仰思穎，蔡 群 ，吳鳳鳳*，曹菲菲，楊雪松 ，徐學(xué)明 ，2

（1.江南大學(xué) 食品學(xué)院，江蘇 無(wú)錫214122；2.食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江南大學(xué)，江蘇 無(wú)錫214122）

糙米是一種營(yíng)養(yǎng)豐富的全谷物食品，是稻谷除去外殼保留皮層、糊粉層和胚而成的大米。糙米相比較于白米而言含有更多的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、膳食纖維素、礦物質(zhì)和維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而且糙米的麩層和胚乳中含有γ-氨基丁酸、二十八烷醇和谷維素等生物活性物質(zhì)[1-2]，對(duì)人體健康，尤其對(duì)糖尿病患者來(lái)說(shuō)非常有益[3]。但是糙米由于其外面的纖維導(dǎo)致蒸煮性能和食用品質(zhì)差，作為主食難以被人們接受，使其實(shí)際消費(fèi)量很低，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值得不到很好的利用[4]。而將糙米粉碎，破壞其纖維結(jié)構(gòu)能顯著提高其蒸煮效率和消化吸收率。

大米發(fā)糕是一種深受中國(guó)南方城市喜愛(ài)的傳統(tǒng)食品，一般是以秈米為原料，通過(guò)浸泡、磨漿、發(fā)酵等工序之后經(jīng)蒸汽蒸熟，成品表面光滑，內(nèi)部具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)，質(zhì)地松軟，酸甜可口，并具有發(fā)酵米制品的特殊香氣。研究表明，米制品自然發(fā)酵過(guò)程中的微生物群主要為乳酸菌、酵母菌和霉菌，霉菌一般漂浮于發(fā)酵液表面，所以對(duì)發(fā)酵起主要作用的是乳酸菌和酵母菌[5]。發(fā)酵米制品含有乳酸、游離植酸和氨基酸等具有保健功能的生物活性物質(zhì)[6]。

本試驗(yàn)以糙米粉為原料，米發(fā)糕為載體，市售酵母和乳酸菌為發(fā)酵劑，對(duì)發(fā)酵糙米糕的制作工藝和發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行了研究。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

材料：糙米（萬(wàn)勝優(yōu)1號(hào)，秈型），市售；安琪酵母、伊士特乳酸菌粉，安琪酵母股份有限公司提供；白砂糖，太古股份有限公司提供。

儀器：粉碎機(jī)，北京燕山正德機(jī)械設(shè)備有限公司產(chǎn)品；電熱鼓風(fēng)干燥箱，重慶萬(wàn)達(dá)儀器有限公司產(chǎn)品；恒溫箱，寧波東南儀器有限公司產(chǎn)品；TA-XT plus型質(zhì)構(gòu)儀，英國(guó)STABLE MICROSYSTEMS公司產(chǎn)品；分析天平，梅特勒儀器（上海）有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 發(fā)酵糙米糕的基本工藝 糙米→清洗→干燥→粉碎→過(guò)篩→調(diào)漿→發(fā)酵→倒模醒發(fā)→蒸煮成品。操作步驟：取適量糙米洗凈，低溫烘干至水分含量為14%左右，粉碎后過(guò)80目或者100目篩。以粉水比1∶0.9混勻加入乳酸菌單獨(dú)發(fā)酵，該階段為乳酸菌前發(fā)酵階段；再加入酵母混合發(fā)酵，此為混合發(fā)酵階段。發(fā)酵完成后倒入模具中醒發(fā)15 min，大氣汽蒸15 min，取出冷卻，即得發(fā)酵糙米糕。

1.2.2 單因素試驗(yàn) 預(yù)試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)糙米漿中乳酸菌的添加對(duì)糙米糕風(fēng)味影響較大，對(duì)其質(zhì)構(gòu)幾乎沒(méi)有影響。而酵母的添加對(duì)糙米糕的質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味均有顯著影響。因此設(shè)計(jì)單因素試驗(yàn)，以感官、質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味等作為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究乳酸菌添加量、乳酸菌前發(fā)酵時(shí)間、乳酸菌前發(fā)酵溫度、酵母添加量、混合發(fā)酵溫度、混合發(fā)酵時(shí)間等工藝參數(shù)對(duì)發(fā)酵糙米糕品質(zhì)的影響。

