文 雅 王玉芳 趙思明 榮建華

(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，武漢 430070)

優(yōu)勢微生物組成對米發(fā)糕品質(zhì)的影響

文 雅 王玉芳 趙思明 榮建華

(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，武漢 430070)

接種酵母菌和乳酸菌復(fù)合菌株或酵母菌和根霉復(fù)合菌株制作米發(fā)糕，采用動態(tài)流變儀、氨基酸自動分析儀、氣相色譜-質(zhì)譜儀分析米發(fā)糕的質(zhì)地、滋味和氣味特征，研究優(yōu)勢微生物組成對米發(fā)糕品質(zhì)的影響，為米發(fā)糕的品質(zhì)控制提供依據(jù)。結(jié)果表明：微生物組成對米發(fā)糕品質(zhì)有顯著影響，接種酵母菌和乳酸菌復(fù)合菌株的米漿糊化溫度較低，米發(fā)糕質(zhì)地較柔軟，甜味和鮮味氨基酸含量較高，揮發(fā)性物質(zhì)種類較豐富，其特征香氣物質(zhì)為苯乙醇、辛酸乙酯、癸酸乙酯和棕櫚酸乙酯。大米發(fā)酵體系中酵母菌和乳酸菌的協(xié)同作用優(yōu)于酵母菌和根霉，使大米淀粉、大米蛋白質(zhì)的水解程度更高，產(chǎn)生較多的呈味氨基酸和香氣物質(zhì)。

微生物組成 米發(fā)糕 風(fēng)味 品質(zhì)

微生物是影響發(fā)酵制品品質(zhì)的關(guān)鍵因素[1-3]，多種微生物共同發(fā)酵，有一定的協(xié)同作用，菌株活性較高，縮短了生長周期，營養(yǎng)和風(fēng)味物質(zhì)更為豐富，使產(chǎn)品風(fēng)味更佳[4]。乳酸菌和酵母菌具有相近的生長條件，有很好的協(xié)作關(guān)系[5]，乳酸菌代謝過程中可以產(chǎn)生乳酸和多種有機(jī)酸，能抑制雜菌的生長[6]，而酵母菌能為乳酸菌供維生素、氨基酸等生長因子[7]。利用酵母菌和乳酸菌共同發(fā)酵制作米面制品，可改善制品風(fēng)味[8]，防止腐敗[4]。根霉與酵母也有一定的協(xié)同作用，二者共同生長時(shí)，根霉的糖化酶活和酵母乙醇生成量均有較大提升[9]，利用酵母和根霉生產(chǎn)低度酒，其出酒率大大提高，縮短了生產(chǎn)周期[10]。米發(fā)糕是一種傳統(tǒng)發(fā)酵米制品，目前已從老漿發(fā)酵的傳統(tǒng)米發(fā)糕分離出了專用菌株[11-12]并制成專用發(fā)酵劑[5]，經(jīng)過工藝優(yōu)化[13]，開發(fā)出了米發(fā)糕專用粉[14]、速凍米發(fā)糕、方便米發(fā)糕[15]等產(chǎn)品，逐步實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。但工業(yè)化生產(chǎn)采用單一菌株發(fā)酵，與復(fù)合菌株發(fā)酵相比，其產(chǎn)品風(fēng)味較為單調(diào)[8]。

本研究以卡斯特酒香酵母、(Brettanomycescustersianus)[11]和植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum)(JR)[12]以及酵母菌和根霉(JG)為發(fā)酵劑制作米發(fā)糕，通過質(zhì)地、呈味氨基酸和揮發(fā)性香氣物質(zhì)的分析來研究不同組合微生物制作米發(fā)糕的風(fēng)味特征，為米發(fā)糕的發(fā)酵劑配方優(yōu)化及品質(zhì)控制提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

米粉：黃岡東坡糧油集團(tuán)有限公司；ZSM-001卡斯特酒香酵母、ZSM-002植物乳桿菌：保藏在中國典型培養(yǎng)物保藏中心；糖粉：市售；甜酒曲、活性干酵母：安琪酵母股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

