多菌種酵制多孔掛面的品質(zhì)及風(fēng)味物質(zhì)分析

權(quán)苗苗，許 飛，陳 潔，汪 磊，謝亞敏，曹 菲

河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，河南省面制品主食工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450001

掛面作為我國的傳統(tǒng)主食之一，有著悠久的歷史[1]。隨著生活水平的提高，人們更多地關(guān)注掛面的口感和風(fēng)味[2]。目前，市場(chǎng)上涌現(xiàn)出了一些營養(yǎng)型、功能型、特殊風(fēng)味型等創(chuàng)新型掛面，多孔(空心)掛面就是其中一種，但是多孔掛面多使用單一菌種進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)[3-4]，導(dǎo)致產(chǎn)品香氣不濃郁、口味較單一。張?zhí)N華等[5]使用不同種類的酵母菌制作機(jī)制空心掛面，結(jié)果顯示添加1.6%酵母菌所制掛面的綜合品質(zhì)最佳。王金榮[6]研究發(fā)現(xiàn)酵母菌的添加會(huì)顯著降低多孔掛面的最佳蒸煮時(shí)間。酵母菌及乳酸菌混合發(fā)酵過程中的代謝產(chǎn)物會(huì)促進(jìn)兩者的共生作用，最終導(dǎo)致乳酸菌大量繁殖產(chǎn)生乳酸[7]。崔明玉等[8-9]研究發(fā)現(xiàn)釀酒酵母和乳酸菌的發(fā)酵作用均能降解植酸。閆博文[10]在酸面團(tuán)中發(fā)現(xiàn)了乳酸菌，并證明它對(duì)改善產(chǎn)品的風(fēng)味有十分重要的作用。有研究指出乳酸菌與酵母菌通過協(xié)同作用，會(huì)產(chǎn)生非揮發(fā)性物質(zhì)有機(jī)酸，并與酵母相互作用產(chǎn)生醇、醛、烴、酯等揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)[11]，對(duì)豐富產(chǎn)品的風(fēng)味有重要作用。劉安偉等[12]的研究結(jié)果顯示添加2%乳酸菌發(fā)酵的拉面拉伸性能及品質(zhì)較好。徐一涵等[13]發(fā)現(xiàn)，植物乳桿菌發(fā)酵的馬鈴薯粉制作的面條解決了馬鈴薯面條過黏、難成型等問題。

近年來，國內(nèi)主要使用單菌種制作多孔掛面，對(duì)多菌種(乳酸菌與酵母菌)制作多孔掛面的研究相對(duì)較少。因此，作者采用乳酸菌與酵母菌復(fù)配制作多孔掛面，并探究其對(duì)多孔掛面品質(zhì)及揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響，以期為多孔掛面的后續(xù)研究提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

高筋粉:金苑面粉廠；食鹽:中鹽棗陽鹽化有限公司；酵母菌(釀酒酵母)：河北食品有限公司；乳酸菌(植物乳桿菌CW006、干酪乳桿菌LC89、嗜酸乳桿菌LA85)：微康益生菌(蘇州)股份有限公司。樣品中所用發(fā)酵劑見表1。

表1 樣品中的發(fā)酵劑Table 1 Starter in sample

1.2 儀器與設(shè)備

面制品程控實(shí)驗(yàn)干燥箱：鄭州偉鼎科技有限公司；CR-400色差儀：日本美能達(dá)公司；RB120電子天平：溫州韋度電子有限公司；JMTD-168/140小型制面機(jī)組:北京威騰機(jī)械有限公司；HWS-250恒溫恒濕培養(yǎng)箱：上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 制面工藝

稱取200 g高筋粉、35%水、2%食用鹽、1%酵母菌和0.1%乳酸菌進(jìn)行和面、一次醒發(fā)、一次壓延、二次醒發(fā)、二次壓延、切條、發(fā)酵，最后進(jìn)行分段干燥。

1.3.2 多孔掛面相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定

參照GB 5009.3—2016 、LS/T 3212—2014 、LS/T 3212—2021分別測(cè)定多孔掛面的水分含量、最佳蒸煮時(shí)間、蒸煮損失率。參考文獻(xiàn)[14]的方法測(cè)定多孔掛面中植酸含量。

吸水率的測(cè)定參考文獻(xiàn)[15]的方法并稍加修改: 取 20 根掛面，放入 1 000 mL 沸水中，撈出后用濾紙吸干面條表面水分，冷卻至常溫，測(cè)其質(zhì)量，計(jì)算多孔掛面的吸水率。

