曹晶晶，木泰華，馬夢梅

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品加工綜合性重點實驗室，北京 100193）

甘薯又名番薯、地瓜等，是僅次于水稻、小麥、玉米、馬鈴薯的第五大糧食作物，富含淀粉、膳食纖維、維生素、礦物質(zhì)等，營養(yǎng)價值全球公認。2019年，我國甘薯種植面積和產(chǎn)量分別為2 323.9千 公頃和5 126.4萬 t，均居世界首位?，F(xiàn)階段，甘薯除少量作為鮮食以外，大部分被用于加工淀粉及其制品（粉絲、粉條），在此過程中會產(chǎn)生大量的漿液。據(jù)不完全統(tǒng)計，每生產(chǎn)1 t淀粉將產(chǎn)生15～20 t漿液，每年因生產(chǎn)甘薯淀粉而產(chǎn)生的漿液量達2 000～4 000萬 t。研究表明，甘薯淀粉加工漿液中富含多種可回收利用的有機物，可用于提取蛋白、多糖，也可作為制備微生物油脂、絮凝劑的原料。然而，上述研究存在處理方式繁瑣、耗能高、未實現(xiàn)漿液全利用等問題。因此，開發(fā)操作相對簡便、適宜產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)、可實現(xiàn)甘薯淀粉加工漿液全利用的新方法迫在眉睫。

乳酸菌是一類菌體呈桿狀、分枝狀或球形，可發(fā)酵糖類產(chǎn)生乳酸的無芽孢革蘭氏陽性細菌的總稱，具有防止乳糖不耐受、調(diào)節(jié)腸道菌群、增強人體免疫力等多種作用。目前，國內(nèi)外研究學(xué)者主要利用保加利亞乳桿菌（，）、嗜熱鏈球菌（，）、干酪乳桿菌（，）、植物乳桿菌（，）、戊糖片球菌（，）、鼠李糖乳桿菌等對單一或復(fù)合果蔬汁進行發(fā)酵，以提高其營養(yǎng)功能特性及感官特性。然而，尚未見乳酸菌應(yīng)用于甘薯淀粉加工漿液的相關(guān)報道。

因此，本研究以甘薯淀粉加工漿液為原料，采用、、、、及商業(yè)（SZ）6 種乳酸菌進行發(fā)酵，通過對發(fā)酵后漿液的營養(yǎng)功能成分（蛋白質(zhì)、灰分、可溶性膳食纖維、不溶性膳食纖維、總膳食纖維、總酸、總糖、乳酸、短鏈脂肪酸、糖組分、總酚、游離氨基酸）及感官特性（電子鼻、電子舌、GC-MS、感官評價）進行綜合比較，篩選出適宜發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液的乳酸菌，以期為產(chǎn)業(yè)化發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液制備飲品提供數(shù)據(jù)支撐和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮甘薯為濟薯26；發(fā)酵菌種BNCC 195072、BNCC 336436、BNCC 134415、BNCC 186558購自北京綠源伯德生物科技有限公司，CICC 21862購自中國微生物菌種保藏中心，SZ購自山東中科嘉藝生物工程有限公司（以上菌種均為商業(yè)化菌種，主要用于食品、保健食品及動物保?。?；堿性蛋白酶（食品級，批號12104114；酶活力10U/mL） 滄州夏盛酶生物技術(shù)有限公司；檸檬酸（食品級） 固安聚榮時代生物技術(shù)有限公司；氫氧化鈉（食品級） 廣州焙考林食品有限公司；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

SJ-F50S榨汁機 東莞市瑟諾電器有限公司；SHA-300恒溫水浴搖床 江蘇太倉培英實驗設(shè)備有限公司；LDZM-40KCS立式壓力蒸汽滅菌鍋 上海申安醫(yī)療器械公司；HZCO2-1311K立式恒溫搖床 太倉市華利達實驗設(shè)備有限公司；GL-21M低溫冷凍離心機 北京天林恒泰科技有限公司；UV2800S雙光束紫外-可見分光光度計上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；230全自動凱氏定氮儀瑞典FOSS公司；L-8900全自動氨基酸分析儀 日本日立公司；MOS Astree電子舌 法國Alpha公司；Portable PEN 3.5電子鼻分析儀 德國Airsense Analytics公司；GC-MS-QP2010 Plus氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 日本島津公司；ICP-MS 7700電感耦合等離子體質(zhì)譜儀 美國安捷倫公司。

