植物乳杆菌发酵对鲜湿米粉品质的影响: I.力学性能

易翠平 樊振南 祝 红 佟立涛 周素梅 俞 健

(长沙理工大学化学与生物工程学院1，长沙 410114) (中国农业科学院农产品加工研究所2，北京 100193)

植物乳杆菌发酵对鲜湿米粉品质的影响: I.力学性能

易翠平1樊振南1祝 红1佟立涛2周素梅2俞 健1

(长沙理工大学化学与生物工程学院1，长沙 410114) (中国农业科学院农产品加工研究所2，北京 100193)

研究不同来源的L.23、L.23169和L.22699 3株植物乳杆菌发酵对鲜湿米粉力学性能的影响。结果表明，米粉的拉伸力、硬度、弹性和咀嚼性均随着发酵时间的延长而逐渐增强，最后均在48 h时达到最大值，此时L.23极显著优于L.23169和L.22699(P<0.05)。3株菌在不同发酵时间对米粉的黏性和内聚力影响不显著(P>0.05)。感官评价显示L.23发酵48 h的米粉口感滑爽、筋道最好，说明不同来源的植物乳杆菌对鲜湿米粉力学性能的影响效果不同，其中L.23在3株菌中最有利于鲜湿米粉良好力学性能的形成。原料米在发酵过程中的组分分析表明蛋白质显著影响米粉的硬度(P<0.05)。

植物乳杆菌 发酵 鲜湿米粉 力学性能

鲜湿米粉的品质受发酵菌种的影响[1]。研究表明，纯种发酵比自然发酵可以让鲜湿米粉的品质在更短时间内达到最佳状态，且采用植物乳杆菌LactobacillusplantarumCSL23发酵与自然发酵液中筛选出来的其他优势菌L.fermentumCSL30，SaccharomycescerevisiaeCSY13、TrichosporonasahiiCSY07比较，鲜湿米粉的力学性能如拉伸力、硬度、弹性、内聚力、咀嚼性、回复性等明显更好[2]。李芸[3]研究证明包含植物乳杆菌在内的混合菌种对大米粉的感官品质有影响；周显青等[4-5]采用外源性植物乳杆菌在发酵条件下，研究大米粉与淀粉性质及米粉蒸煮和质构特性的变化。但植物乳杆菌品种繁多，在肉、鱼、果蔬、牛奶及谷物制品中均有应用，且对营养、感官、风味和质构的作用并不可同一而论[6]；而有关植物乳杆菌菌株对米粉品质的作用鲜见研究报道。此外，前期的研究报道均为通过发酵大米粉的性质变化来推测鲜湿米粉的性质，但成品鲜湿米粉经大米粉发酵后，又经过了挤压、蒸煮、水洗等工艺，植物乳杆菌在成品鲜湿米粉中的影响并不一定与发酵原料中的完全一致。

通过比较从米粉自然发酵液中分离纯化的及分离自酸面团与泡菜中的植物乳杆菌对鲜湿米粉的力学性能的影响，以判断不同菌株对鲜湿米粉产品质构的影响，为优选发酵菌株、提升传统主食工业化水平提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

浙富802籼稻谷：湖南金健米业股份有限公司；L.22699分离于泡菜、L.23169分离于酸面团：北京豫鼎鑫捷科技有限公司；L.23由本实验室分离于米粉厂的自然发酵液[7]。

1.2 主要仪器与设备

THZ-C恒温振荡培养箱：苏州培英实验设备有限公司；DH5000II电热恒温培养箱：天津市泰斯特仪器有限公司；101-2A电热鼓风干燥箱：天津市泰斯特仪器有限公司；SW-CT-2FD双人单面净化工作台：苏州净化设备有限公司；TA-XT plus质构仪：英国Stable Micro System公司；SY-12型磨浆机：浙江鲨鱼食品机械有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 鲜湿米粉的制备

