復合菌發(fā)酵對非油炸方便面品質(zhì)的影響

張偉峰，黃澤華，王玉坤，張 劍,3,*，趙萌萌，崔晚晚，安艷霞,3，殷貴鴻，周朋輝，趙 陽,3,,*

（1.河南農(nóng)業(yè)大學食品科學技術學院，河南 鄭州 450002；2.河南工業(yè)大學糧油食品工程學院，河南 鄭州 450001；3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部大宗糧食加工重點實驗室，河南 鄭州 450002；4.白象食品股份有限公司，河南 鄭州 451100；5.河南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，省部共建小麥玉米作物學國家重點實驗室，河南糧食作物協(xié)同創(chuàng)新中心，河南 鄭州 450046）

方便面起源于日本，1970年開始在中國生產(chǎn)。由于食用方便快捷，能夠適應較快的城市生活節(jié)奏，方便面占據(jù)了十分可觀的市場份額。傳統(tǒng)的方便面多采用油炸工藝進行生產(chǎn)，近年來人們的健康意識日益增強，方便濕面和采用擠壓[1]、熱風干燥[2]等工藝生產(chǎn)的非油炸方便面越來越受到消費者的歡迎。此外，非油炸方便面脂肪含量較低，能夠在很大程度上避免氧化酸敗，比油炸方便面更易貯藏。目前，熱風干燥工藝在非油炸方便面的生產(chǎn)中應用十分廣泛，但產(chǎn)品復水性普遍較差且風味單一。

發(fā)酵工藝已在空心掛面、手盤面、生鮮面等產(chǎn)品中得以應用，主要是通過酵母菌、乳酸菌發(fā)酵賦予產(chǎn)品優(yōu)良的風味和口感[3-5]。均一多孔的結(jié)構(gòu)有利于面條潤脹和熟化，因此發(fā)酵工藝能夠顯著改善產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)和蒸煮特性[1-3,6]。Wang Jinrong等[7]研究表明，酵母菌發(fā)酵使空心掛面中的淀粉更易糊化，面條的彈性、咀嚼性均顯著改善。乳酸菌在發(fā)酵過程中能夠適當產(chǎn)酸，同時產(chǎn)生豐富的風味物質(zhì)[4]。李真等[8]利用酸奶制備生鮮濕面，研究表明酸奶中的乳酸菌改善了面條的加工特性，降低了面條的褐變速率，延長了保鮮期。Ge Zhenzhen等[9]通過釀酒酵母與植物乳桿菌發(fā)酵制備生鮮面，增強了面筋網(wǎng)絡的連續(xù)性和蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的有序性，促進了面條內(nèi)部氣孔的形成，同時豐富了生鮮面中的香氣成分。目前鮮有復合菌發(fā)酵工藝在非油炸方便面中的應用報道。

為解決非油炸方便面的復水性問題并改善面體風味，將復合菌發(fā)酵工藝應用到非油炸方便面的制備中，利用酵母菌、保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌進行一次發(fā)酵和二次發(fā)酵，研究發(fā)酵工藝對非油炸方便面品質(zhì)的影響。通過復水實驗評價非油炸方便面的復水性和耐泡性，利用質(zhì)構(gòu)儀測定面條的質(zhì)構(gòu)特性和拉伸特性，利用電子鼻測定面條風味特性，利用掃描電子顯微鏡觀測面條橫截面微觀結(jié)構(gòu)，結(jié)合感官評價結(jié)果探究非油炸方便面品質(zhì)，以期為復合菌種發(fā)酵非油炸方便面的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

中筋小麥粉由中糧（鄭州）糧油工業(yè)有限公司生產(chǎn)，水分質(zhì)量分數(shù)12.1%，蛋白質(zhì)量分數(shù)12.4%，灰分質(zhì)量分數(shù)0.52%；高活性面包酵母由青島安琪公司生產(chǎn)，活菌數(shù)3×1010CFU/g；保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌由河南花花牛乳業(yè)集團股份有限公司提供，活菌數(shù)200 CFU/g；馬鈴薯醋酸酶淀粉、谷朊粉、食用鹽、食品級瓜爾膠、小蘇打、復合磷酸鹽（六偏磷酸鈉∶三聚磷酸鈉∶焦磷酸鈉＝45∶27.5∶27.5，m/m）、單甘酯均為市售。

