熊孜+喬宇+程薇+陳學(xué)玲+梅新+廖李

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

關(guān)鍵詞：山藥；米發(fā)糕；質(zhì)構(gòu)；感官評價；工藝研究

中圖分類號：TS213.3 文獻標(biāo)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(zhì)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(zhì)、各種維生素和有益的微量元素，是營養(yǎng)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(fā)糕是中國傳統(tǒng)的大米發(fā)酵食品[6]，是以秈型或粳型大米為原料，經(jīng)浸泡、磨漿、調(diào)味、發(fā)酵、蒸制而成[7，8]。米發(fā)糕具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)，色澤晶瑩潔白，口感柔軟細(xì)膩，風(fēng)味獨特濃郁，易于被人體消化吸收[9-12]。在長期的歷史發(fā)展過程中， 米發(fā)糕還被賦予了年節(jié)食俗的特殊文化蘊涵，深受人們的喜愛[13]。

為了解決傳統(tǒng)米發(fā)糕生產(chǎn)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(fā)酵，生產(chǎn)出一種新型保健米發(fā)糕——山藥米發(fā)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(fā)酵劑購于武商量販；米山藥購于利川市江川現(xiàn)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(shè)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(xué)儀器（北京）有限公司；26 cm蒸鍋，潮安縣家興工貿(mào)有限公司；恒溫水浴鍋，EMS30，謙科儀器設(shè)備（上海）有限公司；電熱鼓風(fēng)干燥箱，GZX-9146MBE，上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；高速組織搗碎機，DS-1，上海精科實業(yè)有限公司；pH計，PB-10，賽多科斯科學(xué)儀器（北京）有限公司；質(zhì)構(gòu)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(yù)處理 將所購大米經(jīng)粉碎機粉碎，過140目篩，山藥經(jīng)高速組織搗碎機攪碎，成漿狀。

1.3.2 山藥米發(fā)糕的工藝流程 混合原料→接種發(fā)酵劑→發(fā)酵→氣蒸?；旌显希簩⒚追叟c糖、水、山藥漿按一定比例添加、混合、攪拌均勻；接種發(fā)酵劑：將發(fā)酵劑活化后加入原料體系，并倒入模具；發(fā)酵：置于37 ℃條件下，發(fā)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(shè)計 單因素試驗研究山藥種類、山藥與大米的質(zhì)量比、發(fā)酵劑種類與添加量、水和糖的添加量、發(fā)酵時間、氣蒸時間對山藥米發(fā)糕品質(zhì)的影響。在山藥添加量、水添加量、糖添加量、發(fā)酵劑添加量、發(fā)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(chǎn)山藥米發(fā)糕的最優(yōu)工藝條件。

1）質(zhì)構(gòu)特性的測定。米發(fā)糕是一種由淀粉等高分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和線形結(jié)構(gòu)共同組成的高分子彈性凝膠體，其中密布孔洞[14]，因此，質(zhì)構(gòu)是評判米發(fā)糕的重要指標(biāo)。

物性測試的測定參數(shù)。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(yīng)變位移60%，引發(fā)力 5 g；引發(fā)類型自動；獲取數(shù)率200 pps[15]。

所測指標(biāo)：硬度、彈性、內(nèi)聚性、回復(fù)性、咀嚼性[16，17]。

2）山藥米發(fā)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(biāo)準(zhǔn)對山藥米發(fā)糕外觀、內(nèi)部質(zhì)地結(jié)構(gòu)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(fā)糕和傳統(tǒng)米發(fā)糕發(fā)酵過程中理化指標(biāo)的變化 在最佳工藝基礎(chǔ)上，制作山藥米發(fā)糕發(fā)酵液和采用大米粉代替山藥部分的傳統(tǒng)米發(fā)糕發(fā)酵液，測定發(fā)酵過程中兩種發(fā)酵液的體積、pH、總酸、游離氨基酸、還原糖理化指標(biāo)并比較。