1.3.3 多孔掛面色澤的測(cè)定

將多孔掛面緊密平鋪在試驗(yàn)臺(tái)上，通過色差儀測(cè)試掛面的顏色，對(duì)每個(gè)樣品選擇不同的位置進(jìn)行5次測(cè)定，得到L*(明亮度)、a*(紅綠度)和b*(黃藍(lán)度)。

1.3.4 多孔掛面pH值的測(cè)定

參考文獻(xiàn)[10]的方法并稍加修改，稱取5 g發(fā)酵80 min的多孔掛面樣品，置于45 mL蒸餾水中，勻漿處理10 min至樣品與水完全混合，測(cè)定該懸濁液的pH值,即為多孔掛面的pH值。

1.3.5 多孔掛面風(fēng)味物質(zhì)的測(cè)定

頂空固相微萃?。汗滔辔⑤腿〉妮腿☆^按照說明書進(jìn)行老化。稱取5 g切碎的多孔掛面置于30 mL頂空瓶，在水浴鍋中平衡0.5 h，再于55 ℃恒溫條件下進(jìn)行30 min固相微萃取，解吸6 min。

GC-MS條件參考文獻(xiàn)[16]的方法并稍加修改。升溫程序：初始溫度40 ℃，保持2 min以3 ℃/min升至50 ℃，保持1 min，再以5 ℃/min升至110 ℃，保持1 min，最后以6 ℃/min升至250 ℃，保持1 min。MS條件：四級(jí)桿溫度150 ℃。

1.3.6 多孔掛面的相對(duì)氣味活度值

相對(duì)氣味活度值(ROAV)代表物質(zhì)對(duì)樣品風(fēng)味貢獻(xiàn)的大小。

式中：T為各揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的閾值；Tmax為貢獻(xiàn)值最大成分的閾值；C為各揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的相對(duì)含量；Cmax為貢獻(xiàn)值最大成分的相對(duì)含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 24、Origin 2019 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同菌種發(fā)酵對(duì)多孔掛面蒸煮特性的影響

如表2所示，與空白掛面相比，添加酵母菌的多孔掛面最佳蒸煮時(shí)間延長(zhǎng)，但隨著乳酸菌種類的增加，多孔掛面的最佳蒸煮時(shí)間均顯著縮短，這可能與乳酸菌和酵母菌共同發(fā)酵作用形成的多孔結(jié)構(gòu)有關(guān)，使水分進(jìn)入孔隙內(nèi)部，從而縮短酵制多孔掛面的最佳蒸煮時(shí)間，其中樣品8的最佳蒸煮時(shí)間最短，與空白樣品相比下降了25%。酵制多孔掛面的蒸煮損失率略高于空白樣品，可能是因?yàn)榻椭贫嗫讙烀娴拿娼畹鞍缀肯鄬?duì)減少，導(dǎo)致其在煮制時(shí)淀粉顆粒更多地溶出[17]。多孔(空心)掛面企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(Q/HYBS 0001S—2021)規(guī)定，蒸煮損失率小于12%時(shí)為優(yōu)質(zhì)面制品，酵制多孔掛面的蒸煮損失率均小于12%，符合優(yōu)質(zhì)面制品的要求。掛面經(jīng)發(fā)酵后其吸水率相較于空白掛面均有不同程度的升高，這可能與發(fā)酵過程中多孔結(jié)構(gòu)的形成有關(guān)，與葛珍珍等[18]的研究結(jié)果一致，復(fù)配菌種會(huì)增加面條的吸水率。

表2 多孔掛面的最佳蒸煮時(shí)間和蒸煮特性Table 2 Optimal cooking time and cooking properties of different cellular noodles

2.2 不同菌種發(fā)酵對(duì)多孔掛面色澤的影響

理想的掛面其L*和b*較高，且色澤是影響消費(fèi)者是否選擇該產(chǎn)品的重要因素[19]。由表3可知，與空白樣品相比，經(jīng)發(fā)酵后多孔掛面的L*無顯著變化，a*和b*小幅上升。乳酸菌在代謝過程中會(huì)產(chǎn)生硫胺素、核黃素等維生素[20]，這可能是造成掛面顏色差異的原因。

