酵母和酵子饅頭的感官及風味物質GC-MS分析

張亭妍，王宏雁，劉鐘棟

（河南工業大學 化學化工學院，河南 鄭州 450001）

饅頭在中國有著悠久的歷史，在眾多食物的選擇中成為人們的主食[1]，至今約有一千多年的時間[2]。饅頭制作的發酵劑主要分為酵子和酵母等[3]。酵子是混合的發酵劑，酵子里含有大量的菌種，其中酵母菌起主要發酵作用，可能還含有霉菌和細菌[3]。這些菌種能夠在面團發酵時通過自身進行酯化反應、中和等反應產生獨特的風味物質。而干酵母主要是單一的酵母菌，這使得酵母和酵子在發酵過程中產生的代謝產物存在差異對饅頭的風味造成一定的影響[3]。長久以來，人們都是自家蒸制饅頭，但隨著經濟的發展，饅頭的生產已轉向市場。由于酵子饅頭需要更長的時間，更復雜的工藝，在市場競爭中逐漸被酵母粉饅頭所取代[4]。而市場上的大多數饅頭為酵母粉發酵，其風味口感異于酵子饅頭，這給消費者對饅頭的購買造成一定的影響。鄭金晶等[1]通過質構儀和感官評價方法研究多種酵母制作的饅頭的品質和口感的差異。劉丹蕾等[2]比較分析多種酵母饅頭揮發性物質種類、含量的差異。孫祥祥等[3]對酵母、酵子、酵母饅頭和酵子饅頭風味物質進行鑒定和分析。胡麗花等[4]通過感官評價的方法研究酵母的使用量和面團的發酵時間對饅頭品質的差異的影響。宋金麗等[5]研究不同酵母面團發酵pH、酵母的使用量和產氣特性的影響。目前的研究大多都是對酵母饅頭風味物質的研究，對酵母和酵子饅頭揮發性物質的差異，鮮有相關文獻報道。本研究利用質構特性分析、感官評價和固相微萃取（solid phase microextraction，SPME）與氣相色譜質譜聯用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）法對酵母和酵子饅頭品質特性和風味進行定量定性分析和比較，為酵母和酵子饅頭獨特的口味及風味形成提供重要依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

高筋小麥面粉：河南龍騰面粉有限公司；高活性干酵母（1#～3#）：1#安琪酵母股份有限公司、2#廣東梅山馬利酵母食品有限公司、3#廣州丹寶利酵母有限公司；酵子（4#～6#）：4#河南省南陽市市售、5#河南省新鄉市市售、6#河南省商丘市市售。

1.2 儀器與設備

LHS-50CL型恒溫恒濕箱：上海一恒科學儀器有限公司；B7LB型多功能攪拌機：上海麗麥機械有限公司；YMZD350型壓面皮機：廣州欣加特機械有限公司；YP1201N型電子天平：上海精密科學儀器有限公司；BILON-650Y型固相微萃取裝置、Gray50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭：美國Supelco公司；GC7890-MS597氣質聯用儀：美國Agilent公司；TA.XTplus型質構儀：美國BROOKFIELD公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 饅頭制作

酵子饅頭：采用南陽市三種酵子蒸制饅頭，稱取酵子（面粉質量的3%左右），自來水（面粉質量的43%左右）。將酵子加入水中捏碎攪拌，與水混合均勻后將稱好的面粉加入其中，在和面機中和面15 min，將和好的面團壓片20次。把壓好的面團成型，放入恒溫恒濕箱中醒發2 h左右（溫度35 ℃，相對濕度80%）。直到成型的饅頭體積膨大為原來的1倍左右。放入蒸鍋中加熱20 min后取出。

酵母粉饅頭：購買梅山酵母粉蒸制饅頭，稱取酵母粉（面粉質量的3%左右），自來水（面粉質量的43%左右）將酵母粉加入水中攪拌均勻，后將稱好的面粉加入其中，在和面機中和面15 min，將和好的面團壓片20次。把壓好的面團成型，放入恒溫恒濕箱中醒發2 h左右（溫度35 ℃，相對濕度80%）。直到成型的饅頭體積膨大為原來的2倍左右。放入蒸鍋中加熱20 min后取出。

1.3.2 饅頭質構的測定

選取制備好的酵子和酵母粉饅頭6個，分別在每個饅頭中部切2片25 mm左右的薄片作為樣品，放置在饅頭質構儀上，采用P/35R壓盤式探頭，對饅頭硬度、膠黏性、咀嚼性、彈性、內聚性和回復性測定，獲取數據以平均值計算。

