山藥米發糕的加工工藝研究

熊孜+喬宇+程薇+陳學玲+梅新+廖李

摘要：以山藥、大米為原料制作山藥米發糕，結合感官評定和質構特性分析，研究山藥種類、山藥與大米的質量比、發酵劑種類與添加量、水和糖的添加量、發酵時間、氣蒸時間對山藥米發糕品質的影響，并采用正交試驗得到山藥米發糕的最優工藝條件。在最佳工藝條件下，測定發酵過程中傳統米發糕和山藥米發糕發酵液的理化指標。結果表明，山藥添加量為10%、糖為6%、發酵劑為0.8%、料液比為10∶7（g/mL）、發酵時間3 h，常壓氣蒸20 min，得到的山藥米發糕品質最好。山藥米發糕相比傳統米發糕發酵程度更高，產氣、產酸量更大。

關鍵詞：山藥；米發糕；質構；感官評價；工藝研究

中圖分類號：TS213.3 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）24-4847-07

山藥，又名淮山、淮山藥、懷山藥、薯蕷、山薯蕷等，為薯蕷科薯蕷屬植物，是一種以膨大的地下肉質塊莖供食用的蔬菜。中國目前人工栽培的山藥主要有5個類型，分別是太谷山藥、鐵棍山藥、小絨毛山藥、白皮山藥和菜山藥[1]。山藥中含有大量的蛋白質、各種維生素和有益的微量元素，是營養價值很高的藥食同源食品[2]。此外，山藥還含有尿囊素、山藥堿、皂苷、膽甾醇、麥角甾醇、膽堿等多種活性成分，有增強免疫力、抗氧化、抗衰老、降血脂[3]、降血糖、抗突變和抗腫瘤等作用[4，5]。

米發糕是中國傳統的大米發酵食品[6]，是以秈型或粳型大米為原料，經浸泡、磨漿、調味、發酵、蒸制而成[7，8]。米發糕具有蜂窩狀結構，色澤晶瑩潔白，口感柔軟細膩，風味獨特濃郁，易于被人體消化吸收[9-12]。在長期的歷史發展過程中， 米發糕還被賦予了年節食俗的特殊文化蘊涵，深受人們的喜愛[13]。

為了解決傳統米發糕生產工藝簡單、口感單一、變化較少等問題，本試驗將山藥打成漿加入米漿共同發酵，生產出一種新型保健米發糕——山藥米發糕，從而滿足不同消費者對保健食品的需求。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

稻花香大米購于湖北省糧油店；發酵劑購于武商量販；米山藥購于利川市江川現代有限公司；鐵棍山藥、菜山藥、佛手山藥購于武商量販。所有試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

搖擺式高速萬能粉碎機，DFY-300，溫嶺市林大機械有限公司；紫外可見分光光度計，UV-3802，尤尼柯（上海）儀器有限公司；電子天平，BT25s，賽多科斯科學儀器（北京）有限公司；26 cm蒸鍋，潮安縣家興工貿有限公司；恒溫水浴鍋，EMS30，謙科儀器設備（上海）有限公司；電熱鼓風干燥箱，GZX-9146MBE，上海博訊實業有限公司醫療設備廠；高速組織搗碎機，DS-1，上海精科實業有限公司；pH計，PB-10，賽多科斯科學儀器（北京）有限公司；質構儀，TA-XT Plus，美國Stable Micro Systems儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 原料的預處理 將所購大米經粉碎機粉碎，過140目篩，山藥經高速組織搗碎機攪碎，成漿狀。

1.3.2 山藥米發糕的工藝流程 混合原料→接種發酵劑→發酵→氣蒸。混合原料：將米粉與糖、水、山藥漿按一定比例添加、混合、攪拌均勻；接種發酵劑：將發酵劑活化后加入原料體系，并倒入模具；發酵：置于37 ℃條件下，發酵一定時間；氣蒸：待水沸騰后，將模具放入蒸鍋中。

1.3.3 單因素和正交試驗設計 單因素試驗研究山藥種類、山藥與大米的質量比、發酵劑種類與添加量、水和糖的添加量、發酵時間、氣蒸時間對山藥米發糕品質的影響。在山藥添加量、水添加量、糖添加量、發酵劑添加量、發酵時間、氣蒸時間6個單因素中選取4個因素做四因素三水平的正交試驗，通過測定成品的感官評定，篩選最佳工藝組合。正交試驗得到生產山藥米發糕的最優工藝條件。

