邵陽傳統(tǒng)米粉混菌發(fā)酵工藝研究

李新社,陸步詩,劉斌，陳金魁,肖長元

(邵陽學院 生物與化學工程系，湖南 邵陽,422000)

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邵陽傳統(tǒng)米粉混菌發(fā)酵工藝研究

李新社,陸步詩,劉斌，陳金魁,肖長元

(邵陽學院 生物與化學工程系，湖南 邵陽,422000)

以秈米為原料，以邵陽傳統(tǒng)自然發(fā)酵法生產米粉的工藝為依據，以植物乳桿菌和釀酒酵母為發(fā)酵生產菌發(fā)酵生產米粉。采用單因子試驗和正交試驗，通過感官評價，對菌種配比、接種量、大米浸泡溫度、大米浸泡時間等因素進行研究。研究結果表明，在植物乳桿菌與釀酒酵母配比為9∶1，菌種接種量為5%，大米浸泡溫度為30℃，大米浸泡時間為36h條件下發(fā)酵生產的米粉理化指標均優(yōu)于自然發(fā)酵，感官綜合評價得分為56分，比自然發(fā)酵米粉綜合評價分高4分。

秈米；米粉；植物乳桿菌；釀酒酵母；混菌發(fā)酵

稻谷是我國的主要糧食作物，年產量約占世界稻谷總產量的37%[1][2]。其中，秈米稻谷的產量占我國稻谷總產量的三分之二左右[3][4]。豐富的稻谷資源為我國米粉的生產提供了充足的原材料[5]。秈米分早秈米和晚秈米[6]。早秈稻是我國南方地區(qū)(如：湖南邵陽)的主要種植品種之一，早秈米米粒寬厚而較短，直鏈淀粉含量高，質地脆弱易碎，粘性小于晚秈米，口感較差[7][8]，但由于直鏈淀粉含量較高，適合米粉的生產[9]。

米粉在中國南方尤以湖南邵陽非常受歡迎的一種特色美食。是大米經過浸泡、磨漿、蒸粉、擠絲等工序制作成的條狀或圓狀的米制品。隨著人們對品質生活的追求，對米粉的營養(yǎng)價值和色、香、味及感官特性如筋道感、韌性、粘彈性等要求越來越高。由于米粉不像小麥粉一樣含麥谷蛋白和麥膠蛋白，不經發(fā)酵會缺乏韌性和粘彈性，無法形成面筋[10]。通過發(fā)酵，能使米粉具有一定的質構和特色食味(如柔韌筋道，口感滑潤，不易渾湯等特性)[11]，從而能提高米粉的食用品質。

我國米粉的生產有發(fā)酵法與非發(fā)酵法，發(fā)酵法一般采取自然發(fā)酵法。自然發(fā)酵法生產的米粉口感明顯優(yōu)于非發(fā)酵法生產的米粉，但自然發(fā)酵對環(huán)境的依賴性強，不易人工控制，產品質量不穩(wěn)定。關于自然發(fā)酵法生產米粉的研究有報道，主要有王鋒等的“自然發(fā)酵對大米淀粉顆粒特性的影響”[12]、袁美蘭等的“自然發(fā)酵對米粉RVA黏度性質及米粉拉伸性質的影響”[13]等。關于純種發(fā)酵法生產米粉的研究報道有周顯青等的“植物乳桿菌發(fā)酵對大米淀粉理化性質的影響”[14]、周顯青等的“不同微生物發(fā)酵對大米理化特性及米粉食味品質的影響”[15]、張玉榮等的“植物乳桿菌發(fā)酵大米粉及其淀粉特性變化”[16]及李蕓的“發(fā)酵米粉生產過程中的菌相變化及發(fā)酵對米粉品質的影響”[17]。這些研究主要集中在發(fā)酵對米粉理化性質的影響研究，對大米混菌純種發(fā)酵工藝摸索尚未見報道。

