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1 2 217, Vol.38, No.4 生物工程 纯种发酵对鲜湿米粉品质的影响 易翠平 1, 任梦影 1, 周素梅 2, 杨有望 1, 佟立涛 2 1, 俞健 (1. 长沙理工大学化学与生物工程学院, 湖南长沙 41114;2. 中国农业科学院农产品加工研究所, 北京 1193) 摘要 : 对比研究 2 株乳酸菌 2 株酵母与自然发酵对鲜湿米粉品质的影响 结果表明,Lactobacillus plantarum CSL23 发酵 ~ h 时, 鲜湿米粉的拉伸力 硬度 弹性 内聚性 咀嚼性 回复性和吸水率在 4 株菌中最高, 蒸煮损失率最低 Lactobacillus fermentum CSL3 发酵 h 时, 鲜湿米粉的拉伸力 弹性 内聚性 回复性 吸水率和蒸煮损失率仅次于 L. plantarum CSL23, 而硬度 黏性 咀嚼性最低 自然发酵的鲜湿米粉在发酵 6 h 时, 鲜湿米粉的拉伸力 硬度和咀嚼性较好, 质构特点和蒸煮性质居中 Saccharomyces cerevisiae CSY13 发酵使鲜湿米粉具有明显的风味特征, 但黏性较高 内聚性低 Trichosporon asahii CSY7 发酵对鲜湿米粉的拉伸力 质构特点和蒸煮性质的影响均不如自然发酵, 但对风味的影响仅次于 总之, 乳酸菌有利于鲜湿米粉的食用品质, 酵母菌有利于风味 ; 纯种发酵均可以使鲜湿米粉的品质在更短时间内达到最佳状态 关键词 : 乳酸菌 ; 酵母 ; 发酵 ; 鲜湿米粉 ; 品质 Effect of Pure Culture Fermentation on Qualities of Rice Noodle YI Cuiping 1, REN Mengying 1, ZHOU Sumei 2, YANG Youwang 1, TONG Litao 2, YU Jian 1 (1. School of Chemistry and Biological Engineering, Changsha University of Science and Technology, Changsha 41114, China; 2. Institute of Food Science and Technology, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 1193, China) Abstract: In this study we compared the influences 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 h fermentation by Lactobacillus plantarum CSL23 among the four strains tested. By contrast, h fermentation by L. fermentum CSL3 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 6 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 fermentation had distinct flavor characteristics with higher viscosity and lower cohesion. The effect of T. asahii CSY7 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 flavor after. In short, lactic acid bacteria is conducive to the eating quality of instant rice noodles, whereas yeast is beneficial for the flavor; the quality of instant rice noodles can be assured by pure culture fermentation in a shorter time. Key words: lactic acid bacteria; yeast; fermentation; instant rice noodles; quality 中图分类号 :TS213 文献标志码 :A 文章编号 :-663(217)4-2-6 DOI:1.756/spkx 引文格式 : 易翠平, 任梦影, 周素梅, 等. 