1.3.3 饅頭的感官評價

購買梅山酵母粉3種蒸制饅頭，并標號1#～3#，購買南陽市的3種酵子蒸制饅頭，并標號4#～6#，從饅頭從外觀色澤、外觀整體協調性、外觀氣味、口感以及組織形態五個方面評定，由10名人員（男5女5）將6種饅頭用按指標和特性進行評定，各項指標滿分10分，滿分60分。感官評價標準見表1[1]，評定的最終得分以平均值計算。

表1 饅頭感官評定標準Table 1 Sensory evaluation standards of Mantou

續表

1.3.4 GC-MS檢測

頂空固相微萃取條件：將15 g樣品放入SPME樣品瓶中，萃取溫度為85 ℃，轉速為600 r/min，萃取時間為40 min，再放入氣相色譜進樣口，解吸6 min（溫度200 ℃）。

氣相色譜條件：色譜柱為HP-5（30 m×0.53 mm×5 μm）；載氣高純氦氣（純度99.999%），柱溫50 ℃，保持時間10 min，以2 ℃/min速度持續加熱升溫直至250 ℃，保持20 min。質譜條件：電離方式為電子電離（electronic ionization，EI）源；離子源溫度200 ℃；電子能量70 eV；掃描范圍50～800 m/z。根據所得GC/MS總離子流圖上的峰值，檢索美國國家標準技術研究所（national institute of standards and technology，NIST）-08數據庫得到其對應的物質，計算出各種風味物質成分的相對含量。

2 結果與分析

2.1 酵母和酵子對饅頭質構的影響

一般采用質地性狀和壓縮張弛性綜合指標進行饅頭質構分析[1]。其中質地性狀表示是硬度、膠黏性、咀嚼性三者的乘積，且與饅頭品質呈負相關，數值越大，表示饅頭越硬度大且粘牙；壓縮張弛性表示是彈性、內聚性、回復性三者的乘積，且與饅頭品質呈正相關，數值越大，表明饅頭越有彈性、口感越好且有嚼勁[8-10]。不同酵母和酵子對饅頭質構特性的影響結果見表2。由表2可知，結合質地性狀和壓縮張弛性兩者特性綜合從高到低的排列順序為質地性狀從低到高的排列為4#酵子（8.95×109）＜5#酵子（9.88×109）＜6#酵子（9.99×109）＜2#酵母（1.38×1010）＜1#酵母（1.79×1010）＜3#酵母（2.31×1010）；壓縮張弛性從高到低的排列為4#酵子（0.114）＞5#酵子（0.106）＞6#酵子（0.101）＞2#酵母（0.092）＞1#酵母（0.089）＞3#酵母（0.088）。結果顯示，酵子組饅頭的質地性狀小于酵母組饅頭且有顯著性差異（P＜0.05）；酵子組饅頭的壓縮張弛性大于酵母組饅頭且有顯著性差異（P＜0.05），由質構數據結果來看，酵子組饅頭相較于酵母組饅頭的質地性狀小且壓縮張弛性大，其中4#酵子饅頭的質構特性最突出。酵子組饅頭的各項的特性無顯著差異（P＜0.05），酵母組饅頭的各項的特性同樣無顯著差異（P＜0.05）。因此，酵子組饅頭質構特性相較酵母組饅頭更好。

表2 不同酵母和酵子對饅頭質構特性的影響Table 2 Effect of different yeasts and Jiaozi on textural characteristics of Mantou

2.2 酵母和酵子饅頭的感官評價

食品感官評價的方法是目前評價品質的主要方法，雖然有可能存在誤差，但仍是目前評價食品品質的主要手段[1]。感官評價對饅頭品質的多個方面做出評價，饅頭的口感和風味是消費者購買的重要因素[2]。不同酵母和酵子對饅頭感官品質的影響結果見表3。

表3 不同酵母饅頭和酵子饅頭的感官評價Table 3 Sensory evaluation of Mantou made by different yeast and Jiaozi

由表3可知，饅頭感官評分順序為4#酵子（36.1分）＞5#酵子（35.8分）＞6#酵子（34.0分）＞2#酵母（33.8分）＞3#酵子（31.5分）＞1#酵母（31.4分），在外觀色澤方面，酵子制作的饅頭色澤且內部氣孔多而均勻優于酵母制作的饅頭；在風味方面，酵子制作的饅頭相比于酵母制作的饅頭香氣更加濃郁。1#～3#酵母饅頭感官評分在31.4～33.8分之間，4#～6#酵子饅頭感官評分在34.0～36.1分之間。結果表明，酵子饅頭感官評分都高于酵母饅頭，其中4#酵子饅頭評分最高。結果表明，酵子饅頭風味和口感優于酵母饅頭且更容易被人們接受和喜愛。