以秈米為原料，以傳統(tǒng)米粉自然發(fā)酵優(yōu)勢菌乳酸菌(植物乳桿菌)和酵母菌(釀酒酵母菌)[2]為發(fā)酵生產菌，采用人工接種混菌發(fā)酵方式生產邵陽傳統(tǒng)米粉以提高米粉的品質、穩(wěn)定性和安全性。發(fā)酵工藝的摸索能為邵陽傳統(tǒng)米粉的工業(yè)化生產提供參考依據，能有效推進邵陽傳統(tǒng)食品的工業(yè)化進程。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

早秈米：邵陽本地產，超市購買。

菌種：植物乳桿菌購買于無錫拜弗德生物科技有限公司；釀酒酵母購買于新疆昇力生物科技有限責任公司。

培養(yǎng)基：MRS液體培養(yǎng)基：酪蛋白胨5.0g，牛肉膏5.0g，酵母膏2.5g，葡萄糖10.0g，乙酸鈉2.5g，檸檬酸氫二銨1.0g，七水硫酸鎂0.58g，一水硫酸錳0.19g，磷酸氫二鉀1.0g，吐溫80 0.5mL，碳酸鈣5.0g，蒸餾水500mL,pH 6.2-6.5，121℃高壓蒸汽滅菌20min。

馬鈴薯培養(yǎng)基：馬鈴薯100g，葡萄糖10g，水500ml,121℃高壓蒸汽滅菌20min。

試劑: 五水硫酸銅(分析純): 天津市恒興化學試劑制造有限公司；硫酸鉀(分析純)：天津市永大化學試劑開發(fā)中心；硫酸(分析純，H2SO4密度為1.84 g/L)：成都金山化學試劑有限公司；氫氧化鈉(分析純): 天津市石英鐘廠霸州市化工分廠；對硝基苯酚(分析純)：上?？笊锛夹g有限公司；乙酸鈉(分析純)：天津市大茂化學試劑廠；乙酸(分析純)：長沙分路口塑料化工廠； 37%甲醛(分析純)：西隴化工股份有限公司；乙酰丙酮(分析純)：天津市科密歐化學試劑有限公司；石油醚(分析純)：天津市科密歐化學試劑有限公司；無水乙醇酚酞指示劑(分析純)、50%乙醇溶液(分析純)：重慶川東化工(集團)有限公司；鹽酸(分析純)、硝酸(分析純)：株洲市星空化玻有限責任公司；酚酞(分析純)：國藥集團化學試劑有限公司；水為GB/T 6682-2008規(guī)定的三級水。

1.2 主要儀器與設備

SW-CJ-1FD(標準型)單人單面垂直凈化工作臺：蘇州智凈凈化設備有限公司；101-2AB電熱鼓風干燥箱：天津市泰斯特儀器有限公司；LDZX-75KBS立式高壓蒸汽滅菌鍋：上海申安醫(yī)療器械；DH-360電熱恒溫培養(yǎng)箱：北京科偉永興儀器有限公司等。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

菌種馴化←擴大培養(yǎng)←活化←植物乳桿菌和釀酒酵母

↓

大米預處理→浸泡發(fā)酵→加水磨漿→攤平蒸片→刀切成型→水浸泡→成品→指標檢測

1.3.2 操作要點

(1)菌種活化：配制MRS培養(yǎng)基，滅菌后接種植物乳桿菌，置37℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)3-5小時。配制馬鈴薯培養(yǎng)基，滅菌后接種釀酒酵母，置28℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)至培養(yǎng)基表面有泡沫形成。

(2)擴大培養(yǎng)：將活化后的植物乳桿菌與釀酒酵母，分別按5%接種量接種到裝有MRS培養(yǎng)基與馬鈴薯培養(yǎng)基的三角瓶中，植物乳桿菌置37℃、酵母菌置28℃恒溫培養(yǎng)一定時間，至菌細胞數達2×108CFU/mL。