纯种发酵对鲜湿米粉品质的影响 [J]., 217, 38(4): DOI:1.756/spkx YI Cuiping, REN Mengying, ZHOU Sumei, et al. Effect of pure culture fermentation on qualities of rice noodle[j]. Food Science, 217, 38(4): (in Chinese with English abstract) DOI:1.756/spkx 鲜湿米粉作为中华传统米制品, 主要采用自然发酵的提出自然发酵影响大米的理化性质和米粉的力学性质 [2], [1] 方式, 产品的品质往往得不到保障 23 年, 李里特等自此, 发酵对鲜湿米粉品质的影响引起了研究者们的关收稿日期 : 基金项目 : 国家自然科学基金青年科学基金项目 (313144); 公益性行业 ( 农业 ) 科研专项 (21337) 作者简介 : 易翠平 (1973 ), 女, 教授, 博士, 研究方向为粮食深加工 yicp963@163.com

2 217, Vol.38, No.4 注[3] 25年 Lu Zhanhui等[4-5]研究了自然发酵对米粉流 变和风味特性的影响 并采用API 5 CHL/ID 32C API等试 备有限公司 AVY电子分析天平 表1 Table 1 PEN3电子鼻传感器阵列及其性能特点 Description of the sensors and their performance used in the 响 但乳酸菌品种繁多 不同菌种的效果并不可同一而 论 之后 周显青等[9-1]研究了外源性植物乳杆菌发酵对 北京赛多利斯天 平有限公司 剂盒对自然发酵的菌种进行了鉴定[6] 随后 闵伟红等[7-8] 研究了乳酸菌发酵对大米淀粉理化性质及米粉物性的影 21 electronic nose (PEN3) 传感器序号 传感器名称 性能特点 参考物质及检测限 S1 S2 W1C W5S 对芳香成分灵敏 对氮氧化物很灵敏 甲苯 1 5 NO2 1 6 S3 W3C 对氨水 芳香类化合物灵敏 丙烷 1 6 [8] 大米淀粉理化性质 及米粉蒸煮和质构特性的影响 史国 英等[11]通过形态学鉴定及16S rdna序列分析鉴定出广西发 酵米粉的优势菌为戊糖片球菌Pediococcus pentosaceus和植 物乳杆菌Lactobacillus plantarum 李芸[]通过微生物传统 S4 W6S 对氢气有选择性 H2 1 7 S5 W5C 对烷烃 芳香类化合物及极性小的化合物灵敏 丙烷 1 6 培养结合变性梯度凝胶电泳的方法鉴定出优势菌 植物乳 杆菌L. plantarum 发酵乳杆菌Lactobacillus fermentum S6 W1S 对甲烷灵敏 CH3 1 4 S7 W1W 对硫化物 含硫有机化合物灵敏 H2S 1 6 W2S 对乙醇及部分芳香族化合物灵敏 热带假丝酵母Candida tropicalis和枯草芽孢杆菌bacillus subtilis 并得出这4 种优势菌混种发酵可以使大米粉品质 S8 CO 1 4 S9 S1 W2W W3S 对芳香族化合物 有机硫化物灵敏 对烷烃灵敏 H2S 1 6 CH3 1 4 在弹性 咀嚼性 爽滑感等方面接近自然发酵的结论 但他们得到的优势菌种并不完全一致 而且都是采用研 究发酵大米粉的性质变化来推测鲜湿米粉的性质 对成 品米粉性质的具体影响尚鲜见研究报道 因此 本研究拟采用从自然发酵液中分离纯化的 2 株乳酸菌和2 株酵母菌 [13]对籼米进行纯种发酵制备鲜 湿米粉 通过分析纯种发酵籼米理化性质和鲜湿米粉的 质构性质 蒸煮性质和风味品质的变化 判断不同菌种 对鲜湿米粉产品的实际作用效果 为实现米粉的控制发 1.3 方法 鲜湿米粉样品的制备 