《食品科学》：上海应用技术大学宋诗清教授等：馒头挥发性风味物质研究进展

馒头是以小麦面粉为原料，加入发酵剂和水及其他辅料，经过和面、成型、发酵、蒸制过程制作而成。传统发酵剂制作的馒头和商业酵母制作的馒头在风味上有很大的差异，传统发酵剂不仅改善了馒头的质地、风味和营养特性，而且通过抑制有害微生物生长，延缓了馒头变质的过程，延长了馒头的保质期。经国内外研究表明，发酵剂种类、原料以及制作工艺对馒头风味影响具有重要作用。

上海应用技术大学香料香精技术与工程学院的付元哲、黄雅玲、宋诗清*等对现阶段影响馒头风味形成的主要因素进行综述，为馒头风味研究提供参考。

1 不同发酵剂对馒头风味形成的影响

1.1 单一酵母发酵剂

酿酒酵母作为工业单一酵母发酵剂中的主要酵母菌种，其发酵能力强，主要通过糖的乙醇发酵产生二氧化碳，从而增加馒头体积，在发酵过程中起着关键的作用。单一酵母馒头制作过程简单，因此大多用于商业生产。馒头可以通过酿酒酵母的纯培养物进行发酵。Zhang Guohua等通过研究酿酒酵母对馒头面团发酵过程中挥发性物质及代谢产物的影响，发现了一种独特的香气特征，包括一些先前报道的芳香化合物和一些从未报道的芳香醛（(E)-2-癸烯醛和2-十一烯醛）和酮（2-庚酮和2-壬烷酮）。这些芳香化合物可能来源于小麦面粉本身，可能由面粉的天然酶和微生物菌群所产生。

商业酵母有鲜酵母、半干酵母、干酵母等种类。不同种类的酵母发酵所产生的风味物质有所不同，风味物质的种类和含量又与馒头整体的感官接受性密切相关。不同类型的发酵剂所制馒头的挥发性香气化合物的相对含量及种类之间具有一定的差异，这种差异会影响馒头整体所表现出的香气特征。研究发现CF1303馒头具有强烈的甜味和甜味回味属性，CF1318馒头具有奶香、小麦香、酵母味属性，而CL10138馒头呈现出明显的酸味、酒味和面粉味属性。CF1303馒头、CF1318馒头和CL10138馒头所特有的关键香气物质分别为愈创木酚，β-月桂烯、肉桂酸甲酯和壬醛，2-甲基丁酸。这些关键的香气化合物的差异是不同馒头整体风味呈现差异的重要原因之一。

1.2 传统混菌发酵剂

我国的传统发酵剂一般采用小麦粉、玉米粉或麸皮等原料经长时间发酵，揉搓成型后汽蒸、晒干而成。传统发酵剂发酵过程为混菌发酵，包含了很多菌种，其或多或少对馒头风味的形成有一定的作用。其中酵母菌、乳酸菌和醋酸菌等微生物对馒头风味的形成起着关键性作用。酸面团中的微生物菌群复杂多样，可以看作是一个较为完整的微生物体系。酵母菌可以通过Ehrlich途径将部分氨基酸转氨、脱羧，最终形成芳香族杂醇油和杂醇酸，从而产生香气。而乳酸菌通过其代谢及酶系生物转化，产生醛类、醇类、酯类、酮类等香气物质。醋酸菌菌株主要以醋酸为代谢产物，在发酵过程中会产生一些有机酸，能够赋予馒头绵、酸、香等风味特征。由此可见，微生物在馒头挥发性化合物的形成过程中发挥着重要作用。随着学者对传统发酵剂微生物菌群与多样性研究的逐渐深入，更多人认为微生物的多样性是影响发酵面团最终风味的关键因素。如图1所示，不同的发酵剂在发酵过程中起作用的主要微生物之间存在一定的相似性，但并非完全相同。微生物种类的多样性造成了代谢产物的多样性，进而形成了不同地区传统发酵剂馒头的独特风味。老面、酵子与酒曲作为传统混菌发酵剂具有很多相似之处，关于它们的叫法很多地方也不统一，有的地区会将老面与酵子当作同一类发酵剂，关于这两种发酵剂的界定较为模糊，其本质差异可能是发酵源与制作材料的差别。本文参考马先红等的报道将老面与酵子分开阐述。

