純種發(fā)酵對鮮濕米粉品質的影響

易翠平，任夢影，周素梅，楊有望，佟立濤，俞 健

（1.長沙理工大學化學與生物工程學院，湖南 長沙 410114；2.中國農業(yè)科學院農產品加工研究所，北京 100193）

純種發(fā)酵對鮮濕米粉品質的影響

易翠平1，任夢影1，周素梅2，楊有望1，佟立濤2，俞 健1

（1.長沙理工大學化學與生物工程學院，湖南 長沙 410114；2.中國農業(yè)科學院農產品加工研究所，北京 100193）

對比研究2 株乳酸菌、2 株酵母與自然發(fā)酵對鮮濕米粉品質的影響。結果表明，Lactobacillus plantarum CSL23發(fā)酵36～48 h時，鮮濕米粉的拉伸力、硬度、彈性、內聚性、咀嚼性、回復性和吸水率在4 株菌中最高，蒸煮損失率最低。Lactobacillus fermentum CSL30發(fā)酵48 h時，鮮濕米粉的拉伸力、彈性、內聚性、回復性、吸水率和蒸煮損失率僅次于L. plantarum CSL23，而硬度、黏性、咀嚼性最低。自然發(fā)酵的鮮濕米粉在發(fā)酵60 h時，鮮濕米粉的拉伸力、硬度和咀嚼性較好，質構特點和蒸煮性質居中。Saccharomyces cerevisiae CSY13發(fā)酵使鮮濕米粉具有明顯的風味特征，但黏性較高、內聚性低。Trichosporon asahii CSY07發(fā)酵對鮮濕米粉的拉伸力、質構特點和蒸煮性質的影響均不如自然發(fā)酵，但對風味的影響僅次于S. cerevisiae CSY13?？傊樗峋欣邗r濕米粉的食用品質，酵母菌有利于風味；純種發(fā)酵均可以使鮮濕米粉的品質在更短時間內達到最佳狀態(tài)。

乳酸菌；酵母；發(fā)酵；鮮濕米粉；品質

鮮濕米粉作為中華傳統(tǒng)米制品，主要采用自然發(fā)酵的方式，產品的品質往往得不到保障。2003年，李里特等[1]提出自然發(fā)酵影響大米的理化性質和米粉的力學性質[2]，自此，發(fā)酵對鮮濕米粉品質的影響引起了研究者們的關注[3]。2005年，Lu Zhanhui等[4-5]研究了自然發(fā)酵對米粉流變和風味特性的影響，并采用API 50 CHL/ID 32C API等試劑盒對自然發(fā)酵的菌種進行了鑒定[6]；隨后，閔偉紅等[7-8]研究了乳酸菌發(fā)酵對大米淀粉理化性質及米粉物性的影響，但乳酸菌品種繁多，不同菌種的效果并不可同一而論。之后，周顯青等[9-10]研究了外源性植物乳桿菌發(fā)酵對大米淀粉理化性質[8]及米粉蒸煮和質構特性的影響；史國英等[11]通過形態(tài)學鑒定及16S rDNA序列分析鑒定出廣西發(fā)酵米粉的優(yōu)勢菌為戊糖片球菌Pediococcus pentosaceus和植物乳桿菌Lactobacillus plantarum；李蕓[12]通過微生物傳統(tǒng)培養(yǎng)結合變性梯度凝膠電泳的方法鑒定出優(yōu)勢菌：植物乳桿菌L. plantarum、發(fā)酵乳桿菌Lactobacillus fermentum、熱帶假絲酵母Candida tropicalis和枯草芽孢桿菌Bacillus subtilis，并得出這4 種優(yōu)勢菌混種發(fā)酵可以使大米粉品質在彈性、咀嚼性、爽滑感等方面接近自然發(fā)酵的結論。但他們得到的優(yōu)勢菌種并不完全一致，而且都是采用研究發(fā)酵大米粉的性質變化來推測鮮濕米粉的性質，對成品米粉性質的具體影響尚鮮見研究報道。