鲜湿米粉的制备工艺 籼米 发酵 清洗 磨浆 过筛 离心 滚揉蒸煮 挤丝 蒸煮 水洗 成品 其中 发酵是将2 g籼米放入盛有4 ml无菌水的 三角瓶中 菌种经液体培养后将菌液离心 去上清液 洗涤3 次 加无菌水重悬 分光光度计测密度 按照乳 酸菌16 CFU/mL 酵母菌 CFU/mL的密度接种 乳酸 酵 提升传统主食工业化水平提供理论依据 菌和自然发酵的发酵温度均为38 酵母菌发酵温度为 28 发酵6 h 每 h取发酵液测定ph值 发酵籼米 1 制作米粉以测定其品质 滚揉蒸煮是先将脱水后的米浆 滚揉5 min 平铺在蒸篦上 厚度约 5 mm 蒸制2 min 1.1 材料与方法 材料 菌种与试剂 籼米浙富82 湖南金健米业股份有限公司 乳酸菌L. fermentum CSL3 L. plantarum CSL23 酵母菌Saccharomyces cerevisiae CSY13 S. cerevisiae CSY13 Trichosporon asahii CSY7 T. asahii CSY7 均分离于金健米粉厂自然发酵液[13] 直链淀粉 支链淀粉标准品 美国Sigma公司 NaOH 碘 碘化钾 硼酸 浓硫酸 甲基红-溴甲酚绿 均为分析纯 1.2 中国医药集团上海化学试剂公司 仪器与设备 TA-XT plus质构仪 英国Stable Micro System公司 PEN3电子鼻 含1 个金属氧化物传感器阵列 各传感器 的名称及性能描述见表1 型磨浆机 德国Airsense公司 SY- 浙江鲨鱼食品机械有限公司 DH5Ⅱ电 热恒温培养箱 11-2A电热鼓风干燥箱 DK-2-Ⅲ电 热恒温水浴锅 HJ-1磁力搅拌器 限公司 RE-21D旋转蒸发器 任公司 THZ-C恒温振荡培养箱 天津市泰斯特仪器有 巩义市矛华仪器有限责 重复3 次 鲜湿米粉品质测定 拉伸力测定 将鲜湿米粉沸水煮3 min 冷水冲洗1 min 取1 根 固定在质构仪的A/SPR探头上进行测定 程序参数设置 为 测前速率1. mm/s 测定速率3. mm/s 回程速率 1. mm/s 每个样品重复测定1 次 结果取平均值 质地剖面分析 鲜湿米粉预处理同上 取3 根米粉等间距放在P/R探 头的测定台上测定 程序参数设置为 测前速率2 mm/s 测定速率1 mm/s 回程速率5 mm/s 停留时间5 s 变形 量5% 每个样品重复测量1 次 结果取平均值 蒸煮特性分析 根据文献[14]稍加修改 取发酵 h的5 g左右鲜湿米 粉M 放入15 ml沸水中煮3 min 沥干1 min 称质量 得M 1 煮米粉的水浓缩后于15 烘干至恒质量 称量 得到水中固形物含量M2 蒸煮损失率和吸水率计算如式 1 2 所示 苏州培英实验设备有 限公司 SW-CT-2FD双人单面净化工作台 苏州净化设 㫨 ᦏཡ /%= M2 h1 M 1

3 22 217, Vol.38, No.4 M1 M h1 M ੨ /%= 2 之间的相互竞争 优势菌的形成滞后于纯种发酵 因 此米粉的拉伸力最大值也相应滞后 发酵时间相应较 长 综上所述 菌种对鲜湿米粉拉伸力有显著的影响 P.5 L. plantarum CSL23发酵比L. fermentum 空进样瓶中 4 密封1 h 25 平衡3 min后进行测 定 参数设置为 样品准备时间5 s 采样间隔1 s 传感 CSL3可以提前 h使米粉的拉伸力达到最大值 与自然 器自动清洗时间 s 传感器归零时间 5 s 进样流量 6 ml/min 测定时间6 s 每个样品平行测定5 次 的拉伸力达到最大值 且拉伸力值显著高于自然发酵组 口感越有劲道 弹性越强[15] 可以推断 对于鲜湿米粉 测定 直链淀粉含量 参照GB/T 大米 的拉伸力的强度而言 乳酸菌发酵优于自然发酵 自然 发酵优于酵母发酵 其中乳酸菌L. plantarum CSL23优于 风味分析 取发酵 h的鲜湿米粉5 g置于15 ml电子鼻的顶 籼米的理化性质测定 淀粉含量 参照GB/T 食品中淀粉的 直链淀粉含量的测定 蛋白质含量 参照GB 食品中蛋白质的测定 脂肪含量 参照GB/T 发酵比较 L. plantarum CSL23发酵可以提前 h使米粉 P.5 根据前人的研究报道 拉伸力越高米粉的 L. fermentum CSL3 2.2 鲜湿米粉的质构特点 粮油检验 粮食中粗脂肪含量测定 灰分 含量 参照GB 食品中灰分的测定 ph 值 采用pH计测定 1.4 数据处理 T. asahii CSY7 1 L. fermentum CSL3 实验数据采用软件SPSS 19.