微生物發(fā)酵對青稞掛面理化及感官特性的影響

焦捷，哈曉敏，杜艷，曹效海，郝靜，王樹林, *

1. 青海大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院（西寧 810016）；2. 青海省青藏高原農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（西寧 810016）；3. 青海省青稞資源綜合利用工程技術(shù)研究中心（西寧 810016）

青稞（Hordeum vulgareL. var. Nudum Hook. f.）屬于禾本科大麥屬農(nóng)作物，主要分布在西藏、青海、四川等高原地區(qū)，是青藏高原地區(qū)的主糧品種[1]。青稞中β-葡聚糖、蛋白質(zhì)、纖維素和各類維生素含量較高，而糖類和脂肪含量相對于其他糧食作物來說較低，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)合理[2]。采用青稞粉和小麥粉混合制作面條，不僅可以保證面條的營養(yǎng)價(jià)值，更是實(shí)現(xiàn)青稞主食化的重要途徑之一[3]。但青稞纖維素含量高、面筋蛋白含量少，青稞面條存在難成型、易斷條等技術(shù)難題[4]。關(guān)于提升青稞面條品質(zhì)的研究多集中在加入品質(zhì)改良劑，包括無機(jī)鹽[5]、食品膠[6]、酶制劑[7]等，或通過預(yù)處理方式包括糊化[8]及自然發(fā)酵[9]改善青稞面條口感及質(zhì)構(gòu)特性。有研究表明酵母發(fā)酵[10]或乳酸發(fā)酵[11]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，但由于絕大多數(shù)植物乳桿菌不能直接利用淀粉，單獨(dú)采用植物乳桿菌發(fā)酵效率低，而采用復(fù)合菌種發(fā)酵改善青稞面條品質(zhì)的研究較少。

因此，主要以青稞為原料，探究酵母菌、植物乳桿菌、復(fù)合菌種（m（酵母菌）∶m（乳酸菌）=1∶1）發(fā)酵對青稞面條的蒸煮特性、質(zhì)構(gòu)特性和感官品質(zhì)的影響，為高品質(zhì)青稞面條的加工提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

青稞（青海新丁香糧油有限責(zé)任公司）；小麥粉（青海新丁香糧油有限責(zé)任公司）；高活性干酵母（安琪酵母有限公司）；植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum，研究室保藏）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

電子天平（JY1002/JY2003，湖南赫西儀器裝備有限公司）；試驗(yàn)面條機(jī)（YMZD-350，廣州旭眾食品有限公司）；恒溫發(fā)酵箱（XMTD-4000，上海一恒科學(xué)儀器公司）；鼓風(fēng)干燥箱（101-3AB，北京中興偉業(yè)儀器有限公司）；質(zhì)構(gòu)分析儀（TA-XT Plus，英國Stable Micro Systems公司）；高速萬能粉碎機(jī)（KC-130，北京開創(chuàng)同和科技發(fā)展有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 菌種活化

菌種活化參照王金水等[12]和Andrea等[13]的方法。

1.3.2 青稞發(fā)酵粉制作工藝

去皮青稞顆?！逑础荨鷫貉印l(fā)酵→固液分離→烘干→制粉→篩粉

1.3.3 青稞面條制作工藝

面條的制作方法參照LS/T 3202—1993《面條用小麥粉》附錄A的方法并略有改動(dòng)[14-16]。

稱取500 g小麥粉面粉（含15%發(fā)酵青稞粉）過篩→和面→熟化→壓片→靜置→切條→垂掛干燥

1.3.4 單因素試驗(yàn)

1.3.4.1 酵母發(fā)酵單因素試驗(yàn)

以掛面的蒸煮特性和質(zhì)構(gòu)為指標(biāo)，研究酵母發(fā)酵時(shí)間（2，4，6，8和10 h）和發(fā)酵溫度（24，27，30，33和36 ℃）對青稞掛面理化及感官特性的影響。

1.3.4.2 植物乳桿菌發(fā)酵時(shí)間的單因素試驗(yàn)

以掛面的蒸煮特性和質(zhì)構(gòu)為指標(biāo)，研究植物乳桿菌發(fā)酵時(shí)間（1.0，1.5，2.0，2.5和3.0 d）對青稞掛面理化及感官特性的影響。