1）發(fā)酵液體積的測定：將20 g的米發(fā)糕發(fā)酵液置于500 mL量筒底部，放入溫度37 ℃恒溫水浴鍋中發(fā)酵，每30 min計1次體積，共發(fā)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(jié)果與分析

2.1 各因素對山藥米發(fā)糕質(zhì)構(gòu)和感官的影響

2.1.1 山藥種類對米發(fā)糕質(zhì)構(gòu)和感官的影響 由表2可見，米山藥的感官評分最高，質(zhì)構(gòu)的5個指標(biāo)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(fā)酵劑種類對米發(fā)糕質(zhì)構(gòu)和感官的影響 由表3可見，G的感官評分最高，質(zhì)構(gòu)的硬度最高，彈性、內(nèi)聚性、回復(fù)性、咀嚼性的5個指標(biāo)都適中，綜合考慮，選用G。endprint

2.1.3 山藥與大米質(zhì)量比對米發(fā)糕質(zhì)構(gòu)和感官的影響 由表4可見，隨著山藥與大米的質(zhì)量比的增加，山藥米發(fā)糕的硬度、咀嚼性都是逐漸降低，其彈性、內(nèi)聚性和回復(fù)性差別不大。感官評分和5組質(zhì)構(gòu)數(shù)據(jù)相關(guān)性的分析結(jié)果顯示，感官評分和質(zhì)構(gòu)數(shù)據(jù)中的硬度、彈性、內(nèi)聚性、回復(fù)性、咀嚼性呈正相關(guān)性，且感官評分與硬度呈顯著正相關(guān)。一般情況下，優(yōu)質(zhì)的米發(fā)糕應(yīng)該是硬度適中，彈性較大，咀嚼性好[18]，同時其內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)密有序、口感細(xì)膩、酸甜適中，具有發(fā)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(fā)酵劑添加量對米發(fā)糕質(zhì)構(gòu)和感官的影響 由表5可見，添加不同量發(fā)酵劑的山藥米發(fā)糕的彈性、內(nèi)聚性、回復(fù)性差別不大，但是，米發(fā)糕的硬度、咀嚼性和感官評價隨發(fā)酵劑添加量的增加呈先上升后下降的趨勢。感官評分和質(zhì)構(gòu)指標(biāo)相關(guān)性的分析結(jié)果顯示，感官評分同內(nèi)聚性、彈性呈正相關(guān)，同回復(fù)性呈負(fù)相關(guān)，同硬度、咀嚼性呈顯著正相關(guān)。酵母主要是利用發(fā)酵過程中產(chǎn)生的CO2使山藥發(fā)糕膨松，同時伴隨著一系列的變化產(chǎn)生其他風(fēng)味物質(zhì)。酵母添加量過少，發(fā)酵速度過慢，酵母產(chǎn)氣不足，會使山藥發(fā)糕的體積減小且口感較差，同時香氣風(fēng)味不足，從而影響山藥發(fā)糕感官評分；隨著發(fā)酵劑的增加，山藥米發(fā)糕發(fā)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(fā)糕開始產(chǎn)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(fā)酵劑添加量。