进行方差分析 Duncan 新复极差法进行多重比较 ᓖ/g 结果与分析 2.1 鲜湿米粉的拉伸力 表2 不同菌种发酵对鲜湿米粉拉伸力的影响 Tensile strength of rice noodles fermented with different ᕩᙗ Table 2 starter cultures g 菌种 发酵时间/h 自然发酵 9.11±.45D T. asahii CSY7 9.11±.45C 9.11±.45C L. plantarum CSL ±.45C L. fermentum CSL3 9.11±.45D ±.5Cc ±.35Cc 2.74±.41Bc 22.34±.21Bb.38±1.21*Ab 15.86±.5Bc 16.±.82Bc 19.61±.75Ac 2.5±.99Ab 21.3±.23Ad Ba Aa Aa Aa 2.16± ± ± ± ± ±.57Cb 22.88±.46Ba 23.98±.5Bb 27.25±.25Aa 23.79±.95Bc CSL3发酵的鲜湿米粉的拉伸力略逊于L. plantarum 1. T. asahii CSY7 CSL23组 在 h时达到最大值 27.25±.25 g 但在.9 哿ᙗ/ ggs 表2表明 采用L. plantarum CSL23发酵的鲜湿米粉 的拉伸力显著高于其他菌种发酵组 P.5 并且 在发酵 h时开始极显著高于 h组 h时达到最大值 CSY13和T. asahii CSY7发酵的鲜湿米粉的拉伸力在发 酵 h后保持在 19.61± ±.74 g 自然发酵则随着发酵时间的延长 在6 h时达到最大 值.38±1.21 g 这说明在自然发酵中 由于菌种 㚊ᙗ 28.92±.39 g 发酵6 h后拉伸力虽然有所回落 但 与 h并没有显著差别 P.5 L. fermentum 6 h时有显著的回落 P.5 酵母菌S. cerevisiae 6 6 T. asahii CSY7 L. fermentum CSL 注 大写字母不同表示同行差异显著 小写字母不同表示同列差异显著 P.5 T. asahii CSY7 L. fermentum CSL ±.37Bb 19.21±.2Bb 22.85±.74Ab 21.42±.Ab 21.66±.59Ad Ba 6 L. fermentum CSL

4 ર೬ᙗ/g 8 嚼性 较高的弹性 内聚性和回复性 二者均能使黏性 保持在较低的水平 和T. asahii CSY7 发酵的鲜湿米粉硬度 弹性 内聚性 咀嚼性和回复性 6 均不如自然发酵 且使产品的黏性较高 综上所述 对 4 于鲜湿米粉的质构特点而言 纯种发酵基本在 h 2 എ ᙗ T. asahii CSY7 6 L. fermentum CSL3 达到稳定状态或者最高值 自然发酵则需要6 h 说明 纯种发酵可以提高发酵效率33% 67% 根据研究报道 相对高的硬度 弹性和咀嚼性的米粉口感较佳 [16-17] 低 的黏性 高内聚性可以使米粉间更容易分离 具有更好 的口感 如爽滑性 [18] 因此可以推断 对于质构性质而 言 L. plantarum CSL23发酵优于L. fermentum CSL3 将会导致米粉黏条 2.3 图1 Fig L. fermentum CSL3发酵的鲜湿米粉具有较低的硬度和咀 T. asahii CSY7 L. fermentum CSL , Vol.38, No.4 纯种发酵米粉的质构特点 鲜湿米粉的蒸煮特性 表3 6 Texture properties of rice noodle fermented with pure cultures 如图1所示 鲜湿米粉的硬度 弹性 黏性 内聚 性 咀嚼性和回复性等质构特点均与发酵的菌种显著的 Table 3 纯种发酵米粉的蒸煮特性 Cooking properties of rice noodle fermented with pure cultures 自然发酵 T. asahii CSY7 菌种 