自然發(fā)酵法對豌豆淀粉理化性質(zhì)的影響

熊 柳 夏明濤 薛麗華 孫慶杰

自然發(fā)酵法對豌豆淀粉理化性質(zhì)的影響

熊 柳 夏明濤 薛麗華 孫慶杰

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，青島 266109)

豌豆在35℃下分別自然發(fā)酵0、1、3、5 d，研究對豌豆淀粉的直鏈淀粉含量、透明度、溶解度、膨潤力、黏度特性和質(zhì)構(gòu)特性等理化性質(zhì)的影響。結(jié)果表明:隨著發(fā)酵時間的延長，發(fā)酵液的pH從7下降到4．2，直鏈淀粉含量增加，透明度降低。自然發(fā)酵后豌豆淀粉的溶解度和膨潤力均降低，發(fā)酵5 d后，糊化溫度從73．05℃升高到83．55℃，峰值黏度從178．42 RVU降低到120．8 RVU，淀粉凝膠硬度從920．34 g降低到104．01 g。

豌豆淀粉 自然發(fā)酵 理化性質(zhì)

豌豆是世界各地廣泛種植的主要食用豆之一，其種植面積在豆科類農(nóng)作物中排名第4［1］。自然發(fā)酵是傳統(tǒng)谷物食品加工的一個重要方法，可以改善和提高產(chǎn)品的質(zhì)地、口感［2］。如采用乳酸菌和酵母菌對玉米進行自然發(fā)酵，制得了營養(yǎng)豐富的玉米方便面［3］;利用自然發(fā)酵對木薯淀粉進行了研究，發(fā)現(xiàn)改性后的淀粉在一定pH下具有一定的黏性和較好的彈性［4］，但是目前有關(guān)自然發(fā)酵對豌豆淀粉理化性質(zhì)的影響研究較少。

通過自然發(fā)酵對豌豆淀粉進行改性，是擴大豌豆淀粉在食品工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的重要途徑。本試驗的目的是研究自然發(fā)酵對豌豆淀粉理化性質(zhì)的影響，揭示淀粉的總直鏈淀粉含量、透明度、溶解度、膨潤力、黏度特性和質(zhì)構(gòu)特性等性質(zhì)的變化，以更好為實際生產(chǎn)提供理論依據(jù)，擴大豌豆在食品工業(yè)的應(yīng)用范圍。

1 材料與方法

1．1 材料與儀器

1．1．1 試驗材料及主要試劑

光滑豌豆:2010年產(chǎn)于山東菏澤;標(biāo)準(zhǔn)直鏈淀粉和支鏈淀粉:Sigma試劑公司;氫氧化鈉，碘，95%無水乙醇，冰乙酸均是分析純。

1．1．2 主要儀器

TA．XT plus物性儀:英國SMS公司;725型紫外可見分光光度計:上海光譜儀器有限公司;快速黏度分析儀RVA:波通瑞華(北京)科學(xué)儀器有限公司;

Cyberscan 510 pH計:新加坡儀器公司。

1．2 試驗方法

1．2．1 豌豆的自然發(fā)酵

取100 g豌豆和300 mL蒸餾水，加入1 000 mL燒杯中，浸泡豌豆，保鮮膜封口，溫度35℃，同時處理4份，發(fā)酵時間分別為0、1、3、5 d，對照為室溫下浸泡4 h。

1．2．2 發(fā)酵液pH測定及豌豆淀粉的提取

分離自然發(fā)酵后的豌豆和發(fā)酵液，測定發(fā)酵液的pH。提取淀粉，制得的淀粉在50℃恒溫箱下干燥12 h，粉碎過100目，以備試驗用。

1．2．3 不同發(fā)酵天數(shù)豌豆淀粉總直鏈淀粉含量的測定［5］

稱取100 mg所制淀粉放入50 mL三角瓶中，加入體積分?jǐn)?shù)為95%的乙醇1 mL和1 mol/L NaOH溶液9 mL在沸水浴中加熱10 min，淀粉糊化、冷卻后，用蒸餾水轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中稀釋至刻度，準(zhǔn)確吸取5 mL上述試液放入另一個100 mL容量瓶中，加入1 mL 1mol/L乙酸和1 mL 0．2%的碘液(I2)，用蒸餾水定容至刻度，靜置20 min后，在波長620 nm下用1 cm比色皿測定其吸光值。

