自然發酵法對豌豆淀粉理化性質的影響

熊 柳 夏明濤 薛麗華 孫慶杰

自然發酵法對豌豆淀粉理化性質的影響

熊 柳 夏明濤 薛麗華 孫慶杰

(青島農業大學食品科學與工程學院，青島 266109)

豌豆在35℃下分別自然發酵0、1、3、5 d，研究對豌豆淀粉的直鏈淀粉含量、透明度、溶解度、膨潤力、黏度特性和質構特性等理化性質的影響。結果表明:隨著發酵時間的延長，發酵液的pH從7下降到4．2，直鏈淀粉含量增加，透明度降低。自然發酵后豌豆淀粉的溶解度和膨潤力均降低，發酵5 d后，糊化溫度從73．05℃升高到83．55℃，峰值黏度從178．42 RVU降低到120．8 RVU，淀粉凝膠硬度從920．34 g降低到104．01 g。

豌豆淀粉 自然發酵 理化性質

豌豆是世界各地廣泛種植的主要食用豆之一，其種植面積在豆科類農作物中排名第4［1］。自然發酵是傳統谷物食品加工的一個重要方法，可以改善和提高產品的質地、口感［2］。如采用乳酸菌和酵母菌對玉米進行自然發酵，制得了營養豐富的玉米方便面［3］;利用自然發酵對木薯淀粉進行了研究，發現改性后的淀粉在一定pH下具有一定的黏性和較好的彈性［4］，但是目前有關自然發酵對豌豆淀粉理化性質的影響研究較少。

通過自然發酵對豌豆淀粉進行改性，是擴大豌豆淀粉在食品工業生產中應用的重要途徑。本試驗的目的是研究自然發酵對豌豆淀粉理化性質的影響，揭示淀粉的總直鏈淀粉含量、透明度、溶解度、膨潤力、黏度特性和質構特性等性質的變化，以更好為實際生產提供理論依據，擴大豌豆在食品工業的應用范圍。

1 材料與方法

1．1 材料與儀器

1．1．1 試驗材料及主要試劑

光滑豌豆:2010年產于山東菏澤;標準直鏈淀粉和支鏈淀粉:Sigma試劑公司;氫氧化鈉，碘，95%無水乙醇，冰乙酸均是分析純。

1．1．2 主要儀器

TA．XT plus物性儀:英國SMS公司;725型紫外可見分光光度計:上海光譜儀器有限公司;快速黏度分析儀RVA:波通瑞華(北京)科學儀器有限公司;

Cyberscan 510 pH計:新加坡儀器公司。

1．2 試驗方法

1．2．1 豌豆的自然發酵

取100 g豌豆和300 mL蒸餾水，加入1 000 mL燒杯中，浸泡豌豆，保鮮膜封口，溫度35℃，同時處理4份，發酵時間分別為0、1、3、5 d，對照為室溫下浸泡4 h。

1．2．2 發酵液pH測定及豌豆淀粉的提取

分離自然發酵后的豌豆和發酵液，測定發酵液的pH。提取淀粉，制得的淀粉在50℃恒溫箱下干燥12 h，粉碎過100目，以備試驗用。

1．2．3 不同發酵天數豌豆淀粉總直鏈淀粉含量的測定［5］

稱取100 mg所制淀粉放入50 mL三角瓶中，加入體積分數為95%的乙醇1 mL和1 mol/L NaOH溶液9 mL在沸水浴中加熱10 min，淀粉糊化、冷卻后，用蒸餾水轉移至100 mL容量瓶中稀釋至刻度，準確吸取5 mL上述試液放入另一個100 mL容量瓶中，加入1 mL 1mol/L乙酸和1 mL 0．2%的碘液(I2)，用蒸餾水定容至刻度，靜置20 min后，在波長620 nm下用1 cm比色皿測定其吸光值。

1．2．4 透明度的測定［6］

配制質量分數1．0%的淀粉乳(以淀粉干基計)，在沸水浴中攪拌30 min，冷卻至室溫，用水調整體積至原濃度，以蒸餾水作空白液，在620 nm下測透光率。同時處理3個樣品，取平均值。

1．2．5 溶解度和膨潤力的測定［7］

稱取0．4 g淀粉(干基計)于具塞離心管內，調成1%的淀粉乳，分別在55、65、75、85、95 ℃下水浴加熱30 min，隔2～5 min取出振蕩，然后將其3 000 r/min離心15 min，取出上層液，于小平皿中105℃烘干，稱其水溶淀粉的含量，計算其可溶指數。稱離心管中殘余淀粉的質量，計算其溶解度。計算公式為:

可溶指數=干燥物質量/樣品質量×100%

溶脹度=沉淀物質量/樣品質量×(1－可溶指數)

