酵母發酵米漿制作米發糕工藝

唐慧，范洪臣，茜琳，陳鳳蓮，張娜

（哈爾濱商業大學 食品工程學院，黑龍江 哈爾濱 150028）

米發糕作為中國傳統發酵米制品之一，因其發酵風味獨特、氣孔蓬松均勻且致密、口感柔軟細膩、色澤潔白剔透等眾多優點使得米發糕深受人們的喜愛[1]。傳統米發糕制作工藝多為濕法磨漿工藝，疏松多孔的內部結構主要由米凝膠包裹酵母產生的二氧化碳組成[2]，因此，酵母菌發酵產氣在米發糕的制作過程中發揮重要作用。

傳統生產米發糕多采用自然浸泡發酵或接入老漿進行發酵，但發酵過程中易受到環境與人為等因素的影響，造成菌種的活性、種類、比例發生變化，導致米發糕產品品質的穩定性難以得到保障。為了生產出產品品質穩定的米發糕，多數研究選擇從老漿中篩選與分離出高發酵性能的酵母菌與乳酸菌后協同混合發酵，如劉貞等[4]從傳統米發糕的發酵米漿中篩選發酵性能較好的菌株，斯特酒香酵母和植物乳桿菌；李美倫等[5]從傳統發酵米漿中篩選出乳酸菌和酵母菌，對兩種菌進行復配得到最佳比例，制作出品質優良的米發糕。隨著研究的深入，很多研究人員發現通過乳酸菌發酵能改變谷物淀粉結構從而提高食品的品質[6-8]。例如閔偉紅等[9]研究發現，將適量乳酸菌接到大米中浸泡，能夠生產出拉伸性和口感更好的米粉；Qi 等[10]研究發現，經植物乳桿菌發酵的玉米制作的玉米蛋糕具有較小的硬度與較大的咀嚼性。酵母菌在淀粉類食品發酵的過程中，不僅可以通過代謝產出風味物質起呈香作用[11-12]，還可以產二氧化碳調整發酵食品的口感，對食品的品質起到改善的作用。江彩艷等[13]研究不同酵母對紅薯面包的風味影響，發現經酵母發酵的面包含有多種風味物質，對面包的品質產生影響；張二芳[14]研究薏米發糕的制作工藝，發現酵母發酵使發糕有細膩的質地和細密的氣孔。

根據乳酸菌與酵母菌在米發糕中的作用，本研究以乳酸菌發酵大米為原料，后利用酵母發酵米漿產氣制作米發糕，基于響應面法優化米發糕的工藝參數，以期為米發糕的制作工藝提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大米：黑龍江省哈爾濱市金禾米業有限公司；綿白糖：沈陽永生堂貿易有限公司；酵母粉：安琪酵母股份有限公司；清酒乳桿菌（Lactobacillus sakei）：哈爾濱商業大學食品工程學院分離保藏；MRS 培養基：北京奧博星生物技術有限責任公司。

1.2 設備

DH3600A 微生物恒溫培養箱：青島精誠儀器儀表設備有限公司；CSI-008 立式壓力蒸汽滅菌器：山東高芯生物傳感器研究院有限公司；TA-new plus 質構儀：上海騰拔儀器科技有限公司；AE523 分析天平：上海舜宇恒平科學儀器有限公司；BBS-V1500-XF 潔凈工作臺：沈陽利科實驗室設備有限公司；Q7 型小太陽豆漿機：中山市海盤電器有限公司；C21-Simple101 電磁爐：廣州美的生活電器制造有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 分段式發酵米發糕操作要點

1.3.2.1 乳酸菌發酵米制備

將大米清洗去除雜質，取400 g 大米放入已經滅菌600 mL 的蒸餾水中，于潔凈工作臺中接入活化完成的清酒乳桿菌，將已經接入清酒乳桿菌的米放入26 ℃微生物恒溫培養箱中浸泡發酵24 h。

