米粉加工過程中的發(fā)酵工藝研究進展

傅亞平

長沙商貿旅游職業(yè)技術學院（長沙 410116）

米粉是以大米為原料，經過浸泡、磨漿、熟化、成型等工藝而成的一種米制食品。米粉可分為干米粉和鮮濕米粉2類，而傳統(tǒng)米粉一般為干米粉，需要經過浸泡復水后才能食用，鮮濕米粉則省去浸泡復水的過程[1]。鮮濕米粉又可分為發(fā)酵米粉和非發(fā)酵米粉，發(fā)酵米粉的口感和品質均優(yōu)于非發(fā)酵米粉。米粉的發(fā)酵工藝可分為傳統(tǒng)的自然發(fā)酵和純種強化發(fā)酵2種方式，雖然自然發(fā)酵也可改善米粉的感官和質構特性，但產品仍存在易糊湯、光澤度差、斷條率高等缺點，且產品質量的穩(wěn)定性較差，環(huán)境影響因素多[2]?；诖耍饕獙Πl(fā)酵米粉的主要微生物組成進行分析，并總結純種發(fā)酵在米粉加工中的應用情況。

1 米粉的傳統(tǒng)發(fā)酵工藝

自然發(fā)酵米粉的生產工藝流程：大米→清洗→浸泡→加水磨漿→預糊化→擠絲→煮制→冷水浸泡→定長切斷→鮮濕米粉成品。

原料：一般多選用直鏈淀粉含量較多的秈米，且以早秈陳米為主。與新米相比，陳米生產出的米粉更具韌性和彈性[3]。

浸泡：時間一般為幾天不等，長時間浸泡往往伴隨著自然發(fā)酵的過程，隨著發(fā)酵的進行，浸泡水的pH降低，并賦予大米原料特殊的風味。夏季氣溫高，一般浸泡2～3 d；冬季氣溫低，浸泡時間則延至4～7 d。浸泡時間過長，米粉被蠟樣芽孢桿菌或霉菌等雜菌污染，易變餿變壞，影響米粉產品的風味和安全性；浸泡時間太短會降低產品韌性，影響產品品質[4]。

煮制：目的是使成型的米粉完全糊化，糊化工藝對米粉品質有著重要影響，其工藝參數一般與大米品種有關。

冷水浸泡：煮制后的米粉進入冷水槽中浸泡，使其快速降溫冷卻，冷卻條件對米粉品質有著重要影響，目的是為得到黏彈性較好的米粉產品。

綜上所述，自然發(fā)酵米粉產品品質受溫度等外部環(huán)境因素影響很大。因此，為提高發(fā)酵米粉工業(yè)化及標準化生產技術，必須深入了解大米自然發(fā)酵過程中的微生物種類及其發(fā)酵作用對米粉的營養(yǎng)成分和食用品質的影響。

2 米粉的發(fā)酵作用

相關研究[2,5]表明，微生物發(fā)酵作用可改善米粉的營養(yǎng)特性和食用品質。如發(fā)酵能顯著降低米粉中脂肪、蛋白質、支鏈淀粉和灰分，大米中蛋白質含量是影響米粉硬度的重要因素，而灰分的降低能使米粉外觀更潔白，降低大米中的脂肪含量可使淀粉被純化，也能改善米粉的口感[1]。

2.1 發(fā)酵對米粉營養(yǎng)成分的影響

隨著發(fā)酵的進行，米粉中脂肪、蛋白質、灰分均隨著發(fā)酵時間的延長而降低，但不同菌種對蛋白質含量下降趨勢的影響有所差異[6]。植物乳桿菌強化發(fā)酵米粉的蛋白質含量相較未發(fā)酵米粉下降10.81%，而植物乳桿菌強化發(fā)酵米粉的總淀粉含量和直鏈淀粉含量相較自然發(fā)酵米粉分別增加2.12%和7.18%，這說明純種發(fā)酵對淀粉的純化作用更強且更有利于提高發(fā)酵米粉品質[7-8]。耿棟輝[9]研究發(fā)現(xiàn)，不同發(fā)酵方式對米粉中蛋白質含量的影響具有明顯差異，且純種發(fā)酵米粉比自然發(fā)酵米粉具有更高的營養(yǎng)價值。相對單一菌種發(fā)酵而言，多菌種協(xié)同發(fā)酵米粉中直鏈淀粉含量增長更明顯，且協(xié)同發(fā)酵更利于蛋白質和脂肪的降解[10]。