2.3 酵子饅頭與酵母粉饅頭主要氣味物質差別

根據表2和表3的結果，分別用2#酵母、4#酵子作為發酵劑，蒸制饅頭產生的香氣成分進行GC-MS分析，其風味成分的總離子流色譜圖譜見圖1。

（20）叉錢苔 Riccia fluitans L.熊源新等（2006）；楊志平（2006）；馬俊改（2006）；洪文（2007，2008）；姚發興等（2003）；余夏君等（2018）

圖1 2#酵母、4#酵子饅頭風味物質GC-MS分析總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatogram of flavor components in 2#and 4#Jiaozi Mantou analyzed by GC-MS

將2#酵母饅頭和4#酵子饅頭發酵代謝產物中揮發性風味成分通過NIST08.L譜庫檢索和數據分析，計算出各種風味物質成分的相對含量，結果見表4。2#酵母饅頭和4#酵子饅頭風味成分相對含量和種類及含量，結果見表5。

一般來說，饅頭的風味物質主要來自發酵劑發酵代謝過程中產生的揮發物質（食品稱風味），對饅頭風味口感的起重要作用[3]。本研究利用GC-MS技術分析酵母和酵子饅頭中的香氣成分的種類、含量進行定性定量分析。

由表4和表5可知，利用GC-MS法分析出4#酵子饅頭風味物質相似度在50%以上的風味物質共有37種，其中醇類9種（49.56%），酸類5種（10.69%），脂類8種（23.35%），醛類3種（3.81%），酮酚類8種（8.16%），其他類4種（5.36%）。2#酵母饅頭風味物質相似度在50%以上的風味物質共有35種，其中醇類5種（34.29%），酸類4種（20.56%），脂類7種（15.5%），醛類4種（6.84%），酮酚類7種（7.18%），其他類8種（14.32%）。

表4 4#酵子和2#酵母饅頭中風味物質GC-MS分析結果Table 4 Results of flavor components in 4#Jiaozi and 2#yeast Mantou analyzed by GC-MS

表5 4#酵子和2#酵母饅頭中風味物質的種類和相對含量Table 5 Types and relative contents of flavor components in 4#Jiaozi and 2#yeast Mantou

對比分析得到，酵子饅頭與酵母粉饅頭中的風味物質主要為醇類、酸類、醛類、酯類、酮酚類化合物，但由于一些芳香類物質閾值的不同和各類物質相對物質含量的高低不同，致使饅頭的風味產生差異[3]。酵子饅頭和酵母饅頭中有分別有37種、35種揮發性物質，其中共有揮發性物質為29種，其相對物質含量分別占總量的85.05%、81.78%。說明共同含有的一部分揮發性物質相對含量也有差別。

醇類物質含有羥基的化合物其不穩定易揮發，易檢測到香氣[3]。由表4和表5可知，酵子饅頭中醇類物質相對含量（49.56%）比酵母饅頭的醇類物質相對含量（34.29%）高，兩者主要含有的主要成分為乙醇、糠醇、苯乙醇、丙三醇、異戊醇、1-辛烯-3-醇。其中酵子饅頭中丙三醇的相對含量（22.55%）比酵母饅頭中的相對含量（10.30%）要高，該物質具有暖甜味可作為甜味劑和保濕物質，使饅頭香甜可口[6]。乙醇酵母饅頭（10.85%）比酵子饅頭（7.99%）相對含量略高，且該物質具有酒甘甜香味和刺激性氣味[6]。糠醇在酵母饅頭（12.57%）比酵子饅頭（6.22%）物質相對含量較高，該物質具有特殊的青香焦香味[7]。苯乙醇、1-辛烯-3-醇、異戊醇和2-己醇都只在酵子饅頭中發現，相對物質含量分別為5.94%、1.65%、1.14%、0.3%。苯乙醇具有茉莉花香味和面包香味[3，6]。1-辛烯-3-醇有玫瑰和甘草的香味[7]。異戊醇具有蘋果白蘭地香氣[6]。2-己醇具有果香味主要用于漿果類食用香料[8]。醇類物質的芳香閾值較高[13]，但由于在饅頭中在含量較高是饅頭風味組成的重要成分，所以對饅頭的風味有一定的影響。

酸類物質可能與饅頭蒸制發酵過程發酵劑所含的菌種有關，從而影響饅頭的風味口感[3]。由表4和表5可知，酵子饅頭中酸類物質相對含量（10.69%）比酵母饅頭的酸類物質相對含量（20.56%）低，兩者共同含有成分為乙酸、甲酸、丙酸、丙烯酸，其中酵子饅頭相對含量分別為9.02%、0.71%、0.29%、0.18%，酵母饅頭相對含量分別為15.72%、3.80%、0.68%、0.36%。酸類物質使饅頭具有酸味、腐敗氣味，從而影響饅頭的風味[11]。