工艺流程：原料米→清洗→发酵→清洗→磨浆→过筛→离心→蒸煮滚揉→挤丝→水洗→冷却→沥水→米粉

其中，原料米发酵温度为40 ℃、菌液接种浓度为105cfu/mL，发酵时间为0、12、24、36、48、60 h。滚揉蒸煮是指在离心后的米浆滚揉5 min，平铺在蒸篦上(厚度约 5 mm)蒸制2 min，重复3次。水洗是在沸水中洗散90 s，挤丝采用手动压面条机挤出。

表1 鲜湿米粉力学性能感官评分标准

1.3.2 鲜湿米粉拉伸力的测试

取米粉20根，放入沸水煮3 min，冷水冲洗1 min。取其中一根，固定在质构仪的A/SPR探头上测试，参数设置为：测前速度1.00 mm/s，测试速度3.0 mm/s，回程速度10.00 mm/s。同类样品重复测试10次，结果取平均值。

1.3.3 鲜湿米粉的质构分析(TPA)

米粉同1.3.2预处理后，取一根放在探头下方，采用P/36R探头测试。参数设置为：测前速度2 mm/s，测试速度1 mm/s，回程速度5 mm/s，停留时间5 s，变形量50%。每个样品重复测量10次，结果取平均值。

1.3.4 感官评价

[8]，结合南方人的口味特点，制定鲜湿米粉力学性能感官评分标准(表1)。挑选5～7个训练有素的人员组成感官评定小组，根据鲜湿米粉的滑爽性、筋道性等指标对试验产品进行评分，总分100分。

1.3.5 主要理化指标分析

蛋白质：GB 5009.5—2010《食品中蛋白质的测定》[9]，脂肪：GB/T 5512—2008《粮油检验粮食中粗脂肪含量测定》[10]，淀粉：GB/T 5009.9—2008《食品中淀粉的测定》(酸水解法)[11]，直链淀粉：GB/T 15683—2008《大米直链淀粉含量的测定》[12]，灰分：GB/T 5009.4—2010《食品中灰分的测定》[13]，pH值： GB 5009.237—2016 《食品pH值的测定》[14]。

1.3.6 鲜湿米粉力学性能与原料米组分的相关性分析

将3种植物乳杆菌发酵米粉的拉伸力、硬度、弹性、咀嚼性、回复性、内聚力、黏性与原料米中的淀粉、蛋白质、脂肪、灰分、直链淀粉含量对应起来，采用作图法得到相关系数R值[15]，并对同一力学性质与组分间的R值进行显著性分析。

1.3.7 数据处理

试验数据采用Excel 2003进行方差分析[15]。

2 结果与讨论

2.1 植物乳杆菌发酵对鲜湿米粉拉伸力的影响

3株植物乳杆菌发酵对米粉拉伸力的影响结果(表2)表明，米粉的拉伸力随着发酵时间的延长而逐渐增强，最后均在发酵48 h达到最大值，之后有所回落。比较而言，L.23组的拉伸力在发酵过程中始终极显著优于L.22699组(P<0.01)，但在48 h才极显著高于L.23169组(P<0.01)、并在此时达到最大值(51.31±5.29) g；L.23169组的拉伸力在发酵的前期(12～36 h)极显著优于L.22699组(P<0.01)，发酵后期(48～60 h)二者趋于一致。这与前期报道米粉在植物乳杆菌发酵48 h时拉伸力最大的结果一致[2]，但不同来源的菌种作用效果有显著差别，来源于米粉的L.23显然更有利于产品拉伸力的形成。

