米發糕固體老酵制作工藝研究

辛儒岱 黃江艷 丁 慧 祁婷婷 李秀娟 潘思軼

(環境食品學教育部重點實驗室華中農業大學食品科學技術學院1，武漢 430070)

(品升商品檢測(上海)有限公司北京分公司2，北京 100176)

米發糕是以早秈米為原料，經浸泡、磨漿、發酵并利用汽蒸糊化而成型的發酵米制品，其成品表面光滑，內呈蜂窩狀，口感松軟綿甜，有獨特的發酵風味，且具有促進消化、滋補身體等保健功能，在我國南方地區深受消費者歡迎。為了使傳統米發糕的生產標準化、規模化和現代化，近年來已有學者對其生產工藝及加工過程相關理論進行了研究，包括品質評價［1］、原料米選擇［2］、加工工藝優化［3］、老化和抗老化技術［4］、貯藏性能［5］等方面。

米發糕的獨特風味是評價其品質的重要指標，而發酵劑對其風味及品質有直接影響。目前，市售米發糕基本都采用液體老酵發酵法，也稱老漿法。傳統液體老酵是前一天制作米發糕留下來的發酵好的米漿液，含有豐富的微生物群，能夠發揮多種微生物共生的優勢，糖化、發酵、酯化協同進行，使制品組織結構柔軟細膩而富有彈性，生成醇、酯、醛、酚、酸等多種香氣物質且產生特有的酸甜風味。然而由于傳統的老漿微生物菌系復雜，水分含量高，在貯藏過程中菌種的活性和比例容易發生變化［6］，還可能引入雜菌，導致傳統方法制作的米發糕品質不穩定，不利于工業化生產。

王玉芳等［7］從傳統老漿中分離篩選出卡斯特酒香酵母和植物乳桿菌，制成了雙菌發酵劑，但并未對該發酵劑制作的米發糕與傳統老漿法制作的米發糕的風味和品質進行對比研究;吳鵬［8］也對傳統米發糕老漿中的微生物菌系進行了研究，篩選出了優勢菌株，研究了單菌種發酵米發糕與復合菌種發酵米發糕的質構特性與香氣成分。這些研究具有一定應用價值。然而傳統老酵微生物豐富，它們的共同作用才使得米發糕具有獨特的口感與香氣，現有的相關研究最多只選用2種菌種進行復配，制作的米發糕感官品質和特征香氣與傳統老酵發酵的米發糕還是存在一定差距。

本試驗在對武漢傳統米發糕老酵的民間制作方法進行調查和研究的基礎上，以老酵的發酵力和米發糕的感官品質為評價指標，研制了一種貯藏方便、品質良好的固體老酵，并對其制作的米發糕進行了揮發性成分分析，以助于米發糕工業化生產，進而推進傳統食品工業化進程。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試劑

早秈米、糯米、白糖:市售;傳統液體老酵:武漢市武昌區自由路戶部巷;安琪甜酒曲:安琪酵母股份有限公司;2－辛醇(98%):阿拉丁試劑(上海)有限公司。

1.2 主要儀器設備

SP－6890A型氣相色譜儀(氫火焰離子化檢測器):山東魯南瑞虹化工有限公司;6890N－5975B型氣相色譜－質譜聯用儀:安捷倫科技有限公司;DF－101S型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器:鄭州長城科工貿有限公司;50/30μm DVB/CAR/PDMS商用固相微萃取頭:美國Supelco公司;JL－100型電動多用磨漿機:重慶友昌機械制造有限公司;YXQ－LS－18S1不銹鋼手提式壓力蒸汽滅菌鍋:上海博迅實業有限公司醫療設備廠;PYX－DHS隔水式電熱恒溫培養箱:上海市躍進醫療器械一廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 固體老酵的制作

1.3.1.1 米酒制作

糯米洗凈后用水浸泡，上鍋蒸30 min，冷卻，用無菌冷水淋飯降溫，裝入器皿中撒甜酒曲拌勻(酒曲為糯米質量的1%)，置30℃保溫箱中發酵。

1.3.1.2 固體老酵制作

稱取一定量的早秈米，加水浸泡12 h，加入制好的米酒和煮熟并冷卻的米飯，磨漿，將米漿液置于恒溫下發酵后干燥，4℃儲藏。

1.3.2 米發糕制作

米發糕制作工藝參照文獻［1］。稱取適量的早秈米洗凈，在常溫下(25℃左右)浸泡24 h，其中水與米的質量比為0.8∶1;磨漿后加入老酵在34℃發酵4 h，其中米漿與老酵的質量比為1∶0.1;加入5%白糖，混勻后注入直徑55 mm、高15 mm的模具內，在常壓下汽蒸20 min即可。