因此，本研究擬采用從自然發(fā)酵液中分離純化的2 株乳酸菌和2 株酵母菌[13]對秈米進行純種發(fā)酵制備鮮濕米粉，通過分析純種發(fā)酵秈米理化性質和鮮濕米粉的質構性質、蒸煮性質和風味品質的變化，判斷不同菌種對鮮濕米粉產品的實際作用效果，為實現(xiàn)米粉的控制發(fā)酵、提升傳統(tǒng)主食工業(yè)化水平提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、菌種與試劑

秈米浙富802 湖南金健米業(yè)股份有限公司。

乳酸菌L. fermentum CSL30、L. plantarum CSL23，酵母菌Saccharomyces cerevisiae CSY13（S. cerevisiae CSY13）、Trichosporon asahii CSY07 （T. asahii CSY07），均分離于金健米粉廠自然發(fā)酵液[13]。

直鏈淀粉、支鏈淀粉標準品 美國Sigma公司；NaOH、碘、碘化鉀、硼酸、濃硫酸、甲基紅-溴甲酚綠（均為分析純） 中國醫(yī)藥集團上海化學試劑公司。

1.2 儀器與設備

TA-XT plus質構儀 英國Stable Micro System公司；PEN3電子鼻（含10 個金屬氧化物傳感器陣列，各傳感器的名稱及性能描述見表1） 德國Airsense公司；SY-12型磨漿機 浙江鯊魚食品機械有限公司；DH5000Ⅱ電熱恒溫培養(yǎng)箱、101-2A電熱鼓風干燥箱、DK-2000-Ⅲ電熱恒溫水浴鍋、HJ-1磁力攪拌器 天津市泰斯特儀器有限公司；RE-201D旋轉蒸發(fā)器 鞏義市矛華儀器有限責任公司；THZ-C恒溫振蕩培養(yǎng)箱 蘇州培英實驗設備有限公司；SW-CT-2FD雙人單面凈化工作臺 蘇州凈化設備有限公司；AVY120電子分析天平 北京賽多利斯天平有限公司。

表1 PEN3電子鼻傳感器陣列及其性能特點Table1 Description of the sensors and their performance used in the electronic nose (PEN3)

1.3 方法

1.3.1 鮮濕米粉樣品的制備

鮮濕米粉的制備工藝：秈米→發(fā)酵→清洗→磨漿→過篩→離心→滾揉蒸煮→擠絲→蒸煮→水洗→成品。

其中，發(fā)酵是將200 g秈米放入盛有400 mL無菌水的三角瓶中，菌種經液體培養(yǎng)后將菌液離心，去上清液，洗滌3 次，加無菌水重懸，分光光度計測密度，按照乳酸菌106CFU/mL、酵母菌102CFU/mL的密度接種，乳酸菌和自然發(fā)酵的發(fā)酵溫度均為38 ℃，酵母菌發(fā)酵溫度為28 ℃，發(fā)酵60 h，每12 h取發(fā)酵液測定pH值、發(fā)酵秈米制作米粉以測定其品質。滾揉蒸煮是先將脫水后的米漿滾揉5 min，平鋪在蒸篦上（厚度約 5 mm）蒸制2 min，重復3 次。

1.3.2 鮮濕米粉品質測定

1.3.2.1 拉伸力測定

將鮮濕米粉沸水煮3 min，冷水沖洗1 min，取1根固定在質構儀的A/SPR探頭上進行測定，程序參數(shù)設置為：測前速率1.00 mm/s，測定速率3.0 mm/s，回程速率10.00 mm/s。每個樣品重復測定10 次，結果取平均值。

1.3.2.2 質地剖面分析

鮮濕米粉預處理同上，取3 根米粉等間距放在P/36R探頭的測定臺上測定，程序參數(shù)設置為：測前速率2 mm/s，測定速率1 mm/s，回程速率5 mm/s，停留時間5 s，變形量50%。每個樣品重復測量10 次，結果取平均值。

