酵母发酵米浆制作米发糕工艺.pdf

食品研究与开发23 年 11 月第 44 卷第 22 期应用技术基金项目：黑龙江省科技重大专项资助（2020ZX08B02）作者简介：唐慧（1996），女（汉），在读研究生，研究方向：谷物发酵。*通信作者：范洪臣（1978），男（汉），讲师，博士，研究方向：传统食品发酵。DOI：10.12161/j.issn.1005-6521.2023.22.010酵母发酵米浆制作米发糕工艺唐慧，范洪臣*，茜琳，陈凤莲，张娜（哈尔滨商业大学 食品工程学院，黑龙江 哈尔滨 150028）摘要：该研究以感官评分为指标，以乳酸菌预先发酵大米为原料，以水、糖、酵母粉的添加量，酵母发酵时间与发酵温度为单因素变量，基于响应面法优化酵母菌发酵米浆制作米发糕的工艺参数。研究表明，最佳制作工艺为乳酸菌预先发酵的湿米 500 g、水 270 mL、绵白糖 49.0 g、酵母粉 2.0 g、酵母发酵时间 2.0 h、酵母发酵温度 35，在该配方下制作出的米发糕感官评分为 87.13，米发糕的口感绵软、内部气孔均匀致密、色泽纯正、有柔和的发酵香气。关键词：乳酸菌发酵米；酵母菌发酵；米发糕；配方；感官评价Technology of Making Rice-steamed Chinese Sponge Cake with Yeast-fermented Rice PasteTANG Hui，FAN Hongchen*，XI Lin，CHEN Fenglian，ZHANG Na（College of Food Engineering，Harbin University of Commerce，Harbin 150028，Heilongjiang，China）Abstract：In this study，the process parameters for making rice-steamed Chinese sponge cake with yeast-fermented rice paste were optimized using the response surface methodology with sensory evaluation as the indicator，pre-fermented rice by lactic acid bacteria as materials，and the amounts of water，sugar，and yeast powder，as well as the fermentation time and temperature of yeast as single-factor variables.The results showed that theoptimal process parameters were as follows：500 g of pre-fermented rice by lactic acid bacteria，270 mL of water，49.0 g of powdered sugar，2.0 g of yeast powder，fermentation time of 2.0 h，and fermentation temperature of35.Under this formulation，the sensory score of the rice-steamed Chinese sponge cake was 87.13.The rice-steamed Chinese sponge cake exhibited a soft and tender texture，uniform and compact internal pores，a purecolor，and a mild fermented aroma.Key words：lactic acid bacteria-fermented rice；yeast fermentation；rice-steamed Chinese sponge cake；formula；sensory evaluation引文格式：唐慧，范洪臣，茜琳，等.酵母发酵米浆制作米发糕工艺J.食品研究与开发，2023，44（22）：68-73.TANG Hui，FAN Hongchen，XI Lin，et al.Technology of Making Rice-steamed Chinese Sponge Cake with Yeast-fermentedRice PasteJ.Food Research and Development，2023，44（22）：68-73.米发糕作为中国传统发酵米制品之一，因其发酵风味独特、气孔蓬松均匀且致密、口感柔软细腻、色泽洁白剔透等众多优点使得米发糕深受人们的喜爱1。传统米发糕制作工艺多为湿法磨浆工艺，疏松多孔的内部结构主要由米凝胶包裹酵母产生的二氧化碳组成2，因此，酵母菌发酵产气在米发糕的制作过程中发挥重要作用。传统生产米发糕多采用自然浸泡发酵或接入老浆进行发酵，但发酵过程中易受到环境与人为等因素的影响，造成菌种的活性、种类、比例发生变化，导致米发糕产品品质的稳定性难以得到保障。