1.3 方法

1.3.1 菌種活化

分別將BNCC 336436、BNCC 134415、BNCC 186558、BNCC 195072、CICC 21862凍干粉混勻在MRS肉湯培養(yǎng)基中，37 ℃活化48 h，調(diào)整活菌數(shù)為10CFU/mL備用。

1.3.2 發(fā)酵液的制備

1.3.2.1 原料預(yù)處理

新鮮甘薯洗凈、切塊后，模擬淀粉加工企業(yè)的方法進行打漿，即將甘薯塊與去離子水按1∶1（g/mL）混合后打漿，進而離心、取上清液，用1.0 mol/L NaOH將甘薯淀粉加工漿液pH值調(diào)節(jié)至8，加入0.1%（/）堿性蛋白酶，于55 ℃恒溫水浴搖床中酶解1 h，進而將pH值調(diào)節(jié)至6.5，置于高壓蒸汽滅菌鍋中121 ℃滅菌15 min，冷卻至30 ℃?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2.2 接種與發(fā)酵

在無菌條件下將、、、、、SZ按1%（/）接種量分別接入甘薯淀粉加工漿液中，37 ℃培養(yǎng)36 h。發(fā)酵完成后將發(fā)酵液置于121 ℃高壓蒸汽滅菌鍋中處理15 min以停止發(fā)酵，8 000×離心15 min，得發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液。

1.3.3 基本成分的測定

蛋白質(zhì)、灰分、膳食纖維（總膳食纖維、不溶性膳食纖維、可溶性膳食纖維）的測定分別參照AOAC 976.05、AOAC 942.05及AOAC 991.43進行。

1.3.4 游離氨基酸的測定

采用全自動氨基酸分析儀測定不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液中游離氨基酸含量：取1 mL樣品與1 mL 8 g/100 mL磺基水楊酸溶液混合，9 184×離心10 min，取上清液，氮吹干燥后，加入1 mL 0.02 mol/L HCl溶液，過0.22 μm濾膜，用于分析。

1.3.5 總糖含量的測定

采用3,5-二硝基水楊酸（3,5-dinitrosalicylic acid，DNS）比色法，測定不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液中的總糖含量。

標準曲線的繪制：分別取0.2～1.6 mL 0.001 g/mL葡萄糖標準溶液，定容至2 mL，加入1.5 mL DNS試劑，振蕩混勻后于100 ℃水浴5 min，取出后冷卻至室溫，加入21.5 mL去離子水混勻，在540 nm波長處測定吸光度，得線性回歸方程＝0.449 7+10，＝0.999 2。

樣品處理：稱取1 g樣品，加入10 mL 6 mol/L HCl溶液及15 mL去離子水，于100 ℃水浴30 min，冷卻至室溫后，用6 mol/L NaOH溶液將pH值調(diào)為8.2，并定容到100 mL，過濾后取濾液10 mL定容至100 mL，用于總糖測定。

1.3.6 糖組分的測定

取1 mL樣品與1 mL 8%磺基水楊酸溶液混合，室溫下10 000 r/min離心10 min，取上清液1 mL氮吹干燥后，加水定容至10 mL，過0.2 μm濾膜后用于高效液相色譜分析。色譜柱為Agilient zobax plus C（4.6 mm×150 mm），柱溫25 ℃，流動相為乙腈-蒸餾水（3∶1，/），流速1.8 mL/min，進樣量10 μL，采用外標（葡萄糖、果糖、阿拉伯糖和乳糖為標準品）法定量。

1.3.7 總酸的測定

總酸按照Avdeef等的方法。取5 mL樣液定容至25 mL，用0.1 mol/L NaOH標準溶液將pH值滴定至8.2，計算公式如下：

式中：為總酸質(zhì)量濃度/（g/L）；為NaOH標準液濃度/（mol/L）；為滴定樣液時消耗NaOH標準液的體積/mL；為空白所消耗NaOH標準溶液的體積/mL；為換算系數(shù)（以乳酸為主，0.090）；為樣液的稀釋倍數(shù)；為樣液的質(zhì)量/g。

1.3.8 乳酸的測定

樣品處理：取1 mL樣液定容至100 mL，混勻后靜置30 min，取1.2 mL上清液4 ℃、14 000 r/min離心10 min，過0.22 μm濾膜，供液相色譜-質(zhì)譜測定。Waters T3色譜柱（4.6 mm×250 mm，5 μm），流動相為0.1%甲酸溶液（A）-甲醇（B），流速為0.3 mL/min，柱溫為30 ℃，進樣量為1 μL。