1．2．4 透明度的測定［6］

配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)1．0%的淀粉乳(以淀粉干基計)，在沸水浴中攪拌30 min，冷卻至室溫，用水調(diào)整體積至原濃度，以蒸餾水作空白液，在620 nm下測透光率。同時處理3個樣品，取平均值。

1．2．5 溶解度和膨潤力的測定［7］

稱取0．4 g淀粉(干基計)于具塞離心管內(nèi)，調(diào)成1%的淀粉乳，分別在55、65、75、85、95 ℃下水浴加熱30 min，隔2～5 min取出振蕩，然后將其3 000 r/min離心15 min，取出上層液，于小平皿中105℃烘干，稱其水溶淀粉的含量，計算其可溶指數(shù)。稱離心管中殘余淀粉的質(zhì)量，計算其溶解度。計算公式為:

可溶指數(shù)=干燥物質(zhì)量/樣品質(zhì)量×100%

溶脹度=沉淀物質(zhì)量/樣品質(zhì)量×(1－可溶指數(shù))

1．2．6 黏度特性的測定［8］

豌豆淀粉的黏度性質(zhì)由快速黏度分析儀(RVA)測定。稱取一定量的淀粉，加入25 mL蒸餾水于鋁罐中，用旋轉(zhuǎn)槳充分?jǐn)嚢韬?，放?0 min后，開始測定。測定條件:首先以960 r/min攪拌10 s，形成均勻懸濁液后，保持160 r/min轉(zhuǎn)速至試驗結(jié)束。測定程序為初始溫度為50℃保持1 min，然后以12℃/min提高到95℃，在95℃保持2．5 min，再以12℃/min降至50℃并保2 min，整個測定過程13 min。記錄淀粉的糊化溫度、峰值黏度、谷值黏度、回生值、衰減值等。

1．2．7 質(zhì)構(gòu)特性的測定［9］

在RVA分析后，于樣品筒中保存，冷卻至室溫封保鮮膜密封，防止水分蒸發(fā)，并在冰箱保鮮層放置4 h，采用TA．XT plus物性儀進行凝膠質(zhì)構(gòu)特性的測定，主要參數(shù)如下:運行模式:Texture Profile Analysis(TPA);測前速度:1．00 mm/s;測試速度:1．00 mm/s;測后速度:1．00 mm/s;形變量為:30．00%;探頭:10 mm 圓柱型(P/0．5R)。

2 結(jié)果與分析

2．1 發(fā)酵液pH的變化

豌豆在35℃恒溫下進行自然發(fā)酵，每天對發(fā)酵液的pH進行測定，具體結(jié)果如圖1。

圖1 豌豆發(fā)酵液pH的變化

由圖1可以看出:自然發(fā)酵5 d后，豌豆發(fā)酵液的pH從7下降到4．2。自然發(fā)酵是利用豌豆本身所攜帶的微生物進行發(fā)酵的，所以發(fā)酵初期由于微生物數(shù)量少，pH下降較慢，當(dāng)發(fā)酵進行一段時間后，pH下降速度加快，說明微生物大量繁殖;當(dāng)發(fā)酵到3 d時，pH下降速度再次降低并逐漸趨于穩(wěn)定，說明微生物的生長繁殖進入對數(shù)期。本結(jié)果與王峰等［10］對浸泡大米的成分的研究結(jié)論相符合。

2．2 不同發(fā)酵天數(shù)的豌豆淀粉總直鏈淀粉含量的變化

根據(jù)所測吸光值計算出不同發(fā)酵天數(shù)的豌豆淀粉直鏈淀粉的含量，如圖2所示。

圖2 發(fā)酵不同時間的豌豆淀粉的總直鏈淀粉含量

由圖2可知:經(jīng)過發(fā)酵，豌豆淀粉的直鏈淀粉含量增加。自然發(fā)酵時，在微生物和酸的作用下，支鏈淀粉發(fā)生斷鏈或脫支，產(chǎn)生了部分直鏈淀粉，同時發(fā)酵作用對無定形區(qū)的影響比較明顯，脂肪被降解釋放出被包埋的淀粉液會影響到直鏈淀粉的含量。試驗結(jié)果與王峰［11］在對自然發(fā)酵對大米淀粉含量和結(jié)構(gòu)的研究結(jié)論基本一致。

