3 種不同發酵劑饅頭風味物質比較分析

劉 晨,孫慶申,吳 桐,韓德權

(黑龍江大學生命科學學院,微生物黑龍江省高校重點實驗室,農業微生物技術教育部工程研究中心,黑龍江 哈爾濱 150080)

3 種不同發酵劑饅頭風味物質比較分析

劉 晨,孫慶申,吳 桐,韓德權*

(黑龍江大學生命科學學院,微生物黑龍江省高校重點實驗室,農業微生物技術教育部工程研究中心,黑龍江 哈爾濱 150080)

利用固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用方法對復合發酵劑饅頭、活性干酵母饅頭及老面饅頭進行風味物質的測定。比較3 種不同發酵劑對于饅頭風味物質的影響，并對風味物質進行定性定量分析。從老面饅頭中測出28 種可揮發性物質，從活性干酵母饅頭中測出12 種可揮發性物質，從復合發酵劑饅頭中測出20 種可揮發性物質。結果表明，復合發酵劑饅頭主要風味物質類似老面饅頭，未檢出有害成分，而且檢出的風味物質在數值上高于老面饅頭，例如:在老面饅頭中測得乙酸乙酯含量為0.350 μg/g，而在復合發酵劑饅頭中測得含量為0.452 μg/g，在老面饅頭中測得辛酮含量為0.425 μg/g而在復合發酵劑饅頭中測得含量為0.806 μg/g。綜合實驗結果，復合發酵劑饅頭，產生的有益風味物質的含量可能較高、風味物質種類豐富且使用方便，理論上更適合家庭和工業化饅頭的生產。

風味物質；復合發酵劑；固相微萃取；老面

隨著人們日新月異的生活，人們對傳統主食的要求已經不僅滿足于充饑，而是越來越追求良好的口感、風味以及豐富的營養價值。傳統的饅頭發酵是采用老面頭作為發酵劑，發酵的饅頭口味獨特，營養豐富。但是由于發酵菌種雜、口味不易控制、使用不便、衛生不佳等缺點，已經逐漸被面包酵母所取代。但是，由于面包酵母發酵菌種單一，造成風味不佳，營養價值也不高，很難滿足人們對口感和營養的追求。經研究發現，老面發酵實質為混菌發酵[1]。基于以上情況，本實驗室從老面中分離出異常漢遜酵母和嗜酸乳桿菌與面包酵母和副干酪乳桿菌復配研發出復合發酵劑。其特點為既保留良好的口感、風味及豐富的營養，同時又使用方便、易于工業化控制[2]。

近年來對食品風味物質的研究已經成為研究熱點，固相微萃取-氣相色譜-質譜（solid phase micro extractiongas chromatograph-mass spectrometry，SPME-GC-MS）聯用的方法靈敏度高，是研究風味物質的良好方式。復合發酵劑饅頭在理論上應該擁有類似于老面的風味，且這一點從感官評價上已得出一定的結論[3-4]。但是，尚缺乏理論上的依據。據此，本實驗利用SPME裝置分別萃取復合發酵劑饅頭、活性干酵母饅頭、老面饅頭的風味物質，并利用GC-MS聯用儀對3 種發酵劑饅頭的風味物質進行比較。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

復合發酵劑為本實驗室專利產品（專利號ZL.2010 1 0296414.5）；安琪即發活性干酵母 市購；老面 黑龍江大學食堂；小麥粉 北京古船食品有限公司。

醒發箱 珠海三麥機械有限公司；固相微萃取手動進樣手柄、二乙基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷（divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane，DVB/ CAR/PDMS）（2 cm，50/30 μm）纖維頭 美國Supelco公司；7890AGC-240氣相色譜-質譜聯用儀 美國安捷倫公司。

1.2 方法

樣品的制作方法中老面、活性干酵母和復合發酵劑的用量不同，其用量多少是通過前期5 次實驗，饅頭的感官效果最好為依據而確定的。

1.2.1 老酵頭饅頭樣品的制作[5-7]

用50 mL溫水浸泡2.3 g老面30 min，加入面粉100 g，揉勻后放于37 ℃、相對濕度大約80%條件下醒發12 h，取出，揉勻，37 ℃條件下二次醒發20 min。加堿0.2 g揉勻后，成型，汽蒸20 min。待冷卻后備用。

1.2.2 干酵母饅頭樣品的制作[5-7]

把50 mL水加入到0.8 g干酵母里，然后加入100 g面粉，揉勻后，于溫度37 ℃、相對濕度80%的醒發箱中醒發60 min。成型，汽蒸20 min。待冷卻后備用。

1.2.3 復合發酵劑饅頭的制作

向0.8 g復合發酵劑中加入50 mL水，30 ℃活化30 min，再與100 g 面粉混合，揉勻后，放于37 ℃、相對濕度大約80%條件下醒發100 min。成型，汽蒸20 min。待冷卻后備用。

