自然发酵法对豌豆淀粉理化性质的影响

熊 柳 夏明涛 薛丽华 孙庆杰

自然发酵法对豌豆淀粉理化性质的影响

熊 柳 夏明涛 薛丽华 孙庆杰

(青岛农业大学食品科学与工程学院，青岛 266109)

豌豆在35℃下分别自然发酵0、1、3、5 d，研究对豌豆淀粉的直链淀粉含量、透明度、溶解度、膨润力、黏度特性和质构特性等理化性质的影响。结果表明:随着发酵时间的延长，发酵液的pH从7下降到4．2，直链淀粉含量增加，透明度降低。自然发酵后豌豆淀粉的溶解度和膨润力均降低，发酵5 d后，糊化温度从73．05℃升高到83．55℃，峰值黏度从178．42 RVU降低到120．8 RVU，淀粉凝胶硬度从920．34 g降低到104．01 g。

豌豆淀粉 自然发酵 理化性质

豌豆是世界各地广泛种植的主要食用豆之一，其种植面积在豆科类农作物中排名第4［1］。自然发酵是传统谷物食品加工的一个重要方法，可以改善和提高产品的质地、口感［2］。如采用乳酸菌和酵母菌对玉米进行自然发酵，制得了营养丰富的玉米方便面［3］;利用自然发酵对木薯淀粉进行了研究，发现改性后的淀粉在一定pH下具有一定的黏性和较好的弹性［4］，但是目前有关自然发酵对豌豆淀粉理化性质的影响研究较少。

通过自然发酵对豌豆淀粉进行改性，是扩大豌豆淀粉在食品工业生产中应用的重要途径。本试验的目的是研究自然发酵对豌豆淀粉理化性质的影响，揭示淀粉的总直链淀粉含量、透明度、溶解度、膨润力、黏度特性和质构特性等性质的变化，以更好为实际生产提供理论依据，扩大豌豆在食品工业的应用范围。

1 材料与方法

1．1 材料与仪器

1．1．1 试验材料及主要试剂

光滑豌豆:2010年产于山东菏泽;标准直链淀粉和支链淀粉:Sigma试剂公司;氢氧化钠，碘，95%无水乙醇，冰乙酸均是分析纯。

1．1．2 主要仪器

TA．XT plus物性仪:英国SMS公司;725型紫外可见分光光度计:上海光谱仪器有限公司;快速黏度分析仪RVA:波通瑞华(北京)科学仪器有限公司;

Cyberscan 510 pH计:新加坡仪器公司。

1．2 试验方法

1．2．1 豌豆的自然发酵

取100 g豌豆和300 mL蒸馏水，加入1 000 mL烧杯中，浸泡豌豆，保鲜膜封口，温度35℃，同时处理4份，发酵时间分别为0、1、3、5 d，对照为室温下浸泡4 h。

1．2．2 发酵液pH测定及豌豆淀粉的提取

分离自然发酵后的豌豆和发酵液，测定发酵液的pH。提取淀粉，制得的淀粉在50℃恒温箱下干燥12 h，粉碎过100目，以备试验用。

1．2．3 不同发酵天数豌豆淀粉总直链淀粉含量的测定［5］

称取100 mg所制淀粉放入50 mL三角瓶中，加入体积分数为95%的乙醇1 mL和1 mol/L NaOH溶液9 mL在沸水浴中加热10 min，淀粉糊化、冷却后，用蒸馏水转移至100 mL容量瓶中稀释至刻度，准确吸取5 mL上述试液放入另一个100 mL容量瓶中，加入1 mL 1mol/L乙酸和1 mL 0．2%的碘液(I2)，用蒸馏水定容至刻度，静置20 min后，在波长620 nm下用1 cm比色皿测定其吸光值。

1．2．4 透明度的测定［6］

配制质量分数1．0%的淀粉乳(以淀粉干基计)，在沸水浴中搅拌30 min，冷却至室温，用水调整体积至原浓度，以蒸馏水作空白液，在620 nm下测透光率。同时处理3个样品，取平均值。

1．2．5 溶解度和膨润力的测定［7］

称取0．4 g淀粉(干基计)于具塞离心管内，调成1%的淀粉乳，分别在55、65、75、85、95 ℃下水浴加热30 min，隔2～5 min取出振荡，然后将其3 000 r/min离心15 min，取出上层液，于小平皿中105℃烘干，称其水溶淀粉的含量，计算其可溶指数。称离心管中残余淀粉的质量，计算其溶解度。计算公式为:

可溶指数=干燥物质量/样品质量×100%

溶胀度=沉淀物质量/样品质量×(1－可溶指数)