2．3 不同發(fā)酵天數(shù)豌豆淀粉透明度的變化

發(fā)酵0、1、3、5 d的豌豆淀粉透明度如圖3所示。

圖3 發(fā)酵不同時間的豌豆淀粉的透明度

由圖3可知，發(fā)酵后豌豆淀粉糊的透明度有所降低。這是由于自然發(fā)酵使直鏈淀粉含量增加，而直鏈淀粉在糊化過程中很容易發(fā)生分子的重排和互相締合，會使透明度降低。透明度與淀粉顆粒結(jié)構(gòu)和糊化特性有關(guān)，糊化后的淀粉分子重新相互締合的程度是影響透明度的重要因素。自然發(fā)酵可能影響淀粉顆粒結(jié)構(gòu)及其糊化特性，因此會影響淀粉的透明度。直鏈淀粉含量高的豌豆淀粉分子流動半徑較大，在糊液中空間位阻較大，分子間難以形成平行取向，分子分散性較好，光線透過時產(chǎn)生較多反射和散射，使透明度降低。李麗［12］在自然發(fā)酵對黃米理化性質(zhì)的研究中指出發(fā)酵后的黃米淀粉的透明度略有降低(84．1%)，主要是因為發(fā)酵作用使短鏈和直鏈淀粉稍有增加，與本試驗結(jié)果基本符合。

2．4 不同發(fā)酵天數(shù)豌豆淀粉溶解度和膨潤力的變化

發(fā)酵不同時間豌豆淀粉在不同溫度下的溶解度和膨潤力如圖4和圖5所示。由圖4和圖5可知，不同發(fā)酵天數(shù)的豌豆淀粉溶解度和膨潤力隨著溫度的升高而升高，而隨著發(fā)酵時間的延長，在相同溫度下豌豆淀粉的溶解度和膨潤力降低。淀粉的溶脹能力依賴于支鏈淀粉的性質(zhì)，而直鏈淀粉則起著稀釋劑和膨脹抑制劑的作用，在有脂類存在時影響更大。淀粉的最大膨脹與支鏈淀粉的相對分子質(zhì)量和分子形狀有關(guān)。經(jīng)過發(fā)酵，在無定形區(qū)支鏈淀粉發(fā)生斷鏈與脫支，支鏈淀粉含量降低，使膨潤力降低。本研究中發(fā)酵對豌豆淀粉膨潤力的影響結(jié)果與Liu［13］對綠豆淀粉的研究結(jié)果一致。

2．5 不同發(fā)酵天數(shù)豌豆淀粉黏度特性的變化

如表1和圖6所示，經(jīng)過發(fā)酵，糊化溫度隨發(fā)酵天數(shù)的增加而升高，豌豆淀粉的RVA曲線發(fā)生了顯著變化。自然發(fā)酵5 d后，糊化溫度從73．05℃升高到83．55℃，峰值黏度從178．42 RVU 降低到120．8 RVU。峰值黏度顯示了淀粉或混合物結(jié)合水的能力，發(fā)酵1 d和3 d時，淀粉峰值黏度顯著升高，發(fā)酵5 d后，峰值黏度呈下降趨勢，這主要是因為自然發(fā)酵作用破壞了淀粉的分子結(jié)構(gòu)，使無定形區(qū)的支鏈淀粉斷鏈與脫支，產(chǎn)生了新的直鏈淀粉分子鏈?；厣碉@示了淀粉糊的抗老化性質(zhì)，回生值越小，說明抗老化能力越高，試驗結(jié)果顯示，發(fā)酵1 d和3 d時，回生值升高，發(fā)酵5 d后，回生值又呈下降趨勢，說明發(fā)酵后的淀粉抗老化能力增強。衰減值隨著發(fā)酵時間的延長，顯著下降，說明發(fā)酵后的淀粉性質(zhì)更穩(wěn)定，更耐剪切。Change等［14］對綠豆淀粉的研究也發(fā)現(xiàn)發(fā)酵能夠降低淀粉的峰值黏度，與本試驗結(jié)果相符合。