1）質構特性的測定。米發糕是一種由淀粉等高分子網絡結構和線形結構共同組成的高分子彈性凝膠體，其中密布孔洞[14]，因此，質構是評判米發糕的重要指標。

物性測試的測定參數。測定模式，TPA；測量探頭，下壓探頭P/36R；測試前速5 mm/s；測試速度2 mm/s；測試后速度5 mm/s；應變位移60%，引發力 5 g；引發類型自動；獲取數率200 pps[15]。

所測指標：硬度、彈性、內聚性、回復性、咀嚼性[16，17]。

2）山藥米發糕感官評價方法。組成8人評分小組，按感官鑒定表（表1）中所列標準對山藥米發糕外觀、內部質地結構和食用口感、香氣、滋味等方面進行評價，取平均值。

1.3.4 山藥米發糕和傳統米發糕發酵過程中理化指標的變化 在最佳工藝基礎上，制作山藥米發糕發酵液和采用大米粉代替山藥部分的傳統米發糕發酵液，測定發酵過程中兩種發酵液的體積、pH、總酸、游離氨基酸、還原糖理化指標并比較。

1）發酵液體積的測定：將20 g的米發糕發酵液置于500 mL量筒底部，放入溫度37 ℃恒溫水浴鍋中發酵，每30 min計1次體積，共發酵270 min。

2）pH的測定：pH計。

3）總酸的測定：氫氧化鈉直接滴定法。

4）游離氨基酸的測定：比色法測定。

5）還原糖的測定：直接滴定法。

2 結果與分析

2.1 各因素對山藥米發糕質構和感官的影響

2.1.1 山藥種類對米發糕質構和感官的影響 由表2可見，米山藥的感官評分最高，質構的5個指標也都適中，雖然鐵棍山藥感官評分相差不大，但由于湖北市場上更容易購買到米山藥，綜合考慮，選用米山藥。

2.1.2 發酵劑種類對米發糕質構和感官的影響 由表3可見，G的感官評分最高，質構的硬度最高，彈性、內聚性、回復性、咀嚼性的5個指標都適中，綜合考慮，選用G。endprint

2.1.3 山藥與大米質量比對米發糕質構和感官的影響 由表4可見，隨著山藥與大米的質量比的增加，山藥米發糕的硬度、咀嚼性都是逐漸降低，其彈性、內聚性和回復性差別不大。感官評分和5組質構數據相關性的分析結果顯示，感官評分和質構數據中的硬度、彈性、內聚性、回復性、咀嚼性呈正相關性，且感官評分與硬度呈顯著正相關。一般情況下，優質的米發糕應該是硬度適中，彈性較大，咀嚼性好[18]，同時其內部結構細密有序、口感細膩、酸甜適中，具有發糕特殊香氣[19]。硬度、咀嚼性最高的一組的感官評分僅比最高分低0.500。綜合考慮，選用2∶18的山藥與大米添加比。

2.1.4 發酵劑添加量對米發糕質構和感官的影響 由表5可見，添加不同量發酵劑的山藥米發糕的彈性、內聚性、回復性差別不大，但是，米發糕的硬度、咀嚼性和感官評價隨發酵劑添加量的增加呈先上升后下降的趨勢。感官評分和質構指標相關性的分析結果顯示，感官評分同內聚性、彈性呈正相關，同回復性呈負相關，同硬度、咀嚼性呈顯著正相關。酵母主要是利用發酵過程中產生的CO2使山藥發糕膨松，同時伴隨著一系列的變化產生其他風味物質。酵母添加量過少，發酵速度過慢，酵母產氣不足，會使山藥發糕的體積減小且口感較差，同時香氣風味不足，從而影響山藥發糕感官評分；隨著發酵劑的增加，山藥米發糕發酵得更充分，感官評分也越來越高，但酵母添加量過多時山藥發糕開始產生酒精味[13]和過量的酸，影響口感，感官評分下降。綜合考慮，選用0.8%的發酵劑添加量。