1.2.1 老面

老面馒头主要依靠野生酵母及其他菌种混合发酵制作。将每次发酵完成后的面团留下作为下次发酵菌种来源，即为老面。老面馒头是以老面作为发酵剂，经馒头发酵工艺蒸制而成。与酵母馒头相比，其含有的酵母菌的数量和活力相对较低，因此发酵力低下，面团发酵的时间相对较长。在众多微生物的发酵之下，产生了大量的挥发性香气化合物，形成了其特有的风味。老面发酵能够提高馒头风味物质种类和含量，有机酸的产生及其酯化反应是其风味丰富的重要原因之一。

馒头风味物质组成主要取决于面团发酵中微生物的转化及酶促反应。老面面团中的微生物优势菌种为乳酸菌和酵母菌，其比值为100∶1，在面团中的菌落总数分别为10 7 ～10 9 CFU/g和10 5 ～10 7 CFU/g。酵母菌与乳酸菌的复杂微生物菌群使其发酵的产品具有特殊的风味。前人研究发现，菌种组成的差异可能与地理位置不同有关。表1对国内外文献中不同地区的老面酸面团的主要优势菌群所包含的主要菌种进行了总结。其中酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）是老面馒头发酵面团中必不可少的菌种。

微生物多样性的研究大多采用高通量测序完成。Suo Biao等采用宏基因组基因扩增测序技术，分析了以新乡和菏泽两种中国传统老面发酵剂制备的发酵面团中微生物的多样性并对挥发性物质进行测定。结果表明，两种发酵面团中微生物均以酵母菌、乳杆菌和片球菌属为主。与用商业酵母制备的样品相比，用传统老面发酵剂制备的样品中发现了更多的挥发性物质。在新乡和菏泽的样品中，2-苯乙醇含量均显著高于商业酵母样品。这些结果表明，老面发酵剂中不同于商业酵母的微生物对馒头特有风味物质的形成具有一定的影响，使得老面发酵馒头挥发性物质种类或含量高于商业酵母发酵馒头。

1.2.2 酒曲

在经过充分蒸煮的白米中，移入曲霉的分生孢子，然后保温，米粒上即茂盛地生长出菌丝，此即酒曲。酒曲不仅可以用来制造酒、甜酒等产品，还可以当作馒头的发酵剂。酒曲发酵能够改善馒头品质，减缓馒头老化速度，从而提升馒头的口感及风味。有研究指出，制曲工艺、地域及环境等因素使得酒曲中的主要微生物及其特性呈现出一定的差异性，对酒曲发酵微生物的多样性分析也是现阶段酒曲发酵研究的重要内容。

以酒曲作为发酵剂发酵出的馒头风味较好，因为酒曲中的微生物及酶系格外丰富，在霉菌等微生物的协同作用下，将面团中的大分子物质降解，丰富了酒曲发酵馒头整体的风味及营养。胡丽花通过分析得到甜酒曲中根霉菌的活菌数约为10 3 ～10 4 CFU/g。根霉能产生丰富的淀粉酶，使淀粉变为糖分，具有很好的糖化性能。生成的糖类物质可以丰富馒头口感。除此之外还能分泌酸性蛋白酶、酒化酶，并且产生乳酸、琥珀酸等代谢产物，能够增强馒头的风味。

甜酒曲的种类、地域及原料的差异都会影响其所制馒头的风味。国内目前关于将米酒作为发酵剂应用于老面馒头方面的研究还较为缺乏。孙祥祥研究了米酒发酵馒头与普通酵母馒头的挥发性香气成分之间的差异。在米酒发酵馒头中醇类、酯类以及杂环类对其风味影响较大，主要呈现脂香和花香；而酵母馒头呈现脂香和果香。与之相比，米酒所制馒头挥发性香气成分种类更为复杂多样，含量更加丰富，所以米酒曲发酵使馒头口感和风味更佳。

1.2.3 酵子

酵子通常是以米粉、小麦粉或玉米粉等谷物为主要原料，在酵母菌、乳酸菌等多种微生物的协同作用下多次发酵而成。酵子发酵面团微生物丰富，其发酵时间长，能提高面团柔软度，进而改善其组织结构。且发酵过程中会发生复杂的化学反应如糖化、酯化等，从而产生各种风味物质。