圖6 不同發(fā)酵時間的豌豆淀粉的RAV曲線

表1 不同發(fā)酵時間的豌豆淀粉的黏度特性

2．6 不同發(fā)酵天數(shù)的豌豆淀粉質(zhì)構(gòu)特性的變化

由表2看出，發(fā)酵開始時淀粉的硬度增加，發(fā)酵3 d后，硬度開始呈下降趨勢，說明凝膠變得柔軟，拉伸性能提高。隨著發(fā)酵時間的延長，彈性、內(nèi)聚性和回復(fù)性都呈下降的趨勢，發(fā)酵5 d后，硬度從920．34 g降低到104．01 g。影響凝膠硬度的主要因素是直鏈淀粉凝膠網(wǎng)絡(luò)的含量與溶脹顆粒的形變能力，經(jīng)過發(fā)酵淀粉凝膠網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化，使硬度變小。魯戰(zhàn)會［15］在相關(guān)研究中指出，發(fā)酵米粉與非發(fā)酵樣品米粉相比，發(fā)酵使硬度減小從而使拉伸性能提高，相應(yīng)的彈性減小，在感官上給人以柔韌的感覺，這與本試驗的結(jié)果一致。

表2 不同發(fā)酵時間的豌豆淀粉的質(zhì)構(gòu)特性

與未發(fā)酵豌豆淀粉相比，發(fā)酵5天后，豌豆淀粉的回生值顯著降低，說明發(fā)酵后豌豆淀粉的抗老化性顯著提高;發(fā)酵3天后的豌豆淀粉的硬度有明顯降低，且彈性基本保持不變，這樣比較適合用于生產(chǎn)較為柔軟的豌豆淀粉制品，如可以替代綠豆淀粉加工粉絲和粉皮等。綜合各項參數(shù)，以發(fā)酵3 d的豌豆淀粉最適合用于食品的生產(chǎn)。

3 結(jié)論

試驗結(jié)果表明，隨著自然發(fā)酵時間的延長，發(fā)酵液的pH下降，當(dāng)下降到4左右時，pH基本趨于穩(wěn)定;發(fā)酵后豌豆淀粉的直鏈淀粉含量增加;透明度有所降低;經(jīng)過發(fā)酵的豌豆淀粉隨著發(fā)酵天數(shù)的延長溶解度和膨潤力都呈下降趨勢;同時，經(jīng)過發(fā)酵的豌豆淀粉的糊化性質(zhì)發(fā)生了改變，糊化溫度從73．05℃升高到83．55℃，發(fā)酵5 d后，峰值黏度、谷值黏度、末值黏度都呈下降趨勢，回生值和衰減值也降低;經(jīng)過發(fā)酵的豌豆淀粉的質(zhì)構(gòu)特性發(fā)生了改變，發(fā)酵5 d后凝膠的硬度從920．34 g變化到104．01 g。

這一試驗結(jié)果可以為豌豆淀粉在食品工業(yè)中的加工與利用提供理論依據(jù)，擴大豌豆淀粉的應(yīng)用范圍。

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The Effect of Natural Fermentation on the Physicochemical Properties of Pea Starch

Xiong Liu Xia Mingtao Xue Lihua Sun Qingjie
(College of Food Science and Engineer Qingdao Agriculture University，Qingdao 266109)

The pea starch was fermented at the temperature of 35 ℃ for 0 day，1 day，3 days and 5 days respectively．The physicochemical properties of pea starch by natural fermentation，such as the content of amylose，the transparency，solubility，swelling power，viscosity properties and texture properties were studied．The results showed that with the extension of natural fermentation time，the pH of pea fermentation liquor decreased from7 to 4．2，the content of amylose increased，and the transparency of pea starch was lower．The solubility and swelling power of pea starch were lower when pea starch was naturally fermented．After 5 days，the gelatinization temperature of pea starch improved from 73．05 ℃ to 83．55 ℃，the peak viscosity decreased from 178．42 RVU to 120．8 RVU and the hardness decreased from 920．34 g to 104．01 g．

pea starch，natural fermentation，physicochemical properties

TQ646

A

1003－0174(2012)05－0022－05

2011－07－27

熊柳，女，1975年出生，講師，糧油加工

孫慶杰，男，1970年出生，教授，糧油加工