釀酒酵母與植物乳桿菌復(fù)合發(fā)酵對面條儲藏特性的影響

葛珍珍，高珊珊，王維靜，許明月，張培旗，縱 偉,

（1.鄭州輕工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，河南鄭州 450001；2.河南省冷鏈?zhǔn)称焚|(zhì)量安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南鄭州 450001；3.食品生產(chǎn)與安全河南省協(xié)同創(chuàng)新中心，河南鄭州 450001）

面食深受我國北方地區(qū)人們喜愛，每年約有40%小麥被用來制作面條[1]，可見面條需求量之大。隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，速凍食品、自熱食品等已成為開發(fā)研究的重點(diǎn)。其中自熱面條等自熱食品更是主食工業(yè)化推廣的重要載體形式之一。但面條作為淀粉質(zhì)食品，在儲藏過程中極易發(fā)生老化，使面條硬度變大，口感變差。而發(fā)酵會對面條中直鏈和支鏈淀粉含量以及面筋蛋白的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定影響，進(jìn)而影響面條微觀結(jié)構(gòu)[2]。

釀酒酵母和植物乳桿菌是饅頭及面包制作過程中最常用的微生物，是酸面團(tuán)中的優(yōu)勢菌種。Zhang等[3]探究了內(nèi)蒙古西部地區(qū)酸面團(tuán)中的微生物組成，結(jié)果發(fā)現(xiàn)植物乳桿菌和釀酒酵母是主要的菌種。楊浣漪等[4]對河南地區(qū)的傳統(tǒng)面食發(fā)酵劑進(jìn)行微生物組成分析，發(fā)現(xiàn)釀酒酵母和植物乳桿菌為優(yōu)勢菌種。有研究發(fā)現(xiàn)酵母菌[5]或乳酸菌發(fā)酵[6]可縮短面團(tuán)發(fā)酵時(shí)間，提升面條風(fēng)味及營養(yǎng)特性。李蕓[7]研究表明，包含植物乳桿菌在內(nèi)的混合菌種對大米粉的感官品質(zhì)有影響。陽盈盈[8]研究發(fā)現(xiàn)，自然發(fā)酵的發(fā)糕及其發(fā)酵米漿中的優(yōu)勢菌株為乳酸菌和酵母菌。在面團(tuán)發(fā)酵過程中，酵母菌的作用是產(chǎn)氣、產(chǎn)生風(fēng)味物質(zhì)等，乳酸菌的作用是產(chǎn)酸和風(fēng)味物質(zhì)[9]。兩者復(fù)合發(fā)酵時(shí)，不僅可以促進(jìn)酸性物質(zhì)與醇類物質(zhì)反應(yīng)，形成具有特殊風(fēng)味的酯類物質(zhì)，還可以改善發(fā)酵產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)及抗老化特性[10]。但是目前市場上的米面制品大多采用單一菌種發(fā)酵，發(fā)酵風(fēng)味和香氣不夠濃郁，口感相對單一[11?12]，對于使用復(fù)合菌種來制作面條的研究相對較少。

因此，本研究將植物乳桿菌和釀酒酵母應(yīng)用于面條的制備，研究復(fù)合菌種發(fā)酵對面條儲藏過程中品質(zhì)特性的影響，為即食面條的新品研發(fā)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

小麥粉 中糧面業(yè)集團(tuán)；植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum）GIM1.191 中國微生物菌種保藏中心；釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）GIM 2.133 廣東省微生物菌種保藏中心；MRS肉湯培養(yǎng)基、麥芽汁培養(yǎng)基 北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司。

DDQ-A30G5型和面機(jī) 佛山市小熊廚房電器有限公司；全鋼型DSS160型壓面機(jī) 拜杰電器有限公司；XY-FD-18冷凍干燥機(jī) 上海欣諭儀器有限公司；TA-XT plus物性分析儀 美國TA公司；NM120低場核磁共振分析儀 上海紐曼電子科技有限公司；D8 ADVANCE多功能X射線衍射儀 德國布魯克公司；TG-16-WS高速冷凍離心機(jī) 湘儀儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 植物乳桿菌的活化及擴(kuò)大培養(yǎng) 參考張麗華等[13]的方法略有改動。配制MRS肉湯培養(yǎng)基100 mL，121 ℃滅菌15 min，冷卻。然后將植物乳桿菌按接種量1%（v/v）轉(zhuǎn)入培養(yǎng)基中，于（37±1）℃培養(yǎng)48 h。按上述步驟連續(xù)活化2次，將所得菌懸液離心（4 ℃，3382×g，10 min），倒去上層培養(yǎng)基，用無菌水洗滌沉淀3次后得到菌泥，與無菌水按1:10（w/v）比例混勻，活菌數(shù)達(dá)108CFU/mL。