1.3.5 發(fā)酵菌種篩選

酵母發(fā)酵試驗(yàn)：根據(jù)酵母菌單因素試驗(yàn)結(jié)果，將壓延后的青稞在酵母菌最適生長溫度30 ℃下，發(fā)酵6h，酵母接種量0.6%。

植物乳桿菌發(fā)酵試驗(yàn)：根據(jù)植物乳桿菌單因素試驗(yàn)結(jié)果，將壓延后的青稞在植物乳桿菌的最適生長溫度37 ℃下，發(fā)酵1 d，植物乳桿菌接種量3%。

復(fù)合菌種發(fā)酵試驗(yàn)：將壓延后的青稞在37 ℃下接種植物乳桿菌，發(fā)酵1 d后再接入酵母菌繼續(xù)發(fā)酵6 h，接種量m（酵母菌）∶m（乳酸菌）=1∶1。

將發(fā)酵青稞粉制成掛面，以掛面的蒸煮特性、TPA值和感官評定為指標(biāo)選取最優(yōu)發(fā)酵菌種。

1.3.6 正交試驗(yàn)

根據(jù)發(fā)酵菌種篩選結(jié)果，選擇酵母菌為發(fā)酵菌種，參考王磊鑫等[17]對酵母發(fā)酵接種量的研究及單因素試驗(yàn)結(jié)果，選擇發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度和菌種接種量為因素，選用三因素三水平正交表，以斷條率及質(zhì)構(gòu)特性為指標(biāo)，確定青稞掛面最佳發(fā)酵工藝條件。正交試驗(yàn)因素與水平見表1。

1.4 指標(biāo)測定方法

1.4.1 面條蒸煮特性測定

參照師俊玲等[18]的方法，測定面條蒸煮時(shí)間、斷條率及吸水率。

1.4.2 感官評定

參考LS/T 3202—1993《中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)面條用小麥粉》中面條質(zhì)量評分方法，對青稞掛面進(jìn)行感官評價(jià)。

表1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表

表2 面條感官品評項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)

1.4.3 TPA質(zhì)構(gòu)的測定

取3根蒸煮后的面條，間隔均勻地?cái)[放在測試臺(tái)中間，用p35探頭進(jìn)行壓縮測試，測試過程的參數(shù)為測試前速度2.0 mm/s、測試中速度0.8 mm/s、測試后速度0.8 mm/s，型變量0.8%，感應(yīng)力5 g，2次壓縮間隔時(shí)間2 s。單個(gè)樣品進(jìn)行3次重復(fù)測試。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 酵母發(fā)酵時(shí)間對青稞掛面理化及感官品質(zhì)的影響

2.1.1.1 酵母發(fā)酵時(shí)間對青稞面條蒸煮特性的影響

以酵母為發(fā)酵菌種，發(fā)酵時(shí)間對青稞面條蒸煮特性的影響見圖1。

由圖1（A）可知，隨著發(fā)酵時(shí)間延長，青稞面條的吸水率呈波動(dòng)變化趨勢，發(fā)酵2 h時(shí)，青稞面條吸水率最高，為121.2%；由圖1（B）可知，青稞面條斷條率與最佳蒸煮時(shí)間隨發(fā)酵時(shí)間增長呈負(fù)相關(guān)，即斷條率低時(shí)蒸煮時(shí)間長。發(fā)酵時(shí)間6 h時(shí)斷條率達(dá)到最低，為14.3%，蒸煮時(shí)間最長，為10.5 min。由于隨著發(fā)酵時(shí)間延長，酵母會(huì)破壞青稞中蛋白質(zhì)和脂肪，使原來被結(jié)合的淀粉釋放出來，從而使其糊化時(shí)溶脹性增強(qiáng)，但發(fā)酵時(shí)間過長，淀粉鏈被深度降解、打斷，從而使得面條很容易被煮爛，影響蒸煮特性。

2.1.1.2 酵母發(fā)酵時(shí)間對青稞面條質(zhì)構(gòu)特性的影響

以酵母為菌種，發(fā)酵時(shí)間對青稞面條質(zhì)構(gòu)的影響見表3。

由表3可知，在相同發(fā)酵溫度、不同發(fā)酵時(shí)間下，青稞面條的硬度、黏性、彈性和咀嚼性數(shù)值有明顯差異（p＜0.05），說明發(fā)酵時(shí)間能影響青稞面條質(zhì)構(gòu)特性。綜合質(zhì)構(gòu)參數(shù)發(fā)現(xiàn)發(fā)酵6 h時(shí)青稞面條的硬度、彈性和咀嚼性均高于其他組，黏性均低于其他組。