1.2.3 正交試驗(yàn) 針對(duì)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取對(duì)發(fā)酵糙米糕質(zhì)構(gòu)影響最大的幾個(gè)因素（酵母添加量、混合發(fā)酵溫度、混合發(fā)酵時(shí)間），進(jìn)行正交試驗(yàn)，確定最佳發(fā)酵工藝條件。

1.2.4 質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定 將蒸煮好的發(fā)酵糙米糕冷卻 30 min后，切成直徑 55 mm、高 1.5 cm、重 35 g的大小，用TA-XT plus進(jìn)行質(zhì)構(gòu)測(cè)定。測(cè)定參數(shù)為：P/25R探頭，TPA模式，校正高度25 mm，測(cè)前速度 3 mm/s，測(cè)中速度 1 mm/s，測(cè)后速度 2 mm/s，應(yīng)變位移40%，引發(fā)力5g，獲取速度200 PPS，取6次測(cè)定的平均值[7]。

1.2.5 風(fēng)味成分分析 SPME提取香氣成分：精密量取發(fā)糕樣品5 g移入20 mL的頂空瓶中，用PTFE/硅橡膠隔墊密封壓緊，于60℃磁力攪拌器上加熱平衡15 min后，使用CAR/DVB/PDMS 3層復(fù)合萃取頭頂空吸附40 min（一直保持60℃水?。?，然后將萃取頭插入GC進(jìn)樣口，解析5 min。平行3次[8]。

氣相色譜條件：色譜柱為 HP-5MS 5%Phenyl Methyl Silox（30 m×250 μm×0.25 μm）；進(jìn)樣口溫度為250℃，檢測(cè)器溫度為250℃，載氣為氦氣，流速0.8 mL/min，不分流；升溫程序：50 ℃保溫 1 min，以5℃/min升到240℃，保溫1 min[9-10]。

質(zhì)譜條件：電子轟擊（electron impact，EI）離子源，電子能量70 eV，離子源溫度280℃，四級(jí)桿溫度150℃。

1.2.6 pH測(cè)定 取10 g發(fā)酵米漿樣品，加入90 mL去離子水混勻，以5000 r/min轉(zhuǎn)速離心10 min，用pH計(jì)測(cè)上清液pH值。

1.2.7 感官評(píng)價(jià) 選用十人評(píng)分法，由10位有經(jīng)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室人員組成評(píng)價(jià)小組，對(duì)米發(fā)糕的香氣、滋味、結(jié)構(gòu)、粘性、彈性、軟硬度進(jìn)行感官評(píng)分，具體標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 米發(fā)糕感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table1 Scoring criteria for sensory quality of brown rice steam sponge cake

1.2.8 數(shù)據(jù)處理方法 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以平均值加標(biāo)準(zhǔn)偏差的形式表示，采用Orgin9.0軟件作圖，SPSS19.0軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 乳酸菌添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)發(fā)酵糙米糕感官品質(zhì)的影響 乳酸菌粉以 0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%的比例加入發(fā)酵米漿，28℃發(fā)酵4 h后，加入2%的酵母繼續(xù)發(fā)酵2 h，制作成發(fā)酵糙米糕后進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。乳酸菌添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)與發(fā)酵糙米糕感官品質(zhì)的關(guān)系見(jiàn)表2，結(jié)果表明當(dāng)乳酸菌粉添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%時(shí)，發(fā)酵糙米糕的感官評(píng)分最高。原因是乳酸菌添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)較少時(shí)，發(fā)酵作用不顯著，產(chǎn)生的小分子糖少，酸味不明顯，同時(shí)產(chǎn)生的氨基酸、酯類等風(fēng)味物質(zhì)少[11]，對(duì)風(fēng)味影響小。而當(dāng)乳酸菌添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)太大，產(chǎn)生的乳酸過(guò)多，酸味重味道不愉悅。當(dāng)乳酸菌粉添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%時(shí)，感官評(píng)分最高。