1.3.2.3 蒸煮特性分析

根據(jù)文獻[14]稍加修改：取發(fā)酵48 h的5 g左右鮮濕米粉M0，放入150 mL沸水中煮3 min，瀝干10 min，稱質量得M1。煮米粉的水濃縮后于105℃烘干至恒質量，稱量得到水中固形物含量M2。蒸煮損失率和吸水率計算如式（1）、（2）所示：

1.3.2.4 風味分析

取發(fā)酵48 h的鮮濕米粉5 g置于150 mL電子鼻的頂空進樣瓶中，4 ℃密封1 h，25℃平衡30 min后進行測定。參數(shù)設置為：樣品準備時間5 s，采樣間隔1 s，傳感器自動清洗時間120 s，傳感器歸零時間 5 s，進樣流量600 mL/min，測定時間60 s。每個樣品平行測定5 次。

1.3.2.5 秈米的理化性質測定

淀粉含量：參照GB/T 5009.9—2008《食品中淀粉的測定》；直鏈淀粉含量：參照GB/T 15683—2008《大米直鏈淀粉含量的測定》；蛋白質含量：參照GB 5009.5—2010《食品中蛋白質的測定》；脂肪含量：參照GB/T 5512—2008《糧油檢驗 糧食中粗脂肪含量測定》；灰分含量：參照GB 5009.4—2010《食品中灰分的測定》；pH值：采用pH計測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

實驗數(shù)據(jù)采用軟件SPSS 19.0進行方差分析，Duncan新復極差法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 鮮濕米粉的拉伸力

表2 不同菌種發(fā)酵對鮮濕米粉拉伸力的影響Table2 Tensile strength of rice noodles fermented with different starter cultures

表2表明，采用L. plantarum CSL23發(fā)酵的鮮濕米粉的拉伸力顯著高于其他菌種發(fā)酵組（P＜0.05），并且在發(fā)酵36 h時開始極顯著高于24 h組，48 h時達到最大值（28.92±0.39）g，發(fā)酵60 h后拉伸力雖然有所回落，但與36、48 h并沒有顯著差別（P＞0.05）；L. fermentum CSL30發(fā)酵的鮮濕米粉的拉伸力略遜于L. plantarum CSL23組，在48 h時達到最大值（27.25±0.25）g，但在60 h時有顯著的回落（P＜0.05）；酵母菌S. cerevisiae CSY13和T. asahii CSY07發(fā)酵的鮮濕米粉的拉伸力在發(fā)酵36 h后保持在（19.61±0.75）～（22.85±0.74）g；自然發(fā)酵則隨著發(fā)酵時間的延長，在60 h時達到最大值（24.38±1.21）g。這說明在自然發(fā)酵中，由于菌種之間的相互競爭，優(yōu)勢菌的形成滯后于純種發(fā)酵，因此米粉的拉伸力最大值也相應滯后，發(fā)酵時間相應較長。綜上所述，菌種對鮮濕米粉拉伸力有顯著的影響（P＜0.05），L. plantarum CSL23發(fā)酵比L. fermentum CSL30可以提前12 h使米粉的拉伸力達到最大值；與自然發(fā)酵比較，L. plantarum CSL23發(fā)酵可以提前24 h使米粉的拉伸力達到最大值，且拉伸力值顯著高于自然發(fā)酵組（P＜0.05）。根據(jù)前人的研究報道，拉伸力越高米粉的口感越有勁道、彈性越強[15]，可以推斷，對于鮮濕米粉的拉伸力的強度而言，乳酸菌發(fā)酵優(yōu)于自然發(fā)酵、自然發(fā)酵優(yōu)于酵母發(fā)酵，其中乳酸菌L. plantarum CSL23優(yōu)于L. fermentum CSL30。

2.2 鮮濕米粉的質構特點

圖1 純種發(fā)酵米粉的質構特點Fig.1 Texture properties of rice noodle fermented with pure cultures