1.2 儀器與設備

JHMZ 200型和面機 北京東孚久恒儀器技術有限公司；DMT-6型電動家用面條機 龍口市復興機械有限公司；恒溫恒濕培養(yǎng)箱 合肥達斯卡特生物科技有限公司；多功能商用蒸飯柜 山東谷力多電器公司；101-2AB型電熱鼓風干燥箱 天津市泰斯特儀器有限公司；TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro Systems公司；S-3400 N II掃描式電子顯微鏡 日本Hitachi公司；PEN3便攜式電子鼻 德國Airsense公司；JSM-7001F掃描電子顯微鏡 日本電子株式會社。

1.3 方法

1.3.1 非油炸方便面的制備

基本配方[6]：面粉100 g、蒸餾水38 mL、馬鈴薯醋酸酯淀粉10 g、谷朊粉3 g、食用鹽0.3 g、食品級瓜爾膠0.3 g、小蘇打0.2 g、復合磷酸鹽0.2 g、單甘酯0.2 g。復合菌添加量（酵母菌+保加利亞乳桿菌+嗜熱鏈球菌）（以面粉質(zhì)量計）：A（0%+0%+0%）、B（0.5%+0.025%+0.025%）、C（1.0%+0.05%+0.05%）、D（1.5%+0.075%+0.075%）、E（2.0%+0.1%+0.1%）、F（2.5%+0.125%+0.125%）、D′（1.5%+0%+0%）。其中，小蘇打的作用是防止面團pH值過低對非油炸方便面品質(zhì)產(chǎn)生不利影響[10]。

一次發(fā)酵法：準確稱取上述材料，將復合菌種混合物用38 mL蒸餾水活化備用。將粉狀物料和菌液分別倒入和面機的面缽中，和面10 min，面絮呈松散的雪花狀。將面絮取出裝進保鮮袋，在30 ℃發(fā)酵30 min后，壓延成厚度為0.8 mm的面片，隨后切成寬度為1 mm的面條。將面條均勻鋪在帶有孔隙的托盤上，在蒸飯柜中蒸制4 min。取出面條后立即抖散以防止黏連，待面條晾至常溫后，放入網(wǎng)筒中盤制定型，并送入鼓風干燥機以105 ℃烘60 min。

二次發(fā)酵法：切條之后，將面條封入保鮮袋，于30 ℃發(fā)酵30 min后再進行蒸制，其余步驟與一次發(fā)酵法相同。

1.3.2 非油炸方便面最佳復水時間的測定

取一定質(zhì)量的非油炸方便面置于保溫容器，加入一定體積的沸水使面條完全浸入水中，加蓋密封并開始計時。每30 s取出一根面條，用透明的玻璃片擠壓，觀察是否有白芯出現(xiàn)，面條泡至無白芯的時間即為最佳復水時間[6]。重復3 次測定取平均值。

1.3.3 非油炸方便面質(zhì)構(gòu)特性的測定

全質(zhì)構(gòu)測試：參考肖東[11]的方法，利用TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)儀分析復合菌發(fā)酵非油炸方便面的質(zhì)構(gòu)特性。以泡至最佳復水時間的面條為樣品，截取3 段平行放于載物平臺上中心位置用于測定。采用P50探頭，參數(shù)設定：測試速度1.0 mm/s，壓縮率70%，兩次壓縮的時間間隔為5 s，觸發(fā)力為5 g。記錄面條硬度、黏性、彈性和咀嚼性，重復3 次取平均值，探討復合菌種添加量對面條質(zhì)構(gòu)特性的影響。此外，測定復水10 min后的面條硬度以評價其耐泡性。