表2 植物乳杆菌发酵对米粉拉伸力的影响/g

注：小写字母代表同一列的显著性差异(P<0.05)，大写字母代表同一行的显著性差异(P<0.05)，余同。

2.2 植物乳杆菌发酵对鲜湿米粉质构特性的影响

3株植物乳杆菌发酵对米粉质构特点的影响结果如图1所示。结果表明，鲜湿米粉的硬度、弹性、咀嚼性和回复性等质构特点与3株菌种的品种极显著相关(P<0.05)，黏性和内聚力之间的表现3株菌差别不显著。硬度、弹性和咀嚼性方面，鲜湿米粉随着3株菌发酵时间的增加呈现出不同态势，其中L.23的硬度、弹性和咀嚼性随着发酵时间的延长而持续增加，在48 h时达到最大值、极显著的优于L.22699和L.23169，随后开始回落。L.22699和L.23169的硬度、弹性和咀嚼性在开始发酵的前12 h增加非常明显，随后硬度L.23169保持持平、L.22699表现出下跌的态势，弹性和咀嚼性两株菌之间没有显著差异。3株菌发酵米粉的回复性是在0～36 h不同程度的增加，在48 h时达到最大值、此时L.23极显著的优于L.22699和L.23169，随后开始回落。研究报道，来源于泡菜的植物乳杆菌的主要功能在于风味的提升、硝酸盐与生物胺的降解[16]以及益生活性[17]等；来源于酸面团的植物乳杆菌的主要功能在于改变蛋白质结构，使面包质构变软[18-19]以及改善风味、增强抗氧化性[20]等方面，两株菌的优势并不在于改善米粉的硬度、弹性、咀嚼性等力学性能方面，这也可能是来源于米粉的菌株在这方面更有优势的原因。

图1 植物乳杆菌发酵对米粉质构特性的影响

2.3 植物乳杆菌发酵鲜湿米粉力学性能的感官评定

鲜湿米粉经3株植物乳杆菌发酵后的感官评价综合得分结果见图2。结果表明，米粉的感官评价综合得分随着发酵时间的延长而得分逐渐升高，其中L.23极显著比L.22699和L.23169好(P<0.05)、发酵48 h的米粉尤为突出，且评分达到98分左右。L.23169则在发酵24～36 h的感官品质与L.23持平，均保持良好的增加态势；在48～60 h与L.22699接近，显示出后期筋道性增加的潜力不足。3株植物乳杆菌发酵的米粉的感官评分差异显著(P<0.05)与菌种的来源有较大的关系，从而客观的说明分离于米粉发酵液中的L.23最有利于米粉感官品质的形成。这与拉伸力、弹性、硬度和咀嚼性等指标基本一致。说明用质构仪测定米粉的力学性能可以客观地反映产品的感官品质。

图2 植物乳杆菌发酵鲜湿米粉力学性能的感官评定图

2.4 原料米不同发酵时间理化性质的变化

3株植物乳杆菌不同发酵时间原料米的理化性质见表3。结果表明，蛋白质、脂肪、灰分、pH均随着发酵时间的延长而降低(P<0.05)，淀粉和直链淀粉随着发酵时间的延长而增加(P<0.05)，这与相关研究报道基本一致[3-7]，但各菌种之间的情况并不相同：蛋白质含量，L.23组和L.23169组的降低趋势较为缓慢、含量显著高于L.22699组(P<0.05)；淀粉含量，L.23组增加的趋势较为缓慢、含量显著低于L.23169组和L.22699组(P<0.05)；灰分仅在发酵24 h时有显著差异(P<0.05)；脂肪含量，3组之间的差异均显著、其中L.23组降低最多(P<0.05)，可能与杨有望[7]报道的L.23代谢产物中脂肪酶活性较高有关；直链淀粉含量在发酵48 h时略有增加，增加程度与蛋白质等其他组分降低的比例接近；L.23组pH值显著高于L.23169组和L.22699组(P<0.05)，可能是引起蛋白质降低的原因之一。其中，淀粉的绝对含量增长超过了蛋白质的降低量，可能是因为菌种在发酵过程中产生的胞外多糖[21]影响了测定结果。