如圖1所示，鮮濕米粉的硬度、彈性、黏性、內聚性、咀嚼性和回復性等質構特點均與發(fā)酵的菌種顯著的相關（P＜0.05）。除自然發(fā)酵外，4 株菌發(fā)酵的鮮濕米粉的硬度在48 h時達到最大值，隨后開始回落；其中硬度高低依次為L. plantarum CSL23、S. cerevisiae CSY13、自然發(fā)酵、T. asahii CSY07和L. fermentum CSL30；且自然發(fā)酵組在60 h時依然呈上升態(tài)勢，這與鮮濕米粉的拉伸力情況一致。鮮濕米粉的彈性在發(fā)酵前12 h增加較快，其后24～60 h，除L. plantarum CSL23發(fā)酵組有顯著增加外，其他菌種發(fā)酵組基本保持持平狀態(tài)；其中發(fā)酵48 h時，彈性高低依次為L. plantarum CSL23組、自然發(fā)酵、L. fermentum CSL30、S. cerevisiae CSY13和T. asahii CSY07。不同菌種對鮮濕米粉的黏性具有顯著影響（P＜0.05），其中兩種酵母菌S. cerevisiae CSY13、T. asahii CSY07發(fā)酵導致鮮濕米粉的黏性較高，兩株乳酸菌和自然發(fā)酵的黏性基本一致。不同菌種對鮮濕米粉的內聚性和回復性均具有顯著影響（P＜0.05），其中兩種乳酸菌發(fā)酵的鮮濕米粉的內聚性和回復性與自然發(fā)酵組的基本一致，而兩株酵母菌較低、尤其在發(fā)酵48 h有大幅下跌。咀嚼性與硬度類似，亦是除自然發(fā)酵外，4 株菌發(fā)酵的鮮濕米粉的咀嚼性隨著發(fā)酵時間的延長而增加，在48 h時達到最大值，隨后開始回落；其中咀嚼性高低依次為L. plantarum CSL23、自然發(fā)酵、S. cerevisiae CSY13、T. asahii CSY07和L. fermentum CSL30；自然發(fā)酵組在60 h時呈上升態(tài)勢。因此，與自然發(fā)酵比較，L. plantarum CSL23發(fā)酵的鮮濕米粉具有更高的硬度、彈性、內聚性、咀嚼性和回復性，L. fermentum CSL30發(fā)酵的鮮濕米粉具有較低的硬度和咀嚼性、較高的彈性、內聚性和回復性，二者均能使黏性保持在較低的水平；S. cerevisiae CSY13和T. asahii CSY07發(fā)酵的鮮濕米粉硬度、彈性、內聚性、咀嚼性和回復性均不如自然發(fā)酵，且使產品的黏性較高。綜上所述，對于鮮濕米粉的質構特點而言，純種發(fā)酵基本在36～48 h達到穩(wěn)定狀態(tài)或者最高值，自然發(fā)酵則需要60 h，說明純種發(fā)酵可以提高發(fā)酵效率33%～67%。根據(jù)研究報道，相對高的硬度、彈性和咀嚼性的米粉口感較佳[16-17]，低的黏性、高內聚性可以使米粉間更容易分離，具有更好的口感，如爽滑性[18]。因此可以推斷，對于質構性質而言，L. plantarum CSL23發(fā)酵優(yōu)于L. fermentum CSL30，S. cerevisiae CSY13將會導致米粉黏條。

2.3 鮮濕米粉的蒸煮特性

表3 純種發(fā)酵米粉的蒸煮特性Table3 Cooking properties of rice noodle fermented with pure cultures

如表3所示，T. asahii CSY07和自然發(fā)酵的鮮濕米粉的蒸煮損失率顯著高于L. plantarum CSL23、L. fermentum CSL30、S. cerevisiae CSY13（P＜0.05）；吸水率顯著的低于L. plantarum CSL23、L. fermentum CSL3（P＜0.05），顯著低于S. cerevisiae CSY13（P＜0.05）。說明對于鮮濕米粉的蒸煮特性而言，L. plantarum CSL23、L. fermentum CSL3、S. cerevisiae CSY13優(yōu)于T. asahii CSY07和自然發(fā)酵。這與研究報道米粉的蒸煮損失率跟硬度呈負相關、吸水率跟硬度呈正相關[16]的結果一致。