1.2.2 釀酒酵母的活化及擴(kuò)大培養(yǎng) 配制麥芽汁培養(yǎng)基100 mL，121 ℃滅菌15 min，冷卻。然后將釀酒酵母按接種量1%（v/v）轉(zhuǎn)入培養(yǎng)基中，于（28±1）℃培養(yǎng)48 h。按上述步驟連續(xù)活化2次，將所得菌懸液離心（4 ℃，5500×g，10 min），倒去上層培養(yǎng)基，用無菌水洗滌沉淀3次后得到菌泥，與無菌水按1:10（w/v）比例混勻，活菌數(shù)達(dá)108CFU/mL。

1.2.3 面條配方及制作方法 將植物乳桿菌和釀酒酵母的菌泥按100:1比例混合[14]，然后按面粉質(zhì)量的1%接種，同時(shí)加入35 g水，和面10 min，之后于室溫下分別發(fā)酵10、20、40、60、120 min后，安裝1.5 mm圓面刀，壓片切條。將濕面條煮3 min撈出，于冰水冷卻1 min，用PET/NY/AL/CPP袋真空包裝，4 ℃貯藏15 d?？瞻讓φ战M不加菌種發(fā)酵，其他條件相同。

1.2.4 面條蒸煮特性測定 參考陳舒涵等[15]的方法。取20根長20 cm面條稱重（m1, g），于500 mL沸水煮3 min，冰水冷卻1 min，用竹筷將面條輕輕挑出，記錄完整的面條根數(shù)N，吸干表面水分，稱重（m2,g）；面湯冷卻至常溫后，定容到500 mL，取50 mL面湯加入已恒重的燒杯中（m3, g），于電爐加熱蒸發(fā)掉大部分水后，在105 ℃干燥箱中烘至恒重（m4, g）。

1.2.5 pH與可滴定酸度（TTA）測定 參考閆博文[16]的方法。稱10 g生面條樣品，加到90 mL蒸餾水中，攪拌10 min至樣品與水完全混合。以酸度計(jì)測定該懸濁液的pH，即為樣品的pH。以0.1 mol/L的NaOH溶液滴定該懸濁液至pH為8.5，所消耗NaOH體積（mL）為該樣品TTA值。每份樣品平行測定3次。

1.2.6 質(zhì)構(gòu)測定 參考肖東[17]的方法。取三根儲藏不同時(shí)間（0、5、10、15 d）面條，平行放置于載物臺，每種試樣重復(fù)5次。探頭：P/36R；參數(shù)設(shè)定：測前速度1.0 mm/s，測試速度2.0 mm/s，測后速度2.0 mm/s，壓縮率60%，起點(diǎn)感應(yīng)力5 g，兩次壓縮時(shí)間間隔為5 s。

1.2.7 低場脈沖核磁共振分析 參考李立華等[18]的方法略有改動。取3 g儲藏不同時(shí)間（0、5、10、15 d）面條進(jìn)行檢測。檢測參數(shù)：采樣點(diǎn)數(shù)320066，重復(fù)掃描8次，弛豫衰減時(shí)間1000 ms。利用CPMG脈沖序列測定樣品的橫向弛豫時(shí)間T2。每個(gè)樣品重復(fù)5次。

1.2.8 X-射線衍射分析 參考修琳等[19]的方法。樣品經(jīng)干燥粉碎后過篩，利用X-射線衍射儀測定樣品相對結(jié)晶度。測定條件：掃描速度4 °/min，掃描區(qū)域3°~40°，采樣步寬0.02°。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Origin 8.5，MDI Jade 5.0，Excel 2019和SPSS 23.0分析數(shù)據(jù)，P<0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)合菌種發(fā)酵對面條品質(zhì)的影響

2.1.1 復(fù)合菌種發(fā)酵對面條蒸煮特性的影響 經(jīng)煮制后，面筋蛋白吸收水分形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，阻止水分和淀粉從面條中溶出，蒸煮特性是評價(jià)面條品質(zhì)的重要指標(biāo)[20]。由表1可知，復(fù)合菌種發(fā)酵面條的斷條率均低于空白組，說明復(fù)合菌種發(fā)酵后面條的面筋網(wǎng)絡(luò)連續(xù)性好，斷條率低。在蒸煮過程中，面條干物質(zhì)的溶出與面條結(jié)構(gòu)有很大關(guān)聯(lián)，溶出越少，品質(zhì)越高，發(fā)酵120 min的面條蒸煮損失率最低，但斷條率為3.33%，可能是因?yàn)榘l(fā)酵時(shí)間過長，淀粉鏈被深度降解、打斷，使面條容易被煮爛，從而導(dǎo)致斷條率升高。而發(fā)酵20 min的面條斷條率顯著降低（P<0.05），吸水率升高，蒸煮損失率較低，因此綜合三個(gè)指標(biāo)選出發(fā)酵20 min的面條品質(zhì)較好。