LRH-150B 生化培養(yǎng)箱：廣州醫(yī)療器械廠；TDL-5-A 低速離心機(jī)：上海菲恰爾分析儀器有限公司；AR2000ex 動態(tài)流變儀：TA 公司；CR/PDMS/DVB 萃取頭：美國 Supelco 公司；GC7890/MS597 氣相色譜-質(zhì)譜儀：Agilent公司；L-8800氨基酸自動分析儀：日立公司。

1.3 米發(fā)糕的制作

米發(fā)糕制作方法參考劉小翠[5]的方法。菌泥制作方法參考王玉芳等[13]的方法，JR發(fā)酵劑由6 g酵母菌泥和2 g乳酸菌泥組成。JG發(fā)酵劑由1.2 g甜酒曲和0.8 g活性干酵母組成。

JR發(fā)酵劑發(fā)酵的米漿為JR米漿，制作米發(fā)糕為JR米發(fā)糕；JG發(fā)酵劑發(fā)酵的米漿為JG米漿，制作米發(fā)糕為JG米發(fā)糕。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 動態(tài)流變測試

取適量米漿于動態(tài)流變儀，模擬米發(fā)糕的蒸制工藝進(jìn)行測試：從25 ℃以10 ℃/min升到100 ℃，保溫12.5 min，凝膠基本形成。然后以12 ℃/min降溫至40 ℃，保溫8 min。應(yīng)變?yōu)?%，頻率0.5 HZ。

1.4.2 游離氨基酸組成測定

取20 g樣品，采用GB/T 5009.124—2003方法進(jìn)行提取，然后用日立L-8800 氨基酸自動分析儀檢測。

1.4.3 GC-MS測定揮發(fā)性成分

參考熊青等[16]的方法。樣品處理：稱取10 g調(diào)配好的米漿，蒸制15 min，同時(shí)用萃取頭于頂空處吸附30 min。

GC的參數(shù)設(shè)定：進(jìn)樣口溫度為250 ℃，接口溫度為250 ℃，載氣為氦氣，流速0.8 mL/min，不分流；升溫程序，50 ℃保溫1 min后以5 ℃/min升到240 ℃，保溫1 min。

MS的參數(shù)設(shè)定：電離方式EI，電子能量70 eV，離子源溫度280 ℃，四級桿溫度150 ℃。

1.5 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用Excel軟件和SAS 8.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，其中顯著性分析采用Duncan檢驗(yàn)，P<0.05判定為顯著性變化。

2 結(jié)果與分析

2.1 米發(fā)糕的質(zhì)地形成

發(fā)酵米漿的主要成分是淀粉，在一定的濕熱作用下會形成具有特定黏彈性的凝膠體[17]。由圖1可知，在升溫階段，67～70 ℃時(shí)，G′、G″增大，這是由于在濕熱作用下，淀粉顆粒吸水潤漲，淀粉晶體熔融，支鏈淀粉的微晶束解體，部分從淀粉顆粒內(nèi)滲出的直鏈淀粉分子伸展，構(gòu)象轉(zhuǎn)換，逐漸形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[18]。在90 ℃左右時(shí)，淀粉顆粒膨脹至極限后破裂，導(dǎo)致G′與G″到達(dá)峰值后迅速下降。到達(dá)100 ℃時(shí)，G′與G″基本保持在最低值。降溫階段，溫度的下降導(dǎo)致分子鏈剛性增加[19]，運(yùn)動阻力增加，因此G′、G″顯著上升。到達(dá)40 ℃恒溫時(shí)，G′與G″穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。發(fā)酵過程中酵母菌有氧呼吸產(chǎn)生了CO2，使米發(fā)糕凝膠充氣，最終形成了蓬松、柔軟且具有一定黏彈性的凝膠體。2種工藝米發(fā)糕的δ終點(diǎn)值均小于45°，表明2種工藝制作的米發(fā)糕形成了彈性為主、黏性為輔的質(zhì)地特征。

G′、G″、δ與淀粉相對分子質(zhì)量、分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。相對分子質(zhì)量較大者，易形成較多和較穩(wěn)定的氫鍵，生成更致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[20]，線性分子在外力作用下伸展變形程度較大[21]，導(dǎo)致G′、G″大。JR米漿的糊化溫度、G′、G″、δ小，表明其微生物分泌的酶類活性高，淀粉、蛋白質(zhì)等大分子降解程度大，從而導(dǎo)致凝膠體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更為松散，制作的米發(fā)糕硬度小，質(zhì)地柔軟。