酯類物質主要脂肪酸與醇類化合形成，具有多種芳香氣味和果實香味[6]。由表4和表5可知，酵子饅頭中脂類物質相對含量（23.35%）比酵母饅頭的脂類物質相對含量（15.5%）高，兩者含有的共同香氣成分為7種，在酵母和酵子饅頭中都檢測到的物質分別為丙醇酸甲酯、乙醇酸甲酯、乙酸乙酯、丁酸異戊酯、3-羥基-γ-丁內酯、γ-丁內酯、苯乙酸乙酯。苯乙酸乙酯具有甜的具有蘋果香味和蜂蜜香氣[6]。乙酸乙酯有甘甜的酒味和水果的清香[4]。3-羥基-γ-丁內酯和γ-丁內酯都具有特殊的芳香氣味[6]。只有在酵子饅頭中檢測到的辛酸乙酯（5.92%），具有香甜酒類香氣可作為食品添加劑香料[7]。

醛類物質可以有助于增加饅頭發酵過程的風味的形成[3]。由表4和表5可知，醛類物質在酵母饅頭和酵子饅頭相對含量為6.84%、3.81%，酵母饅頭的醛類物質相對含量相較酵子饅頭較高。酵子饅頭中只發現了3種醛類物質，分別為糠醛、苯乙醛、5-羥甲基糠醛，其相對含量分別為1.96%、0.35%、0.50%，而酵母饅頭中除了上述3種醛類還發現了5-甲基呋喃醛，該物質具有濃濃烈香甜的焦糖味道，可作為食品香料[8]。對饅頭香氣有一定影響。

酮酚類物質由脂肪族和芳香族兩類組成[3]。酮酚類物質香氣閾值低[3]，氣味活性值較高饅頭香氣較濃。酵子饅頭中酮酚類物質相對含量為8.16%，酵母饅頭的酮酚類物質相對含量為7.18%。4-羥基-2-環戊烯-1-酮在酵子和酵母饅頭中物質含量較高，分別為4.74%、3.43%，具有糖漿味、焦甜味道[8]。呋喃酮在酵子和酵母饅頭中也檢測到，具有濃烈烘焙焦糖香味和果香[6]。只在酵子饅頭中檢測到4-環戊烯-1，3-二酮（0.91%），是一種低熱甜味劑，可用作調味劑[10]。由表4和表5可知，酵子和酵母饅頭中檢測到吲哚、3,5-二甲基吡唑和3-甲基吡唑，都具有刺激性氣味[15]。只在酵母饅頭檢測到烴類物質種類有5種，總共相對物質含量為12.88%，但烴類物質是高閾值化合物[3]，其氣味活性值較低，對香味貢獻較小。

綜合可得，饅頭的風味產生是因揮發性物質的產生，其中起主要作用的是醇、酸、酯、醛、酮酚類化合物，雖然兩者物質種類差異不明顯，但所含物質含量存在差異。酵子饅頭與酵母饅頭相比醇類、酯類物質物質含量增幅最顯著，分別增加15.27%、7.85%。同時，酵子饅頭增加了多種酵母饅頭不存在的香氣物質，這些物質之間相互協調作用，賦予了饅頭獨特的風味和口感，這也是酵子制作饅頭風味口感優于酵母制作饅頭的重要因素。

3 結論

從質構特性和感官評價可知，酵子饅頭組在質地性狀和壓縮張弛性方面優于酵母饅頭組且感官評分也較高，其中4#酵子饅頭質構特性最突出且獲得高分評價（36.1分），從而說明酵子饅頭相比酵母饅頭更容易讓消費者接受。采用SPME-GC-MS對其酵母饅頭與酵子饅頭中風味物質分析可知，從酵母饅頭和酵子饅頭中分別檢出了揮發性物質35種、37種，類別包括醇類、酸類、脂類、醛類和酮酚類化合物。酵母饅頭相比酵子饅頭酸類和醛類化合物的相對含量較高，為20.56%和6.84%。酵子饅頭相比酵母饅頭醇類和脂類化合物的相對含量較高，為49.56%和18.35%。酵子饅頭與酵母饅頭相比醇類、酯類物質含量增幅最顯著，同時，有多種香氣成分只在酵子饅頭檢測到。這些物質通過種類、相對物質含量、感覺閾值之間相互的協調作用賦予饅頭獨特的風味，這也是酵子饅頭風味口感優于酵母饅頭的重要因素。