1.3.9 短鏈脂肪酸的測定

樣品處理：將樣液14 000 r/min離心10 min，取1.0 mL上清液至5.0 mL離心管中，加入100 μL 25%偏磷酸溶液，用渦旋儀充分混合，靜置1 h。14 000 r/min離心10 min，取上清液供氣相色譜儀測定。色譜柱為極性DBFFAP（30 m×0.32 mm，0.25 μm），進樣量為1 μL，分流比為30∶1。

1.3.10 總酚的測定

采用福林-酚比色法測定不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液中的總酚含量。分別取0.5 mL樣品，加入1.0 mL 10%福林-酚試劑混勻，置于30 ℃水浴鍋中避光反應(yīng)30 min，隨后加入2.0 mL 10% NaCO溶液混勻，于30 ℃水浴鍋避光反應(yīng)30 min，在736 nm波長處測定吸光度，以不同質(zhì)量濃度沒食子酸作為標準品繪制標準曲線，多酚含量表示為每毫升樣品中含有的沒食子酸當量（μg/mL）。

1.3.11 感官特性分析

1.3.11.1 電子鼻分析

取5 mL樣品放入容量為20 mL的進樣瓶中，在室溫條件下靜置10 min，采用頂空進樣的方法用電子鼻進行檢測。每組樣品平行測定3 次。

1.3.11.2 電子舌分析

取適量樣品，用0.45 μm水系微孔過濾膜進行抽濾，取5 mL樣液定容至100 mL，加至電子舌專用燒杯，置于自動進樣分析裝置上進行測定。

1.3.11.3 頂空固相微萃取氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析

參照沈燕飛方法并稍作修改，采用頂空固相微萃取結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜測定發(fā)酵甘薯汁中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。使用DB-WAX毛細管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）作為色譜柱，進樣口溫度為250 ℃，載氣為He，流速為1.93 mL/min。

1.3.11.4 感官評價

參照楊艷君等的方法并修改，采用百分制從香氣、口感、色澤、風(fēng)味和整體可接受度五方面對乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液進行感官評定打分，評定過程由14 名專業(yè)人員組成的感官評定小組進行，結(jié)果計算方式為去掉一個最高分和一個最低分取余下結(jié)果的平均值。感官評價標準見表1。

表1 不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液感官評價標準Table 1 Criteria for sensory evaluation of sweet potato starch slurry fermented by different LAB starter cultures

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

所有實驗重復(fù)測定3 次以上，結(jié)果以 ±表示。實驗數(shù)據(jù)采用SPSS 23進行顯著性分析和多重比較，＜0.05，差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液的基本營養(yǎng)成分

甘薯淀粉加工漿液中的蛋白質(zhì)可為乳酸菌生長提供豐富的氮源，同時，在發(fā)酵過程中乳酸菌產(chǎn)生的胞外蛋白酶可以將蛋白質(zhì)水解成小分子的寡肽和氨基酸，為產(chǎn)品提供豐富的風(fēng)味物質(zhì)。與未發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液相比，不同乳酸菌發(fā)酵后甘薯淀粉加工漿液中蛋白質(zhì)含量均顯著下降（表2），其中由SZ及發(fā)酵漿液中蛋白含量下降最為顯著，分別下降了67.97%和66.01%。李俊等在利用、、發(fā)酵苦蕎芽苗制備飲料的研究中發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵后飲料中蛋白質(zhì)含量也呈顯著下降趨勢，其中以發(fā)酵48 h后蛋白質(zhì)含量降低最多，為58.6%。

表2 不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液的基本營養(yǎng)成分Table 2 Nutrient composition of sweet potato starch slurry fermented by different LAB starter cultures

膳食纖維是一類不能被人體小腸消化吸收的物質(zhì)，包括多糖、寡糖、木質(zhì)素、纖維素和半纖維素等。不同乳酸菌發(fā)酵后甘薯淀粉加工漿液中可溶性膳食纖維、不溶性膳食纖維及總膳膳食纖維含量均顯著下降（＜0.05），其中由SZ和發(fā)酵的漿液中膳食纖維含量最低（表2）。有研究表明，膳食纖維可以被乳酸菌部分或全部發(fā)酵，代謝產(chǎn)生酸類物質(zhì)（如乙酸、丙酸等），使得發(fā)酵體系酸度升高。同時，不溶性膳食纖維中的纖維素在酸性條件下糖苷鍵斷裂，大分子聚合度降低，部分轉(zhuǎn)化為可溶性膳食纖維，可以促進、乳酸片球菌、長雙歧桿菌和嬰兒雙歧桿菌等乳酸菌的增殖。