1．2．6 黏度特性的測定［8］

豌豆淀粉的黏度性質由快速黏度分析儀(RVA)測定。稱取一定量的淀粉，加入25 mL蒸餾水于鋁罐中，用旋轉槳充分攪拌后，放置20 min后，開始測定。測定條件:首先以960 r/min攪拌10 s，形成均勻懸濁液后，保持160 r/min轉速至試驗結束。測定程序為初始溫度為50℃保持1 min，然后以12℃/min提高到95℃，在95℃保持2．5 min，再以12℃/min降至50℃并保2 min，整個測定過程13 min。記錄淀粉的糊化溫度、峰值黏度、谷值黏度、回生值、衰減值等。

1．2．7 質構特性的測定［9］

在RVA分析后，于樣品筒中保存，冷卻至室溫封保鮮膜密封，防止水分蒸發，并在冰箱保鮮層放置4 h，采用TA．XT plus物性儀進行凝膠質構特性的測定，主要參數如下:運行模式:Texture Profile Analysis(TPA);測前速度:1．00 mm/s;測試速度:1．00 mm/s;測后速度:1．00 mm/s;形變量為:30．00%;探頭:10 mm 圓柱型(P/0．5R)。

2 結果與分析

2．1 發酵液pH的變化

豌豆在35℃恒溫下進行自然發酵，每天對發酵液的pH進行測定，具體結果如圖1。

圖1 豌豆發酵液pH的變化

由圖1可以看出:自然發酵5 d后，豌豆發酵液的pH從7下降到4．2。自然發酵是利用豌豆本身所攜帶的微生物進行發酵的，所以發酵初期由于微生物數量少，pH下降較慢，當發酵進行一段時間后，pH下降速度加快，說明微生物大量繁殖;當發酵到3 d時，pH下降速度再次降低并逐漸趨于穩定，說明微生物的生長繁殖進入對數期。本結果與王峰等［10］對浸泡大米的成分的研究結論相符合。

2．2 不同發酵天數的豌豆淀粉總直鏈淀粉含量的變化

根據所測吸光值計算出不同發酵天數的豌豆淀粉直鏈淀粉的含量，如圖2所示。

圖2 發酵不同時間的豌豆淀粉的總直鏈淀粉含量

由圖2可知:經過發酵，豌豆淀粉的直鏈淀粉含量增加。自然發酵時，在微生物和酸的作用下，支鏈淀粉發生斷鏈或脫支，產生了部分直鏈淀粉，同時發酵作用對無定形區的影響比較明顯，脂肪被降解釋放出被包埋的淀粉液會影響到直鏈淀粉的含量。試驗結果與王峰［11］在對自然發酵對大米淀粉含量和結構的研究結論基本一致。

2．3 不同發酵天數豌豆淀粉透明度的變化

發酵0、1、3、5 d的豌豆淀粉透明度如圖3所示。

圖3 發酵不同時間的豌豆淀粉的透明度

由圖3可知，發酵后豌豆淀粉糊的透明度有所降低。這是由于自然發酵使直鏈淀粉含量增加，而直鏈淀粉在糊化過程中很容易發生分子的重排和互相締合，會使透明度降低。透明度與淀粉顆粒結構和糊化特性有關，糊化后的淀粉分子重新相互締合的程度是影響透明度的重要因素。自然發酵可能影響淀粉顆粒結構及其糊化特性，因此會影響淀粉的透明度。直鏈淀粉含量高的豌豆淀粉分子流動半徑較大，在糊液中空間位阻較大，分子間難以形成平行取向，分子分散性較好，光線透過時產生較多反射和散射，使透明度降低。李麗［12］在自然發酵對黃米理化性質的研究中指出發酵后的黃米淀粉的透明度略有降低(84．1%)，主要是因為發酵作用使短鏈和直鏈淀粉稍有增加，與本試驗結果基本符合。

2．4 不同發酵天數豌豆淀粉溶解度和膨潤力的變化

發酵不同時間豌豆淀粉在不同溫度下的溶解度和膨潤力如圖4和圖5所示。由圖4和圖5可知，不同發酵天數的豌豆淀粉溶解度和膨潤力隨著溫度的升高而升高，而隨著發酵時間的延長，在相同溫度下豌豆淀粉的溶解度和膨潤力降低。淀粉的溶脹能力依賴于支鏈淀粉的性質，而直鏈淀粉則起著稀釋劑和膨脹抑制劑的作用，在有脂類存在時影響更大。淀粉的最大膨脹與支鏈淀粉的相對分子質量和分子形狀有關。經過發酵，在無定形區支鏈淀粉發生斷鏈與脫支，支鏈淀粉含量降低，使膨潤力降低。本研究中發酵對豌豆淀粉膨潤力的影響結果與Liu［13］對綠豆淀粉的研究結果一致。