2.1.5 料液比對米發糕質構和感官的影響 由表6可見，料液比不同的山藥米發糕的彈性、內聚性、回復性差別不大。感官評分和質構指標相關性的分析結果顯示，感官評價與硬度、彈性和咀嚼性呈正相關性，與內聚性和回復性呈負相關。料液比高不利于微生物發酵，導致產氣不足，從而造成米發糕內部孔洞較小，蒸制后成品不夠膨松[20]。隨著料液比不斷降低，可以促進發酵體系中的酵母菌增值[21]，發酵產生的氣孔越大，感官分數隨之提高。但是超過臨界點后，隨著料液比繼續降低，米漿過稀，則蒸煮時難以成型，硬度降低[22]，感官評分也較低。綜合考慮，選用10.0∶7.0的料液比。

2.1.6 糖添加量對米發糕質構和感官的影響 由表7可見，加糖量不同的山藥米發糕的彈性、內聚性、回復性差別不大，硬度、咀嚼性變化較大且規律性不明顯。感官評分和質構指標相關性的分析結果顯示，感官評分同彈性、內聚性、回復性呈正相關，同硬度、咀嚼性呈負相關。隨著糖添加量的不斷增加，感官評分是先增大后減小。糖作為酵母的營養物質之一，在酵母發酵過程中對酵母的繁殖有著重要的影響[23]。米漿中的糖分很少，滿足不了酵母的要求，所以在米漿中添加適量的蔗糖，有利于促進酵母發酵，使酵母產生大量的氣體，致使山藥發糕膨松，感官評分升高。但當蔗糖的添加過量時，會產生高滲透壓，導致酵母發酵受阻，產氣量下降[19]，感官評分降低。另外，糖還是一劑甜味劑，賦予山藥米發糕酸甜口感中的甜味。綜合考慮，選用8%的糖添加量。

2.1.7 發酵時間對米發糕質構和感官的影響 由表8可見，不同發酵時間的山藥米發糕的彈性、內聚性、回復性差別不大。感官評分和質構指標相關性的分析結果顯示，感官評分同硬度、咀嚼性呈正相關，同回復性、內聚性、彈性呈負相關。隨著發酵時間的增加，山藥米發糕發酵過程中酵母產生的越多，山藥的口感與米發糕融合的更完全，感官評分也越來越高，但隨著時間的增加，發酵產生的酸越來越多，嚴重影響口感，感官評分下降。綜合考慮，選用發酵時間3 h。

2.1.8 氣蒸時間對米發糕質構和感官的影響 由表9可看出，氣蒸時間的長短對咀嚼性的影響不是特別明顯，硬度和感官評價隨氣蒸時間呈現出先增大后減小的變化規律。感官評分和質構指標相關性的分析結果顯示，感官評分同硬度呈顯著正相關，同咀嚼性呈正相關，同內聚性、回復性、彈性呈負相關。當混合淀粉到達糊化溫度后，直鏈淀粉形成凝膠，包裹淀粉粒，整個凝膠體系的硬度顯著增大。隨著糊化的進行，淀粉粒間的碰撞加劇，導致部分凝膠體系破裂，米發糕硬度減小[18]。綜合考慮，選用氣蒸時間20 min。

2.2 正交試驗

米發糕制作中工藝是產品質量的保證，水添加量、糖添加量、發酵時間這3個因素影響較大，常常導致不同批次生產的米發糕的質量區別較大，山藥米發糕則還要考慮山藥與大米添加比，因此本試驗擬通過設計正交試驗，找出這4個因素的最佳工藝參數，以確定山藥米發糕生產的最佳工藝條件，正交試驗因素與水平設計見表10。

由表11可知，以感官評分作為考察指標所得的最佳方案組合為A1B1C1D2，根據極差分析可知，各因素對感官評分的影響大小為：山藥添加量>糖添加量>發酵時間>水添加量，即影響山藥米發糕感官的主要因素為山藥添加量、糖添加量和發酵時間，水添加量對山藥米發糕質量的影響不是很大。

由表12可知，通過驗證試驗得到最優工藝條件組合為：在添加山藥與大米質量比為2∶18、料液比為10∶7.0、發酵3 h、糖添加量為6%時，得到的山藥米發糕品質最佳。