1.3.3 固體老酵相關指標測定

1.3.3.1 量筒發酵試驗［9］

將25 g米漿置入100 mL量筒底部后放在溫度為34℃、濕度為85%的恒溫恒濕箱里發酵，每30 min測定1次米漿體積，共發酵6 h，分析米漿發酵過程中米漿的持氣能力和酵母的產氣能力之間的相關性。發酵0～2 h間的持氣量為Vl;發酵2～4 h的持氣量為V2;發酵4～6 h的持氣量為V3;6 h內總持氣量為V。

1.3.3.2 二氧化碳失重法測定酵母發酵力［10］

將25 g米漿置于已恒重的表面皿上，于溫度為34℃、濕度為85%的恒溫恒濕箱里發酵，每30 min稱重1次，共發酵6 h，記錄其在發酵過程中每隔30 min失去的重量。

1.3.4 米發糕相關指標測定

1.3.4.1 米發糕感官評價

采用6人評分取平均值法。評價標準參考文獻［1］。

1.3.4.2 米發糕揮發性成分分析

采用頂空固相微萃取/氣相色譜－質譜法。稱取2 g米發糕迅速切碎放入10 mL樣品瓶中，加入5 μL內標(2－辛醇，0.1 mg/mL)，然后用聚四氟乙烯隔墊密封，置于磁力攪拌器上，用DVB/CAR/PDMS商用萃取頭于60℃下萃取60 min，然后迅速將萃取頭插入氣相色譜儀于230℃解吸6 min。采用內標法(相對校正因子均為1)對所有物質進行半定量分析。

1.3.5 老酵制作工藝優化單因素試驗

選取米酒發酵時間、米酒添加量、米飯添加量、米漿發酵溫度、米漿發酵時間5個因素，每因素5～8個水平進行試驗，各因素水平見表1。以發酵力和米發糕的感官評分衡量老酵的質量。

表1 單因素試驗的因素和水平

1.3.6 老酵制作工藝優化正交試驗

按照表2進行正交試驗。

表2 正交試驗表

1.3.7 老酵成型干燥工藝

老酵制作完畢之后，于30℃干燥19 h，此時水分降至10%～14%，發酵劑呈固體塊狀，碾碎，4℃儲藏備用。

1.4 數據處理

采用SPSS13.0統計分析軟件對試驗數據進行分析。用誤差棒表示3次平行試驗的標準偏差。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 米酒發酵時間對老酵品質影響

由圖1可知，量筒發酵總體積V和發糕總評分在米酒發酵24～42 h內均隨著米酒發酵時間增加而迅速變大，這是由于米酒發酵30 h以后，糖含量開始大量積累，糖量適中，酵母菌迅速繁殖，發酵作用逐漸趨于旺盛期［11］，推測該階段霉菌與酵母菌處于平衡狀態，處于良性發酵環境。而48 h時大幅度降低，可能是由于霉菌與酵母在此時開始競爭糖源，酸度較高，抑制了霉菌等其他微生物生長。而后各指標又開始上升，推測微生物進入二次生長階段，菌種數量又開始增加，直到這種平衡狀態被打破，即60 h以后發酵力開始呈略下降趨勢而感官評分基本穩定，說明良性發酵環境基本結束。對于CO2失重而言，除48 h失重最少以外，其它差異不大，54～72 h的發酵力略高，而60 h時最好。因而，本試驗確定為米酒發酵時間為60 h。

圖1 米酒發酵時間對米漿發酵體積、米發糕感官評分和米漿二氧化碳失重的影響

2.1.2 米酒添加量對老酵品質影響

由圖2可知，V和發糕感官評分在米酒添加量為20%時達到最大值，此時V1同為最大值，而V3呈負值，說明此米酒添加量下老酵前2 h發酵能力最強，2 h后發酵力下降。當米酒添加量為24%時，V2有最大值，說明此時發酵高峰在2～4 h，此條件下發糕的感官得分也較好;而米酒添加量為16%時，V3有最大值，發酵高峰在4～6 h，但此時發糕的感官得分稍低;當添加量低于12%時，量筒發酵體積均較低，米發糕感官品質也較差。由CO2失重可知，米酒添加量在12%～16%時，酵母的發酵力最強。因此，綜合考慮老酵發酵能力和米發糕品質，米酒的添加比例應為原料秈米總量的16%～24%。