圖1 米發(fā)糕質(zhì)地的形成

2.2 米發(fā)糕的游離氨基酸組成

與米發(fā)糕相關(guān)的呈味物質(zhì)主要有氨基酸類、有機(jī)酸類、鹽類、小肽、單糖和低聚糖等小分子糖，其含量與微生物的組成及其代謝產(chǎn)物有關(guān)，2種米發(fā)糕中呈味氨基酸的含量見圖2。

米發(fā)糕的呈味氨基酸中，以苦味氨基酸最高，其λ最大(圖3)，其次依次為鮮味和甜味氨基酸。游離氨基酸的含量及組成與微生物組成及其代謝產(chǎn)物有關(guān)，不同微生物之間有一定的相互作用。乳酸菌代謝過程中可以產(chǎn)生乳酸和多種有機(jī)酸，能抑制雜菌的生長[6]，根霉糖化能力強(qiáng)，能使淀粉水解成葡萄糖，為酵母菌提供能源[4]，而酵母菌能為乳酸菌和根霉提供維生素、氨基酸等生長因子[7]。

圖2 米發(fā)糕的呈味游離氨基酸組成

注：滋味貢獻(xiàn)值λ=含量/閾值。其中λ>1表示對滋味貢獻(xiàn)有效。

圖3 米發(fā)糕的呈味游離氨基酸λ值

結(jié)合圖2，JR米發(fā)糕的鮮味、甜味氨基酸含量高于JG米發(fā)糕，表明JR組合中蛋白酶活性較高，產(chǎn)生了較多的呈味游離氨基酸，米發(fā)糕滋味中由氨基酸貢獻(xiàn)部分JR米發(fā)糕較JG米發(fā)糕大。可能是乳酸菌和酵母菌的協(xié)同作用優(yōu)于根霉和酵母菌，因此JR米漿中蛋白酶活性較高，蛋白質(zhì)在酶的作用下降解程度較大，且根霉在37 ℃左右所產(chǎn)蛋白酶活力很低[22]，而米漿發(fā)酵溫度為35 ℃，JG米漿中蛋白酶活力較低，蛋白質(zhì)在酶作用下降解程度較低，產(chǎn)生較少的游離氨基酸。

JR和JG復(fù)合菌株制作的米發(fā)糕呈味氨基酸含量在1 821.89～1 836.39 mg/100 g之間(圖2)，均高于酵母單獨(dú)發(fā)酵制作米發(fā)糕呈味氨基酸含量(505.66 mg/100 g)[8]，表明微生物組合發(fā)酵使得米發(fā)糕中氨基酸貢獻(xiàn)的滋味更加豐富。

2.3 米發(fā)糕的揮發(fā)性氣味組成

米發(fā)糕的揮發(fā)性氣味組成見表1。米發(fā)糕的香氣物質(zhì)主要由醛類、醇類、烷類、酯類等組成，有少量酮類物質(zhì)，利用老漿[8]和酵母[16]發(fā)酵制作米發(fā)糕時(shí)也發(fā)現(xiàn)了類似現(xiàn)象。經(jīng)過發(fā)酵后的米發(fā)糕蒸煮與米飯相比，香氣物質(zhì)組成種類大致一致[23-24]，但各種類物質(zhì)組成有較大差異。

表1 部分米發(fā)糕揮發(fā)性氣味物質(zhì)的相對含量

注：“-”表示未檢測到。

發(fā)酵米面制品的揮發(fā)性香氣物質(zhì)一部分來源于酵母發(fā)酵過程中產(chǎn)生的低分子揮發(fā)性香味物質(zhì)、少量有機(jī)酸、酯類和大量醇類等，醇類進(jìn)一步與酸類物質(zhì)發(fā)生酯化反應(yīng)，生成酯類等[4]。JR米發(fā)糕中檢測出31種揮發(fā)性氣味物質(zhì)，JG米發(fā)糕中分離得到28種揮發(fā)性氣味物質(zhì)，JR米發(fā)糕中揮發(fā)性氣味物質(zhì)含量總量和種類都較JG米發(fā)糕豐富(表1)。可能是由于JR米漿中乳酸菌和酵母協(xié)同作用優(yōu)于JG米漿中的酵母菌和根霉，產(chǎn)生有機(jī)酸種類和含量較多(圖4)，進(jìn)一步與醇類作用產(chǎn)生酯類種類和含量更為豐富。