表3 多孔掛面的色澤Table 3 Color of cellular noodles

2.3 不同菌種發(fā)酵對(duì)多孔掛面pH值的影響

由圖1可知，與空白掛面相比，經(jīng)乳酸菌和酵母菌混合發(fā)酵制得的多孔掛面的pH值略有下降。導(dǎo)致pH值降低的原因可能是：添加到掛面中的酵母菌可通過三羧酸循環(huán)(TCA)循環(huán)產(chǎn)生不同的有機(jī)酸[21]；乳酸菌可以作用于面條中的糖類將面條酸化，其中干酪乳桿菌和植物乳桿菌為兼性異型發(fā)酵，通過糖酵解途徑代謝己糖，通過磷酸戊糖途徑代謝戊糖。嗜酸乳桿菌為同型發(fā)酵，其發(fā)酵途徑為Embden-Meyerhof-Parnas pathway(EMP),發(fā)酵過程中會(huì)產(chǎn)生乳酸[22]。多菌種酵制多孔掛面之間的pH值無顯著性差異，說明當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為80 min時(shí)，不同乳酸菌的存在并未顯著影響多孔掛面的pH值。

注：不同小寫字母表示差異顯著(P < 0.05)。圖2同。圖1 多孔掛面的pH值Fig.1 pH value of cellular noodles

2.4 不同菌種發(fā)酵對(duì)多孔掛面植酸含量的影響

植酸可以與鋅、鈣、鐵等金屬離子螯合，降低礦物質(zhì)的生物利用率，被公認(rèn)為是一種抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)[23]。如圖2所示，與空白掛面相比，酵制多孔掛面的植酸含量均顯著降低，其中樣品2、5和7的植酸含量減少了約50%，樣品4、6、8的植酸含量分別減少了約31%、21%、78%?？?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)植酸的降解可能是因?yàn)樗嵝原h(huán)境下激活的植酸酶以及菌株生長(zhǎng)代謝過程中合成的微生物酶[24-25]。其中樣品8的植酸含量減少效果較為明顯，可能是因?yàn)槭人崛闂U菌、植物乳桿菌、干酪乳桿菌和酵母菌共同作用時(shí)會(huì)激活較多的植酸酶。

圖2 多孔掛面的植酸含量Fig.2 Phytic acid content of cellular noodles

2.5 不同菌種發(fā)酵對(duì)多孔掛面風(fēng)味的影響

由表4可知，空白樣品中共檢測(cè)到15種風(fēng)味物質(zhì)，其中醇類1種、醛類4種、烴類8種、酚類1種、其他類1種，主要為閾值較大的烴類，一般認(rèn)為烴類對(duì)風(fēng)味的貢獻(xiàn)作用不大；1種乳酸菌和酵母菌發(fā)酵的多孔掛面中，樣品3檢測(cè)到的風(fēng)味物質(zhì)相對(duì)較多，為25種，其中醇類2種、醛類3種、酯類10種、烴類8種、酚類1種、其他類1種，酯類占比較高，且以棕櫚酸乙酯(47.92%)為主，具有果香和奶油香[26]；2種乳酸菌和酵母菌發(fā)酵的多孔掛面中，樣品6檢測(cè)到的風(fēng)味物質(zhì)較多，為27種，其中醇類2種、醛類4種、酯類6種、烴類14種、酚類1種，酯類占比較高，且以棕櫚酸乙酯(46.35%)為主,酯類物質(zhì)主要的生成途徑為脂肪酸和醇類的酯化反應(yīng)[27]；3種乳酸菌和酵母菌制作的多孔掛面(樣品8)中共檢測(cè)到23種風(fēng)味物質(zhì)，其中醇類2種、醛類3種、酯類4種、烴類13種、酚類1種。與空白樣品相比，酵制多孔掛面中醇類含量均呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，醛類、烴類的含量呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，樣品2、3、6中酯類含量明顯增加。

表4 多孔掛面揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)及相對(duì)含量Table 4 Volatile flavor compounds and their relative content of cellular noodles

續(xù)表4

2.6 不同菌種發(fā)酵多孔掛面關(guān)鍵性風(fēng)味物質(zhì)分析

如表5所示，僅列出ROAV ≥ 0.1的11種物質(zhì)，ROAV≥ 1的組分為樣品的關(guān)鍵風(fēng)味化合物，ROAV越大表示該物質(zhì)對(duì)酵制多孔掛面的揮發(fā)性總體風(fēng)味貢獻(xiàn)越大；0.1 ≤ ROAV < 1的化合物對(duì)樣品的整體風(fēng)味有一定的修飾作用，7種酵制多孔掛面中各物質(zhì)的相對(duì)活度值存在一定差異。2-甲基丁醇、正己醛、壬醛、反式-2-壬醛、癸醛、己酸乙酯、棕櫚酸乙酯、辛酸乙酯的ROAV ≥ 1，因此均可視為關(guān)鍵揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，其余化合物對(duì)酵制多孔掛面揮發(fā)性總體風(fēng)味成分具有重要的修飾作用。