为了生产出产品品质稳定的米发糕，多数研究选择从老浆中筛选与分离出高发酵性能的酵母菌与乳酸菌后协同混合发酵，如刘贞等4从传统米发糕的发酵米浆中筛选发酵性能较好的菌株，斯特酒香酵母和植物乳杆菌；李美伦等5从传统发酵米浆中筛选出乳酸菌和酵母菌，对两68食品研究与开发23 年 11 月第 44 卷第 22 期应用技术种菌进行复配得到最佳比例，制作出品质优良的米发糕。随着研究的深入，很多研究人员发现通过乳酸菌发酵能改变谷物淀粉结构从而提高食品的品质6-8。例如闵伟红等9研究发现，将适量乳酸菌接到大米中浸泡，能够生产出拉伸性和口感更好的米粉；Qi 等10研究发现，经植物乳杆菌发酵的玉米制作的玉米蛋糕具有较小的硬度与较大的咀嚼性。酵母菌在淀粉类食品发酵的过程中，不仅可以通过代谢产出风味物质起呈香作用11-12，还可以产二氧化碳调整发酵食品的口感，对食品的品质起到改善的作用。江彩艳等13研究不同酵母对红薯面包的风味影响，发现经酵母发酵的面包含有多种风味物质，对面包的品质产生影响；张二芳14研究薏米发糕的制作工艺，发现酵母发酵使发糕有细腻的质地和细密的气孔。根据乳酸菌与酵母菌在米发糕中的作用，本研究以乳酸菌发酵大米为原料，后利用酵母发酵米浆产气制作米发糕，基于响应面法优化米发糕的工艺参数，以期为米发糕的制作工艺提供参考。1材料与方法1.1材料与试剂大米：黑龙江省哈尔滨市金禾米业有限公司；绵白糖：沈阳永生堂贸易有限公司；酵母粉：安琪酵母股份有限公司；清酒乳杆菌（Lactobacillus sakei）：哈尔滨商业大学食品工程学院分离保藏；MRS 培养基：北京奥博星生物技术有限责任公司。1.2设备DH3600A 微生物恒温培养箱：青岛精诚仪器仪表设备有限公司；CSI-008 立式压力蒸汽灭菌器：山东高芯生物传感器研究院有限公司；TA-new plus 质构仪：上海腾拔仪器科技有限公司；AE523 分析天平：上海舜宇恒平科学仪器有限公司；BBS-V1500-XF 洁净工作台：沈阳利科实验室设备有限公司；Q7 型小太阳豆浆机：中山市海盘电器有限公司；C21-Simple101 电磁炉：广州美的生活电器制造有限公司。1.3试验方法1.3.1工艺流程1.3.2分段式发酵米发糕操作要点1.3.2.1乳酸菌发酵米制备将大米清洗去除杂质，取 400 g 大米放入已经灭菌600 mL 的蒸馏水中，于洁净工作台中接入活化完成的清酒乳杆菌，将已经接入清酒乳杆菌的米放入 26 微生物恒温培养箱中浸泡发酵 24 h。1.3.2.2米浆制作取发酵 24 h 的米进行淘洗，称量出湿米、绵白糖、酵母粉、水一同放入豆浆机，磨浆 2 min，倒出米浆覆盖保鲜膜于微生物恒温培养箱中发酵。1.3.2.3蒸制将发酵结束的米浆放入模具中，于电磁炉上蒸制15 min，蒸制结束取出放置 1 h，米发糕制作完成，作为待测样品。1.3.3单因素试验设计以 500 g 乳酸菌发酵米为基准，水 275 mL、绵白糖50 g、酵母粉 2g、酵母发酵时间 2h、酵母发酵温度 35。选择控制变量法，依次改变水添加量（225、250、275、300、325 mL）、绵白糖添加量（30、40、50、60、70 g）、酵母粉添加量（1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 g）、酵母发酵时间（1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 h）、酵母发酵温度（31、33、35、37、39）5 个单因素变量，考察不同因素对米发糕品质影响的重要性。1.3.4响应面试验设计基于单因素试验结果，将水添加量、绵白糖添加量、酵母粉添加量确定为响应变量，感官评分确定为响应值，利用 Design Expert 8.0.6 设计三因素三水平的Box-Behnken 试验，优化出最佳配方，因素水平见表1。1.3.5感官评分选择男女比例 11、年龄范围为 2040 周岁的 10 名专业食品研究人员组成的感官评分小组，评分具体项目为米发糕的形态、色泽、气味、口感、组织 5 个方面，感官评分标准详见表 2。1.3.6质构测定米发糕的全质构测定采用探头为 P/36R 进行，测定参数15：测前与测后速度均为 5 mm/s，测定速度2 mm/s，应变位移 60%，引发力 5 g。表 1米发糕制备配方的试验设计因素及水平编码Table 1Experimental design factors and level coding ofpreparation formula of rice-steamed Chinese sponge cake水平因素A 水添加量/mLB 绵白糖添加量/gC 酵母粉添加量/g-1250401.50275502.01300602.5F8.!1M)F8F1/F.F F19!2 F 1169食品研究与开发23 年 11 月第 44 卷第 22 期应用技术表 2米发糕感官评价标准Table 2Sensory evaluation criteria of rice-steamed Chinesesponge cake1.3.7比容测定小米代替法进行米发糕比容的测定16。