表2 乳酸菌粉添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)發(fā)酵糙米糕感官評(píng)分的影響（±s）Table2 Effect of lactic acid volume on the sensory quality of brown rice steam sponge cake（±s）

表2 乳酸菌粉添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)發(fā)酵糙米糕感官評(píng)分的影響（±s）Table2 Effect of lactic acid volume on the sensory quality of brown rice steam sponge cake（±s）

乳酸菌粉添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%比容香氣滋味粘性軟硬度10.50±0.50 1.51 3.83±1.04結(jié)構(gòu)13.00±0.50 6.33±0.29 0.35.27±0.25 6.13±0.03 69.39±1.94 14.33±1.04 10.83±0.76 13.33±0.76 6.07±0.02 16.00±1.32 12.83±0.29 6.17±0.29 71.57±2.27 15.67±0.29 12.83±1.26 13.00±0.50 0.91 4.17±0.76 5.61±0.02 8.00±0.50 0.66.50±0.50 7.50±0.50 76.78±1.59 16.33±0.58 14.00±0.50 1.26.21±0.03 16.00±0.50 7.83±0.29 13.33±0.76 8.17±0.29 81.87±1.55 10.83±0.76 6.12±0.01 15.00±1.00 13.67±0.76彈性10.50±1.50總分8.33±0.29 7.75±0.25 72.21±2.43

2.1.2 乳酸菌前發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵糙米糕風(fēng)味的影響 在米漿中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.2%的乳酸菌粉后，在28℃條件下單獨(dú)發(fā)酵0、4、8、16 h再加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%的酵母混合發(fā)酵2 h后制成米糕，用GC-MS對(duì)米糕的風(fēng)味進(jìn)行分析，結(jié)果如表3所示。

GC-MS檢測(cè)出總的風(fēng)味物質(zhì)種類為26種，乳酸前發(fā)酵時(shí)間為0 h時(shí)，檢測(cè)到的風(fēng)味物質(zhì)為21種。主要為醇類、酸類、酯類以及醛酮類。其中醇類是重要的呈香物質(zhì)，酸類是與醇類反應(yīng)生成酯類的前驅(qū)物，醛酮類物質(zhì)是結(jié)合態(tài)香氣物質(zhì)種類最多的一類化合物[12]。從表3中可以看出大部分風(fēng)味物質(zhì)的相對(duì)含量在發(fā)酵0 h和4 h出現(xiàn)明顯的差別。前發(fā)酵時(shí)間為4 h時(shí)，風(fēng)味物質(zhì)的相對(duì)含量出現(xiàn)大幅度增長(zhǎng)，1-己醇含量從0.48%變成1.19%，達(dá)到最大值，乙偶姻從0.1%變成4.71%；4 h之后除去少量風(fēng)味物質(zhì)相對(duì)含量出現(xiàn)下降的情況，比如乙醇在單獨(dú)發(fā)酵4 h時(shí)達(dá)到最大值30.28%，己醛相對(duì)含量達(dá)到0.64%，之后含量逐漸減少，大部分風(fēng)味物質(zhì)相對(duì)含量雖然也有增長(zhǎng)，但是增長(zhǎng)幅度大大減小，只有少量風(fēng)味物質(zhì)相對(duì)含量增長(zhǎng)明顯，但是從發(fā)酵時(shí)間考慮時(shí)間間隔卻長(zhǎng)很多，所以，綜合考慮乳酸菌單獨(dú)發(fā)酵時(shí)間為4 h。

2.1.3 乳酸菌前發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵糙米漿pH的影響根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，在米漿中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.2%乳酸菌粉發(fā)酵4 h，發(fā)酵溫度分別選擇20、24、28、32、36、40℃，測(cè)定發(fā)酵液的酸度，確定乳酸菌最佳發(fā)酵溫度。從表4可以看出pH值變化的總體趨勢(shì)是隨發(fā)酵溫度升高而降低，溫度越高乳酸菌生物活性越大，產(chǎn)生乳酸越多，當(dāng)發(fā)酵溫度為28℃時(shí)，發(fā)酵糙米糕酸甜適中，口感最好。