拉伸測試：以最佳復水時間的不同菌種添加量面條作為樣品，取1 根面條纏繞在拉伸探頭上用于測定。測試速率2.0 mm/s，拉伸距離60 mm，觸發(fā)值0.05 N。記錄面條拉斷力和拉斷距離，重復3 次取平均值，探討復合菌種添加量對面條拉伸特性的影響。

1.3.4 非油炸方便面的感官評價

參照陸啟玉等[6]的方法并稍作修改進行評定，由于復合菌發(fā)酵工藝顯著改善了非油炸方便面的風味，適當調(diào)整了氣味和食味的評價標準，如表1所示。評價小組由10 位經(jīng)過培訓且具有品嘗經(jīng)驗的人員組成。

1.3.5 非油炸方便面風味的測定

使用電子鼻檢測風味。復水前面條的測定方法：稱取1 g粉碎后樣品置于50 mL離心管中，60 ℃水浴加熱20 min。復水后面條的測定方法：取一定質(zhì)量面條泡至最佳復水時間后，切碎，稱取1 g樣品置于50 mL離心管中，60 ℃水浴加熱20 min。制樣完成后采用直接頂空吸氣法將進樣針頭插入含樣品的密封離心管中進行測定。采樣時間為60 s/組，傳感器自清洗時間為60 s/次[12]。重復測試3 次，計算3 組重復樣品的氣味響應值的平均值，選取最具代表性的1 組樣品氣味響應值進行主成分分析[13]。

1.3.6 非油炸方便面微觀結(jié)構(gòu)的觀察

采用掃描電子顯微鏡對復合菌種發(fā)酵非油炸方便面微觀結(jié)構(gòu)進行觀察。取樣品橫截面和表面，用導電膠帶固定好后離子濺射噴金35 s，置于掃描電子顯微鏡下觀察樣品的顯微結(jié)構(gòu)，獲取樣品表面放大500、2000 倍，樣品橫截面放大1000、5000 倍的圖像[14]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

2 結(jié)果與分析

2.1 復合菌發(fā)酵對非油炸方便面復水性和耐泡性的影響

由圖1a可知，與一次發(fā)酵法相比，二次發(fā)酵法制備的非油炸方便面最佳復水時間較短，這表明二次發(fā)酵的面條復水性更好，這可能是因為一次發(fā)酵產(chǎn)氣賦予面團的疏松孔隙結(jié)構(gòu)在壓延過程中遭到破壞，而二次發(fā)酵是在切條后進行的，二次發(fā)酵產(chǎn)氣再次賦予了面條孔隙結(jié)構(gòu)得到保留，面條結(jié)構(gòu)疏松。隨著復合菌種添加量的增加，一次發(fā)酵法、二次發(fā)酵法制備的非油炸方便面最佳復水時間均逐漸降低，其中一次發(fā)酵法最佳復水時間從7.0 min縮短到了5.5 min，二次發(fā)酵法最佳復水時間從7.0 min縮短到了4.0 min。一次發(fā)酵法中D和D′樣品的最佳復水時間均為5.5 min，二次發(fā)酵法中D和D′樣品的最佳復水時間分別為4.0 min和4.5 min，二者復水性處于相近水平。

圖1 非油炸方便面的復水性和耐泡性Fig.1 Rehydration property and cooking tolerance of non-fried instant noodles

復水10 min的面條硬度反映了非油炸方便面的耐泡性，硬度值越高表明樣品耐泡性越好。由圖1b可知，一次發(fā)酵樣品復水10 min后硬度均為5000 g左右，二次發(fā)酵樣品硬度總體隨復合菌添加量的增加而降低，但能夠維持在4000 g左右。這表明一次發(fā)酵法更有利于維持非油炸方便面的耐泡性，而二次發(fā)酵法制備的非油炸方便面耐泡性也在可接受范圍內(nèi)。一次發(fā)酵法中D和D′樣品的復水10 min后硬度分別為4998 g和5012 g，二次發(fā)酵法中D和D′樣品的復水10 min后硬度分別為4000 g和3990 g，這表明復合菌發(fā)酵樣品與酵母菌發(fā)酵樣品的耐泡性處于相近水平。