蒸煮损失率/% 4.84±.49A 5.68±.7A 吸水率/% 97.93±2.14C 99.75±5.72C 3.35±.59B 16.41±3.2B L. plantarum CSL23 L. fermentum CSL3 B 19.99±1.28A 18.85±2.6A 3.87± ±.95B 相关 P.5 除自然发酵外 4 株菌发酵的鲜湿米 粉的硬度在 h时达到最大值 随后开始回落 其中硬 注 不同字母表示同列差异显著 P.5 度高低依次为L. plantarum CSL23 自然发酵 T. asahii CSY7和L. fermentum CSL3 且 如表3所示 T. asahii CSY7和自然发酵的鲜湿 米粉的蒸煮损失率显著高于L. plantarum CSL23 自然发酵组在6 h时依然呈上升态势 这与鲜湿米粉的 拉伸力情况一致 鲜湿米粉的弹性在发酵前 h增加较 L. fermentum CSL3 P.5 吸 快 其后 6 h 除L. plantarum CSL23发酵组有显 水率显著的低于L. plantarum CSL23 L. fermentum CSL3 P.5 显著低于 著增加外 其他菌种发酵组基本保持持平状态 其中发 酵 h时 弹性高低依次为L. plantarum CSL23组 自 P.5 说明对于鲜湿米粉的蒸煮特性 而 言 L. plantarum CSL23 L. fermentum CSL3 S. cerevisiae 然发酵 L. fermentum CSL3 和T. asahii CSY7 不同菌种对鲜湿米粉的黏性具有显著影 CSY13优于T. asahii CSY7和自然发酵 这与研究报道米 响 P.5 其中两种酵母菌 T. asahii CSY7发酵导致鲜湿米粉的黏性较高 两株乳 关[16]的结果一致 2.4 鲜湿米粉的风味检测结果 粉的蒸煮损失率跟硬度呈负相关 吸水率跟硬度呈正相 酸菌和自然发酵的黏性基本一致 不同菌种对鲜湿米 3 粉的内聚性和回复性均具有显著影响 P.5 其 S1 S2 S1 中两种乳酸菌发酵的鲜湿米粉的内聚性和回复性与自 2 然发酵组的基本一致 而两株酵母菌较低 尤其在发 酵 h有大幅下跌 咀嚼性与硬度类似 亦是除自然发 酵外 4 株菌发酵的鲜湿米粉的咀嚼性随着发酵时间的 延长而增加 在 h时达到最大值 随后开始回落 其 S9 S8 中咀嚼性高低依次为L. plantarum CSL23 自然发酵 T. asahii CSY7和L. fermentum S4 S7 CSL3 自然发酵组在6 h时呈上升态势 因此 与 T. asahii CSY7 L. fermentum CSL3 S5 S6 自然发酵比较 L. plantarum CSL23发酵的鲜湿米粉 具有更高的硬度 弹性 内聚性 咀嚼性和回复性 S3 图2 Fig. 2 纯种发酵对鲜湿米粉风味的影响 Effect of pure culture fermentation on flavor of rice noodles

5 217, Vol.38, No.4 Fig. 3 ㊹ਜ਼䟿/% ѫᡀ % T. asahii CSY L. fermentum CSL ѫᡀ % 图3 纯种发酵对鲜湿米粉风味影响的主成分分析图 T. asahii CSY7 Principal component analysis for flavor evaluation of rice 表明 样品在传感器S2 S7 S9处有非常明显的响应 值 根据表1判断 发酵 h的鲜湿米粉产生了较为丰富 ⴤ䬮 ㊹ਜ਼䟿/% 菌种发酵对鲜湿米粉风味影响的雷达图 图2 结果 的以NO 2 为代表的氮氧化物和以H 2 S为代表的含硫有机 化合物 且这些化合物的响应值大小依次为S. cerevisiae CSY13 T. asahii CSY7 自然发酵 L. plantarum 味进行主成分分析 图3 发现两个主成分的方差贡献 率已经达到94.39% 且对主成分1的方 差贡献率明显高于其他3 种菌 其次是T. asahii CSY7 ਜ਼䟿/% CSL23 L. fermentum CSL3 对纯种发酵鲜湿米粉的风 这就从另一个角度印证了酵母菌 T. asahii CSY7比乳酸菌L. plantarum