表1 復(fù)合菌種發(fā)酵時(shí)間對面條蒸煮特性的影響Table 1 Effects of fermentation time of compound strains on cooking characteristics of noodles

2.1.2 復(fù)合菌種發(fā)酵對面條pH和TTA的影響 pH和TTA值是面團(tuán)發(fā)酵過程中的重要指標(biāo)。pH會影響面團(tuán)中各種酶的活性、微生物的生長以及發(fā)酵面食最終的品質(zhì)，TTA值可以表征面團(tuán)的酸味程度。由圖1可知，復(fù)合菌種發(fā)酵面條的pH隨時(shí)間延長呈下降趨勢，與空白組相比發(fā)酵40~120 min的面條pH顯著下降（P<0.05），而TTA值變化趨勢正好相反，其中發(fā)酵40 min面條的TTA值顯著高于空白組（P<0.05）。這主要是因?yàn)榻湍妇腿樗峋拇罅可L繁殖會產(chǎn)生如CO2、乳酸、醋酸等代謝物質(zhì)[21]，使發(fā)酵面條中出現(xiàn)pH下降，TTA相應(yīng)增加的現(xiàn)象。

圖1 復(fù)合菌種發(fā)酵不同時(shí)間面條的pH和TTA值Fig.1 pH value and TTA value of noodles fermented by compound strains at different time

2.2 復(fù)合菌種發(fā)酵對面條儲藏特性的影響

2.2.1 復(fù)合菌種發(fā)酵對面條在低溫儲藏過程中質(zhì)構(gòu)特性的影響 應(yīng)用質(zhì)構(gòu)儀評價(jià)面條的質(zhì)構(gòu)特性是探究其品質(zhì)的重要手段之一。由表2可知，在低溫儲藏過程中（0~15 d），空白組面條硬度呈增大趨勢，在相同儲藏時(shí)間內(nèi)（5~15 d）發(fā)酵面條硬度顯著（P<0.05）低于空白組，這是因?yàn)榈矸圪|(zhì)食品在儲藏過程中極易發(fā)生老化，而發(fā)酵產(chǎn)生的脂肪酶及乳酸等物質(zhì)可以延緩老化，降低面條硬度。相比于空白組，在0~5 d復(fù)合菌種發(fā)酵面條的彈性均較高，隨后無明顯規(guī)律性變化，這是因?yàn)樵诙唐诶匣^程中，發(fā)酵使直鏈淀粉含量增加，強(qiáng)化凝膠網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)保水性[22]，使面條彈性增加，其中發(fā)酵20 min面條彈性較高。黏聚性表示測試時(shí)面條與表面接觸的黏附力，數(shù)值越小表明面條越爽口順滑[23]，在儲藏期內(nèi)黏聚性隨時(shí)間延長呈下降趨勢，在0~5 d復(fù)合菌種發(fā)酵面條的黏聚性基本上均高于空白組，在10~15 d黏聚性低于空白組。10~15 d復(fù)合菌種發(fā)酵面條的咀嚼性低于空白組。

表2 復(fù)合菌種發(fā)酵面條在4 ℃儲藏期內(nèi)的質(zhì)構(gòu)特性變化Table 2 Changes of texture characteristics of noodles fermented by compound strains during storage at 4 ℃

2.2.2 復(fù)合菌種發(fā)酵對面條在低溫儲藏過程中水分分布的影響 采用低場核磁共振技術(shù)對面條中的水分分布進(jìn)行研究，檢測到兩個(gè)主要質(zhì)子群（T21和T22）。T21代表結(jié)合水，T22代表不易流動水。A21和A22分別代表了氫質(zhì)子相對含量和疏水組分的吸水性[24]。由圖2可知，復(fù)合菌種發(fā)酵面條煮制后主要存在結(jié)合水和不易流動水，其中結(jié)合水是水通過無定形空間進(jìn)入支鏈淀粉雙螺旋結(jié)構(gòu)的緊密結(jié)合區(qū)，不易流動水是在煮面過程中進(jìn)入面條結(jié)構(gòu)中淀粉無定形空間的水[25]。

