.55%）比酵母馒头中的相对含量（10.30%）要高，该物质具有暖甜味可作为甜味剂和保湿物质，使馒头香甜可口[6]。乙醇酵母馒头（10.85%）比酵子馒头（7.99%）相对含量略高，且该物质具有酒甘甜香味和刺激性气味[6]。糠醇在酵母馒头（12.57%）比酵子馒头（6.22%）物质相对含量较高，该物质具有特殊的青香焦香味[7]。苯乙醇、1-辛烯-3-醇、异戊醇和2-己醇都只在酵子馒头中发现，相对物质含量分别为5.94%、1.65%、1.14%、0.3%。苯乙醇具有茉莉花香味和面包香味[3，6]。1-辛烯-3-醇有玫瑰和甘草的香味[7]。异戊醇具有苹果白兰地香气[6]。2-己醇具有果香味主要用于浆果类食用香料[8]。醇类物质的芳香阈值较高[13]，但由于在馒头中在含量较高是馒头风味组成的重要成分，所以对馒头的风味有一定的影响。

酸类物质可能与馒头蒸制发酵过程发酵剂所含的菌种有关，从而影响馒头的风味口感[3]。由表4和表5可知，酵子馒头中酸类物质相对含量（10.69%）比酵母馒头的酸类物质相对含量（20.56%）低，两者共同含有成分为乙酸、甲酸、丙酸、丙烯酸，其中酵子馒头相对含量分别为9.02%、0.71%、0.29%、0.18%，酵母馒头相对含量分别为15.72%、3.80%、0.68%、0.36%。酸类物质使馒头具有酸味、腐败气味，从而影响馒头的风味[11]。

酯类物质主要脂肪酸与醇类化合形成，具有多种芳香气味和果实香味[6]。由表4和表5可知，酵子馒头中脂类物质相对含量（23.35%）比酵母馒头的脂类物质相对含量（15.5%）高，两者含有的共同香气成分为7种，在酵母和酵子馒头中都检测到的物质分别为丙醇酸甲酯、乙醇酸甲酯、乙酸乙酯、丁酸异戊酯、3-羟基-γ-丁内酯、γ-丁内酯、苯乙酸乙酯。苯乙酸乙酯具有甜的具有苹果香味和蜂蜜香气[6]。乙酸乙酯有甘甜的酒味和水果的清香[4]。3-羟基-γ-丁内酯和γ-丁内酯都具有特殊的芳香气味[6]。只有在酵子馒头中检测到的辛酸乙酯（5.92%），具有香甜酒类香气可作为食品添加剂香料[7]。

醛类物质可以有助于增加馒头发酵过程的风味的形成[3]。由表4和表5可知，醛类物质在酵母馒头和酵子馒头相对含量为6.84%、3.81%，酵母馒头的醛类物质相对含量相较酵子馒头较高。酵子馒头中只发现了3种醛类物质，分别为糠醛、苯乙醛、5-羟甲基糠醛，其相对含量分别为1.96%、0.35%、0.50%，而酵母馒头中除了上述3种醛类还发现了5-甲基呋喃醛，该物质具有浓浓烈香甜的焦糖味道，可作为食品香料[8]。对馒头香气有一定影响。

酮酚类物质由脂肪族和芳香族两类组成[3]。酮酚类物质香气阈值低[3]，气味活性值较高馒头香气较浓。酵子馒头中酮酚类物质相对含量为8.16%，酵母馒头的酮酚类物质相对含量为7.18%。4-羟基-2-环戊烯-1-酮在酵子和酵母馒头中物质含量较高，分别为4.74%、3.43%，具有糖浆味、焦甜味道[8]。呋喃酮在酵子和酵母馒头中也检测到，具有浓烈烘焙焦糖香味和果香[6]。只在酵子馒头中检测到4-环戊烯-1，3-二酮（0.91%），是一种低热甜味剂，可用作调味剂[10]。由表4和表5可知，酵子和酵母馒头中检测到吲哚、3,5-二甲基吡唑和3-甲基吡唑，都具有刺激性气味[15]。只在酵母馒头检测到烃类物质种类有5种，总共相对物质含量为12.88%，但烃类物质是高阈值化合物[3]，其气味活性值较低，对香味贡献较小。

综合可得，馒头的风味产生是因挥发性物质的产生，其中起主要作用的是醇、酸、酯、醛、酮酚类化合物，虽然两者物质种类差异不明显，但所含物质含量存在差异。酵子馒头与酵母馒头相比醇类、酯类物质物质含量增幅最显著，分别增加15.27%、7.85%。同时，酵子馒头增加了多种酵母馒头不存在的香气物质，这些物质之间相互协调作用，赋予了馒头独特的风味和口感，这也是酵子制作馒头风味口感优于酵母制作馒头的重要因素。

3 结论

从质构特性和感官评价可知，酵子馒头组在质地性状和压缩张弛性方面优于酵母馒头组且感官评分也较高，其中4#酵子馒头质构特性最突出且获得高分评价（36.1分），从而说明酵子馒头相比酵母馒头更容易让消费者接受。采用SPME-GC-MS对其酵母馒头与酵子馒头中风味物质分析可知，从酵母馒头和酵子馒头中分别检出了挥发性物质35种、37种，类别包括醇类、酸类、脂类、醛类和酮酚类化合物。酵母馒头相比酵子馒头酸类和醛类化合物的相对含量较高，为20.56%和6.84%。酵子馒头相比酵母馒头醇类和脂类化合物的相对含量较高，为49.56%和18.35%。酵子馒头与酵母馒头相比醇类、酯类物质含量增幅最显著，同时，有多种香气成分只在酵子馒头检测到。这些物质通过种类、相对物质含量、感觉阈值之间相互的协调作用赋予馒头独特的风味，这也是酵子馒头风味口感优于酵母馒头的重要因素。