食品中的灰分指經(jīng)高溫灼燒后遺留的無機物，主要是無機鹽及其氧化物。與未發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液相比，甘薯淀粉加工漿液經(jīng)、和發(fā)酵后灰分含量基本保持不變，經(jīng)、、SZ發(fā)酵后顯著下降，且以SZ發(fā)酵后灰分含量最低。這可能是由于乳酸菌在生長代謝過程中利用了發(fā)酵液中的無機鹽，而不同的乳酸菌對無機鹽的利用率不同，導(dǎo)致發(fā)酵液中灰分含量的不同變化。

2.2 不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液的pH值、總酸、乳酸及短鏈脂肪酸

經(jīng)不同乳酸菌發(fā)酵后，甘薯淀粉加工漿液pH值均顯著下降（＜0.05）、總酸含量均顯著增加（＜0.05），其中，以和發(fā)酵的漿液pH值降低程度最大（分別下降了2.95、2.91）、總酸含量最高（分別為3.97、3.67 g/100 mL）（表3）。這主要是因為乳酸菌發(fā)酵過程中代謝產(chǎn)生的淀粉酶和脂肪酶等可以將糖類、脂類等物質(zhì)轉(zhuǎn)化成有機酸和脂肪酸，最終導(dǎo)致發(fā)酵體系的pH值顯著下降、總酸顯著提高。同時，經(jīng)過不同乳酸菌發(fā)酵后，漿液中乳酸、乙酸、丙酸含量顯著增加（＜0.05），乳酸含量最高的為（16.94 mg/mL）發(fā)酵的漿液；乙酸含量最高的為SZ（672.14 μg/mL）發(fā)酵的漿液；丙酸含量最高的為SZ（9.54 μg/mL）發(fā)酵的漿液。乳酸是乳酸菌生長代謝的標志性物質(zhì)，可賦予發(fā)酵食品獨特的發(fā)酵風(fēng)味；乙酸可被血液吸收后進入肝臟進行代謝，用于合成脂質(zhì)和膽固醇；丙酸被結(jié)腸吸收后可以通過抑制3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶活性，降低膽固醇的合成，對人體結(jié)腸健康產(chǎn)生積極作用。

表3 不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液的pH值、總酸、乳酸及短鏈脂肪酸Table 3 pH, total acid concentration, lactic acid concentration and short chain fatty acid concentration of sweet potato starch slurry fermented by different LAB starter cultures

2.3 不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液的總糖、糖組分及糖酸比

在發(fā)酵體系中，糖含量和酸含量呈負相關(guān)，兩者的相對含量與乳酸菌的生長代謝密切相關(guān)，共同反映乳酸菌的生長代謝能力以及產(chǎn)品品質(zhì)。

表4 不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液的總糖、糖組分及糖酸比Table 4 Total sugar, sugar components and sugar/acid ratio of sweet potato starch slurry fermented by different LAB starter cultures

與未發(fā)酵的甘薯淀粉加工漿液相比，不同乳酸菌在發(fā)酵過程中對糖類物質(zhì)進行代謝和生物轉(zhuǎn)化使得發(fā)酵后漿液中總糖含量顯著降低（＜0.05），其中由發(fā)酵后漿液中總糖含量下降最多，為86.44%，其次為SZ發(fā)酵的漿液（76.91%）（表4）。發(fā)酵過程中由于乳酸菌生長代謝產(chǎn)生的水解酶，使得多糖類物質(zhì)降解成葡萄糖、果糖、海藻糖和阿拉伯糖等單糖，部分為乳酸菌的生長代謝提供能量，部分在發(fā)酵液中累積使得部分發(fā)酵液中單糖含量增加。王紅梅等在利用發(fā)酵草莓汁中同樣發(fā)現(xiàn)在不同的發(fā)酵時間內(nèi)發(fā)酵體系中的葡萄糖、果糖均有不同程度的上升，發(fā)酵40 h后葡萄糖質(zhì)量濃度由44.18 mg/L增加到53.37 mg/L，果糖質(zhì)量濃度由11.10 mg/L增加到12.43 mg/L。Muhialdin等發(fā)現(xiàn)菠蘿蜜汁經(jīng)ATCC334發(fā)酵后，葡萄糖濃度從15.73 mmol/L上升到18.88 mmol/L，而果糖和阿拉伯糖分別下降了5.33 mmol/L和0.44 mmol/L。