杨可等在对陕西关中不同地区酵子的细菌及真菌菌群多样性研究时，发现醋酸杆菌属（Acetobacter）和Lactobacillus为酵子中的优势菌群，丝孢酵母属（Trichosporon）为大荔地区优势真菌属。链格孢属（Alternaria）和丛赤壳科（Nectriaceae）为武功地区优势真菌。对不同地区的酵子多样性研究发现，微生物菌群的结构和多样性差别较大，具有较为明显的区域性特色。Zhang Guohua等对酵子进行分析，发现明串珠菌属（Leuconostoc）、Weissella和Lactobacillus为酵子中的优势菌群，这与杨可等的研究结果相似。在酵母菌、乳酸菌、芽孢杆菌及醋酸杆菌菌体大量增殖发酵面团的同时，产生的次级代谢产物能够影响酵子馒头的风味和质地。冯婕等从酵子馒头中鉴定出主要挥发性物质有27 种，对馒头整体香气特征有一定的影响。酸类化合物十六酸赋予酵子馒头一定的酸味特征；酵子馒头与酵母馒头的挥发性化合物在种类和相对含量上有明显差异，这导致两者表现出不同的香气特征。

综上可见，不同天然发酵剂馒头的重要风味香气化合物种类以及相对含量不同，使馒头整体呈现的香气属性具有一定的差异。表2总结了文献中具有代表性（包括但不限于稀释因子值较大、OAV＞1、风味阈值较小以及含量较高）的香气物质，根据表2数据绘制了不同的发酵剂所制馒头代表性香气轮图，见图2。可以看出老面馒头代表性香气物质以及香气属性相对较多，这与不同发酵剂微生物菌群种类和数量之间的差异有关。

1.3 人工复配发酵剂

通过筛选优质菌种进行复配的复合发酵剂，结合了老面混菌发酵的风味多样性以及活性干酵母的发酵优势，具有发酵力强、风味多样性的特点。复合发酵剂馒头在风味、营养及口感上表现良好，是现阶段较为热门的研究方向。

研究发现，酵母菌与乳酸菌复配体系发酵过程中乳酸菌发酵起始数量为1.29×10 6 ～2.45×10 7 CFU/g，酵母菌起始数量为4.57×10 7 ～7.41×10 7 CFU/g。在两者混合发酵的整个过程中，酵母菌与乳酸菌的数量均成倍增加。其中发酵乳杆菌（L.fermentum）、食窦魏斯氏乳酸菌（W.cibaria）和乳酸片球菌（P.acidilactici）增长显著。这是由于乳酸菌在复配发酵过程中，能够促进酵母糖酵解及三羧酸循环，从而促进乙醇及相关风味化合物的生成。加入复配菌种能够促进酵母对碳水化合物和氨基酸的代谢，氨基酸代谢能够促进风味物质的产生，从而提高整体的风味。

通过菌种复配得到的复合发酵剂在一定程度上弥补了普通酵母发酵剂所致风味物质较少的缺点，通过特定比例的复配甚至可以比传统发酵剂所制馒头风味更好。刘晨等研究发现，阈值较低酯类物质能赋予馒头特殊的香气特征，在复合发酵剂馒头与老面馒头中检出5 种酯类物质：乳酸乙酯（50 mg/kg）、乙酸乙酯（0.005 mg/kg）、辛酸乙酯（0.019 3 mg/kg）、乙酸异戊酯（0.000 15 mg/kg）和癸酸乙酯（0.005 mg/kg），且复合发酵剂馒头的酯类化合物相对含量较高。综合风味分析结果发现，复合发酵剂馒头和老面馒头检出的关键风味物质相似且数量多于酵母馒头，其中复合发酵剂馒头所检出的关键挥发性风味物质在含量上要略高于老面馒头。

发酵剂对馒头挥发性香气物质的影响主要取决于发酵剂中微生物的代谢作用，其本质为酶的作用，因而可以直接利用酶制剂改善馒头风味。碱性蛋白酶和谷氨酰胺转氨酶可以增强无麸质谷物馒头的鲜味和咸味，减弱其苦味和涩味。成品馒头的醛类和芳香类化合物升高，从而提升了馒头整体的风味。