2.1.2 酵母發(fā)酵溫度對青稞掛面理化及感官品質(zhì)的影響

2.1.2.1 酵母發(fā)酵溫度對青稞面條蒸煮特性的影響

以酵母為菌種，發(fā)酵溫度對青稞面條的蒸煮特性的影響見圖2。

由圖2（A）可知，隨著發(fā)酵溫度升高，青稞面條吸水率變化呈波動(dòng)趨勢，發(fā)酵溫度30 ℃時(shí)吸水率最高，為121.7%；由圖2（B）可知，青稞面條斷條率與最佳蒸煮時(shí)間隨發(fā)酵溫度升高呈負(fù)相關(guān)。發(fā)酵溫度30℃時(shí)，青稞面條斷條率最低，為12.2%，最佳蒸煮時(shí)間最高，為10.2 min，青稞面條蒸煮特性較好。

圖1 發(fā)酵時(shí)間對青稞面條蒸煮特性的影響

表3 酵母發(fā)酵時(shí)間對青稞面條質(zhì)構(gòu)的影響

2.1.2.2 酵母發(fā)酵溫度對青稞面條質(zhì)構(gòu)特性的影響

以酵母為菌種，溫度對青稞面條的蒸煮特性的影響見表4。

由表4可知，在相同發(fā)酵時(shí)間、不同發(fā)酵溫度下，硬度、彈性和咀嚼性各有不同，綜合質(zhì)構(gòu)特性數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)30 ℃發(fā)酵組面條的硬度、彈性和咀嚼性數(shù)值均高于其他發(fā)酵溫度組，黏性均低于其他發(fā)酵溫度組。

圖2 發(fā)酵溫度對青稞面條蒸煮特性的影響

表4 發(fā)酵溫度對青稞面條質(zhì)構(gòu)特性的影響

根據(jù)蒸煮指標(biāo)及質(zhì)構(gòu)指標(biāo)可見，發(fā)酵溫度30 ℃時(shí)青稞面條品質(zhì)最佳。由于隨著發(fā)酵溫度升高，逐漸達(dá)到微生物生長和代謝酶類的最適溫度，酶類活動(dòng)增強(qiáng)，影響青稞中淀粉含量，從而影響青稞面條品質(zhì)。但溫度過低時(shí)，酶活性低，發(fā)酵速度緩慢；溫度過高時(shí)，容易產(chǎn)生雜菌影響面條品質(zhì)。

2.1.3 植物乳桿菌發(fā)酵時(shí)間對青稞掛面理化及感官品質(zhì)的影響

參考徐一涵等[19]植物乳桿菌的最佳發(fā)酵溫度及接種量。37 ℃下，用植物乳桿菌發(fā)酵青稞，不同發(fā)酵時(shí)間下測得的面條質(zhì)構(gòu)指標(biāo)見表5。植物乳桿菌發(fā)酵時(shí)間對青稞面條質(zhì)構(gòu)特性無明顯影響（p＞0.05），由于植物乳桿菌在發(fā)酵過程中其自身代謝產(chǎn)酶能力不足，不能直接利用青稞中的淀粉等營養(yǎng)物質(zhì)，發(fā)酵效率較低。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定植物乳桿菌發(fā)酵時(shí)間1 d、發(fā)酵溫度37 ℃、接種量3%。

表5 乳酸發(fā)酵時(shí)間對青稞質(zhì)構(gòu)特性

2.2 發(fā)酵菌種篩選

2.2.1 不同菌種發(fā)酵對青稞面條蒸煮特征的影響

不同菌種發(fā)酵對青稞面條蒸煮特性的影響見表6。

采用不同的菌種發(fā)酵青稞，青稞面條的斷條率、蒸煮時(shí)間及吸水率各有不同。其中酵母菌和復(fù)合菌種發(fā)酵能更好改善青稞面條蒸煮特性，尤其是酵母發(fā)酵后的青稞面條斷條率均低于其余發(fā)酵組，蒸煮時(shí)間和吸水率均高于其余發(fā)酵組。