1．2．6 黏度特性的测定［8］

豌豆淀粉的黏度性质由快速黏度分析仪(RVA)测定。称取一定量的淀粉，加入25 mL蒸馏水于铝罐中，用旋转桨充分搅拌后，放置20 min后，开始测定。测定条件:首先以960 r/min搅拌10 s，形成均匀悬浊液后，保持160 r/min转速至试验结束。测定程序为初始温度为50℃保持1 min，然后以12℃/min提高到95℃，在95℃保持2．5 min，再以12℃/min降至50℃并保2 min，整个测定过程13 min。记录淀粉的糊化温度、峰值黏度、谷值黏度、回生值、衰减值等。

1．2．7 质构特性的测定［9］

在RVA分析后，于样品筒中保存，冷却至室温封保鲜膜密封，防止水分蒸发，并在冰箱保鲜层放置4 h，采用TA．XT plus物性仪进行凝胶质构特性的测定，主要参数如下:运行模式:Texture Profile Analysis(TPA);测前速度:1．00 mm/s;测试速度:1．00 mm/s;测后速度:1．00 mm/s;形变量为:30．00%;探头:10 mm 圆柱型(P/0．5R)。

2 结果与分析

2．1 发酵液pH的变化

豌豆在35℃恒温下进行自然发酵，每天对发酵液的pH进行测定，具体结果如图1。

图1 豌豆发酵液pH的变化

由图1可以看出:自然发酵5 d后，豌豆发酵液的pH从7下降到4．2。自然发酵是利用豌豆本身所携带的微生物进行发酵的，所以发酵初期由于微生物数量少，pH下降较慢，当发酵进行一段时间后，pH下降速度加快，说明微生物大量繁殖;当发酵到3 d时，pH下降速度再次降低并逐渐趋于稳定，说明微生物的生长繁殖进入对数期。本结果与王峰等［10］对浸泡大米的成分的研究结论相符合。

2．2 不同发酵天数的豌豆淀粉总直链淀粉含量的变化

根据所测吸光值计算出不同发酵天数的豌豆淀粉直链淀粉的含量，如图2所示。

图2 发酵不同时间的豌豆淀粉的总直链淀粉含量

由图2可知:经过发酵，豌豆淀粉的直链淀粉含量增加。自然发酵时，在微生物和酸的作用下，支链淀粉发生断链或脱支，产生了部分直链淀粉，同时发酵作用对无定形区的影响比较明显，脂肪被降解释放出被包埋的淀粉液会影响到直链淀粉的含量。试验结果与王峰［11］在对自然发酵对大米淀粉含量和结构的研究结论基本一致。

2．3 不同发酵天数豌豆淀粉透明度的变化

发酵0、1、3、5 d的豌豆淀粉透明度如图3所示。

图3 发酵不同时间的豌豆淀粉的透明度

由图3可知，发酵后豌豆淀粉糊的透明度有所降低。这是由于自然发酵使直链淀粉含量增加，而直链淀粉在糊化过程中很容易发生分子的重排和互相缔合，会使透明度降低。透明度与淀粉颗粒结构和糊化特性有关，糊化后的淀粉分子重新相互缔合的程度是影响透明度的重要因素。自然发酵可能影响淀粉颗粒结构及其糊化特性，因此会影响淀粉的透明度。直链淀粉含量高的豌豆淀粉分子流动半径较大，在糊液中空间位阻较大，分子间难以形成平行取向，分子分散性较好，光线透过时产生较多反射和散射，使透明度降低。李丽［12］在自然发酵对黄米理化性质的研究中指出发酵后的黄米淀粉的透明度略有降低(84．1%)，主要是因为发酵作用使短链和直链淀粉稍有增加，与本试验结果基本符合。

2．4 不同发酵天数豌豆淀粉溶解度和膨润力的变化

发酵不同时间豌豆淀粉在不同温度下的溶解度和膨润力如图4和图5所示。由图4和图5可知，不同发酵天数的豌豆淀粉溶解度和膨润力随着温度的升高而升高，而随着发酵时间的延长，在相同温度下豌豆淀粉的溶解度和膨润力降低。淀粉的溶胀能力依赖于支链淀粉的性质，而直链淀粉则起着稀释剂和膨胀抑制剂的作用，在有脂类存在时影响更大。淀粉的最大膨胀与支链淀粉的相对分子质量和分子形状有关。经过发酵，在无定形区支链淀粉发生断链与脱支，支链淀粉含量降低，使膨润力降低。本研究中发酵对豌豆淀粉膨润力的影响结果与Liu［13］对绿豆淀粉的研究结果一致。