此外，發(fā)酵前甘薯淀粉加工漿液糖酸比為16.10，發(fā)酵后漿液糖酸比普遍較低，由及發(fā)酵后的漿液糖酸比相對較高，分別為0.66和0.62。在另一項研究中，作者利用不同類型和植物乳桿亞種發(fā)酵沙棘和沙棘蘋果汁，發(fā)現(xiàn)果汁在發(fā)酵過程中糖酸比均不同程度下降，其中使用DSM 13273發(fā)酵的沙棘蘋果汁糖酸比變化最大，由1.5降低為0.7。

2.4 不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液的總酚含量

酚類化合物是植物作為次生代謝產(chǎn)物產(chǎn)生的一類廣泛的生物活性分子，既可以單一形式（酚酸）存在，也可與碳水化合物、蛋白質(zhì)及細胞壁成分以結(jié)合態(tài)存在。

圖1 不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液中總酚含量Fig. 1 Total polyphenol concentration of sweet potato starch slurry fermented by different LAB starter cultures

與未發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液相比，除SZ外，其余5 種乳酸菌發(fā)酵均可顯著提高漿液中的總酚含量，以和的甘薯淀粉加工漿液中總酚含量較高，分別為265.07 μg/mL和263.59 μg/mL，而未發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液中總酚含量為223.79 μg/mL（圖1）。Li Sujin等使用4 株和5 株發(fā)酵乳桿菌對藍莓汁進行發(fā)酵，發(fā)現(xiàn)總酚含量增加了6.1%～81.2%；Wang Yuchen等研究顯示，銀杏仁汁經(jīng)嗜酸乳桿菌、和發(fā)酵后總酚含量增加了約9%；Annalisa等在285和鼠李糖乳桿菌對接骨木汁進行發(fā)酵后，總酚含量均顯著增加，發(fā)酵48 h后分別達到338.2 μg/mL和302.5 μg/mL。這可能是發(fā)酵前一些可溶性結(jié)合酚與長鏈醇等物質(zhì)結(jié)合，而乳酸菌能夠產(chǎn)生一些水解酶類，將一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的植物化學(xué)成分水解為小分子物質(zhì)，進而從植物細胞壁中釋放出酚類化合物。然而Li Zhongxi等發(fā)現(xiàn)蘋果汁經(jīng)在37 ℃發(fā)酵72 h后，總酚含量顯著下降，減少了22%；Othman等同樣發(fā)現(xiàn)，在使用PTCC 1058發(fā)酵橄欖時，其總酚含量顯著下降；這與本研究中SZ的結(jié)果一致。一方面可能是因為在發(fā)酵過程中酚類化合物與蛋白質(zhì)、膳食纖維等組分作用，產(chǎn)生吸附、沉淀、氧化、脫羧等造成損失，另一方面可能是微生物通過脫羧、還原、脫酯化和脫糖基反應(yīng)等將酚類物質(zhì)進行生物轉(zhuǎn)化，使得發(fā)酵體系中的小分子簡單酚類物質(zhì)被轉(zhuǎn)化為高分子質(zhì)量酚類化合物。

2.5 乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液中游離氨基酸種類及含量

氨基酸是構(gòu)建生物機體的眾多生物活性大分子之一，是構(gòu)建細胞、修復(fù)組織的基礎(chǔ)材料，能為機體和大腦活動提供能源，被稱為一切生命之元。在發(fā)酵過程中乳酸菌能產(chǎn)生蛋白酶，將大分子蛋白質(zhì)分解成多肽類物質(zhì)和氨基酸。

表5 不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液中游離氨基酸含量Table 5 Contents of free amino acids in sweet potato starch slurry fermented by different LAB starter cultures mg/100 mL