綜合評價非油炸方便面的復水性和耐泡性，菌添加量為D時較為適宜。樣品D與D′復水性和耐泡性處于相近水平，推測影響復水性、耐泡性的主要是酵母菌。

2.2 復合菌發(fā)酵對非油炸方便面質(zhì)構(gòu)特性的影響

由表2可知，與一次發(fā)酵相比，二次發(fā)酵法樣品的硬度和咀嚼性較低，且添加復合菌的樣品硬度、咀嚼性均比A組低。這可能是因為在發(fā)酵過程中，麥谷蛋白發(fā)生了一定程度的降解，同時發(fā)酵形成氣泡，使面筋網(wǎng)絡松軟弱化[15]。與一次發(fā)酵相比，二次發(fā)酵樣品黏性較低，隨著復合菌添加量的增加，二次發(fā)酵樣品的黏性降低，彈性維持在較高水平。這可能是因為發(fā)酵過程中淀粉被水解，面團中的短直鏈淀粉含量增加，而黏性適當降低、彈性適度增強能使得面條滑爽適口[16-18]。

表2 非油炸方便面的質(zhì)構(gòu)特性Table 2 Texture properties of non-fried instant noodles

隨著復合菌添加量的增加，一次發(fā)酵和二次發(fā)酵的拉斷力均呈降低趨勢，這可能是因為在發(fā)酵過程中，麥谷蛋白發(fā)生了一定程度的降解，同時發(fā)酵形成氣泡，使面筋網(wǎng)絡松軟弱化[19-20]。雖然二次發(fā)酵樣品的拉斷力低于一次發(fā)酵樣品，但拉斷距離顯著優(yōu)于一次發(fā)酵樣品，二次發(fā)酵樣品的抗拉伸性整體較好。這可能是因為在發(fā)酵的早期階段，多數(shù)蛋白質(zhì)和淀粉顆粒呈無規(guī)律交叉分布狀態(tài)。隨著發(fā)酵的進行，蛋白質(zhì)網(wǎng)絡進一步形成，淀粉分布在規(guī)則的蛋白質(zhì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，并形成規(guī)則的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)條帶，面筋結(jié)構(gòu)越來越緊密[4]。從A組到D組，二次發(fā)酵樣品拉斷距離均為40 mm以上。

綜合分析硬度、咀嚼性、黏性、彈性、拉斷力、拉斷距離，利用二次發(fā)酵工藝，C組和D組樣品的質(zhì)構(gòu)特性較為適宜。樣品D與D′的硬度、咀嚼性、彈性、拉斷力、拉斷距離均處于相近水平，推測影響非油炸方便面質(zhì)構(gòu)特性的主要是酵母菌。Yahata等[21]的研究表明，要使得植物乳桿菌發(fā)酵面條的彈性和硬度有所改善，發(fā)酵時間需長達2～24 h。

2.3 復合菌發(fā)酵對非油炸方便面感官特性的影響

由于非油炸方便面是以直面條的狀態(tài)進行蒸制，放涼后再盤繞定型的，并且原料中復配了適量的谷阮粉、瓜爾膠等，因此面條極少黏連。面條并不是卷曲的形態(tài)，而是呈現(xiàn)為類似手盤面的形態(tài)。由表3可知，隨著復合菌種添加量的增加，一次發(fā)酵和二次發(fā)酵復水前、復水后樣品的感官評分均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。一次發(fā)酵和二次發(fā)酵中感官評分最佳的復合菌種添加量為1.5%酵母菌+0.075%保加利亞乳桿菌+0.075%嗜熱鏈球菌（樣品D）。這可能與樣品的發(fā)酵程度有關，發(fā)酵程度適宜時，面條硬度適中，氣味、食味良好，具有明顯發(fā)酵清香。二次發(fā)酵樣品比一次發(fā)酵樣品感官評分更高，這表明二次發(fā)酵更有利于面筋網(wǎng)絡有序結(jié)構(gòu)的形成和風味物質(zhì)的生成。與單一酵母發(fā)酵樣品（D′）相比，復合菌種發(fā)酵樣品（D）感官評分更高。這是因為保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌可以與酵母菌穩(wěn)定共存，對風味形成具有協(xié)同作用[8,22-23]。酵母菌發(fā)酵可以產(chǎn)生乳酸、蘋果酸和琥珀酸等有機酸，賦予非油炸方便面柔和的酸甜風味及脂樣香氣[18]。有機酸與發(fā)酵產(chǎn)生的乙醇反應生成酯類，產(chǎn)生令人愉悅的香氣[24]。Ge Zhenzhen等[9]的研究表明，酵母菌與植物乳桿菌協(xié)同發(fā)酵面條的香氣主要來自于烴類、芳香族化合物和無機硫化物，而未發(fā)酵面條中以上風味物質(zhì)較少。

