大米酵子生產工藝優化

張煌，馬永生，李仁和

（1.河南牧業經濟學院食品工程學院，河南鄭州450044；2.無錫太湖可可食品有限公司，江蘇無錫214000）

大米酵子生產工藝優化

張煌1，馬永生1，李仁和2

（1.河南牧業經濟學院食品工程學院，河南鄭州450044；2.無錫太湖可可食品有限公司，江蘇無錫214000）

為了探討大米酵子的生產工藝優化條件，以大米粉為原料，以發酵力為主要評價指標，通過單因素試驗和正交試驗，得到大米酵子生產最佳工藝。實驗結果表明，影響大米酵子生產條件的主次順序為米酒添加量＞大曲添加量＞發酵時間＞水添加量，最優酵子制作參數為米酒添加量30%，大曲添加量4%，水添加量80%（以米粉質量為基準），發酵時間12 h，此最佳工藝條件下，酵子發酵力為653 mL。

大米酵子；發酵力；工藝

饅頭是我國傳統主食，歷史悠久，在我國日常生活中占有重要地位[1]。大米酵子作為饅頭的發酵劑，在我國已有上千年的歷史，有文獻曾提到西周時期記載的“酏食”就是一種發酵面食制品[2]。公元二世紀，《齊民要術》中就記載過一種發酵劑的制作方法，取白米熬制成粥，通過加入甜酒釀發酵，發酵后取其濾汁和面，這樣面團就可以發起來，這就是最早記錄的酵子[3]。傳統發酵劑中，釀酒酵母是最早被人們用來釀酒和發面的一類菌種[4-5]。隨著主食產業化的推進，人們對饅頭的研究也越來越深入[6-9]。近年來，國內研究人員對饅頭的研究主要集中在如何提高饅頭的傳統風味方面。面粉雖然是制作饅頭的原料，是影響饅頭品質的重要因素[10-11]，但是不同優質面粉對饅頭的風味影響很小。乳酸菌是傳統發酵劑中重要的菌群[12]，乳酸菌產生的胞外多糖能夠作為食品乳化劑和增稠劑[13]，對饅頭風味有著至關重要的影響[14]。

大米酵子作為傳統的面食發酵劑，雖然出現很早，但是發展比較緩慢，國內主要是以家庭作坊生產為主，生產方式不一，酵子的品質、產量都得不到保證，難以在工業化生產中大批量生產。本實驗在前期實驗的基礎上，以發酵力作為酵子的評價指標，對傳統酵子生產方法進行了優化，確定最佳的生產工藝，為酵子的工業化生產提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

金苑特一粉：由鄭州金苑面業有限公司提供；米粉：自制；蒸餾水：鄭州市中天實驗儀器有限公司；糯米：漢川市竹園精米加工廠提供；大曲：新鄉市鴻福酒業有限公司提供；米酒：自制。

1.2 儀器與設備

VF-12C型面包醒發箱：廣州旭眾食品機械有限公司；B10型三功能攪拌機：廣州市番禺力豐食品機械廠；DS-671型電子秤：上海寺岡電子有限公司；AY120島津托盤分析天平：日本島津制作所。

1.3 試驗方法

1.3.1 大米酵子的制作方法

米酒、大曲、米粉、溫水（30℃）混合均勻→慢速攪拌（＜15 r/min）條件下發酵6 h→補加米粉100%、水100%慢速攪拌發酵4 h→補加175%米粉成型，30℃熱風干燥48 h。（各配料比例均以第一次添加米粉總質量為基準，下同）

1.3.2 發酵力的測定

測定參照GB/T 20886—2007《食品加工用酵母》中酵母發酵力的測定方法[15]，發酵力測定裝置如圖1所示。

取5 g自制酵子，溶解于25 mL蒸餾水中，取1 g NaCl和1.4 g的蔗糖溶于40 mL蒸餾水，再取140 g特一粉于干燥燒杯中，都放于30℃恒溫水浴鍋中保溫30 min。把發酵劑、氯化鈉和蔗糖溶液倒入面粉中，用和面機和面15 min制成面團。制作的面團放入2中密封，再在30℃水浴恒溫條件下發酵6 h。對右側量筒中的水量進行紀錄，每隔30 min紀錄一次，同一樣品平行測試3次，取量筒中液體體積平均值作為發酵力，單位是mL。