1.3.2.2 米漿制作

取發酵24 h 的米進行淘洗，稱量出濕米、綿白糖、酵母粉、水一同放入豆漿機，磨漿2 min，倒出米漿覆蓋保鮮膜于微生物恒溫培養箱中發酵。

1.3.2.3 蒸制

將發酵結束的米漿放入模具中，于電磁爐上蒸制15 min，蒸制結束取出放置1 h，米發糕制作完成，作為待測樣品。

1.3.3 單因素試驗設計

以500 g 乳酸菌發酵米為基準，水275 mL、綿白糖50 g、酵母粉2 g、酵母發酵時間2 h、酵母發酵溫度35 ℃。選擇控制變量法，依次改變水添加量（225、250、275、300、325 mL）、綿白糖添加量（30、40、50、60、70 g）、酵母粉添加量（1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 g）、酵母發酵時間（1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 h）、酵母發酵溫度（31、33、35、37、39 ℃）5 個單因素變量，考察不同因素對米發糕品質影響的重要性。

1.3.4 響應面試驗設計

基于單因素試驗結果，將水添加量、綿白糖添加量、酵母粉添加量確定為響應變量，感官評分確定為響應值，利用Design Expert 8.0.6 設計三因素三水平的Box-Behnken 試驗，優化出最佳配方，因素水平見表1。

表1 米發糕制備配方的試驗設計因素及水平編碼Table 1 Experimental design factors and level coding of preparation formula of rice-steamed Chinese sponge cake

1.3.5 感官評分

選擇男女比例1∶1、年齡范圍為20～40 周歲的10 名專業食品研究人員組成的感官評分小組，評分具體項目為米發糕的形態、色澤、氣味、口感、組織5 個方面，感官評分標準詳見表2。

表2 米發糕感官評價標準Table 2 Sensory evaluation criteria of rice-steamed Chinese sponge cake

1.3.6 質構測定

米發糕的全質構測定采用探頭為P/36R 進行，測定參數[15]：測前與測后速度均為5 mm/s，測定速度2 mm/s，應變位移60%，引發力5 g。

1.3.7 比容測定

小米代替法進行米發糕比容的測定[16]。取蒸制完成并且在室溫下冷卻近1 h 的米發糕作為測定樣品，稱量米發糕的質量，測量米發糕的體積，按下列公式計算米發糕的比容。

式中：S 為米發糕的比容，mL/g；V 為米發糕的體積，mL；W 為米發糕的質量，g。

1.4 數據處理

數據統計與整理分析使用Excel 2019、SPSS 26，繪圖使用Origin 2021，響應面試驗設計使用Design Expert 8.0.6。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果與分析

2.1.1 水添加量對米發糕感官品質的影響

不同水添加量對米發糕感官品質的影響如圖1所示。

圖1 水添加量對米發糕感官品質的影響Fig.1 Effect of water addition on the quality of rice-steamed Chinese sponge cake

由圖1 可知，隨著水添加量不斷增加，米發糕的感官評分先升高后降低。加入275 mL 水時，米發糕的感官評分最高，此時米發糕的表面光滑平整，發糕內部氣孔細密均勻，發糕整體蓬松柔軟，易咀嚼。水添加量低于275 mL 時，米發糕的表面稍光滑，內部氣孔數量較大且少，可能是水添加量過少，酵母發酵產氣的速度較慢，使發糕的發酵體積較小[17]，感官評分較低。當水添加量超過275 mL 時，米發糕米糊的黏性較差，流動性較強，且成品表面易塌陷，米糊持氣能力較差，米發糕的內部氣孔不均勻，米發糕的感官評分較低。因此，選擇水的添加量為250～300 mL 進行響應面試驗。

2.1.2 綿白糖添加量對米發糕感官品質的影響

不同綿白糖添加量對米發糕感官品質的影響如圖2 所示。

圖2 綿白糖添加量對米發糕感官品質的影響Fig.2 Effect of powdered sugar addition on the quality of ricesteamed Chinese sponge cake