2 不同原料对馒头风味的影响

除了主要影响因素发酵剂外，原料、工艺等对馒头风味的影响也格外重要。传统的馒头大都采用小麦面粉作为主要原料，面粉原料本身就含有一定的风味物质，例如正己醇、2-戊基呋喃、3-甲基丁醇等。面粉中碳水化合物和蛋白质在发酵过程中会降解成小分子物质，面粉在存储过程中也会发生脂肪氧化，生成风味前体物质。这些因素都会影响馒头的风味。

不同的原料自身所含的特殊风味物质对所制馒头主体风味也会产生影响。王慧洁等在对不同原料馒头风味分析时发现，在相同工艺下自制甜玉米馒头（甜玉米粉质量∶小麦面粉质量＝1∶3）的风味比普通馒头丰富。沙见宇等对全麦粉馒头、面粉馒头、轻碾脱皮面粉所制馒头这3 种馒头的挥发性成分进行鉴定，分别检测出22、18、24 种挥发性物质。根据研究结果可知，不同精细程度的小麦粉在同一馒头制作工艺下产生的挥发性香气成分具有一定的差异。

人类消费逐渐倾向于健康，具有特定生理功能的食品也成为目前较为热门的研究方向。随着对馒头的研究不断多样化，国内外很多学者开发出不同原料的馒头制品，在营养、风味、功能方面都有提高。采用不同种类杂粮粉或其与小麦粉混合蒸制的杂粮馒头，可以改变馒头的风味，并能提高小麦面粉所制馒头品质及营养。张佳丽等通过气相色谱-离子迁移谱对不同杂粮馒头的风味物质进行分析，发现杂粮馒头香气物质的种类和浓度随杂粮添加量的增加而增加。通过对比分析发现，小米和荞麦馒头的挥发性成分与对照组小麦面粉所制馒头基本一致，特征挥发性成分种类较少，浓度较低，说明小米以及荞麦本身所产生的特殊风味物质影响较小。

3 不同发酵工艺对馒头风味的影响

3.1 制作工艺的影响

3.1.1 不同发酵方法的影响

目前馒头制作工艺主要分为两种，一次发酵法与二次发酵法，图3为两种发酵工艺之间的差异。两种发酵方法在工艺上差距较大（图中用虚线标出）。在发酵时间上，二次发酵较久，使得酵母等微生物具有充分的发酵时间，这些微生物代谢所产生的醇和有机酸等物质通过相互作用，能够产生风味前体物质，对馒头风味的形成具有一定的影响。工业上为了保证食品安全、节约时间以及降低成本，几乎全部采用商业酵母短时间发酵制作馒头，而传统发酵剂由于其菌群含量相对较少并不适合短时间发酵，大多采用二次发酵法。研究发现，同一原料不同工艺条件下，两种馒头挥发性香气化合物的相对含量没有非常明显的差距，但是在二次发酵馒头中检出的香气化合物的种类相较一次发酵的多了3 种；部分化合物的含量高于一次发酵。其中醇类的相对含量较一次发酵馒头增加了3.24%。具有豆香、果香以及青香的2-戊基呋喃在两种馒头检出，研究表明其为面粉本身所带的风味物质，是馒头风味中必不可少的物质。经过二次发酵的馒头，出现了苯乙烯、3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇等一次发酵从未出现过的重要风味物质。二次发酵时间长的特点使得酵母等微生物充分代谢进而产生了更多风味物质，故二次发酵所制馒头在风味水平上优于一次发酵所制馒头。发酵条件的改变可能影响了微生物的活动和代谢产物的生成，以及组分之间的相互反应，从而导致风味物质的差异。

3.1.2 不同发酵时间的影响

对于同一发酵方法，其发酵时间不同也会对馒头品质、风味等产生一定的影响，关于不同发酵时间段的风味研究可以看作是馒头风味的动态变化过程。在不同发酵阶段，有的风味物质会随发酵时间延长而增加，有些会随着发酵而降低，有些则会先上升后下降。研究发现，在馒头发酵的不同阶段，挥发性化合物变化明显，一些香气化合物如戊醇、3-甲硫基丙醇、苯乙醇的含量随发酵增加显著，其中戊醇和3-甲硫基丙醇在发酵过程中生成，说明其为酵母代谢产物。吲哚的含量在发酵过程中先上升后下降，这可能是吲哚在发酵过程中被代谢所导致。这些研究为不同发酵时间对馒头风味物质影响的研究提供了一定的数据支撑。