表3 乳酸菌發(fā)酵不同時(shí)間發(fā)酵糙米糕風(fēng)味的GC-MS分析Table3 Composition of volatile flavor compounds in different brown rice sponge cake by GC-MS

表4 不同溫度發(fā)酵糙米漿的pH值Table4 Effect of fermentation temperature on pH of rice milk

2.1.4 酵母添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)發(fā)酵糙米糕質(zhì)構(gòu)的影響 將酵母加入完成乳酸前發(fā)酵階段的米漿中，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%。發(fā)酵2 h后制作成米糕測(cè)定其質(zhì)構(gòu)特性。如圖1所示，隨著酵母添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，發(fā)酵糙米糕硬度和粘附性先減小后增大，彈性和凝聚力先增大后減小。當(dāng)酵母菌數(shù)量較少時(shí)，無(wú)法形成足夠的CO2來(lái)支撐米糕的氣孔結(jié)構(gòu)，米糕質(zhì)構(gòu)緊實(shí)。隨著酵母量的增加，米糕內(nèi)部氣孔逐漸增大，質(zhì)構(gòu)變疏松。當(dāng)酵母量過(guò)大則會(huì)使米糕內(nèi)部氣孔大而數(shù)量少，質(zhì)構(gòu)變差[13]。

圖1 酵母添加量對(duì)發(fā)酵糙米糕質(zhì)構(gòu)特性的影響Fig.1 Effect of yeast addition on the textural properities of brown rice steam sponge cake

2.1.5 混合發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵糙米糕質(zhì)構(gòu)的影響混合發(fā)酵階段固定酵母添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%，分別在 20、24、28、32、36、40 ℃混合發(fā)酵 2 h， 制作成米糕后測(cè)定其質(zhì)構(gòu)特性。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)分析后結(jié)果如圖2所示，隨著發(fā)酵溫度的升高，發(fā)酵糙米糕的硬度和粘附性的總體趨勢(shì)表現(xiàn)為先下降后上升，彈性和凝聚力的趨勢(shì)正好相反為先上升后下降。一般情況下，粘度值較大的米糕表現(xiàn)為粘牙甚至糊嘴，彈性值的高低決定了米糕是否爽口，凝聚力較大的米糕相對(duì)有嚼勁而凝聚力小的米糕軟爛口感不好。發(fā)酵溫度過(guò)低，微生物生長(zhǎng)緩慢；發(fā)酵溫度過(guò)高，破壞微生物本身結(jié)構(gòu)而失去活性[14]。溫度過(guò)高或過(guò)低都不利于酵母生長(zhǎng)，使得CO2量不足，米糕硬度增大、彈性減小難咀嚼。發(fā)酵溫度為32℃時(shí)，有利于酵母生長(zhǎng)，硬度和粘附性達(dá)到各自的最小值，彈性和凝聚力達(dá)到各自的最大值。

圖2 混合發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵糙米糕質(zhì)構(gòu)特性的影響Fig.2 Effect of fermentation temperature on the textural properities of brown rice steam sponge cake

2.1.6 混合發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵糙米糕質(zhì)構(gòu)的影響固定其他發(fā)酵條件同上，混合發(fā)酵時(shí)間分別為1、1.5、2、2.5、3、4 h。從圖 3 可以看出隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，米糕硬度逐漸減小，粘度值先減小后增大，彈性和凝聚力總體變化趨勢(shì)為先增大后減小，在發(fā)酵2.5 h時(shí)出現(xiàn)最大值。主要原因可能是發(fā)酵時(shí)間短酵母產(chǎn)氣不足，隨著發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)酵母和乳酸菌對(duì)淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪的利用程度加大，小分子物質(zhì)含量增加[15]，米糕的凝膠性變強(qiáng)[16]，內(nèi)聚力增大，硬度和粘附性減小。隨發(fā)酵時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)，米糕的氣孔結(jié)構(gòu)更加疏松，持氣性變差，彈性和凝聚力下降，粘附性增大。

圖3 混合發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵糙米糕質(zhì)構(gòu)特性的影響Fig.3 Effectoffermentation timeon thetextural properities of brown rice steam sponge cake