整體來看，酵制多孔掛面較空白掛面增加了苯乙醇、反式-2-壬醛、己酸乙酯、棕櫚酸乙酯、辛酸乙酯等風(fēng)味化合物，為掛面增加了玫瑰味、蜂蜜味、甜瓜香、果香和酒香等風(fēng)味[26-32]。乳酸菌和酵母菌的加入使2-甲基丁醇、癸醛對(duì)風(fēng)味的貢獻(xiàn)度呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，說明添加一定比例乳酸菌和酵母菌更易激發(fā)掛面中關(guān)鍵風(fēng)味化合物的活性。

表5 多孔掛面的關(guān)鍵風(fēng)味化合物Table 5 Key flavor compounds of cellular noodles

2.7 不同菌種發(fā)酵多孔掛面的特征風(fēng)味物質(zhì)的主成分分析

主成分分析(PCA)可通過對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行降維，減少數(shù)據(jù)冗雜。由表6可知，前3項(xiàng)主成分的特征值為5.028、3.031、1.554，均大于1，并且前3項(xiàng)主成分的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為87.394% > 85%，則這3項(xiàng)可以代表11種風(fēng)味物質(zhì)反應(yīng)酵制多孔掛面風(fēng)味的整體特征。

如圖3a所示，未發(fā)酵掛面與酵制多孔掛面相

表6 主成分特征值和貢獻(xiàn)率Table 6 Eigenvalues and contribution rates of the principal components

比它們的主成分差異較為明顯;由圖3b可知，11種風(fēng)味物質(zhì)在主成分2軸上分度良好，分布在

圖3 多孔掛面揮發(fā)性化合物的主成分分析Fig.3 Principal component analysis of volatile compounds in cellular noodles

PC2正向區(qū)域的物質(zhì)有壬醛、癸醛等。結(jié)合PCA和ROAV結(jié)果分析可知，空白掛面中2-甲基丁醇、正己醛、庚醛、壬醛、癸醛為關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)。酵制多孔掛面中2-甲基丁醇、正己醛、壬醛、反式-2-壬醛(樣品6)、癸醛、己酸乙酯(樣品2、樣品3、樣品8)、棕櫚酸乙酯(樣品3)、辛酸乙酯(樣品3)為關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)。

3 結(jié)論

研究添加乳酸菌和酵母菌對(duì)多孔掛面蒸煮特性、色澤、pH值、植酸含量及揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響，得到以下結(jié)論：與空白掛面相比，酵制多孔掛面的煮制時(shí)間都顯著縮短，其中采用嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、植物乳桿菌和酵母菌混合發(fā)酵所制多孔掛面的最佳蒸煮時(shí)間最短；多菌種發(fā)酵較好地維持了掛面的色澤；酵制多孔掛面中的抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)植酸含量顯著降低，其中采用嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、植物乳桿菌和酵母菌混合發(fā)酵后植酸含量的降解程度相對(duì)較高；干物質(zhì)吸水率和蒸煮損失率略增加；采用HS-SPME-GC-MS在多孔掛面中共鑒定出64種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，包括醇類、醛類、烴類、酯類、酚類等物質(zhì)，采用嗜酸乳桿菌和酵母菌混合發(fā)酵時(shí)檢出24種風(fēng)味成分，干酪乳桿菌和酵母菌發(fā)酵時(shí)檢出25種風(fēng)味成分，嗜酸乳桿菌、植物乳桿菌和酵母菌發(fā)酵時(shí)檢出27種風(fēng)味成分，且以對(duì)風(fēng)味有重要提升作用的醇類和酯類為主。結(jié)合ROAV篩選出11種關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)，主要是醛類和醇類,呈現(xiàn)酒香、柑橘香等天然香氣。與已有研究結(jié)果對(duì)比可知，乳酸菌和酵母菌的添加改善了產(chǎn)品的品質(zhì)，填補(bǔ)了多孔掛面揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)研究的空缺，后期還需結(jié)合感官評(píng)價(jià)和GC-O等分子感官組學(xué)進(jìn)行深入分析研究。