2．5 不同发酵天数豌豆淀粉黏度特性的变化

如表1和图6所示，经过发酵，糊化温度随发酵天数的增加而升高，豌豆淀粉的RVA曲线发生了显著变化。自然发酵5 d后，糊化温度从73．05℃升高到83．55℃，峰值黏度从178．42 RVU 降低到120．8 RVU。峰值黏度显示了淀粉或混合物结合水的能力，发酵1 d和3 d时，淀粉峰值黏度显著升高，发酵5 d后，峰值黏度呈下降趋势，这主要是因为自然发酵作用破坏了淀粉的分子结构，使无定形区的支链淀粉断链与脱支，产生了新的直链淀粉分子链。回生值显示了淀粉糊的抗老化性质，回生值越小，说明抗老化能力越高，试验结果显示，发酵1 d和3 d时，回生值升高，发酵5 d后，回生值又呈下降趋势，说明发酵后的淀粉抗老化能力增强。衰减值随着发酵时间的延长，显著下降，说明发酵后的淀粉性质更稳定，更耐剪切。Change等［14］对绿豆淀粉的研究也发现发酵能够降低淀粉的峰值黏度，与本试验结果相符合。

图6 不同发酵时间的豌豆淀粉的RAV曲线

表1 不同发酵时间的豌豆淀粉的黏度特性

2．6 不同发酵天数的豌豆淀粉质构特性的变化

由表2看出，发酵开始时淀粉的硬度增加，发酵3 d后，硬度开始呈下降趋势，说明凝胶变得柔软，拉伸性能提高。随着发酵时间的延长，弹性、内聚性和回复性都呈下降的趋势，发酵5 d后，硬度从920．34 g降低到104．01 g。影响凝胶硬度的主要因素是直链淀粉凝胶网络的含量与溶胀颗粒的形变能力，经过发酵淀粉凝胶网络发生变化，使硬度变小。鲁战会［15］在相关研究中指出，发酵米粉与非发酵样品米粉相比，发酵使硬度减小从而使拉伸性能提高，相应的弹性减小，在感官上给人以柔韧的感觉，这与本试验的结果一致。

表2 不同发酵时间的豌豆淀粉的质构特性

与未发酵豌豆淀粉相比，发酵5天后，豌豆淀粉的回生值显著降低，说明发酵后豌豆淀粉的抗老化性显著提高;发酵3天后的豌豆淀粉的硬度有明显降低，且弹性基本保持不变，这样比较适合用于生产较为柔软的豌豆淀粉制品，如可以替代绿豆淀粉加工粉丝和粉皮等。综合各项参数，以发酵3 d的豌豆淀粉最适合用于食品的生产。

3 结论

试验结果表明，随着自然发酵时间的延长，发酵液的pH下降，当下降到4左右时，pH基本趋于稳定;发酵后豌豆淀粉的直链淀粉含量增加;透明度有所降低;经过发酵的豌豆淀粉随着发酵天数的延长溶解度和膨润力都呈下降趋势;同时，经过发酵的豌豆淀粉的糊化性质发生了改变，糊化温度从73．05℃升高到83．55℃，发酵5 d后，峰值黏度、谷值黏度、末值黏度都呈下降趋势，回生值和衰减值也降低;经过发酵的豌豆淀粉的质构特性发生了改变，发酵5 d后凝胶的硬度从920．34 g变化到104．01 g。

这一试验结果可以为豌豆淀粉在食品工业中的加工与利用提供理论依据，扩大豌豆淀粉的应用范围。

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［7］丁筑红，谭书明，黄祥勇．微波条件对淀粉磷酸单酯取代度的影响及糊化性质研究［J］．中国粮油学报，2005，20(4):34－38

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［12］李丽．自然发酵对黄米淀粉理化性质的影响研究［D］．黑龙江:黑龙江八一农垦大学，2010

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［14］Chang Y H，Lin CL，Chen JC．Characteristics of mung bean starch isolated by usinglactic acid fermentation solution as the steeping liquor［J］．Food Chemistry，2006，99(4):794－802

［15］鲁战会．生物发酵米粉的淀粉改性及凝胶机理研究［D］．北京:中国农业大学，2010．

The Effect of Natural Fermentation on the Physicochemical Properties of Pea Starch

Xiong Liu Xia Mingtao Xue Lihua Sun Qingjie
(College of Food Science and Engineer Qingdao Agriculture University，Qingdao 266109)

The pea starch was fermented at the temperature of 35 ℃ for 0 day，1 day，3 days and 5 days respectively．The physicochemical properties of pea starch by natural fermentation，such as the content of amylose，the transparency，solubility，swelling power，viscosity properties and texture properties were studied．The results showed that with the extension of natural fermentation time，the pH of pea fermentation liquor decreased from7 to 4．2，the content of amylose increased，and the transparency of pea starch was lower．The solubility and swelling power of pea starch were lower when pea starch was naturally fermented．After 5 days，the gelatinization temperature of pea starch improved from 73．05 ℃ to 83．55 ℃，the peak viscosity decreased from 178．42 RVU to 120．8 RVU and the hardness decreased from 920．34 g to 104．01 g．

pea starch，natural fermentation，physicochemical properties

TQ646

A

1003－0174(2012)05－0022－05

2011－07－27

熊柳，女，1975年出生，讲师，粮油加工

孙庆杰，男，1970年出生，教授，粮油加工