表3 非油炸方便面的感官評分Table 3 Sensory scores of non-fried instant noodles

2.4 復合菌發(fā)酵對非油炸方便面風味的影響

如圖2所示，樣品對R（2）、R（4）、R（5）、R（6）、R（7）、R（9）響應值較高，其中R（2）、R（7）響應值變化最為明顯。隨著菌種添加量的增加，一次發(fā)酵復水前、后面條樣品的R（2）、R（7）響應值均呈先上升后下降趨勢，即發(fā)酵香氣某成分含量呈先上升后下降趨勢。這表明隨著菌種添加量的增加，發(fā)酵香氣物質(zhì)逐漸增加，但是當菌種添加量過多時，這幾類香氣物質(zhì)開始減少。一次發(fā)酵復水前D樣品菌種添加量最適宜，其R（2）、R（7）響應值分別為1.7和1.5。一次發(fā)酵復水后C樣品菌種添加量最適宜，其R（2）、R（7）響應值分別值為1.9和1.8。二次發(fā)酵復水前、復水后樣品的R（2）、R（7）響應值變化規(guī)律與一次發(fā)酵面條樣品變化規(guī)律相一致。二次發(fā)酵復水前、復水后C樣品菌種添加量最適宜，其此時復水前樣品的R（2）、R（7）響應值分別為2.3和2.0，復水后樣品的R（2）、R（7）響應值分別值為2.8和2.9。比較樣品D、D′可知，樣品D′的R（2）、R（4）、R（5）、R（6）、R（7）、R（9）響應值較低，可以推測乳酸菌發(fā)酵對風味影響較大。此外，一次發(fā)酵復水前樣品的R（6）響應值比其他樣品均高，此樣品發(fā)酵程度最低，推測R（6）可能為某種未被發(fā)酵消耗的風味物質(zhì)。

圖2 非油炸方便面的氣味響應值Fig.2 Radar plots of E-nose responses of non-fried instant noodles

圖3顯示了復合菌種發(fā)酵影響非油炸方便面的特征香氣和整體香氣輪廓。第1主成分貢獻率為96.19%，第2主成分貢獻率為2.76%，總貢獻率為98.95%。4 種樣品風味最好的為二次發(fā)酵復水后樣品，其次為二次發(fā)酵復水前樣品，再次為一次發(fā)酵復水后樣品，最后為一次發(fā)酵復水前樣品。

圖3 非油炸方便面的主成分分析Fig.3 Principal component analysis of non-fried instant noodles

一次發(fā)酵復水前和復水后的樣品中，從A到F對第1主成分的貢獻率呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，其中A樣品的第1主成分貢獻率均最小。一次發(fā)酵復水前的樣品中，D對第1主成分的貢獻率最大，且與其他6 個樣品在R（2）和R（7）上的距離較大。一次發(fā)酵復水后的樣品中，C對第1主成分的貢獻率最大，且與其他6 個樣品在R（2）和R（7）上的距離較大。說明一次發(fā)酵復水前樣品D與其他6 種樣品存在很大差異，一次發(fā)酵復水后樣品C的第1主成分與其他6 種樣品存在很大差異。從A到F對第2主成分的貢獻率沒有明顯規(guī)律。