由圖2 可知，隨著綿白糖添加量不斷增加，米發糕的感官評分先增加后降低。添加50 g 綿白糖時，米發糕的柔韌綿軟，顏色均勻潔白透亮，具有柔和的發酵香氣，內部具有均勻且致密的氣孔，回彈性強，米發糕的感官評分最高。當綿白糖的添加量低于50 g 時，米發糕的蓬松柔軟度較低，內部氣孔均勻致密性差，咀嚼性較大，適口性較差，發糕的發酵香氣較弱，感官評分較低。當綿白糖的添加量高于50 g 時，容易造成米糊在發酵過程中造成高滲透壓的內部環境[18]，導致米發糕的咀嚼性變大，且綿白糖的添加量過多，會使米發糕口感偏甜，發酵香氣不明顯，米發糕感官評分較低。因此，選擇綿白糖的添加量為40～60 g 進行響應面試驗。

2.1.3 酵母粉添加量對米發糕感官品質的影響

不同酵母粉添加量對米發糕感官品質的影響如圖3 所示。

圖3 酵母粉添加量對米發糕感官品質的影響Fig.3 Effect of yeast powder addition on the quality of ricesteamed Chinese sponge cake

由圖3 可知，隨著酵母粉添加量不斷增加，米發糕的感官評分呈現先增加后降低的變化趨勢。添加2 g酵母粉時，米發糕感官評分最高，米發糕柔韌綿軟蓬松，發酵香氣柔和，內部氣孔結構致密且均勻[19]。當酵母粉添加量少于2.0 g 時，米發糕彈性較差，發酵產氣量較少，表皮稍光滑，氣孔不均勻。當酵母粉添加量超過2.0 g 時，產氣量較多，氣孔較大，且易造成發糕表皮塌陷，內部氣孔不均勻，發酵香味不純正。因此，選擇酵母粉的添加量1.5～2.5 g 進行響應面試驗。

2.1.4 酵母發酵時間對米發糕感官品質的影響

不同酵母發酵時間對米發糕感官品質的影響如圖4 所示。

圖4 酵母發酵時間對米發糕感官品質的影響Fig.4 Effect of fermentation time on the quality of rice-steamed Chinese sponge cake

由圖4 可知，隨著酵母發酵時間的不斷延長，米發糕的感官評分表現出先上升后下降的變化趨勢。酵母發酵時間為2.0 h 時，米發糕極具有一定彈性，表面光滑且潔白透亮，米發糕的感官評分最高；酵母發酵時間短于2.0 h 時，酵母在米漿體系中產氣量較少、米發糕內部的氣孔數量少，且致密性弱[20]；酵母發酵時間長于2.0 h，米酵母發酵時間繼續延長，酵母在米漿體系中產氣量增加且累積，米漿內部氣孔融合，造成表皮輕微塌陷，內部氣孔變大，會影響米發糕的感官品質。根據感官評分得出酵母發酵時間對米發糕的品質影響不大，可確定酵母發酵時間為2 h。

2.1.5 酵母發酵溫度對米發糕品質的影響

不同酵母發酵溫度對米發糕感官品質的影響如圖5 所示。

圖5 酵母發酵溫度對米發糕感官品質的影響Fig.5 Effect of fermentation temperature on the quality of ricesteamed Chinese sponge cake

由圖5 可知，隨著酵母發酵溫度的升高，米發糕的感官評分表現出先增加后降低趨勢。酵母發酵溫度為35 ℃時，米發糕的感官評分最高，米發糕質地蓬松有彈性，適口性強，表面光滑平整，內部氣孔均勻致密。當酵母的發酵溫度高于35 ℃時，溫度過高造成酵母發酵產氣受到抑制，米發糕易出現內部氣孔分布不均勻，且彈性略微下降。根據酵母發酵溫度對米發糕品質的影響可以得出，酵母發酵溫度對米發糕的感官評分整體影響較小，確定酵母發酵溫度為35 ℃。