1.3.3 酵子生產工藝優化單因素試驗

分別考察不同的米酒添加量（10%、20%、30%、40%、50%）（以米粉總質量為基準），大曲添加量（1%、2%、3%、4%、5%）、水添加量（60%、80%、100%、120%、140%）、發酵時間（8 h、10 h、12 h、14 h、16 h）對酵子發酵力的影響。

1.3.4 酵子生產工藝優化正交試驗

通過單因素試驗[16]選取米酒添加量、大曲添加量、水添加量、發酵時間為評價因素，編號為A、B、C、D，每個因素選取3個水平，利用L9（34）正交試驗設計正交試驗。試驗各因素與水平見表1。

表1 酵子發酵條件優化正交試驗因素水平Table 1 Factors and levels of Jiaozi fermentation conditions optimization

2 結果與分析

2.1 米酒添加量對酵子發酵力的影響

米酒作為酵子中微生物的主要來源，其添加量的多少決定酵子品質的好壞，米酒中富含的根霉菌會在發酵過程中產生淀粉酶，淀粉酶會將淀粉分解成低分子糖，使得米酒中的還原糖增加，有利于酵母菌的繁殖代謝。根據上文酵子生產工藝，選取米酒的添加量分別為10%、20%、30%、40%、50%，考察米酒添加量對酵子發酵力的影響，結果見圖2。

圖2 米酒添加量對發酵力的影響Fig.2 Effect of rice wine addition on fermenting power of Jiaozi

由圖2可以看出，產氣量在90min內增長較為緩慢，90～240 min產氣量較大，在240 min時10%米酒添加量組的產氣量最少，30%米酒添加組的產氣量最大。米酒的添加量為10%時，大量產氣的時間較晚，米酒添加量為30%時，大量產氣的時間開始最早，40%和50%的米酒添加量條件下發酵力差別不大。這可能是因為米酒中含有大量的微生物，包括酵母菌、霉菌和乳酸菌，當米酒的添加量較少時，酵子中引入的微生物也較少，酵母菌含量較少，酵子的發酵力弱；隨著米酒添加量的增加，當菌種引入達到一定數量之后，微生物在發酵結束前達到生長穩定期，微生物數量和產氣能力達到最佳，產生的各種代謝產物會有可能會抑制微生物的生長，所以240 min以后產氣量較少。米酒添加量在30%時發酵力最好。

2.2 大曲添加量對酵子發酵力的影響

大曲含有多種酵母菌、霉菌和各種酶系，是釀酒的內在動力。大曲也是一種特殊的酶制劑，能夠對目標物產生酯化、糖化等多種反應，它能夠促進酵母菌的繁殖生長，同時起到改善酵子品質的作用。本實驗根據實驗室研究的基礎之上選取了1%、2%、3%、4%、5%的添加量（以米粉總質量為基準）五個水平，考察不同大曲添加量對酵子發酵力的影響，結果見圖3。

圖3 大曲添加量對酵子發酵力的影響Fig.3 Effect ofDaquaddition on fermenting power of Jiaozi

由圖3可以看出，在90 min前，不同大曲添加量的酵子發酵力增長比較平緩，90～240 min，酵子的發酵力急速增加，在300min時，大曲添加量4%的發酵力最大，3%的其次，5%的最小。在大曲的添加量為1%～4%時，各個酵子樣品發酵力差別小，變化趨勢類似；大曲添加量為5%時，樣品的發酵力沒有其他樣品強，發酵力急劇增加的時間出現也較晚；由此可知，對于酵子發酵力而言并非大曲添加量越多越好，在大曲添加量為4%時酵子的發酵力最強。