(3)菌種馴化：將擴大培養(yǎng)后的植物乳桿菌與釀酒酵母以5%接種量分別接種于MRS培養(yǎng)基(釀酒酵母為馬鈴薯培養(yǎng)基)與米漿比為9∶1、8∶2、7∶3、5∶5、3∶7、1∶9、0∶10的混合培養(yǎng)液中，置37℃(釀酒酵母置28℃)恒溫培養(yǎng)。每代馴化時間為48h，每代馴化種作為下一代馴化用菌種。每次馴化后，用顯微鏡計數細胞數，至細胞數達2×108CFU/mL以上即得馴化種。米漿采用早秈米，用無菌水沖洗后，在室溫下用無菌水浸泡16小時，用組織搗碎機磨漿后經巴氏滅菌制得。

(4) 浸泡發(fā)酵：取無雜質、霉變的早秈米，用蒸餾水沖洗3遍，無菌水沖洗3遍后倒入三角瓶中，加入無菌水(料水比5%w/v)。將植物乳桿菌和釀酒酵母按一定比例混合后,按5%(v/w)的接種量接種到大米中，調pH為7.0，三角瓶口用保鮮膜覆蓋后，置 32℃恒溫中培養(yǎng)一定時間。以蒸餾水直接浸泡大米作自然發(fā)酵對照試驗。

(5)磨漿：將發(fā)酵后的大米分別用自來水和蒸餾水沖洗后，加入1.2倍于大米質量的蒸餾水，用組織打漿機打漿。

(6)攤平蒸片：將米漿液倒入干凈的培養(yǎng)皿中，厚度大概在3mm左右，靜止5min后將培養(yǎng)皿放入蒸鍋中，蒸煮 5min 后取出，形成大約 3mm 厚的米粉片。

(7)冷水浸泡: 將米粉片置冷水中浸泡，使米粉迅速老化而定型，減少或消除米粉的粘性并增加其韌性。

1.3.3 檢測方法

(1)米粉的感官評價 取適量成品米粉于50倍樣品量的沸水中煮 2min，撈出冷卻，以氣味、色澤、粘性、彈性、硬度、筋道感等6項內容為評價指標進行感官評價打分[17][18]，評價標準見表1。

表1 感官評價標準

(2)米粉的理化指標檢測

水分含量測定 采用GB/T 21305-2007中的直接干燥法。

淀粉含量測定 采用粗淀粉含量的測定-1%鹽酸旋光法[19]。

蛋白質量測定 采用GB /T 5009.5-2010的食品安全國家標準食品中蛋白質測定的分光光度法。

脂肪酸值的測定 采用GB/T 20569-2006方法測定。

總酸含量 采用常規(guī)酸堿滴定法測定發(fā)酵液總酸含量[20]

灰分含量的測定 采用GB/T 5505-2008的糧油檢測灰分測定法中的550℃灼燒法。

(3)微生物指標檢測

GB 4789.2采用食品安全國家標準中食品微生物學檢驗之菌落總數測定法。

GB 4789.4采用食品安全國家標準中食品微生物學檢驗之沙門氏菌檢驗法。

3 結果與分析

3.1 單因素試驗

3.1.1 植物乳桿菌與釀酒酵母配比的確定

將已馴化的植物乳桿菌和釀酒酵母分別按3∶1、5∶1、7∶1、9∶1、11∶1比例混合后，以4%接種量接種到大米中，在32℃條件下浸泡36小時，進行米粉的生產，通過對產品進行感官評價確定植物乳桿菌與釀酒酵母的最佳配比。結果見表2。

表2 植物乳桿菌與釀酒酵母配比對產品的影響

由表2可知,隨著植物乳桿菌與釀酒酵母比例的增大,產品感官綜合評分也隨之增加，當兩菌配比為9∶1時綜合評分達到最大值，以后繼續(xù)增加比例，綜合評分不增反降。這是因為在大米發(fā)酵過程中，產酸作用和蛋白質降解與溶出作用主要依靠植物乳桿菌，而釀酒酵母是通過代謝產生醇類物質而賦予米粉以酒香等風味物質。因此，兩菌比例過小，產酸不足；兩菌比例過大，產酸過多，香味物質不足，從而影響產品感官評價。