圖2 米酒添加量對米漿發酵體積、米發糕感官評分和米漿二氧化碳失重的影響

2.1.3 米飯添加量對老酵品質影響

生米經過蒸制，淀粉受熱吸水糊化，結晶結構破壞，易受淀粉酶作用，有利于酵母菌生長。由圖3a和圖3b可知，米飯添加量為18%時V有最大值，低于18%時對V影響不大;V1在米飯添加量為10%時最大，此時發糕感官得分也較高。圖3c表明，米飯添加量為14%時，酵母的發酵力最強，隨后迅速減弱，但此時米發糕感官品質較差。綜上，米飯的添加量為10%左右。

圖3 米飯添加量對米漿發酵體積、米發糕感官評分和米漿二氧化碳失重的影響

2.1.4 發酵溫度對老酵品質影響

由圖4可知，發酵溫度為33℃時，V、V1、V3均最大值，且米發糕的感官評分也較好;低于33℃時發酵速度慢;高達41℃時，米發糕會有腐敗惡心的臭味，說明優勢菌發生了變化。由CO2失重情況可看出，發酵溫度為37℃時發酵能力最強。因此，發糕的發酵溫度可以暫定為33～37℃。

圖4 米漿發酵溫度對米漿發酵體積、米發糕感官評分和米漿二氧化碳失重的影響

2.1.5 發酵時間對老酵品質影響

由圖5可得，隨著發酵時間延長，V、V2和米發糕感官評分都增加，尤其在9～11 h增長較快，米發糕的感官品質迅速變好，11 h時品質最佳;V1在發酵時間9 h最高。由CO2失重情況可看出，酵母的發酵力在9 h最優，隨后迅速下降。因此，發酵時間暫定為9～11 h。

圖5 米漿發酵時間對米漿發酵體積、米發糕感官評分和米漿二氧化碳失重的影響

2.2 正交試驗

發酵劑制作工藝正交試驗結果見表3，直觀分析結果見表4，方差分析結果見表5。

由表4和表5可知，方差分析與直觀分析結果一致。以量筒發酵體積為指標，B、C和D各水平間均值存在極顯著差異，四因素對結果影響順序依次是D＞C＞B＞A，最佳水平組合是A3B3C2D1。對于CO2失重，B和C各水平的均值之間存在極顯著性差異，四因素影響順序依次為B＞C＞A＞D，最佳水平組合是A2B2C2D2。同樣地，以發糕感官評分為指標，A和B各水平的均值之間存在顯著性差異，四因素對結果影響順序依次為A＞B＞C＞D，最佳水平組合是A3B2C2D2。

綜合來看，采用不同評價指標所得各因素的最優水平存在差異，根據方差分析和因素貢獻率結果，在確定最優水平時應優先考慮的因素順序是B、C、D、A。綜合考慮選取A3B2C2D1的水平組合，即最優發酵工藝為:米酒添加量24%，米飯添加量10%，發酵11 h，發酵溫度32℃。

表3 老酵制作工藝優化正交試驗結果表

表4 直觀分析結果表

表5 方差分析表

2.3 傳統液體老酵與固體老酵發酵米發糕揮發性成分分析

由表6可知，傳統液體老酵制作的米發糕揮發性成分種類比固體老酵制作的米發糕稍多，但這幾種都不是米發糕的特征香氣成分，對整體香氣貢獻可以不計;從揮發性成分總含量看，固體老酵發酵的米發糕為 657.05 μg/kg，比傳統液體老酵發酵的(483.3 μg/kg)有大幅度增加，尤其是固體老酵發酵的米發糕中多種特征香氣成分的含量比傳統老酵發酵的高，說明固體老酵發酵的米發糕不僅保留了傳統米發糕的特色風味，還進一步增強了其特征香氣。感官評價也表明，固體老酵發酵的米發糕十分令人滿意，比一般市售的米發糕香氣更為濃郁。

3 結論

制作米發糕專用固體老酵的最佳工藝:以安琪酒曲為酵種，于30℃糖化發酵60 h生產米酒;然后取早秈米浸泡12 h，添加制好的米酒和煮熟并冷卻的米飯(早秈米∶米酒∶米飯的質量比 =1∶0.24∶0.1)，加水磨漿(早秈米∶水質量比=1∶0.8)，漿液于32℃發酵11 h，干燥后得到米發糕固體老酵。該老酵發酵的米發糕比傳統液體老酵發酵的米發糕揮發性成分含量更高，感官品質更好，為米發糕及其發酵劑的工業化生產提供了依據。

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