表6 不同發(fā)酵菌種對青稞面條蒸煮特性的影響

2.2.2 不同菌種發(fā)酵對青稞面條質(zhì)構(gòu)特征的影響

不同菌種發(fā)酵對青稞面條TPA質(zhì)構(gòu)的影響見表7。

3組不同菌種發(fā)酵的青稞面條中，酵母菌和復(fù)合菌發(fā)酵的面條質(zhì)構(gòu)參數(shù)均優(yōu)于其余2組，與未發(fā)酵組面條相比有明顯差異（p＜0.05），其中復(fù)合菌發(fā)酵的面條在硬度、彈性和咀嚼性數(shù)值上略低于酵母發(fā)酵的面條，黏性無差異（p＞0.05），植物乳桿菌發(fā)酵面條的硬度、彈性、咀嚼性數(shù)值均低于其余2組。

2.2.3 不同菌種發(fā)酵對青稞面條感官品質(zhì)的影響

不同菌種發(fā)酵對青稞面條感官評質(zhì)的影響見圖3。

在3組不同菌種發(fā)酵的青稞面條中，酵母發(fā)酵的青稞面條感官評分最高，其次為復(fù)合菌種發(fā)酵及植物乳桿菌發(fā)酵，此結(jié)果與質(zhì)構(gòu)特性及蒸煮特性的結(jié)果一致，說明采用酵母發(fā)酵可更好地改善青稞面條質(zhì)構(gòu)特性、蒸煮特性及感官品質(zhì)。

表7 不同發(fā)酵菌種對青稞面條質(zhì)構(gòu)特性的影響

圖3 不同菌種發(fā)酵對青稞面條感官品質(zhì)的影響

2.3 正交試驗(yàn)結(jié)果

采用L9(33)正交表進(jìn)行正交優(yōu)化試驗(yàn)。正交試驗(yàn)結(jié)果見表8。

由表8可知，發(fā)酵溫度、接種量和發(fā)酵時(shí)間對斷條率的影響大小為接種量＞發(fā)酵溫度＞發(fā)酵時(shí)間；各因素對面條硬度、黏性和彈性的影響順序?yàn)榻臃N量＞發(fā)酵時(shí)間＞發(fā)酵溫度；各因素對面條咀嚼性的影響順序?yàn)榻臃N量＞發(fā)酵溫度＞發(fā)酵時(shí)間；可見對青稞面條斷條率及質(zhì)構(gòu)特性數(shù)值影響最大的因素均為接種量，而發(fā)酵溫度及發(fā)酵時(shí)間對2個(gè)指標(biāo)的影響大小不同，且最優(yōu)組合不同。分析得出，發(fā)酵溫度在A3水平，面條斷條率最低，硬度和咀嚼性最高；接種量在B3水平，面條咀嚼性最高，黏性和斷條率最低；接種時(shí)間在C2水平，面條彈性和咀嚼性最好。因此確定酵母發(fā)酵青稞面條制作工藝最優(yōu)發(fā)酵條件為A3B3C2，即發(fā)酵溫度32 ℃、發(fā)酵時(shí)間6 h、接種量0.8%，此時(shí)青稞面條斷條率最低，為10%，咀嚼性最高，為0.49 mJ，黏性相對較低，為0.67 mJ，彈性相對較高，為0.55 mm，硬度適中，為28.87 g。

表8 正交試驗(yàn)結(jié)果

接表8

3 結(jié)論

試驗(yàn)探討不同菌種發(fā)酵對青稞掛面理化及感官特性的影響。結(jié)果表明，發(fā)酵后青稞面條的蒸煮特性、感官品質(zhì)及質(zhì)構(gòu)特性均有所改善，說明發(fā)酵能改善青稞掛面品質(zhì)。對比不同菌種發(fā)酵對青稞面條品質(zhì)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)酵母發(fā)酵相比植物乳桿菌發(fā)酵及復(fù)合菌種發(fā)酵能更大程度改善青稞面條品質(zhì)。通過對酵母發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間、菌種接種量進(jìn)行單因素試驗(yàn)及正交優(yōu)化，確定酵母發(fā)酵青稞面條適宜發(fā)酵工藝，此工藝條件下青稞面條斷條率低，咀嚼性高，黏性低，感官品質(zhì)好，該試驗(yàn)結(jié)果對開發(fā)青稞主糧化產(chǎn)品具有參考價(jià)值。