取蒸制完成并且在室温下冷却近 1 h 的米发糕作为测定样品，称量米发糕的质量，测量米发糕的体积，按下列公式计算米发糕的比容。S=VW式中：S 为米发糕的比容，mL/g；V 为米发糕的体积，mL；W 为米发糕的质量，g。1.4数据处理数据统计与整理分析使用 Excel 2019、SPSS 26，绘图使用 Origin 2021，响应面试验设计使用 DesignExpert 8.0.6。2结果与分析2.1单因素试验结果与分析2.1.1水添加量对米发糕感官品质的影响不同水添加量对米发糕感官品质的影响如图 1所示。由图 1 可知，随着水添加量不断增加，米发糕的感官评分先升高后降低。加入 275 mL 水时，米发糕的感官评分最高，此时米发糕的表面光滑平整，发糕内部气孔细密均匀，发糕整体蓬松柔软，易咀嚼。水添加量低于 275 mL 时，米发糕的表面稍光滑，内部气孔数量较大且少，可能是水添加量过少，酵母发酵产气的速度较慢，使发糕的发酵体积较小17，感官评分较低。当水添加量超过 275 mL 时，米发糕米糊的黏性较差，流动性较强，且成品表面易塌陷，米糊持气能力较差，米发糕的内部气孔不均匀，米发糕的感官评分较低。因此，选择水的添加量为 250300 mL 进行响应面试验。2.1.2绵白糖添加量对米发糕感官品质的影响不同绵白糖添加量对米发糕感官品质的影响如图 2 所示。由图 2 可知，随着绵白糖添加量不断增加，米发糕的感官评分先增加后降低。添加 50 g 绵白糖时，米发糕的柔韧绵软，颜色均匀洁白透亮，具有柔和的发酵香气，内部具有均匀且致密的气孔，回弹性强，米发糕的感官评分最高。当绵白糖的添加量低于 50 g 时，米发糕的蓬松柔软度较低，内部气孔均匀致密性差，咀嚼性较大，适口性较差，发糕的发酵香气较弱，感官评分较低。当绵白糖的添加量高于 50 g 时，容易造成米糊在发酵过程中造成高渗透压的内部环境18，导致米发糕的咀嚼性变大，且绵白糖的添加量过多，会使米发糕口感偏甜，发酵香气不明显，米发糕感官评分较低。因此，选择绵白糖的添加量为 4060 g 进行响应面试验。2.1.3酵母粉添加量对米发糕感官品质的影响不同酵母粉添加量对米发糕感官品质的影响如图 3 所示。类别评价标准评分形态（20 分）表面光滑，不塌陷1620表面稍光滑，轻微塌陷1015表面大面积塌陷09色泽（20 分）颜色均匀洁白，色泽透亮1620颜色较均匀，色泽较透亮1015颜色基本均匀，色泽稍透亮09气味（20 分）柔和的发酵味，无异味1620发酵香味稍淡，稍有异味1015无发酵香味，有异味09口感（20 分）柔软且易咀嚼，不粘牙1620稍柔软且咀嚼性较差，稍粘牙1015质地较硬，咀嚼性差，粘牙09组织（20 分）横截面气孔均匀且致密1620横截面气孔稍均匀，较致密1015横截面气孔不均匀，不致密09图 1水添加量对米发糕感官品质的影响Fig.1Effect of water addition on the quality of rice-steamedChinese sponge cake!#FN-图 2绵白糖添加量对米发糕感官品质的影响Fig.2Effect of powdered sugar addition on the quality of rice-steamed Chinese sponge cake4+2#FH70食品研究与开发23 年 11 月第 44 卷第 22 期应用技术由图 3 可知，随着酵母粉添加量不断增加，米发糕的感官评分呈现先增加后降低的变化趋势。添加 2 g酵母粉时，米发糕感官评分最高，米发糕柔韧绵软蓬松，发酵香气柔和，内部气孔结构致密且均匀19。当酵母粉添加量少于 2.0 g 时，米发糕弹性较差，发酵产气量较少，表皮稍光滑，气孔不均匀。当酵母粉添加量超过 2.0 g 时，产气量较多，气孔较大，且易造成发糕表皮塌陷，内部气孔不均匀，发酵香味不纯正。因此，选择酵母粉的添加量 1.52.5 g 进行响应面试验。2.1.4酵母发酵时间对米发糕感官品质的影响不同酵母发酵时间对米发糕感官品质的影响如图 4 所示。由图 4 可知，随着酵母发酵时间的不断延长，米发糕的感官评分表现出先上升后下降的变化趋势。酵母发酵时间为 2.0 h 时，米发糕极具有一定弹性，表面光滑且洁白透亮，米发糕的感官评分最高；酵母发酵时间短于 2.0 h 时，酵母在米浆体系中产气量较少、米发糕内部的气孔数量少，且致密性弱20；酵母发酵时间长于 2.0 h，米酵母发酵时间继续延长，酵母在米浆体系中产气量增加且累积，米浆内部气孔融合，造成表皮轻微塌陷，内部气孔变大，会影响米发糕的感官品质。根据感官评分得出酵母发酵时间对米发糕的品质影响不大，可确定酵母发酵时间为 2 h。2.1.5酵母发酵温度对米发糕品质的影响不同酵母发酵温度对米发糕感官品质的影响如图 5 所示。由图 5 可知，随着酵母发酵温度的升高，米发糕的感官评分表现出先增加后降低趋势。酵母发酵温度为35 时，米发糕的感官评分最高，米发糕质地蓬松有弹性，适口性强，表面光滑平整，内部气孔均匀致密。当酵母的发酵温度高于 35 时，温度过高造成酵母发酵产气受到抑制，米发糕易出现内部气孔分布不均匀，且弹性略微下降。