圖2 復(fù)合菌種發(fā)酵面條在4 ℃儲藏期內(nèi)的LF-NMR圖譜Fig.2 LF-NMR map of noodles fermented by compound strains during storage at 4 ℃

橫向弛豫時(shí)間反映了與水的結(jié)合能力，橫向弛豫時(shí)間越短，水結(jié)合能力越強(qiáng)[26]，由表3可知，復(fù)合菌種發(fā)酵面條與空白組相比，結(jié)合水對應(yīng)的弛豫時(shí)間呈減小趨勢，不易流動水對應(yīng)的弛豫時(shí)間變化無明顯規(guī)律。在0 d時(shí)，復(fù)合菌種發(fā)酵面條其結(jié)合水所占比例高于空白組，不易流動水所占比例減小，而經(jīng)低溫儲藏相同時(shí)間后結(jié)合水所占比例減小，不易流動水所占比例增加，說明面條中水分狀態(tài)發(fā)生了變化，可能是因?yàn)榘l(fā)酵后水分子與淀粉和蛋白質(zhì)中的OH、NH2和SH基團(tuán)之間的質(zhì)子交換影響了水在面條中組分之間的交換[27]?？傮w來看，所有樣品經(jīng)低溫儲藏后，強(qiáng)結(jié)合水所占比例呈下降趨勢，這是因?yàn)榈矸郯l(fā)生老化，與大分子緊密結(jié)合的水一部分向不易流動水轉(zhuǎn)換。

表3 復(fù)合菌種對面條水分流動性及水分狀態(tài)含量的影響Table 3 Influence of compound strains on moisture fluidity and moisture state content of noodles

2.2.3 復(fù)合菌種發(fā)酵對面條在低溫儲藏過程中淀粉結(jié)晶的影響 根據(jù)支鏈淀粉側(cè)鏈的雙螺旋結(jié)構(gòu)，淀粉結(jié)晶結(jié)構(gòu)通常分為A、B或C型，X射線衍射儀也顯示出V型晶體結(jié)構(gòu)[28]。圖3分別為面條在4 ℃儲藏0和15 d的X射線衍射圖譜。由圖3a可知，所有樣品在20°均出現(xiàn)一個(gè)明顯的衍射峰，表明淀粉V型結(jié)構(gòu)的存在，復(fù)合菌種發(fā)酵面條與空白組相比結(jié)晶類型無變化，說明發(fā)酵對淀粉的結(jié)晶類型沒有影響。由圖3b可知，儲藏15 d后，樣品在17°附近均有明顯的衍射峰，其中空白組衍射峰較為尖銳，結(jié)晶度高，老化程度明顯，而復(fù)合菌種發(fā)酵面條的峰值較弱，其老化程度明顯降低。由表4可知，儲藏15 d后，空白組相對結(jié)晶度為16.77%，復(fù)合菌種發(fā)酵60 min面條的相對結(jié)晶度為12.10%，與空白組相比RC值顯著降低（P<0.05），可能是因?yàn)榘l(fā)酵破壞了淀粉的微晶結(jié)構(gòu)，抑制了支鏈淀粉外部短鏈的重排結(jié)晶，使淀粉分子內(nèi)部聚合變慢，從而降低相對結(jié)晶度，抑制淀粉老化，這與Odey等[29]和Wahyuni等[30]的研究結(jié)果類似。其研究發(fā)現(xiàn)木薯淀粉結(jié)晶度隨發(fā)酵時(shí)間的增加而增加，說明樣品的晶體結(jié)構(gòu)在發(fā)酵過程中變得更加無定形。

表4 復(fù)合菌種發(fā)酵面條儲藏期內(nèi)的相對結(jié)晶度Table 4 Relative crystallinity of noodles fermented by compound strains during storage period

3 結(jié)論

釀酒酵母與植物乳桿菌復(fù)合發(fā)酵面條與空白組面條的品質(zhì)存在明顯差異。經(jīng)復(fù)合菌種發(fā)酵的面條斷條率低，pH下降，TTA增加。在4 ℃儲藏過程中，與空白組相比，發(fā)酵面條硬度顯著（P<0.05）下降，強(qiáng)結(jié)合水所占比例呈下降趨勢，RC值顯著降低（P<0.05）。說明發(fā)酵能夠破壞淀粉微晶結(jié)構(gòu)，抑制支鏈淀粉重排結(jié)晶，延緩老化。適度發(fā)酵能夠改善面條品質(zhì)，延緩面條低溫儲藏時(shí)的品質(zhì)劣變。其中發(fā)酵20 min面條的蒸煮特性和儲藏特性相對較好。