3.1.2 接種量的確定

將已馴化的植物乳桿菌和釀酒酵母按9∶1的比例混合后，分別按接種量為2%、4%、6%、8%、10%接種到大米中，在32℃條件下浸泡36小時，進行米粉的生產，通過對產品進行感官評價確定植物乳桿菌與釀酒酵母的最佳接種量。結果見表3。

表3 菌種接種量對產品的影響

由表3可知，隨著接種量的增加產品感官綜合評分也隨之增加。當接種量為4%時評分達到最大值，以后隨著接種量的增加評分不增反降。這是因為接種量小時，總菌數少，大米發(fā)酵不充分；而接種量過大，總菌數增多導致大米中營養(yǎng)物質消耗較多，從而影響米粉的品質。

3.1.3 大米浸泡溫度確定

將已馴化的植物乳桿菌和釀酒酵母按9∶1的比例混合后，按4%接種量接種到大米中，分別在24℃、28℃、32℃、36℃、40℃條件下浸泡36個小時，進行米粉的生產，通過對產品進行感官評價確定大米浸泡的最佳溫度。結果見表4。

表4 大米浸泡溫度對產品的影響

由表4可知，隨著大米浸泡溫度的提高，產品感官綜合評分也隨之增加，當浸泡溫度為32℃時感官評分最高。這是因為當大米浸泡溫度低于32℃或高于32℃時菌種的生長受到一定的影響，從而影響大米發(fā)酵并進而影響米粉的品質。因此選擇大米浸泡的最佳溫度為32℃。

3.1.4 大米浸泡時間的確定

將馴化好的植物乳桿菌和釀酒酵母按9∶1的比例混合后，按4%接種量接種到大米中，在32℃條件下分別浸泡12h、24h、36h、48h、60h，進行米粉的生產，通過對產品進行感官評價確定大米浸泡最佳時間。結果見表5。

表5 大米浸泡時間對產品的影響

由表5可知，隨著大米浸泡時間的延長產品感官綜合評分也隨之增加，當大米浸泡時間為36h時評分達到最大值，以后隨著浸泡時間的增加評分顯著降低。這是因為在大米浸泡時間小于36h時大米發(fā)酵不夠充分；而當浸泡時間大于36h時，隨著微生物發(fā)酵的進行，大米中營養(yǎng)物質被過度消耗從而影響了米粉的品質。

3.2 正交試驗

根據單因素試驗結果，確定以植物乳桿菌與釀酒酵母的配比、接種量、大米浸泡溫度、大米浸泡時間為變量，每個因素取3個水平進行正交試驗，通過感官評分得出最優(yōu)組合，正交試驗設計見表6，結果及數據分析表見表7。

表6 正交試驗設計

表7 正交試驗結果及數據分析

由表7極差分析可以看出，RA>RD>RB=RC,表明，影響米粉品質的主次因素為因素A(植物乳桿菌與釀酒酵母的配比)對米粉的品質影響最大，因素D(大米浸泡時間)次之，因素B(菌種接種量)和因素C(大米浸泡溫度)對米粉品質的影響最小且兩者影響力接近。最佳組合為A2B3C1D2，即當植物乳桿菌與釀酒酵母的配比為9∶1，接種量為5%，大米浸泡溫度為30℃，大米浸泡時間為36h時，消費者對米粉的接受程度是最大的。即說明在此工藝條件下生產出的米粉品質最好。