2.5 鲜湿米粉力学性能与原料米组分的相关性分析

原料组分的含量是决定食品拉伸、质构等力学性能的主要原因，分析鲜湿米粉力学性能与原料米组分含量的相关性(表4)，结果表明，米粉的拉伸力、黏性、弹性、咀嚼性和回复性与原料米各组分之间的相关系数均没有显著差异(P>0.05)，说明是淀粉、蛋白质、脂肪、灰分、直链淀粉的共同相互作用决定了鲜湿米粉的力学性能；其中直链淀粉是与拉伸力及质构参数之间的相关性最低的组分，这可能与直链淀粉的含量在发酵过程中几乎没变(表3)有关。组分对米粉的硬度影响有显著差异(P<0.05)，其中蛋白质比其他组分对于米粉硬度的形成具有更为显著的影响，这与Xie等[22]的研究结果基本一致。

表3 原料米不同发酵时间的理化性质

表4 鲜湿米粉力学性能与原料米组分含量的相关性分析

3 结论

植物乳杆菌发酵对鲜湿米粉力学性能有显著影响(P<0.05)，且不同来源的菌株对其影响结果存在显著差异。其中，米粉的拉伸力、硬度、弹性和咀嚼性均随着发酵时间的延长而逐渐增强，最后在48 h时达到最大值，此时L.23极显著优于L.23169和L.22699(P<0.05)。黏性和内聚力3株菌在不同发酵时间差别不显著(P>0.05)，L.23在3株菌中最有利于鲜湿米粉良好力学性能的形成。原料米在发酵过程中的组分分析表明蛋白质显著影响米粉的硬度，至于植物乳杆菌发酵是如何通过代谢产物影响原料米组分的含量而影响米粉力学性能的形成，尚需进一步研究。

参考文献

[1]易翠平, 周慧, 佟立涛. 鲜米粉加工过程中的发酵工艺研究进展[J]. 食品与机械, 2013, 5: 223-225

Yi Cuiping, Zhou Hui, Tong Litao. Advances on fermentation in rice noodle production[J]. Food and Machinery, 2013, 5: 223-225

[2]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]. 食品科学, 2017, 38(4): 20-25

Yi Cuiping, Ren Menying, Zhou Sumei, et al. Qualities of rice noodle fermented on pure strain[J]. Food Science, 2017,38(4):20-25

[3]李芸. 发酵米粉生产过程中的菌相变化及发酵对米粉品质的影响[D]. 北京: 中国农业大学, 2015: 31-77

Li Yun. Microbial succession during rice noodle processing and influence of fermentation on quality of rice noodle[D]. Beijing: China Agricultural University,2015: 31-77

[4]周显青, 张玉荣, 李亚军. 植物乳杆菌发酵大米粉及其淀粉特性变化[J]. 粮食与饲料工业, 2012(8): 18-22, 25

Zhou Xianqing, Zhang Yurong, Li Yajun. Changes of rice flour and starch properties duringLactobacillusplantarumfermentation[J]. Cereal and Food Industry, 2012(8): 18-22, 25

[5]周显青, 张玉荣, 李亚军. 植物乳酸菌发酵对米粉蒸煮和质构特性的影响[J]. 河南工业大学学报(自然科学版), 2011(2): 15-18

Zhou Xianqing, Zhang Yurong, Li Yajun. Effects ofLactobacillusplantarumfermentation on cooking and textural properties of rice noodles[J]. Journal of Henan University of Technology (natural science edition), 2011(2): 15-18

[6]Todorov S D, Franco B D G D M.LactobacillusPlantarum: Characterization of the species and application in food production[J]. Food Reviews International, 2010, 26(3): 205-229

[7]杨有望. 鲜湿米粉自然发酵的研究[D]. 长沙: 长沙理工大学, 2016: 40-63

Yang Youwang. The study of natural fermentation process for instant fresh rice noodle[D]. Changsha: Changsha Science and Technology University, 2016: 40-63

[8]佟立涛, 高晓旭, 王立, 等. 调质大米半干法磨粉制备鲜米粉及其品质测定[J]. 农业工程学报, 2014, 23: 332-338

Tong Litao, Gao Xiaoxu, Wang Li, et al. Preparation of fresh rice noodles using rice prepared tempering moisture and semi-dry milling method and determination of its quality[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2014, 23: 332-338