甘薯淀粉加工漿液中共檢出16 種游離氨基酸，7 種必需氨基酸、2 種半必需氨基酸和7 種非必需氨基酸。除SZ外，不同乳酸菌發(fā)酵均提高了甘薯淀粉加工漿液中必需氨基酸的含量，半必需氨基酸總量變化并不顯著，而非必需氨基酸含量顯著降低（表5）。有文獻報道，蜜橘汁經(jīng)發(fā)酵后，大多數(shù)游離氨基酸的含量會顯著降低或檢測不到，可能是由于滅菌過程中的連續(xù)高溫使得氨基酸發(fā)生脫羧、脫氨、脫羥反應(yīng)被降解，此外，在發(fā)酵過程中乳酸菌將氨基酸轉(zhuǎn)化成揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)（低碳數(shù)的醇、醛、酸、酯）同樣會使氨基酸含量下降。發(fā)酵結(jié)束后由和發(fā)酵的甘薯淀粉加工漿液氨基酸總量最高，分別為112.79 mg/100 mL和110.34 mg/100 mL。

氨基酸不僅是良好的營養(yǎng)物質(zhì)，同時在呈風(fēng)味方面發(fā)揮著重要作用。乳酸菌在發(fā)酵過程中能將氨基酸代謝轉(zhuǎn)化為果蔬中特有的果香型、脂香型等特征香氣。將游離氨基酸按不同的呈味方式分為鮮味氨基酸（Glu、Asp、Lys）、甜味氨基酸（Thr、Ser、Gly、Ala、Leu、Val、Phe）和苦味氨基酸（Tyr、Ile、Leu、Phe、Arg、His）。經(jīng)不同乳酸菌發(fā)酵后，甘薯淀粉加工漿液中鮮味氨基酸總量顯著下降（表5），當鮮味氨基酸的pH值達到或接近等電點時（3.2）含量會明顯下降，乳酸菌的發(fā)酵作用恰好使得發(fā)酵體系的pH值下降，甜味氨基酸和苦味氨基酸總量變化并不顯著，由和發(fā)酵的漿液中鮮味氨基酸含量最高，分別為58.55 mg/100 mL和46.17 mg/100 mL。

2.6 不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液感官特性分析

2.6.1 電子鼻主成分分析（principal component analysis，PCA）

由圖2可知，PC1和PC2貢獻率分別為99.25%和0.49%，總貢獻率為99.74%，表明這2 個PC能夠反映樣品的主要信息特征。從PCA圖可知，發(fā)酵前后甘薯淀粉加工漿液的風(fēng)味區(qū)域性分布非常明顯，其中由及發(fā)酵的甘薯淀粉加工漿液與未發(fā)酵的漿液差異最為顯著，其差異系數(shù)分別為0.987和0.972。

圖2 不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液飲料PCAFig. 2 PCA plot for sweet potato starch slurry fermented by LAB starter cultures obtained using electronic nose

2.6.2 電子舌分析

乳酸菌發(fā)酵可以提升甘薯淀粉加工漿液的風(fēng)味和口感，經(jīng)不同乳酸菌發(fā)酵后，漿液的鮮味和酸味顯著提升，其中鮮味和酸味較明顯的為發(fā)酵的甘薯淀粉加工漿液，其次是SZ發(fā)酵的甘薯淀粉加工漿液；發(fā)酵后漿液咸味顯著下降，由發(fā)酵的甘薯淀粉加工漿液具有較明顯的咸味（圖3），發(fā)酵液中無機鹽含量的下降是導(dǎo)致不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液中咸味存在差異主要的原因，且該結(jié)果與表2中灰分的變化趨勢基本相同。

圖3 不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液電子舌雷達圖Fig. 3 Radar diagram for sweet potato starch slurry fermented by different LAB starter cultures obtained using electronic tongue

2.6.3 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

共鑒定出59 種揮發(fā)性成分，其中醇類22 種、醛類14 種、酸類7 種、酯類4 種、酮類8 種、烯烴類4 種。甘薯淀粉加工漿液經(jīng)、SZ發(fā)酵后，醇、醛、酸、酯、酮等揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類相對較高（分別為40 種和36 種），由發(fā)酵后風(fēng)味物質(zhì)相對含量較高，為86.55%（圖4）。

醇類在發(fā)酵體系中可以由乳糖代謝、甲基酮還原、氨基酸代謝等途徑生成。甘薯淀粉加工漿液經(jīng)不同種類乳酸菌發(fā)酵后，醇類物質(zhì)的種類和相對含量均顯著增加（＜0.05），其中，和發(fā)酵漿液中苯乙醇相對含量較高，分別為5.15%和4.15%，苯乙醇可賦予發(fā)酵產(chǎn)物清甜的玫瑰香味及暖的胡椒香；和發(fā)酵漿液中的主要醇類物質(zhì)是丙二醇，能夠賦予發(fā)酵漿液淡淡甜味；發(fā)酵漿液中的主要醇類物質(zhì)是正庚醇，具有近似柑橘的香氣；SZ發(fā)酵漿液中的主要醇類物質(zhì)是香葉醇，具有溫和香甜的玫瑰氣味。