2．5 不同發酵天數豌豆淀粉黏度特性的變化

如表1和圖6所示，經過發酵，糊化溫度隨發酵天數的增加而升高，豌豆淀粉的RVA曲線發生了顯著變化。自然發酵5 d后，糊化溫度從73．05℃升高到83．55℃，峰值黏度從178．42 RVU 降低到120．8 RVU。峰值黏度顯示了淀粉或混合物結合水的能力，發酵1 d和3 d時，淀粉峰值黏度顯著升高，發酵5 d后，峰值黏度呈下降趨勢，這主要是因為自然發酵作用破壞了淀粉的分子結構，使無定形區的支鏈淀粉斷鏈與脫支，產生了新的直鏈淀粉分子鏈。回生值顯示了淀粉糊的抗老化性質，回生值越小，說明抗老化能力越高，試驗結果顯示，發酵1 d和3 d時，回生值升高，發酵5 d后，回生值又呈下降趨勢，說明發酵后的淀粉抗老化能力增強。衰減值隨著發酵時間的延長，顯著下降，說明發酵后的淀粉性質更穩定，更耐剪切。Change等［14］對綠豆淀粉的研究也發現發酵能夠降低淀粉的峰值黏度，與本試驗結果相符合。

圖6 不同發酵時間的豌豆淀粉的RAV曲線

表1 不同發酵時間的豌豆淀粉的黏度特性

2．6 不同發酵天數的豌豆淀粉質構特性的變化

由表2看出，發酵開始時淀粉的硬度增加，發酵3 d后，硬度開始呈下降趨勢，說明凝膠變得柔軟，拉伸性能提高。隨著發酵時間的延長，彈性、內聚性和回復性都呈下降的趨勢，發酵5 d后，硬度從920．34 g降低到104．01 g。影響凝膠硬度的主要因素是直鏈淀粉凝膠網絡的含量與溶脹顆粒的形變能力，經過發酵淀粉凝膠網絡發生變化，使硬度變小。魯戰會［15］在相關研究中指出，發酵米粉與非發酵樣品米粉相比，發酵使硬度減小從而使拉伸性能提高，相應的彈性減小，在感官上給人以柔韌的感覺，這與本試驗的結果一致。

表2 不同發酵時間的豌豆淀粉的質構特性

與未發酵豌豆淀粉相比，發酵5天后，豌豆淀粉的回生值顯著降低，說明發酵后豌豆淀粉的抗老化性顯著提高;發酵3天后的豌豆淀粉的硬度有明顯降低，且彈性基本保持不變，這樣比較適合用于生產較為柔軟的豌豆淀粉制品，如可以替代綠豆淀粉加工粉絲和粉皮等。綜合各項參數，以發酵3 d的豌豆淀粉最適合用于食品的生產。

3 結論

試驗結果表明，隨著自然發酵時間的延長，發酵液的pH下降，當下降到4左右時，pH基本趨于穩定;發酵后豌豆淀粉的直鏈淀粉含量增加;透明度有所降低;經過發酵的豌豆淀粉隨著發酵天數的延長溶解度和膨潤力都呈下降趨勢;同時，經過發酵的豌豆淀粉的糊化性質發生了改變，糊化溫度從73．05℃升高到83．55℃，發酵5 d后，峰值黏度、谷值黏度、末值黏度都呈下降趨勢，回生值和衰減值也降低;經過發酵的豌豆淀粉的質構特性發生了改變，發酵5 d后凝膠的硬度從920．34 g變化到104．01 g。

這一試驗結果可以為豌豆淀粉在食品工業中的加工與利用提供理論依據，擴大豌豆淀粉的應用范圍。

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［15］魯戰會．生物發酵米粉的淀粉改性及凝膠機理研究［D］．北京:中國農業大學，2010．

The Effect of Natural Fermentation on the Physicochemical Properties of Pea Starch

Xiong Liu Xia Mingtao Xue Lihua Sun Qingjie
(College of Food Science and Engineer Qingdao Agriculture University，Qingdao 266109)

The pea starch was fermented at the temperature of 35 ℃ for 0 day，1 day，3 days and 5 days respectively．The physicochemical properties of pea starch by natural fermentation，such as the content of amylose，the transparency，solubility，swelling power，viscosity properties and texture properties were studied．The results showed that with the extension of natural fermentation time，the pH of pea fermentation liquor decreased from7 to 4．2，the content of amylose increased，and the transparency of pea starch was lower．The solubility and swelling power of pea starch were lower when pea starch was naturally fermented．After 5 days，the gelatinization temperature of pea starch improved from 73．05 ℃ to 83．55 ℃，the peak viscosity decreased from 178．42 RVU to 120．8 RVU and the hardness decreased from 920．34 g to 104．01 g．

pea starch，natural fermentation，physicochemical properties

TQ646

A

1003－0174(2012)05－0022－05

2011－07－27

熊柳，女，1975年出生，講師，糧油加工

孫慶杰，男，1970年出生，教授，糧油加工