根据酵母发酵温度对米发糕品质的影响可以得出，酵母发酵温度对米发糕的感官评分整体影响较小，确定酵母发酵温度为 35。2.2响应面试验结果与分析2.2.1响应面试验结果与分析利用 Design Expert 8.0.6 进行三因素三水平的Box-Behnken 试验，试验设计及结果见表 3。通过对表 3 的试验结果进行回归拟合，得到多元图 3酵母粉添加量对米发糕感官品质的影响Fig.3Effect of yeast powder addition on the quality of rice-steamed Chinese sponge cake图 4酵母发酵时间对米发糕感官品质的影响Fig.4Effect of fermentation time on the quality of rice-steamedChinese sponge cakeF FKIF F#表 3Box-Behnken 试验设计及结果Table 3Box-Behnken test design and results试验号 A 水添加量 B 绵白糖添加量C 酵母粉添加量 感官评分1-1-1076.1721-1062.463-11070.88411063.165-10-179.13610-165.177-10178.43810166.1790-1-175.321001-172.14110-1176.321201172.171300086.001400086.801500085.151600085.131700086.69F 1#FH图 5酵母发酵温度对米发糕感官品质的影响Fig.5Effect of fermentation temperature on the quality of rice-steamed Chinese sponge cake71食品研究与开发23 年 11 月第 44 卷第 22 期应用技术二次回归模拟方程为 Y=85.95-5.96A-1.49B+0.17C+1.50AB+0.42AC-0.24BC-9.77A2-0.81B2-3.95C2。2.2.2显著性检验及方差分析回归模型方差分析如表 4 所示。由表 4 可知，模型 PBC，即水添加量绵白糖添加量酵母粉添加量。一次项 A 和二次项 A2、B2、C2的影响达到了极显著水平，一次项 B、交互项 AB 的影响均达到了显著水平。2.2.3双因素的交互作用分析响应面试验设计生成的响应曲面如图 6 所示。由图 6 可知，水添加量与绵白糖添加量交互作用的响应面坡度趋势陡峭、等高线趋于椭圆形，表明水添加与绵白糖添加量交互作用对米发糕感官评分影响较大，水添加量与绵白糖添加量交互作用显著，与方差分析结果一致。2.2.4验证试验米发糕的最优配方组合通过 Design Expert 8.0.6软件得出，最优配方为 268.31 mL 水、48.76 g 绵白糖、1.99 g 酵母粉，此条件下米发糕的理论感官评分为87.093 7。考虑到实际操作的便捷性，将预测最优方案调整为水添加量 270 mL、绵白糖添加量 49.0 g、酵母粉添加量 2.0 g，在此条件下进行 3 次验证试验，得到米发糕的感官评分 87.13，与理论值非常接近，证明采用响应面优化米发糕的回归方程拟合了良好，获得工艺参数准确可靠。2.3米发糕品质特性比较根据响应面试验的结果，对确定的最优米发糕与2 种市售米发糕进行感官品质特性比较（将最优组合定为 1 号、市售米发糕 1 定为 2 号、市售米发糕 2 定为3 号），结果见表 5。由表 5 可知，1 号米发糕的硬度最低，弹性大，回复性大，感官评分较高，米发糕的内部气孔细密且均匀，米发糕的比容最大，米发糕柔软蓬松；2 号米发糕的硬度稍大，咀嚼性最大，米发糕内部气孔比 1 号稍大，发酵香味轻，口感偏甜；3 号米发糕的硬度最大，弹性较小，米来源平方和 自由度均方F 值P 值显著性模型1 132.749125.86238.570.000 1*A308.141308.14584.070.000 1*B24.22124.225.910.000 3*C0.2210.220.420.538 0AB15.96115.9630.250.000 9*AC0.7210.721.370.280 2BC0.2410.240.450.525 7A2381.961381.96724.000.000 1*B2253.681253.68480.840.000 1*C274.43174.43141.090.000 1*残差3.6970.3失拟项1.1130.370.570.663 1不显著纯误差2.5840.65总误差1 136.4416表 4回归模型的方差分析Table 4Variance analysis of regression model注：*表示影响显著，0.01P0.05；*表示影响极显著，P0.01。a.水添加量与绵白糖添加量b.水添加量与酵母粉添加量c.