2.3 山藥米發糕和傳統米發糕發酵過程中理化指標的變化

2.3.1 發酵液體積的變化 由圖1可知，60 min前，山藥米發糕和傳統米發糕的發酵液體積都隨著發酵時間的增長而上升，在90 min后變化趨于平緩。這是由于酵母發酵產氣，發酵液有一定的持氣能力，所以發酵液體積不斷增大，當酵母的產氣能力和發酵液的持氣能力相互平衡時，發酵液體積達到最大，而后隨著發酵時間增長，持氣能力下降，發酵液體積也逐漸緩慢變小。山藥米發糕、傳統米發糕發酵液體積分別在180、210 min時到達最高值，分別為31.30、24.33 mL。山藥米發糕體積達到最大值的時間短、且發酵產氣量大，這可能和山藥中含有可被微生物利用的糖種類及含量有關。

2.3.2 pH和總酸的變化 由圖2和圖3可知，山藥米發糕和傳統米發糕發酵液隨著發酵時間增加，pH不斷降低，總酸含量不斷升高。發酵過程中發酵液中的ɑ-淀粉轉化為糊精，并在酶的作用下依次轉化為麥芽糖、葡萄糖，最后分解為酒精和CO2，因此在山藥米發糕和傳統米發糕發酵過程中都可以聞到酒精的香味；發酵產生的CO2一部分以氣體形式存在發酵液中，另外一部分溶于發酵液液相的水中形成碳酸，碳酸是不穩定的弱酸，離解度很小，對米漿的pH影響不大。酵母菌的無氧發酵可將發酵液中的酒精轉化為有機酸，使得發酵液的pH降低，總酸含量增高。由圖2可知，山藥米發糕和大米發糕發酵液中的pH變化趨勢基本相同，但山藥米發糕發酵液pH下降和總酸上升程度比米發糕發酵液更劇烈，可能是由于山藥中的糖含量高，比較容易被微生物利用，因此產生的有機酸量較高，生成速度也較快。endprint

2.3.3 發酵液游離氨基酸的變化 由圖4可知，山藥米發糕和傳統米發糕發酵液的游離氨基酸都是隨著發酵時間增長先增多后減少。可能是由于發酵初期蛋白質分解產生氨基酸的量大于微生物的消耗量，而后期微生物消耗量加劇導致微生物的消耗量大于氨基酸的生成量。在發酵過程中，山藥米發糕和傳統米發糕的游離氨基酸含量差異不大。

2.3.4 發酵液還原糖的變化 由圖5可知，在發酵過程中，傳統米發糕發酵液還原糖含量先急劇上升后緩慢降低，可能是由于發酵初期大米顆粒內的還原糖溶出量大于微生物發酵消耗還原糖的量，而后期微生物消耗量加大導致下降。山藥米發糕發酵液還原糖含量在發酵過程中逐漸降低，并且比傳統米發糕發酵液還原糖含量高，這可能是由于山藥的制漿工序使得還原糖充分溶出，且隨著發酵進行，微生物的利用加劇導致后期還原糖下降迅速。

3 結論

本試驗是在傳統米發糕工藝基礎上將山藥代替一部分的大米制作出來的山藥米發糕，在單因素試驗的基礎上通過四因素三水平的正交試驗來確定最優工藝組合：選用米山藥、高活性酵母，添加質量比為18∶2的大米粉和山藥、6%的糖、0.8%的發酵劑，料液比為10∶7.0，發酵3 h，常壓氣蒸20 min后得到的山藥米發糕口感帶有山藥與大米結合的發酵口感并伴有特殊的發酵香味、表皮亮白、色澤均勻、軟硬適中、酸甜適中、不粘牙。

在得到最佳工藝的基礎上，研究傳統米發糕和山藥米發糕發酵液的體積、pH、總酸、游離氨基酸和還原糖在發酵過程的變化。對于體積，山藥米發糕發酵液體積達到最大值的時間短、且發酵產氣量大；對于pH和總酸，山藥米發糕發酵液pH下降和總酸上升程度更劇烈；對于游離氨基酸和還原糖，山藥米發糕和傳統米發糕的差異不大。

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