2.2 響應面試驗結果與分析

2.2.1 響應面試驗結果與分析

利用Design Expert 8.0.6 進行三因素三水平的Box-Behnken 試驗，試驗設計及結果見表3。

通過對表3 的試驗結果進行回歸擬合，得到多元二次回歸模擬方程為Y=85.95-5.96A-1.49B+0.17C+1.50AB+0.42AC-0.24BC-9.77A2-0.81B2-3.95C2。

2.2.2 顯著性檢驗及方差分析

回歸模型方差分析如表4 所示。

表4 回歸模型的方差分析Table 4 Variance analysis of regression model

由表4 可知，模型P＜0.000 1，說明模型極顯著，失擬項P=0.663 1（不顯著），R2Adj=99.26%，說明模型的可信度高，試驗誤差小，可用此模型可較好地分析和預測米發糕的制作工藝。各因素對米發糕的感官評分的影響從大到小為A＞B＞C，即水添加量＞綿白糖添加量＞酵母粉添加量。一次項A 和二次項A2、B2、C2的影響達到了極顯著水平，一次項B、交互項AB 的影響均達到了顯著水平。

2.2.3 雙因素的交互作用分析

響應面試驗設計生成的響應曲面如圖6 所示。

圖6 各因素的交互作用對米發糕感官評分影響的響應面圖Fig.6 Response surface diagram of the interaction of various factors on the sensory score of rice-steamed Chinese sponge cake

由圖6 可知，水添加量與綿白糖添加量交互作用的響應面坡度趨勢陡峭、等高線趨于橢圓形，表明水添加與綿白糖添加量交互作用對米發糕感官評分影響較大，水添加量與綿白糖添加量交互作用顯著，與方差分析結果一致。

2.2.4 驗證試驗

米發糕的最優配方組合通過Design Expert 8.0.6軟件得出，最優配方為268.31 mL 水、48.76 g 綿白糖、1.99 g 酵母粉，此條件下米發糕的理論感官評分為87.093 7。考慮到實際操作的便捷性，將預測最優方案調整為水添加量270 mL、綿白糖添加量49.0 g、酵母粉添加量2.0 g，在此條件下進行3 次驗證試驗，得到米發糕的感官評分87.13，與理論值非常接近，證明采用響應面優化米發糕的回歸方程擬合了良好，獲得工藝參數準確可靠。

2.3 米發糕品質特性比較

根據響應面試驗的結果，對確定的最優米發糕與2 種市售米發糕進行感官品質特性比較（將最優組合定為1 號、市售米發糕1 定為2 號、市售米發糕2 定為3 號），結果見表5。

表5 米發糕品質特性測定比較Table 5 Comparison of quality characteristics of rice-steamed Chinese sponge cake

由表5 可知，1 號米發糕的硬度最低，彈性大，回復性大，感官評分較高，米發糕的內部氣孔細密且均勻，米發糕的比容最大，米發糕柔軟蓬松；2 號米發糕的硬度稍大，咀嚼性最大，米發糕內部氣孔比1 號稍大，發酵香味輕，口感偏甜；3 號米發糕的硬度最大，彈性較小，米發糕表皮顏色偏暗黃、不透亮，口感黏膩，適口性差，感官評分最低。最優配方制作出的米發糕具有良好的質構特性、較大的比容、較高的感官評分，發糕柔韌綿軟蓬松、顏色潔白透亮、內部氣孔均勻致密，口感良好。

3 結論

本研究確定了米發糕的最佳制備配方：水添加量270 mL、綿白糖添加量49.0 g、酵母粉添加量2.0 g、酵母發酵時間2.0 h、酵母發酵溫度35 ℃。在此條件下，制作的米發糕柔軟蓬松、表皮光滑且不塌陷、顏色潔白透亮、內部氣孔均勻致密、適口性強、黏彈性適中，可以為米發糕的生產研究提供參考依據。