绵白糖添加量与酵母粉添加量图 6各因素的交互作用对米发糕感官评分影响的响应面图Fig.6Response surface diagram of the interaction of variousfactors on the sensory score of rice-steamed Chinese sponge cakeA 水添加量/mLC 酵母粉添加量/g感官评分653002902802702602506070758085901.61.82.02.22.44035455055A 水添加量/mLB 绵白糖添加量/g感官评分653002902802702602506070758085904052566040354550554844C 酵母粉添加量/g1.61.82.02.22.4B 绵白糖添加量/g405256604844感官评分60708090405072食品研究与开发23 年 11 月第 44 卷第 22 期应用技术表 5米发糕品质特性测定比较Table 5Comparison of quality characteristics of rice-steamed Chinese sponge cake发糕表皮颜色偏暗黄、不透亮，口感黏腻，适口性差，感官评分最低。最优配方制作出的米发糕具有良好的质构特性、较大的比容、较高的感官评分，发糕柔韧绵软蓬松、颜色洁白透亮、内部气孔均匀致密，口感良好。3结论本研究确定了米发糕的最佳制备配方：水添加量270 mL、绵白糖添加量 49.0 g、酵母粉添加量 2.0 g、酵母发酵时间 2.0 h、酵母发酵温度 35。在此条件下，制作的米发糕柔软蓬松、表皮光滑且不塌陷、颜色洁白透亮、内部气孔均匀致密、适口性强、黏弹性适中，可以为米发糕的生产研究提供参考依据。参考文献：1龚川杰,姜萌艺,李美伦,等.不同发酵方式及发酵剂菌比对米发糕挥发性成分的影响J.食品研究与开发,2019,40(24):124-131.GONG Chuanjie,JIANG Mengyi,LI Meilun,et al.Effects of different fermentation methods and the ratio of starter bacteria on volatilecomponents of rice cakeJ.Food Research and Development,2019,40(24):124-131.2沈伊亮,陈德文,李秀娟,等.大米品种特性与米发糕质构特性的相关性研究J.食品科学,2009,30(7):79-82.SHEN Yiliang,CHEN Dewen,LI Xiujuan,et al.Correlation between characteristics of rice and texture properties of steamed ricesponge cakeJ.Food Science,2009,30(7):79-82.3刘冬梅,邝嘉华,黄燕燕,等.复合乳酸菌发酵米发糕风味物质及储存特性J.华南理工大学学报(自然科学版),2021,49(11):1-8.LIU Dongmei,KUANG Jiahua,HUANG Yanyan,et al.Flavor compounds and storage property of lactic acid bacteria fermented ricecakeJ.Journal of South China University of Technology(NaturalScience Edition),2021,49(11):1-8.4刘贞,刘小翠,赵思明,等.发酵米浆中高发酵性能酵母菌和乳酸菌的筛选和鉴定J.食品科学,2010,31(7):232-235.LIU Zhen,LIU Xiaocui,ZHAO Siming,et al.Screening and identification of strains of yeast and Lactobacillus with high fermentationperformance from fermented rice slurryJ.Food Science,2010,31(7):232-235.5李美伦,姜萌艺,龚川杰,等.乳酸菌、酵母菌的筛选鉴定及其在米发糕中的应用J.食品与机械,2019,35(5):14-20.LI Meilun,JIANG Mengyi,GONG Chuanjie,et al.Screening and identification of lactic acid bacteria and yeasts and its application infermented rice cakeJ.Food&Machinery,2019,35(5):14-20.6YI C P,YANG Y W,ZHOU S M,et al.Role of lactic acid bacteria inthe eating qualities of fermented rice noodlesJ.Cereal Chemistry,2017,94(2):349-356.7BIAN X,CHEN J R,YANG Y,et al.Effects 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