2.1.5 料液比對米發(fā)糕質(zhì)構(gòu)和感官的影響 由表6可見，料液比不同的山藥米發(fā)糕的彈性、內(nèi)聚性、回復(fù)性差別不大。感官評分和質(zhì)構(gòu)指標(biāo)相關(guān)性的分析結(jié)果顯示，感官評價與硬度、彈性和咀嚼性呈正相關(guān)性，與內(nèi)聚性和回復(fù)性呈負(fù)相關(guān)。料液比高不利于微生物發(fā)酵，導(dǎo)致產(chǎn)氣不足，從而造成米發(fā)糕內(nèi)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(fā)酵體系中的酵母菌增值[21]，發(fā)酵產(chǎn)生的氣孔越大，感官分?jǐn)?shù)隨之提高。但是超過臨界點后，隨著料液比繼續(xù)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(fā)糕質(zhì)構(gòu)和感官的影響 由表7可見，加糖量不同的山藥米發(fā)糕的彈性、內(nèi)聚性、回復(fù)性差別不大，硬度、咀嚼性變化較大且規(guī)律性不明顯。感官評分和質(zhì)構(gòu)指標(biāo)相關(guān)性的分析結(jié)果顯示，感官評分同彈性、內(nèi)聚性、回復(fù)性呈正相關(guān)，同硬度、咀嚼性呈負(fù)相關(guān)。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(yǎng)物質(zhì)之一，在酵母發(fā)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(fā)酵，使酵母產(chǎn)生大量的氣體，致使山藥發(fā)糕膨松，感官評分升高。但當(dāng)蔗糖的添加過量時，會產(chǎn)生高滲透壓，導(dǎo)致酵母發(fā)酵受阻，產(chǎn)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(fā)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(fā)酵時間對米發(fā)糕質(zhì)構(gòu)和感官的影響 由表8可見，不同發(fā)酵時間的山藥米發(fā)糕的彈性、內(nèi)聚性、回復(fù)性差別不大。感官評分和質(zhì)構(gòu)指標(biāo)相關(guān)性的分析結(jié)果顯示，感官評分同硬度、咀嚼性呈正相關(guān)，同回復(fù)性、內(nèi)聚性、彈性呈負(fù)相關(guān)。隨著發(fā)酵時間的增加，山藥米發(fā)糕發(fā)酵過程中酵母產(chǎn)生的越多，山藥的口感與米發(fā)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(fā)酵產(chǎn)生的酸越來越多，嚴(yán)重影響口感，感官評分下降。綜合考慮，選用發(fā)酵時間3 h。

2.1.8 氣蒸時間對米發(fā)糕質(zhì)構(gòu)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(xiàn)出先增大后減小的變化規(guī)律。感官評分和質(zhì)構(gòu)指標(biāo)相關(guān)性的分析結(jié)果顯示，感官評分同硬度呈顯著正相關(guān)，同咀嚼性呈正相關(guān)，同內(nèi)聚性、回復(fù)性、彈性呈負(fù)相關(guān)。當(dāng)混合淀粉到達(dá)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(dǎo)致部分凝膠體系破裂，米發(fā)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(fā)糕制作中工藝是產(chǎn)品質(zhì)量的保證，水添加量、糖添加量、發(fā)酵時間這3個因素影響較大，常常導(dǎo)致不同批次生產(chǎn)的米發(fā)糕的質(zhì)量區(qū)別較大，山藥米發(fā)糕則還要考慮山藥與大米添加比，因此本試驗擬通過設(shè)計正交試驗，找出這4個因素的最佳工藝參數(shù)，以確定山藥米發(fā)糕生產(chǎn)的最佳工藝條件，正交試驗因素與水平設(shè)計見表10。

由表11可知，以感官評分作為考察指標(biāo)所得的最佳方案組合為A1B1C1D2，根據(jù)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(fā)酵時間>水添加量，即影響山藥米發(fā)糕感官的主要因素為山藥添加量、糖添加量和發(fā)酵時間，水添加量對山藥米發(fā)糕質(zhì)量的影響不是很大。

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

2.3 山藥米發(fā)糕和傳統(tǒng)米發(fā)糕發(fā)酵過程中理化指標(biāo)的變化

2.3.1 發(fā)酵液體積的變化 由圖1可知，60 min前，山藥米發(fā)糕和傳統(tǒng)米發(fā)糕的發(fā)酵液體積都隨著發(fā)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(fā)酵產(chǎn)氣，發(fā)酵液有一定的持氣能力，所以發(fā)酵液體積不斷增大，當(dāng)酵母的產(chǎn)氣能力和發(fā)酵液的持氣能力相互平衡時，發(fā)酵液體積達(dá)到最大，而后隨著發(fā)酵時間增長，持氣能力下降，發(fā)酵液體積也逐漸緩慢變小。山藥米發(fā)糕、傳統(tǒng)米發(fā)糕發(fā)酵液體積分別在180、210 min時到達(dá)最高值，分別為31.30、24.33 mL。山藥米發(fā)糕體積達(dá)到最大值的時間短、且發(fā)酵產(chǎn)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(guān)。