對正交試驗結果進行方差分析，結果見表8。

表8 正交試驗結果方差分析

由表8方差分析可知, FA、FB、FC、FD均小于臨界值Fα，表明各因子的影響效果均不顯著，說明實驗過程中各因素對產品品質的影響差異不大。

3.3 產品質量指標

在最佳工藝條件下發(fā)酵生產米粉，并對米粉進行感官評價及理化指標與微生物指標檢測，并與自然發(fā)酵條件下生產的米粉作對比，結果見表9、表10、表11。

表9 感官評價結果

表10 理化指標檢測結果

表11 微生物指標

由表9、表10、表11可知，混菌發(fā)酵生產的米粉氣味、光澤、粘著性、彈性及勁道感均優(yōu)于自然發(fā)酵米粉，感官綜合評分為56分，高于自然發(fā)酵4分，且微生物指標符合國家標準。這是由于混菌發(fā)酵時，植物乳桿菌發(fā)酵產酸，酵母菌代謝產生醇類物質，使發(fā)酵液呈現柔和酸味和酒香味；而參與自然發(fā)酵的微生物種類多，且易污染雜菌尤其是一些腐敗菌，致使產品出現酸臭味，影響感官評分。與自然發(fā)酵相比，混菌發(fā)酵工藝條件下生產的米粉白度、總酸含量、淀粉含量、脂肪酸含量都有一定的提升，灰分含量和蛋白質含量有一定的減少，而水分含量基本保持不變?；炀l(fā)酵后蛋白質含量低于自然發(fā)酵，主要是由于植物乳桿菌生長繁殖過程中，產生蛋白酶，促使大米部分蛋白質分解并進而被微生物利用或產生乳酸促使蛋白質溶出；自然發(fā)酵條件下，微生物生長繁殖速度緩慢，產酸與酶的量較低，蛋白質分解與溶出緩慢。這種發(fā)酵作用導致大米蛋白質含量降低有利于米粉質地改善[2]。由于大米蛋白質等成分因微生物的作用而分解與溶出，使得淀粉得到純化，因而淀粉占比相對提高，這有利于米粉制作時淀粉凝膠的形成。自然發(fā)酵米粉脂肪含量低于混菌發(fā)酵是由于自然發(fā)酵有多種微生物參與,其中部分霉菌、細菌有較強的產脂肪酶的能力,能快速分解脂肪,產生游離的脂肪酸，因而脂肪值低于混菌發(fā)酵米粉。受人工調控，混菌發(fā)酵條件下更有利于微生物的生長與發(fā)酵，微生物對原料的利用更充分，使得包埋在蛋白質、脂肪中的礦物質更容易溶出而流失[21]，從而使米粉灰分含量減少，白度增加。

4 結論

通過單因子試驗與正交試驗對植物乳桿菌與釀酒酵母配比、接種量、大米浸泡溫度、大米浸泡時間等因素進行研究。研究結果表明，在植物乳桿菌與釀酒酵母配比為9∶1，菌種接種量為5%，大米浸泡溫度為30℃，大米浸泡時間為36h條件下發(fā)酵生產的米粉綜合評價得分為56分，比自然發(fā)酵米粉綜合評價分高4分。根據評分標準，綜合評價得分56-60分之間為好、得分51-55分之間為較好，因此，與自然發(fā)酵相比，混菌發(fā)酵能有效提高米粉品質。

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Study on the mixed fermentation process in the production of the traditional rice noodles of Shaoyang

LI Xinshe, LU Bushi, LIU Bin,CHEN Jinkui,XIAO Changyuan

(The Department of Biology and Chemistry Engineering,Shaoyang University, Shaoyang 422000,China)

Which the basis of the traditional natural fermentation process in Shaoyang, the rice was used as material and theLactobacillusPlantarumandSaccharomycescerevisiaewere used as strains to produce rice noodles. The sensory index were used as the mainly indicators and the ratio of the strains , the inoculums of the strains, the temperature for rice soaking and the time for rice soaking were researched. The optimal process conditions determined by the single factor test and the orthogonal test are that the ratio ofLactobacillusPlantarumandSaccharomycescerevisiaeis 9∶1, the inoculums of the strains is 5%, the temperature for rice soaking is 30℃ and the time for rice soaking is 36h. The physical and chemical indexes are better and the score of the sensory evaluation can reach to 56 and 4 points higher than the sensory evaluation of natural fermented rice noodles.

rice;rice noodles;LactobacillusPlantarum;Saccharomycescerevisiae;mixed fermentation

1672-7010(2016)03-0093-09

2016-04-28

邵陽市科技局科研項目(2014GK32)

李新社(1965-),女，湖南邵陽人，教授，碩士，從事應用微生物教學與研究;E-mail：625959218@qq.com

TS201.3

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