2.3 水添加量對酵子品質的影響

對微生物而言，水是影響微生物生長的重要因素，水通過溶解營養物質為微生物提供生長因子，同時也控制發酵過程中氧氣的含量。因此，本實驗將水添加量作為考察因素，通過選取60%、80%、100%、120%、140%（以米粉總質量為基準）五水平進行單因素試驗，得到結果見圖4。

圖4 水添加量對酵子發酵力的影響Fig.4 Effect of water addition on fermenting power of Jiaozi

由圖4可以看出，總體上加水量60%和80%的兩個酵子發酵力相差不大，在180 min以內比其他樣品更早更多產氣，180min以后產氣量趨于平緩；加水量為100%和120%時樣品的發酵力較弱，大量產氣出現的時間最晚；在300 min時五個不同樣品的發酵力相差不大，加水量為80%時產氣量最大，這可能是因為加水量≥80%時，在慢速攪拌發酵過程中接觸空氣的面積幾乎沒有變化，溶解氧氣的量有限，不利于酵母菌的繁殖。結果表明，酵子的加水量為80%時產氣速度最快，在300min時酵子的發酵力最好。

2.4 發酵時間對酵子品質的影響

酵子之所以能作為傳統風味發酵劑，第一是因為通過長時間發酵，里面繁殖了大量的酵母菌，在醒發時產生大量二氧化碳，是饅頭具有蜂窩狀結構，第二是因為通過長時間發酵，形成各種各樣的風味物質，使得酵子饅頭具有傳統味。發酵時間長短就決定了酵子的品質。發酵時間短，酵母菌少，風味物質少，發酵時間長則會使酵子積累過多代謝產物，影響微生物的活性。本實驗在第一次發酵時間為6h的前體下，通過改變第二次發酵時間，選取了8h、10h、12 h、14 h、16 h五個水平作為第二次發酵時間進行研究，得到結果見圖5。

圖5 發酵時間對酵子發酵力的影響Fig.5 Effect of fermentation time on fermenting power of Jiaozi

由圖5可以看出，90 min內前五個樣品發酵力增加比較平緩，90 min后迅速增加，在300 min時二次發酵時間10 h的發酵力最強，12 h的發酵力其次，8 h的發酵力最弱。發酵時間為12 h和10 h大量產氣的時間出現最早，發酵時間為8 h時大量產氣時間出現最晚，且產氣量較弱。由試驗結果可知，五個樣品中，在300 min時，二次發酵時間為8 h酵子的的發酵力最弱，二次發酵時間為10 h酵子的發酵力最強，選擇二次發酵時間10 h時制作酵子較好。

2.5 酵子生產工藝正交試驗結果與分析

根據上述試驗結果，選擇米酒添加量、大曲添加量、水添加量、發酵時間四個因素進行正交試驗，以作好酵子6 h后的發酵力作為評價指標，設計出最佳工藝水平。正交試驗結果與分析見表2，方差分析結果見表3。

表2 酵子發酵條件優化正交試驗結果與分析Table 2 Results and analysis of orthogonal experiments for Jiaozi fermentation conditions optimization

由表2可知，4個因素對酵子發酵力影響的主次順序為A（米酒添加量）＞B（大曲添加量）＞D（發酵時間）＞C（水添加量），最優酵子制作參數為A2B2C2D3，即米酒添加量為30%，大曲添加量為4%，水添加量為80%，發酵時間為12 h。由于最優條件和正交試驗結果不一致，故需要用上述正交試驗得到的最佳工藝條件進行驗證試驗，結果表明，最佳條件下得到的酵子發酵力為653 mL，發酵力優于直觀分析結果A2B1C2D3，說明經過正交改良的酵子生產工藝生產的酵子品質更好。

表3 正交試驗結果方差分析Table 3 Variance analysis results of orthogonal experiments

由表3可知，米酒添加量、大曲添加量及發酵時間對結果影響顯著（P＜0.05）。

3 結論

本實驗在單因素試驗的基礎上，利用正交試驗進一步優化了傳統酵子的生產工藝，結果表明，影響酵子發酵力的主次順序為米酒添加量＞大曲添加量＞發酵時間＞水添加量，最優酵子制作工藝為米酒添加量30%，大曲添加量4%，水添加量80%，發酵時間為12 h，在此條件下生產的酵子發酵力較好，且品質穩定，適合工業化生產，其制作的饅頭比酵母制作的饅頭富有更多的傳統風味。

[1]胡家勇，秦先魁，鄭革.混合試驗儀確定冷凍面團饅頭復配添加劑最佳配方[J].中國釀造，2014，33（6）：107-111.