2.3.2 pH和總酸的變化 由圖2和圖3可知，山藥米發(fā)糕和傳統(tǒng)米發(fā)糕發(fā)酵液隨著發(fā)酵時間增加，pH不斷降低，總酸含量不斷升高。發(fā)酵過程中發(fā)酵液中的ɑ-淀粉轉(zhuǎn)化為糊精，并在酶的作用下依次轉(zhuǎn)化為麥芽糖、葡萄糖，最后分解為酒精和CO2，因此在山藥米發(fā)糕和傳統(tǒng)米發(fā)糕發(fā)酵過程中都可以聞到酒精的香味；發(fā)酵產(chǎn)生的CO2一部分以氣體形式存在發(fā)酵液中，另外一部分溶于發(fā)酵液液相的水中形成碳酸，碳酸是不穩(wěn)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(fā)酵可將發(fā)酵液中的酒精轉(zhuǎn)化為有機酸，使得發(fā)酵液的pH降低，總酸含量增高。由圖2可知，山藥米發(fā)糕和大米發(fā)糕發(fā)酵液中的pH變化趨勢基本相同，但山藥米發(fā)糕發(fā)酵液pH下降和總酸上升程度比米發(fā)糕發(fā)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(chǎn)生的有機酸量較高，生成速度也較快。endprint

2.3.3 發(fā)酵液游離氨基酸的變化 由圖4可知，山藥米發(fā)糕和傳統(tǒng)米發(fā)糕發(fā)酵液的游離氨基酸都是隨著發(fā)酵時間增長先增多后減少?？赡苁怯捎诎l(fā)酵初期蛋白質(zhì)分解產(chǎn)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(dǎo)致微生物的消耗量大于氨基酸的生成量。在發(fā)酵過程中，山藥米發(fā)糕和傳統(tǒng)米發(fā)糕的游離氨基酸含量差異不大。

2.3.4 發(fā)酵液還原糖的變化 由圖5可知，在發(fā)酵過程中，傳統(tǒng)米發(fā)糕發(fā)酵液還原糖含量先急劇上升后緩慢降低，可能是由于發(fā)酵初期大米顆粒內(nèi)的還原糖溶出量大于微生物發(fā)酵消耗還原糖的量，而后期微生物消耗量加大導(dǎo)致下降。山藥米發(fā)糕發(fā)酵液還原糖含量在發(fā)酵過程中逐漸降低，并且比傳統(tǒng)米發(fā)糕發(fā)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(fā)酵進行，微生物的利用加劇導(dǎo)致后期還原糖下降迅速。

3 結(jié)論

本試驗是在傳統(tǒng)米發(fā)糕工藝基礎(chǔ)上將山藥代替一部分的大米制作出來的山藥米發(fā)糕，在單因素試驗的基礎(chǔ)上通過四因素三水平的正交試驗來確定最優(yōu)工藝組合：選用米山藥、高活性酵母，添加質(zhì)量比為18∶2的大米粉和山藥、6%的糖、0.8%的發(fā)酵劑，料液比為10∶7.0，發(fā)酵3 h，常壓氣蒸20 min后得到的山藥米發(fā)糕口感帶有山藥與大米結(jié)合的發(fā)酵口感并伴有特殊的發(fā)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(chǔ)上，研究傳統(tǒng)米發(fā)糕和山藥米發(fā)糕發(fā)酵液的體積、pH、總酸、游離氨基酸和還原糖在發(fā)酵過程的變化。對于體積，山藥米發(fā)糕發(fā)酵液體積達(dá)到最大值的時間短、且發(fā)酵產(chǎn)氣量大；對于pH和總酸，山藥米發(fā)糕發(fā)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(fā)糕和傳統(tǒng)米發(fā)糕的差異不大。

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