1.2.4 SPME操作方法

稱2 g饅頭放于15 mL樣品瓶中，加蓋按壓，將水浴鍋調至60 ℃,將樣品瓶置于水浴鍋中,然后將SPME針穿過樣品瓶的硅橡膠瓶墊，并使纖維頭伸出，頂空萃取60 min，縮回纖維頭，拔出針頭。待GC-MS處于準備狀態后，將SPME針管迅速穿過進樣口硅膠隔墊，伸出纖維頭，解吸4 min，縮回纖維頭，拔出針頭。每次萃取前，將SPME在進樣250 ℃條件下洗脫30 min[8-10]。

1.2.5 GC和MS分析操作條件

GC條件:DB-5MS色譜柱（30.00 m×0.25 mm，0.50 μm）；進樣口溫度250 ℃；程序升溫:40 ℃，保持2 min，以2 ℃/min到50 ℃，然后以5 ℃/min到110 ℃，再以3 ℃/min到250 ℃；載氣為高純氦氣，載氣流速1.0 mL/min，脈沖100；手動進樣；不分流[11]。

MS條件:電子電離源；電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃；離子阱溫度80 ℃；傳輸線溫度280 ℃；質量掃描范圍m/z 35～450。

GC-MS對樣品進行分析鑒定。通過化學工作站數據處理系統，檢索NIST 08.L譜圖庫，確定揮發性物質里的各個化學成分，并用檢出的各物質的色譜級試劑，做混合標樣進行驗證，結果表明檢測結果與混合標樣檢測結果相符合[12-13]。

定量分析方法:采用外標法進行定量分析，測定各物質不同梯度含量的色譜純溶液，做出標準曲線，然后換算得到各物質含量。

2 結果與分析

復合發酵劑饅頭、活性干酵母饅頭與老面饅頭揮發性成分的GC-MS色譜圖如圖1所示，各組分通過化學工作站數據處理系統，檢索NIST 08.L譜圖庫及資料分析，確定饅頭的香氣成分[14-16]。將揮發性成分按照結構分類統計，結果見表1。

如表1所示，3 種不同饅頭樣品由相同的提取和分析方法提取的揮發性物質經GC-MS分析后。老面組共測出28 種可揮發性物質；活性干酵母組共測出12 種可揮發性物質；復合發酵劑組共測出20 種可揮發性物質。從種類上看，老面饅頭中風味物質最為豐富，其次為復合發酵劑饅頭，活性干酵母饅頭的風味物質最少；從含量上看，在數值上老面組主要風味物質含量都低于復合發酵劑組和活性干酵母組。

醇類作為發酵的主要產物，能賦予饅頭特殊香氣且其芳香閾值較低，并且是生成其他產物的前體物質。如己醇，主要用于配制椰子和漿果類香精，是常用的添加劑。苯乙醇、3-甲基丁醇在3 種饅頭都檢出且含量差異不大，通過之前的實驗得出的結論其為面粉本身帶來的風味物質；己醇、乙醇在3 種饅頭都檢出，老面饅頭的含量最低分別為1.333 μg/g和3.256 μg/g，復合發酵劑饅頭含量較多分別為1.604 μg/g和3.935 μg/g，活性干酵母饅頭測得含量最高分別為1.932 μg/g和4.428 μg/g。

酸類物質作為發酵的產物，本身對饅頭的風味貢獻不大，但是其為酯類物質提供了前體物質。在復合發酵劑饅頭中檢出了微量的乳酸、乙酸、辛酸，其測得含量分別為0.274、0.404、0.305 μg/g。

酯類物質能夠賦予饅頭香氣，酸和醇的酯化反應，產生一些酯香物質，賦予饅頭酯香。例如:乙酸異戊酯主要用于食用香精配方中，可調配香蕉、蘋果、草莓等多種果香型香精。復合發酵劑饅頭和老面饅頭均檢出了乳酸乙酯、乙酸乙酯、辛酸乙酯、乙酸異戊酯、葵酸乙酯5 種風味物質，復合發酵劑饅頭中測得含量分別為0.102、0.452、0.425、0.442、0.354 μg/g，老面饅頭中測得含量分別為0.087、0.350、0.225、0.302、0.301 μg/g。

羰基化合物香氣閾值較低，賦予饅頭香氣能力較強[17]。例如辛酮有不同的清香和水果香氣；壬醛具有玫瑰香氣[17]。檢測出壬醛、辛酮的含量，老面組分別為0.452、0.425 μg/g，復合發酵劑組分別為0.685、0.806 μg/g。

苯環類及雜環類對饅頭香氣成分也有影響，老面饅頭中的乙酰苯具有水果香氣；雜環類物質3 種饅頭都有1 種為戊基呋喃，其對風味影響不大。

3 討 論

醇類物質含量最大的是活性干酵母饅頭，此現象可能與發酵菌種的發酵力有關。市售的活性干酵母純度和活性都較高，復合發酵劑雖然也是純種發酵，但是可能由于生產工藝水平的問題，使其含量略低于活性干酵母饅頭，老面饅頭由于自然接種發酵其菌種活性低，所以產生的醇類含量低于以上2 種饅頭；苯甲醇、1-辛醇只在老面饅頭中檢出且含量較小，可能由于老面饅頭發酵菌種復雜，復雜的菌系帶來復雜的產物，在其他2 種饅頭中沒有檢出。