[9]GB 5009.5—2010 食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定[S]

[10]GB/T 5512—2008 粮油检验 粮食中粗脂肪含量测定[S]

[11]GB/T 5009.9—2008 品中淀粉的测定(酸水解法)[S]

[12]GB/T 15683—2008 大米直链淀粉含量的测定[S]

[13]GB/T 5009.4—2010 食品安全国家标准 食品中灰分的测定[S]

[14]GB 5009.237—2016 食品安全国家标准 食品pH值的测定[S]

[15]李云雁. 试验设计与数据处理[M].第二版. 北京: 化工出版社, 2008

Li Y Y. Experiment design and data processing[M].Second Edition. Beijing: Chemical Industry Press, 2008

[16]Wu C D, Zheng J, Huang J, et al. Reduced nitrite and biogenic amine concentrations and improved flavor components of Chinese sauerkraut via co-culture of Lactobacillus plantarum and Zygosaccharomyces rouxii[J]. Annals of Microbiology, 2014, 64(2): 847-857

[18]Wolter A, Hager A S, Zannini E, et al. Impact of sourdough fermented with Lactobacillus plantarum FST 1.7 on baking and sensory properties of gluten-free breads[J]. European Food Research and Technology, 2014, 239(1): 1-12

[19]Cagno R D, Angelis M D, Lavermicocca P, et al. Proteolysis by sourdough lactic acid bacteria: effects on wheat flour protein fractions and gliadin peptides involved in human cereal intolerance[J]. Applied and Environment Microbiology, 2002, 68(2): 623-633

[20]Ferria M, Serrazanettib D I, Tassonia A, et al. Improving the functional and sensorial profile of cereal-based fermented foods by selecting Lactobacillus plantarumstrains via a metabolomics approach[J]. Food Research International, 2016,89:1095-1105

[21]Zhou K, Zeng Y, Yang M, et al. Production, purification and structural study of an exopolysaccharide from Lactobacillus plantarum BC-25[J]. Carbohydrate Polymers, 2016, 144: 205-214

[22]Xie L, Chen N, Duan B, et al. Impact of proteins on pasting and cooking properties of waxy and non-waxy rice[J]. Journal of Cereal Science, 2008, 47(2): 372-379.

Quality of Fresh Rice Noodles Fermented withLactobacillusPlantarum: I. Mechanical Properties

Yi Cuiping1Fan Zhennan1Zhu Hong1Tong Litao2Zhou Sumei2Yu Jian1
(School of Chemistry and Biological Engineering, Changsha University of Science and Technology1, Changsha 410114) (Institute of Agro-products Processing Science and Technology, Chinese Academy of Agricultural Sciences2, Beijing 100193)

The effect of differentLactobacillusplantarumstrains, namelyL.23,L.23169 andL.22699, on the mechanical properties of fresh rice noodles was investigated. Results indicated that tensile stress, hardness, springiness, and chewiness of the rice noodles increased with fermentation time. The highest values were achieved after fermenting for 48 h withL.23, which gave significantly better results than the other two strains (P<0.05). The cohesive and adhesiveness of the three bacteria fermented noodles were the same (P>0.05). Sensory evaluation showed that rice noodles were smooth and chewy after fermenting for 48 h withL.23, which afforded the best mechanical properties among the three strains, indicating that lactobacillus plantarums with different sources had different effect on the mechanical property of fresh wet rice noodle. Component analysis of the rice during fermentation showed that the amount of protein significantly affected noodle hardness (P<0.05).

Lactobacillusplantarum, fermentation, fresh rice noodles, mechanical properties

TS213

A

1003-0174(2017)12-0001-06

国家自然科学基金(31301404)，公益性行业(农业)科研专项(201303070)

2016-12-21

易翠平，女，1973年出生，教授，粮食深加工