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以混合發(fā)酵溫度、混合發(fā)酵時(shí)間、酵母添加量為因素，硬度、粘附性和彈性為指標(biāo)設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)。表5為正交試驗(yàn)因素和水平，表6為正交試驗(yàn)結(jié)果。

表5 正交試驗(yàn)因素水平表Table5 Factorsand levels of orthogonal experiment

對(duì)表6進(jìn)行單變量線性模型分析，表7結(jié)果顯示酵母添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)硬度影響極顯著，混合發(fā)酵溫度和混合發(fā)酵時(shí)間對(duì)硬度影響不顯著。各因素影響的大小順序?yàn)榻湍柑砑淤|(zhì)量分?jǐn)?shù)＞混合發(fā)酵溫度＞混合發(fā)酵時(shí)間。根據(jù)圖4可以看出硬度最小值的組合是32℃發(fā)酵3 h，酵母添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%。

表6 正交試驗(yàn)結(jié)果Table6 Results of orthogonal test

表7 硬度主體間效應(yīng)的檢驗(yàn)Table7 Test of inter subjective effect of hardness

圖4 硬度估算邊際均值Fig.4 Marginal mean value of hardness

表8表明混合發(fā)酵溫度和酵母添加量對(duì)粘附性影響顯著，混合發(fā)酵時(shí)間對(duì)粘附性影響極顯著。從圖5可以看出，其中對(duì)粘附性的影響大小順序?yàn)榛旌习l(fā)酵時(shí)間＞混合發(fā)酵溫度＞酵母添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)。根據(jù)粘附性的估算邊際均值可知，酵母添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%，在36℃下發(fā)酵3 h制作的米糕粘附性最小。

表9所示為彈性主體間效應(yīng)的檢驗(yàn)，可以看出酵母添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)彈性影響極顯著，混合發(fā)酵溫度和混合發(fā)酵時(shí)間對(duì)彈性影響不顯著。各因素對(duì)彈性影響大小順序?yàn)榻湍柑砑淤|(zhì)量分?jǐn)?shù)＞混合發(fā)酵時(shí)間＞混合發(fā)酵溫度，圖6顯示彈性最大值的發(fā)酵條件為酵母添加量2.5%，在32℃混合發(fā)酵2 h。

表8 粘附性主體間效應(yīng)的檢驗(yàn)Table8 Test of inter subjective effect of adhensiveness

圖5 粘附性估算邊際均值Fig.5 Marginal mean value of adhensiveness

表9 彈性主體間效應(yīng)的檢驗(yàn)Table9 Test of inter subjective effect of springiness

圖6 彈性估算邊際均值Fig.6 Marginal mean value of springness

2.3 感官評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果選出3組最佳組合，分別為A2B3C3、A3B3C3、A2B1C3， 對(duì)這 3 組發(fā)酵條件下制作的發(fā)酵糙米糕進(jìn)行感官分析，結(jié)果如表10所示，第2組比容稍大于其他2組，但是第3組的香氣、滋味和組織結(jié)構(gòu)以及彈性的評(píng)分明顯高于1、2組，綜合評(píng)分在3組里最高。所以確定A2B1C3為最佳試驗(yàn)組合，即酵母添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%，發(fā)酵溫度為32℃發(fā)酵2 h。

表10 3組發(fā)酵糙米糕感官評(píng)分對(duì)比Table10 Three groups of fermented brown rice cakes sensory score comparison

3 結(jié) 語(yǔ)

本試驗(yàn)用乳酸菌和酵母發(fā)酵糙米漿，制作發(fā)酵糙米糕。以主要風(fēng)味成分、質(zhì)構(gòu)特性和感官品質(zhì)為評(píng)價(jià)指標(biāo)，設(shè)計(jì)單因素試驗(yàn)選擇發(fā)酵基本條件并通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化發(fā)酵過(guò)程，最終確定最佳發(fā)酵工藝條件如下：米漿中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.2%的乳酸菌在28℃發(fā)酵4 h完成乳酸菌前發(fā)酵過(guò)程，后發(fā)酵過(guò)程酵母添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%，發(fā)酵溫度為32℃，發(fā)酵時(shí)間為2 h。此條件下制作的發(fā)酵糙米糕各項(xiàng)指標(biāo)評(píng)分最高。