酸類物質只在復合發酵劑饅頭中檢測到，這可能是由于復合發酵劑是多種酵母菌和乳酸菌混合的，這些微量的酸類物質是乳酸菌發酵而來的；活性干酵母饅頭中沒有檢出，可能由于其純種發酵，發酵菌種單一；老面饅頭也沒有此項檢出，可能由于加用面堿的原因，使產生的酸類物質被中和。

從3 種饅頭中檢測的酯類物質含量可以看出，復合發酵劑饅頭這5 種風味物質含量均高于老面饅頭，可能是由于復合發酵劑饅頭純種發酵，生成的酯類前體物質含量高于老面饅頭；活性干酵母饅頭此項未檢出，可能由于純種發酵缺少酯類形成的前體物質；老面中除以上5 種物質還檢出亞硫酸癸基戊酯、6-乙基-3-辛醇草酸丙酯、戊基十八醇丁基磷酸酯3 種酯類物質，但這3 種物質對饅頭的風味貢獻不大。

從實驗測得數據顯示，老面組在羰基化合物種類方面多于其他2 組饅頭，在含量方面略低于復合發酵劑組。壬醛、己醛、庚醛3 種饅頭都有檢出；5-戊基-2-呋喃酮、辛酮在復合發酵劑饅頭和老面饅頭中有檢出，而復合發酵劑饅頭組的含量高于老面饅頭組；苯乙醛、2-庚烯醛是只有在老面饅頭中檢出的物質，且對饅頭的風味物質有較大貢獻，這可能由于發酵菌種多樣，帶來的多種風味物質[18]。

其他類中，干酵母饅頭中檢出大量N-苯甲基-乙基異丙基苯甲酰胺，可能是活性干酵母中的輔料帶來的。老面饅頭中測出的1,2,3,4-四氫喹啉用于有機合成及醫藥中，高含量的該物質對皮膚和眼睛有刺激性[19]，而復合發酵劑饅頭未檢測出該物質。

4 結 論

通過以上實驗，在風味物質上復合發酵劑饅頭檢出20 種，老面饅頭檢出28 種，活性干酵母饅頭檢出12 種，從檢測結果來看，本實驗檢測出的風味物質種類上略低于老面饅頭，對比活性干酵母饅頭，復合發酵劑饅頭在風味物質方面類似于老面饅頭，而且在檢測出的主要風味物質上復合發酵劑饅頭的風味物質含量在數值上略高于老面饅頭，例如:老面饅頭中測得乙酸乙酯含量為0.350 μg/g而復合發酵劑饅頭中測得含量為0.452 μg/g，老面饅頭中測得辛酮含量為0.425 μg/g，而復合發酵劑饅頭中測得含量為0.806 μg/g等；而活性干酵母饅頭的風味物質就比較單一，檢出的風味物質種類較少。但老面饅頭中檢測出1,2,3,4-四氫喹啉這種有刺激性的物質。綜合考慮，復合發酵劑饅頭，產生的有益風味物質的含量可能較高、風味物質種類豐富且使用方便，理論上更適合家庭和工業化饅頭的生產。

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Comparative Analysis of Flavor Compounds in Steamed Breads Made with Three Different Starter Cultures

LIU Chen, SUN Qingshen, WU Tong, HAN Dequan*
(Key Laboratory of Microbiology of Heilongjiang Province, Engineering Research Center of Agriculture Microbe, Ministry of Education, College of Life Science, Heilongjiang University, Harbin 150080, China)

In this study, solid phase micro extraction-gas chromatograph-mass spectrometry (SPME-GC-MS) was used to determine the flavor compounds of steamed breads made with three different starter cultures, namely composite starter culture, active dry yeast and sourdough. A total of 28 volatile compounds were detected in steamed bread made with sourdough (traditional steamed bread), 12 volatile compounds in that made with active dry yeast, and 20 volatile compounds in that made with composite starter culture. Our experimental results showed that the major flavor compounds of steamed bread made with composite starter culture were similar to those of traditional steamed bread. We also found that the former contained no hazardous compounds and higher levels of the identified compounds. The traditional steamed bread contained 0.350 μg/g ethyl acetate and 0.425 μg/g octanone, while the steamed bread made with composite starter culture contained 0.452 μg/g ethyl acetate and 0.806 μg/g octanone. Taken collectively, the above results demonstrate that the composite starter culture, which is easy to use, results in the formation of more types and larger amounts of beneficial flavor compounds. Consequently, it can be considered as the starter culture of choice for home and industrial production of steamed bread.

flavor compound; composite starter culture; solid phase micro extraction (SPME); sourdough

Q81

A

10.7506/spkx1002-6630-201510030

2014-06-19

黑龍江省重點攻關項目(GA07B401；GA07B401-1)

劉晨(1987—),男,碩士,研究方向為發酵食品。E-mail：liuchen.840@163.com

*通信作者：韓德權(1960—),男,教授,碩士,研究方向為微生物發酵、保健食品。E-mail：handequan2003@163.com