3.2 加碱的影响

由于传统发酵剂发酵时间长，其发酵面团具有一定的酸性。研究发现，随着发酵时间的延长，酸度逐渐增大，这可能与面团发酵过程中微生物菌群的作用有关。所以在制作过程中，碱或小苏打的加入对馒头的风味具有一定的影响。有研究发现，碱的加入会使酸面团挥发性化合物的种类减少，主要对酸类及酯类风味物质影响较大。由于酸类为酯类物质的生成提供了前提，碱的加入使酸性化合物种类及含量大幅减少，使得酯类风味物质种类及相对含量也相对减少。在加碱后出现了一些原本从未出现过的风味物质，如丁酸乙酯、甲酸己酯、吡啶高氯酸等，这些物质可能是导致加碱馒头独特香气的原因。综上所述，加碱馒头与不加碱馒头挥发性风味物质种类及相对含量存在一定差异，使其香气特征有所改变。除此之外，加碱量的多少同样对馒头整体感官及品质有一定的影响。加碱过量会导致馒头发黄、变硬甚至破裂，影响馒头的风味、外观及口感。所以除了发酵剂外，发酵条件以及制作工艺同样对馒头风味物质的产生有一定的影响。

4 结 语

随着生活质量的不断提高，人们将越来越注重馒头等食品的风味以及功能性。馒头的风味是决定馒头品质的重要原因之一，馒头的挥发性成分中主要包括醇类、酯类、醛类、酮类、芳香类等。挥发性成分的产生与馒头发酵剂中微生物有着密不可分的联系。不同种类以及不同地域的发酵剂馒头风味差异很大，这主要是由于各种发酵剂中微生物的种类、比例及含量有很大的差异。

除了发酵剂外，原材料以及制作工艺对馒头挥发性物质的产生也有重要影响。发酵剂对风味的影响机理主要表现在不同微生物的作用。如今馒头工业化生产大都采用工业酵母，因其效率高、品质稳定，相比传统发酵剂发酵更占优势，但单一菌种限制了更多风味物质的产生，使其风味较为单一，不能完全满足消费者的味蕾需求。相反，传统发酵剂口味独特，但其稳定性差，不宜进行大规模生产。人工复配发酵剂的出现理论上更适合工业化生产，但目前研究多偏向复配提高风味及稳定性方面，在实际应用方面较少提及。馒头的研究领域逐渐趋向多样化，未来开发新型发酵剂将成为热门，随着人们对营养保健等功能性食品的开发，研究具有一定功能性的馒头也是大势所趋。此外，直接利用影响馒头风味物质形成的关键酶对馒头风味进行改善也是今后研究方向之一。目前对馒头关键香气化合物的具体形成途径研究不足，因此解析不同发酵剂中微生物代谢途径与香气化合物形成的关系，实现对关键香气化合物的调控将是进一步深入研究馒头风味形成与调控机制的重要途经。

通信作者：

宋诗清教授

上海应用技术大学香料香精化妆品学部

博士生导师，美国罗格斯大学访问学者。主要研究领域为香料香精制备、美拉德反应基础科学及应用研究。2011年毕业于江南大学获得博士学位；2018—2019年，美国罗格斯大学访问学者。在热反应香精及呈味肽研究方面主持国家自然基金面上项目、青年项目，上海市教委人才项目，上海市自然科学基金项目，上海市地方能力建设项目以及企业横向合作项目10余项，完成企业合作开发课题6 项。先后以第一作者或通信作者在国内外专业学术期刊上发表科技论文80余篇，获发明专利20余项，主编教材2部，参编教材3 部。先后参与获得教育部技术发明二等奖1 项，中国轻工联合会科技进步奖一等奖1 项，中国食品科学技术学会科技创新三等奖1 项。

第一作者：

付元哲 硕士研究生

上海应用技术大学香料香精技术与工程学院

研究方向为食品风味化学，以第一作者在Journal of Agricultural and Food Chemistry 发表论文1 篇。

本文《馒头挥发性风味物质研究进展》来源于《食品科学》2024年45卷8期312-320页. 作者：付元哲，黄雅玲，冯涛，孙敏，姚凌云，王化田，宋诗清. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20230630-246. 点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑：李雄；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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