綜上所述，發(fā)酵作用能在不同程度上降低米粉中蛋白質、脂肪和灰分，并使總淀粉和直鏈淀粉含量顯著增加。大米發(fā)酵后營養(yǎng)成分的改變與米粉食用品質的改善有一定關聯(lián)性。

2.2 發(fā)酵對米粉質構的影響

與非發(fā)酵米粉相比，發(fā)酵米粉品質明顯改善[11]，在質構特性方面，發(fā)酵米粉的硬度提高55.61%、彈性提高4.34%、內聚性提高6.46%、回復性提高8.46%、咀嚼性提高125.89%、黏性降低92.88%[12]。且植物乳桿菌純種發(fā)酵能進一步提高米粉的質構品質，與自然發(fā)酵米粉相比，植物乳桿菌純種發(fā)酵米粉的黏附性降低51.61%、硬度提高10.28%、咀嚼性提高6.40%[1]，且不同來源的植物乳桿菌對發(fā)酵米粉質構品質的影響不同[6]。純種發(fā)酵米粉在保持食用品質的同時，進一步提高生產效率，并有效改善了米粉產品的風味[13]。任元元等[10]利用干酪乳桿菌、植物乳桿菌和釀酒酵母菌協(xié)同發(fā)酵大米，在測定米粉產品的質構特性時發(fā)現(xiàn)，多菌種協(xié)同發(fā)酵米粉的彈性、硬度、咀嚼性、黏聚性和回復性均優(yōu)于自然發(fā)酵米粉和植物乳桿菌純種發(fā)酵米粉。

3 發(fā)酵過程中微生物的種類及應用

3.1 米粉發(fā)酵過程中的微生物種類

發(fā)酵米粉屬于我國南方地區(qū)的特色美食，近年來，越來越多的學者對自然發(fā)酵米粉中微生物菌群組成進行了研究，分析發(fā)現(xiàn)微生物種類具有多樣性，且不同地區(qū)樣品的研究結果具有差異性，研究樣品主要來源于湖南省的米粉廠。熊香元等[14]對湖南一鮮濕米粉發(fā)酵液進行研究，結果發(fā)現(xiàn)乳桿菌屬在整個發(fā)酵過程中占絕對優(yōu)勢，同時還存在明串珠菌屬和乳球菌屬。對湖南常德鮮濕米粉發(fā)酵液進行分析，從中分離出118株產乳酸細菌，最終得到7株發(fā)酵性能優(yōu)良的菌株，分別為5種戊糖片球菌、1種發(fā)酵乳桿菌和1種枯草芽孢桿菌[15]。但李路遙[16]從大米發(fā)酵液中分離純化得到的優(yōu)勢菌株為乳酸乳球菌、植物乳桿菌、唾液鏈球菌和釀酒酵母菌。李蕓[3]同樣對常德市米粉廠的發(fā)酵液進行研究，結果發(fā)現(xiàn)植物乳桿菌、發(fā)酵乳桿菌、熱帶假絲酵母和枯草芽孢桿菌是米粉浸泡發(fā)酵過程中的優(yōu)勢菌種。陳荻等[17]對桂林發(fā)酵米粉中的微生物進行分析，結果發(fā)現(xiàn)乳桿菌、魏斯菌、乳球菌、明串珠菌、戊糖片球菌、醋酸桿菌和曲霉菌等均為優(yōu)勢菌種，其中乳桿菌屬的應用潛力最大。楊有望[4]采用高通量測序技術對常德金健米粉廠的發(fā)酵液進行分析，結果發(fā)現(xiàn)發(fā)酵乳桿菌和德式乳桿菌是大米自然發(fā)酵過程中的主要菌種。

綜上所述，乳酸菌和酵母菌是米粉自然發(fā)酵過程中的優(yōu)勢菌種，這與佟立濤等[18]的研究結果一致。在自然發(fā)酵液中乳酸菌和酵母菌能互利共生，且乳酸菌表現(xiàn)出的發(fā)酵性能更好，其中乳桿菌被一致認為具有更大的市場應用潛力。這為開發(fā)鮮濕米粉專用發(fā)酵劑，實施鮮濕米粉的純種發(fā)酵，實現(xiàn)發(fā)酵米粉工業(yè)化、規(guī)?；?、高效化生產奠定理論基礎。