2.4 鮮濕米粉的風味檢測結果

圖2 純種發(fā)酵對鮮濕米粉風味的影響Fig.2 Effect of pure culture fermentation on fl avor of rice noodles

圖3 純種發(fā)酵對鮮濕米粉風味影響的主成分分析圖Fig.3 Principal component analysis for fl avor evaluation of rice noodles fermented with pure cultures

對5組鮮濕米粉的樣品進行電子鼻檢測，得到不同菌種發(fā)酵對鮮濕米粉風味影響的雷達圖（圖2）。結果表明，樣品在傳感器S2、S7、S9處有非常明顯的響應值，根據(jù)表1判斷，發(fā)酵48 h的鮮濕米粉產生了較為豐富的以NO2為代表的氮氧化物和以H2S為代表的含硫有機化合物，且這些化合物的響應值大小依次為S. cerevisiae

CSY13＞T. asahii CSY07＞自然發(fā)酵＞L. plantarum

CSL23、L. fermentum CSL30。對純種發(fā)酵鮮濕米粉的風味進行主成分分析（圖3），發(fā)現(xiàn)兩個主成分的方差貢獻率已經達到94.39%，且S. cerevisiae CSY13對主成分1的方差貢獻率明顯高于其他3 種菌，其次是T. asahii CSY07。這就從另一個角度印證了酵母菌S. cerevisiae CSY13、T. asahii CSY07比乳酸菌L. plantarum CSL23、L. fermentum

CSL30對鮮濕米粉的風味具有更大的影響。事實上，S. Cerevisiae有在米酒中產生氨基甲酸乙酯等風味物質的相關研究報道[19-20]，T. Asahii產生的葡萄糖苷酶亦被報道能促進葡萄酒原料產生揮發(fā)性成分[21]。

2.5 發(fā)酵秈米的理化性質

圖4 純種發(fā)酵米粉的理化性質Fig.4 Physicochemical characteristics of rice noodle fermented with pure cultures

如圖4所示，4 株菌的產酸能力不同，在發(fā)酵12 h后，酵母菌發(fā)酵液的pH值基本維持在5.0±0.2；乳酸菌的則降低到4.0±0.3，與自然發(fā)酵基本一致，且L. plantarum CSL23的pH值低于L. fermentum CSL30。說明自然發(fā)酵的產酸可能主要是由于乳酸菌產生的。對蛋白質含量而言，T. asahii CSY07的作用非常有限，在發(fā)酵48 h后才由9.48%降低到8.40%；S. cerevisiae CSY13在發(fā)酵12 h后就由9.48%降低到8.24%；L. plantarum CSL23和L. fermentum CSL30在發(fā)酵24 h后分別降低到6.20%、6.30%，并將這個含量保持到發(fā)酵48 h才繼續(xù)小幅下跌。對于淀粉含量而言，T. asahii CSY07發(fā)酵后淀粉含量最高僅增加了1.39%，S. cerevisiae CSY13和自然發(fā)酵的變化趨勢基本一致，L. plantarum CSL23和L. fermentum CSL30在發(fā)酵12 h后分別增加到87.1%、84.9%，之后呈緩慢上升態(tài)勢。對于直鏈淀粉和灰分而言，酵母菌發(fā)酵后的含量變化略小于乳酸菌，其中變化最小的是T. asahii CSY07，最大的是L. plantarum CSL23發(fā)酵的秈米。對于脂肪含量而言，兩種酵母菌降低的幅度基本 一致，乳酸菌出現(xiàn)較大的差異，但在發(fā)酵36 h后，L. plantarum CSL23發(fā)酵的秈米脂肪含量呈最低。由此可見，酵母菌T. asahii CSY07對米粉拉伸力和質構特性影響最弱可能跟其對蛋白質、淀粉（含直鏈淀粉）和灰分含量的降低作用不明顯有關；乳酸菌L. plantarum CSL23、L. fermentum CSL30對pH值、蛋白質、淀粉（含直鏈淀粉）和灰分含量的作用非常明顯，這與Pranoto[22]、Florêncio[23]等的結果基本一致，這些化學成分的改變直接影響到米粉的拉伸力、質構特性、蒸煮特性和吸水性等品質[24-25]。研究亦曾報道，米粉作為淀粉凝膠類食品，淀粉含量及結構組成[2,4]與蛋白質與淀粉的相互作用[26-27]影響大米粒淀粉及其制品的產品特性[5,28]。脂肪則被微生物降解為游離脂肪酸后繼續(xù)被分解成低分子質量的醛、酮類物質，產生特殊的大米發(fā)酵風味[1,29-30]。