除外，不同乳酸菌發(fā)酵后醛類物質(zhì)含量均顯著下降（＜0.05），這可能是因為醛類化合物不穩(wěn)定，在微生物的作用下被還原為醇類物質(zhì)或被氧化為酸類物質(zhì)，且較高濃度的醛類物質(zhì)可能會使發(fā)酵產(chǎn)品產(chǎn)生異味，從而降低整體可接受度。苯乙醛是甘薯淀粉加工漿液中的主要醛類物質(zhì)，呈強烈風(fēng)信子香氣，低濃度時有杏仁、櫻桃香味，經(jīng)和SZ發(fā)酵后，其含量有所降低，但依舊是這兩株菌種發(fā)酵漿液的主要醛類物質(zhì)；2,4-二甲基苯甲醛帶有一種溫和微甜的苦杏仁氣味，是、和發(fā)酵漿液中的主要醛類物質(zhì)；糠醛具有類似苯甲醛的杏仁味，是發(fā)酵漿液中的主要醛類物質(zhì)。

乙酸是不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液中主要揮發(fā)性酸類物，被認為是發(fā)酵食品中的一種主要特色風(fēng)味化合物，可以幫助產(chǎn)生尖銳、辛辣和醋味，而乙酸的生成可能是由于微生物通過磷酸葡萄糖途徑的醋酸鹽激酶途徑和檸檬酸代謝產(chǎn)生。酯類、酮類和烯類物質(zhì)可以給食品賦予令人愉悅的氣味，發(fā)酵后主要的酯類物質(zhì)為苯乙酸香葉酯，主要的酮類物質(zhì)為大馬酮和乙偶姻，主要的烯類物質(zhì)為白菖烯，這幾類風(fēng)味物質(zhì)共同賦予甘薯淀粉加工漿液花香和奶油氣味。

圖4 不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分布圖Fig. 4 Composition of volatile compounds in sweet potato starch slurry fermented by different LAB starter cultures

2.6.4 感官評價

產(chǎn)品的風(fēng)味受呈味物質(zhì)和揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類及含量的影響，會直接影響消費者的喜好和選擇，因此本研究采用分析型感官評價對不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液的香氣、口感、色澤、風(fēng)味及整體可接受度進行評價。結(jié)合圖5，不同乳酸菌發(fā)酵的甘薯淀粉加工漿液之間整體感官得分有顯著差異（＜0.05），可能是由于不同菌種的代謝途徑及生長速率不同，從而產(chǎn)生不同的風(fēng)味物質(zhì)引起，結(jié)合電子舌分析（圖3），經(jīng)不同乳酸菌發(fā)酵后，甘薯淀粉加工漿液的鮮味和酸味有很大的提升，咸味有不同程度下降；同時，經(jīng)揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)和游離氨基酸分析可以發(fā)現(xiàn)，、、SZ發(fā)酵的甘薯淀粉加工漿液中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相對含量較高，且由、SZ發(fā)酵的甘薯淀粉加工漿液鮮味氨基酸和甜味氨基酸含量較高，因此、、SZ發(fā)酵的甘薯淀粉加工漿液在感官評價中具有最高得分。

圖5 不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液的總體感官得分Fig. 5 Overall sensory scores of sweet potato starch slurry fermented by different LAB starter cultures

3 結(jié) 論

系統(tǒng)研究了不同種類乳酸菌發(fā)酵對甘薯淀粉加工漿液營養(yǎng)功能成分及感官特性的影響規(guī)律。結(jié)果顯示，與未發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液相比，不同乳酸菌發(fā)酵均可顯著降低漿液pH值，提高總酸、乳酸、短鏈脂肪酸、總酚和必需游離氨基酸的含量。同時，乳酸菌發(fā)酵可使?jié){液中風(fēng)味物質(zhì)的種類及含量提高，酸味和鮮味增大，咸味降低，整體可接受度提高。因此，乳酸菌發(fā)酵可為實現(xiàn)開發(fā)甘薯淀粉加工漿液全利用的新方法提供思路和理論支撐。