CSL23 L. fermentum [19-2] T. Asahii产生的葡萄糖苷酶亦被报道能 促进葡萄酒原料产生挥发性成分[21] ph 发酵籼米的理化性质 L. fermentum CSL3 6 L. fermentum CSL 图4 Fig. 4 6 纯种发酵米粉的理化性质 Physicochemical characteristics of rice noodle fermented with pure cultures T. asahii CSY7 6 如图4所示 4 株菌的产酸能力不同 在发酵 h 后 酵母菌发酵液的pH值基本维持在5.±.2 乳酸菌的 L. fermentum CSL3 则降低到4.±.3 与自然发酵基本一致 且L. plantarum CSL23的pH值低于L. fermentum CSL3 说明自然发酵 的产酸可能主要是由于乳酸菌产生的 对蛋白质含量而 言 T. asahii CSY7的作用非常有限 在发酵 h后才由 %降低到8.4% 在发酵 h后就 7 由9.%降低到8.% L. plantarum CSL23和L. fermentum CSL3在发酵 h后分别降低到6.2% 6.3% 并将这 T. asahii CSY7 L. fermentum CSL3 1 㳻ⲭ䍘ਜ਼䟿/% 2.5 T. asahii CSY7 L. fermentum CSL3.4 㜲㛚ਜ਼䟿/% 关研究报道 T. asahii CSY7 CSL3对鲜湿米粉的风味具有更大的影响 事实上 S. Cerevisiae有在米酒中产生氨基甲酸乙酯等风味物质的相 T. asahii CSY7 noodles fermented with pure cultures 对5 组鲜湿米粉的样品进行电子鼻检测 得到不同 L. fermentum CSL3 6 个含量保持到发酵 h才继续小幅下跌 对于淀粉含 量而言 T. asahii CSY7发酵后淀粉含量最高仅增加了

6 生物工程 217, Vol.38, No %, 和自然发酵的变化趋势基本一 致,L. plantarum CSL23 和 L. fermentum CSL3 在发酵 h 后分别增加到 87.1% 84.9%, 之后呈缓慢上升态势 对 于直链淀粉和灰分而言, 酵母菌发酵后的含量变化略小于乳酸菌, 其中变化最小的是 T. asahii CSY7, 最大的是 L. plantarum CSL23 发酵的籼米 对于脂肪含量而言, 两种酵母菌降低的幅度基本一致, 乳酸菌出现较大的差异, 但在发酵 h 后,L. plantarum CSL23 发酵的籼米脂肪含量呈最低 由此可见, 酵母菌 T. asahii CSY7 对米粉拉伸力和质构特性影响最弱可能跟其对蛋白质 淀粉 ( 含直链淀粉 ) 和灰分含量的降低作用不明显有关 ; 乳酸菌 L. plantarum CSL23 L. fermentum CSL3 对 ph 值 蛋白质 淀粉 ( 含直链淀粉 ) 和灰分含量的作用非常明显, 这与 Pranoto [22] Florêncio [23] 等的结果基本一致, 这些化学成分的改变直接影响到米粉的拉伸力 质构特性 蒸煮特性和吸水性等品质 [-25] 研究亦曾报道, 米粉作为淀粉 [2,4] 凝胶类食品, 淀粉含量及结构组成与蛋白质与淀粉的相互 [26-27] 作用影响大米粒淀粉及其制品的产品特性 [5,28] 脂肪则被微生物降解为游离脂肪酸后继续被分解成低分子质量的醛 酮类物质, 产生特殊的大米发酵风味 [1,29-3] 3 结论 不同菌种发酵显著影响鲜湿米粉品质 : 乳酸菌主要影响拉伸力 质构性质和蒸煮性质, 酵母菌主要影响风味, 不同类菌种各有所长, 但若直接同时接种两类纯菌协同发酵是否能进一步提高米粉品质, 尚需进一步研究 此外, 发酵籼米的理化性质结果表明不同菌种的酸化能力不同, 主要化学成分的变化也不同, 化学成分的变化是鲜湿米粉品质变化的直接原因 参考文献 : [1] 李里特, 鲁站会, 闵伟红, 等. 自然发酵对大米理化性质的影响及其米粉凝胶机理研究 [J]. 食品与发酵工业, 21, 27(): 1-6. 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