3.2 純種發(fā)酵在米粉中的應用

純種發(fā)酵又稱為強化發(fā)酵，是利用自然發(fā)酵中的優(yōu)勢菌種對米粉的發(fā)酵工藝進行人為控制，以縮短發(fā)酵時間，控制雜菌生長，使發(fā)酵米粉產品形成穩(wěn)定的風味和品質?；诒姸鄬W者對自然發(fā)酵米粉中微生物菌群的研究，已有利用單一或者多種微生物對米粉進行純種發(fā)酵的研究報道。席慧婷等[19]利用釀酒酵母菌和胚芽乳桿菌混合發(fā)酵米粉，通過正交試驗得出最優(yōu)工藝條件：發(fā)酵溫度30 ℃、發(fā)酵時間16 h、胚芽乳桿菌和釀酒酵母菌比例1︰1、接漿量10%。此條件下得到的復合菌發(fā)酵米粉相比自然發(fā)酵米粉香氣更為濃郁。任元元等[20]利用植物乳桿菌和釀酒酵母菌復合發(fā)酵米粉，通過響應面法得到最佳工藝條件：釀酒酵母菌和植物乳桿菌活菌數比1︰1、接種量0.14%、發(fā)酵溫度37 ℃、發(fā)酵時間8 h，在此條件下得到彈性、蒸煮特性、色澤風味等品質較好的發(fā)酵米粉。程穎等[21]利用乳酸菌和酵母菌協(xié)同發(fā)酵生產半干米粉，乳酸菌與酵母菌活菌數2︰1時，最佳工藝參數為菌液添加量4%、發(fā)酵溫度35 ℃、發(fā)酵時間18 h、糊化溫度95 ℃、糊化時間4 min、加水量60%、粒度120目（約0.125 mm）。此條件下，產品的斷條率低、品質較好。周永升等[12]利用植物乳桿菌強化發(fā)酵生產半干米粉，通過響應面法分析得出最優(yōu)發(fā)酵工藝參數：菌種添加量106CFU/g、發(fā)酵溫度35 ℃、發(fā)酵時間52 h，與未發(fā)酵米粉相比，在此條件下半干米粉的質構特性和蒸煮品質均有顯著提高。

近年來，純種發(fā)酵在米粉加工中的應用案例越來越多，它不僅大幅縮短發(fā)酵時間（純種發(fā)酵時間一般為數小時至3 d不等，已報道最短時間為8 h），還顯著提升發(fā)酵米粉產品的品質。

4 結語

發(fā)酵工藝是研究米粉產品的熱點之一，它也是加工大米制品的傳統(tǒng)方法[22-25]。發(fā)酵對米粉產品品質影響的相關報道較多，研究結果幾乎一致，即發(fā)酵作用能在不同程度上降低米粉中蛋白質、脂肪和灰分，并使總淀粉和直鏈淀粉含量顯著增加[26-27]，達到純化淀粉的效果，從而改善并提高發(fā)酵米粉產品品質。發(fā)酵微生物種類具有多樣性，乳酸菌和酵母菌是米粉自然發(fā)酵過程中的優(yōu)勢菌種[28-29]，且乳桿菌被認為是最具有應用潛力的鮮濕米粉專用發(fā)酵劑。因此，近年來眾多學者利用乳桿菌單一菌種或復配其他菌種發(fā)酵米粉，通過優(yōu)化工藝條件或發(fā)酵條件生產出品質穩(wěn)定且質量佳的發(fā)酵米粉產品。這不僅避免微生物污染的安全問題，還能促進發(fā)酵米粉由手工生產向規(guī)?；a的轉變，提高生產效率，并對解決我國陳糧、次糧的有效利用，以及早秈米的積壓問題起到積極推動作用。雖然發(fā)酵米粉的純化發(fā)酵工藝逐漸成熟，但食品的營養(yǎng)和功能性已成為社會關注的焦點，發(fā)酵米粉產品的營養(yǎng)成分較為單一，如何進一步提高發(fā)酵米粉的營養(yǎng)品質，相關研究報道鮮少，這將成為今后的研究方向之一。