二次發(fā)酵復水前和復水后的樣品中，從A到F對第1主成分的貢獻率均呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，C對第1主成分的貢獻率最大。而樣品C與其他6 個樣品在R（2）和R（7）上的距離較大，說明C的第1主成分與其他6 種樣品存在很大差異。與樣品D′相比，樣品D的第1主成分貢獻率更大。從A到F對第2主成分的貢獻率沒有明顯規(guī)律。

2.5 復合菌發(fā)酵對非油炸方便面微觀結(jié)構(gòu)的影響

通過改變復合菌種添加量和發(fā)酵時間可以獲得微發(fā)酵、適度發(fā)酵、過度發(fā)酵等不同多孔結(jié)構(gòu)的發(fā)酵非油炸方便面產(chǎn)品。不同發(fā)酵程度的非油炸方便面表面和橫截面的孔隙分布情況如圖4所示。與一次發(fā)酵樣品相比，相同復合菌添加量的二次發(fā)酵樣品中氣孔數(shù)量較多、尺寸較大。這表明二次發(fā)酵工藝更有利于賦予非油炸方便面均一的孔隙結(jié)構(gòu)，從而改善其質(zhì)構(gòu)和復水性。二次發(fā)酵樣品中，隨著復合菌種添加量的增加，樣品中氣孔數(shù)量逐漸增加，大孔更加明顯。這與王婷[25]觀察發(fā)酵空心掛面微觀結(jié)構(gòu)得到的結(jié)果相似，即發(fā)酵過程中，樣品中先形成小孔，隨后小孔逐漸變?yōu)榇罂?，同時新的小孔不斷形成，最終賦予樣品多孔的結(jié)構(gòu)。樣品D與D′中氣孔大小和面積相近，表明復合菌種發(fā)酵過程中主要由酵母菌進行產(chǎn)氣作用，對樣品的孔隙結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。Xu Chenya等[26]利用酵母菌發(fā)酵預處理半干面也得到了類似的結(jié)果。

圖4 非油炸方便面的掃描電子顯微鏡圖片F(xiàn)ig.4 SEM images of non-fried instant noodles

3 結(jié)論

結(jié)果表明，復合菌發(fā)酵能顯著改善非油炸方便面的復水性和風味。其中，酵母菌主要對樣品的復水性和質(zhì)構(gòu)產(chǎn)生影響，保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌對風味的改善起到重要作用。一次發(fā)酵工藝有利于維持非油炸方便面的耐泡性，二次發(fā)酵工藝更有利于改善復水性和風味。經(jīng)過二次發(fā)酵，非油炸方便面的最佳復水時間可縮短到4.0 min，復水后樣品的R（2）、R（7）的響應值高達2.8和2.9。由掃描電子顯微鏡觀測結(jié)果可知，復合菌發(fā)酵能夠賦予非油炸方便面疏松多孔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其中二次發(fā)酵樣品中的孔隙分布更為均勻，這有利于非油炸方便面吸水潤脹，并具有良好的口感。綜合評價非油炸方便面的品質(zhì)，一次發(fā)酵、二次發(fā)酵工藝中復合菌的適宜添加量均為1.5%酵母菌+0.075%保加利亞乳桿菌+0.075%嗜熱鏈球菌。二次發(fā)酵可以在掛面或生鮮面生產(chǎn)線上原有的二次醒發(fā)過程中進行，每份非油炸方便面中復合菌成本約為0.1 元，且相比油炸方便面節(jié)約了食用油、抗氧化劑等配料，具有良好的經(jīng)濟效益和廣闊的市場前景。除了發(fā)酵工藝之外，諸多因素對非油炸方便面的質(zhì)構(gòu)特性、貯藏品質(zhì)等有重要影響，為進一步改善復合菌發(fā)酵非油炸方便面的品質(zhì)，將從原料配方[6,27]、預處理工藝[28]、干燥工藝[29-30]等方面進行深入研究。