[2]徐孝定.先秦人烹飪史料選注[M].北京：中國商業出版社，1986：7.

[3]蘇東民.饅頭的起源與歷史發展探析[J].河南工業大學學報：社會科學版，2009，5（2）：14-18.

[4]田曉菊.酵母屬在食品工業中的應用[J].中國釀造，2015，34（4）：13-16.

[5]閆文華，陳璐，姚淑敏.湖南民間酒釀中酵母菌多樣性研究[J].中國釀造，2014，33（5）：81-84.

[6]董海洲，徐志祥，劉傳富，等.改善饅頭風味品質的最佳生產工藝[J].食品與發酵工業，2013，29（4）：95-97.

[7]FARIDI H A,RUBENTHALER G L.Laboratory method for producing Chinese steamed bread and effects of formula,steaming and storage on breadstarchgetatinnizationandfreshess[C].Kyoto:WheatgeneticsSymp, 1996.

[8]李晨，王松，展海寧，等.類食品乳桿菌412對酸面團發酵的影響[J].食品與發酵工業，2009，35（5）：99-104.

[9]閆英楠.麩皮酵子的制作工藝及其在饅頭中的應用研究[D].鄭州：河南工業大學，2015.

[10]LIN Q,LIU L N,BI Y,et al.Effects of different debranning degrees on the qualities of wheat flour and Chinese steamed bread[J].Food Bioprocess Technol,2012,5:648-656.

[11]CROSBIEL G B,HUANG S,BARCLAY I R.Wheat quality requirements of Asian foods[J].Euphytica,1998,100(1):155-156.

[12]馬先紅，劉景圣，張文露，等.乳酸菌對中國傳統主食饅頭質量的影響[J].中國釀造，2015，34（11）：10-13.

[13]閆肅，呂嘉櫪，郜洪濤.乳酸菌在食品工業中的應用[J].中國釀造，2010，29（12）：1-3.

[14]李斌.淺談全國面粉行業的發展趨勢[J].糧食加工，2005，30（1）：3-4.

[15]全國食品工業標準化技術委員會工業發酵分技術委員會.GB/T 20886—2007食品加工用酵母[S].北京：中國標準出版社，2007.

[16]黃曉鈺，劉鄰渭.食品化學與分析綜合實驗（第二版）[M].北京：中國農業大學出版社，2009：19-33.

Optimization of production technology of rice Jiaozi

In order to explore the optimum conditions for the production of rice Jiaozi,using rice flour as raw material and fermenting power as main evaluation index,the rice Jiaozi production technology was obtained by single factor and orthogonal experiments.The experimental results showed that the factors affecting rice Jiaozi production conditions in order was rice wine addition,Daquaddition,fermentation time and water addition.The optimal processing conditions were rice wine 30%,Daqu4%,water addition 80%(based on rice flour mass)and fermentation time 12 h.Under these optimal conditions,the fermenting power of Jiaozi was 653 ml.

rice Jiaozi;fermenting power;process

TS213.2

0254-5071（2017）03-0197-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.03.040

2016-10-12

河南省科技攻關項目（162102210107）

張煌（1988-），男，助教，碩士，主要從事食品資源開發與利用的工作。

ZHANG Huang1,MA Yongsheng1,LI Renhe2

(1.College of Food Engineering,Henan University of Animal Husbandry and Economy,Zhengzhou 450044,China; 2.Wuxi Taihu Cocoa Food Co.,Ltd.,Wuxi 214000,China)