采用酵母菌單獨(dú)發(fā)酵制作中其香氣成分以醇類為主[8]，而組合菌株發(fā)酵制作的米發(fā)糕香氣物質(zhì)中以酯類為主，表明微生物組合發(fā)酵使米發(fā)糕的香氣物質(zhì)更為豐富。JR米發(fā)糕的特征香氣物質(zhì)主要為苯乙醇、辛酸乙酯、癸酸乙酯和棕櫚酸乙酯，JG米發(fā)糕的特征香氣物質(zhì)主要為辛酸乙酯、棕櫚酸乙酯、鄰苯二甲酸二乙酯和壬醛。苯乙醇賦予食品玫瑰香味，辛酸乙酯賦予食品果香味，壬醛賦予食品清香味等[25-26]，致使JR、JG米發(fā)糕呈現(xiàn)不同的香氣特征。

圖4 米發(fā)糕揮發(fā)性氣味物質(zhì)的峰面積

3 結(jié)論

不同微生物組合發(fā)酵制作的米發(fā)糕的質(zhì)地、呈味氨基酸和特征香氣物質(zhì)有顯著差異。接種酵母菌和乳酸菌制作的米發(fā)糕硬度小，質(zhì)地柔軟，鮮味氨基酸、甜味氨基酸含量較高，包含以酯類為主、多種有機(jī)酸在內(nèi)的31種揮發(fā)性氣味物質(zhì)，辛酸乙酯、癸酸乙酯、棕櫚酸乙酯和苯乙醇為其特征香氣物質(zhì)；接種酵母菌和根霉制作的米發(fā)糕黏彈性較大，包含以酯類為主的28種揮發(fā)性氣味物質(zhì)，辛酸乙酯、棕櫚酸乙酯、鄰苯二甲酸二乙酯和壬醛為其特征香氣物質(zhì)。

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Effects of Advantaged Microbial BacteriaCombination on the Quality of Fermented Rice Cake

Wen Ya Wang Yufang Zhao Siming Rong Jianhua

(College of Food Science and Technology, Huazhong Agriculture University, Wuhan 430070)

Yeast and lactic acid bacteria or yeast and rhizopus were inoculated to make fermented rice cake. The effects of advantaged microbial combination on the texture properties, taste and aroma characteristics of fermented rice cakes were investigated by dynamic rheometer, automatic amino acid analyzer and Gas chromatography-Mass spectrometry. The effects of advantaged microbial on the quality of fermented rice cakes were studied to provide theoretical basis for the quality control of fermented rice cakes. The results indicated that the microbial combination had a significant impact on the quality of fermented rice cakes. The rice slurry with yeast and lactic acid bacteria inoculation had a lower gelatinization temperature, and fermented rice cakes had more soft texture and higher content of umami amino acid and sweet amino acid. The fermented rice cake inoculated by yeast and lactic acid bacteria had more abundant volatile compounds, of which the characteristic volatile compounds are phenyl ethanol, ethyl octanoate, ethyl caprate and palmitic acid ethyl ester. The combination of the yeast and the lactic acid bacteria in the fermented rice slurry had better synergistic effects than the combination of yeast and rhizopus, in which the rice starch and rice protein hydrolyzed better and generate more delicious amino acid and volatile aroma compounds.

microbial combination, fermented rice cake, flavor, quality

TS213.3

A

1003-0174(2016)06-0001-05

華中地區(qū)大學(xué)農(nóng)業(yè)科技服務(wù)技術(shù)集成與示范(2013 BAD20B06),湖南省科技廳重大專項(xiàng)(ZDN009),中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)(2012ZYTS026)

2014-09-13

文雅，女，1991年出生，碩士，食品科學(xué)

趙思明，女，1963 年出生， 教授， 博士生導(dǎo)師，食品大分子結(jié)構(gòu)和功能特性、糧食加工