3 結 論

不同菌種發(fā)酵顯著影響鮮濕米粉品質：乳酸菌主要影響拉伸力、質構性質和蒸煮性質，酵母菌主要影響風味，不同類菌種各有所長，但若直接同時接種兩類純菌協(xié)同發(fā)酵是否能進一步提高米粉品質，尚需進一步研究。此外，發(fā)酵秈米的理化性質結果表明不同菌種的酸化能力不同，主要化學成分的變化也不同，化學成分的變化是鮮濕米粉品質變化的直接原因。

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Effect of Pure Culture Fermentation on Qualities of Rice Noodle

YI Cuiping1, REN Mengying1, ZHOU Sumei2, YANG Youwang1, TONG Litao2, YU Jian1
(1. School of Chemistry and Biological Engineering, Changsha University of Science and Technology, Changsha 410114, China; 2. Institute of Food Science and Technology, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193, China)

In this study we compared the inf l uences of fermentation by pure cultures of two strains of lactic acid bacteria and two strains of yeast and natural fermentation on the quality of instant rice noodles. The results showed that the highest tensile stress, hardness, elasticity, cohesiveness, chewiness, resilience and water absorption rate and the lowest cooking loss were obtained after 36–48 h fermentation by Lactobacillus plantarum CSL23 among the four strains tested. By contrast, 48 h fermentation by L. fermentum CSL30 provided the second highest tensile stress, elasticity, cohesion, resilience, water absorption rate and cooking loss rate in instant rice noodles, but the lowest hardness, viscosity and chewiness. Instant rice noodles produced by 60 h natural fermentation displayed better tensile stress, hardness and chewiness with texture characteristics and cooking properties being at a middle level. Instant rice noodles obtained by S. cerevisiae CSY13 fermentation had distinct fl avor characteristics with higher viscosity and lower cohesion. The effect of T. asahii CSY07 fermentation on the tensile stress, texture characteristics and cooking properties of instant rice noodles was inferior to that of natural fermentation, but it had the second largest effect on the fl avor after S. cerevisiae CSY13. In short, lactic acid bacteria is conducive to the eating quality of instant rice noodles, whereas yeast is benef i cial for the fl avor; the quality of instant rice noodles can be assured by pure culture fermentation in a shorter time.

lactic acid bacteria; yeast; fermentation; instant rice noodles; quality

TS213

A

1002-6630（2017）04-0020-06

10.7506/spkx1002-6630-201704004

易翠平, 任夢影, 周素梅, 等. 純種發(fā)酵對鮮濕米粉品質的影響[J]. 食品科學, 2017, 38(4): 20-25. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201704004. http://www.spkx.net.cn

YI Cuiping, REN Mengying, ZHOU Sumei, et al. Effect of pure culture fermentation on qualities of rice noodle[J]. Food Science, 2017, 38(4): 20-25. (in Chinese with English abstract)

10.7506/spkx1002-6630-201704004. http://www.spkx.net.cn

2016-06-29

國家自然科學基金青年科學基金項目（31301404）；公益性行業(yè)（農業(yè)）科研專項（201303070）

易翠平（1973—），女，教授，博士，研究方向為糧食深加工。E-mail：yicp963@163.com