乳酸菌發酵在蕎麥粉品質改良中的應用

王佩佩， 劉慶艾， 楊俊慧， 孟慶軍， 楊艷， 馬耀宏

(山東省生物傳感器重點實驗室，山東省科學院生物研究所，山東 濟南 250014)

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【生物傳感器】

乳酸菌發酵在蕎麥粉品質改良中的應用

王佩佩， 劉慶艾， 楊俊慧， 孟慶軍， 楊艷， 馬耀宏*

(山東省生物傳感器重點實驗室，山東省科學院生物研究所，山東 濟南 250014)

摘要：采用乳酸菌發酵法對蕎麥粉進行改性研究。結果表明，經乳酸菌發酵后，蕎麥粉的谷蛋白溶脹指數最高增加了83.8%，保水力和溶解度分別增加了1.7倍和1.4倍；發酵后蕎麥粉中可溶性葡萄糖和還原糖質量分數分別增加了46.0 %、35.9 %，淀粉和總糖質量分數有一定程度降低。乳酸菌發酵改善了蕎麥粉的延展性、透明度和吸水力等加工性能，使其咀嚼性、彈性等食用品質明顯提升。

關鍵詞：蕎麥粉；乳酸菌；發酵；品質改良

蕎麥又名烏麥、花麥和三角麥，起源于中國，在世界各地都有種植，是我國重要的小雜糧之一，其營養價值居糧食作物之首，素有“五谷之王”的美稱[1]。蕎麥具有降低血壓、血脂和膽固醇等作用，對于糖尿病、心腦血管疾病有較好的預防和治療效果[2]。蕎麥粉雖然具有諸多優點，但由于面筋蛋白缺乏、淀粉熱糊穩定性差以及纖維素含量較高等原因，限制了蕎麥面條等凝膠類食品的工業化[3]，食用也受到很大限制。

乳酸菌在食品行業的應用極為廣泛，常用來改善產品的口感和質構，增強其風味和營養價值[4-5]。乳酸菌在發酵谷物食品過程中，大分子的碳水化合物和蛋白質等物質被分解成小分子化合物，這樣經發酵的谷物制品營養價值和消化率都得到了很大提高，同時改善了產品的風味，延長了保質期[6]。李蒙蒙等[7]研究不同酵母(果酒酵母、葡萄酒酵母、異常漢遜酵母)發酵對蕎麥營養成分及抗氧化性的影響，結果表明，發酵蕎麥相對未發酵蕎麥具有更好的營養保健功能。隨著人們生活水平的提高，蕎麥及其制品日益受到消費者的青睞[8]。本文采用乳酸菌對蕎麥粉進行發酵，探索蕎麥粉改性的新途徑，為蕎麥制品的應用開發提供理論基礎。

1材料與方法

1.1材料與儀器

蕎麥粉：濟南金諾安康生物科技有限公司生產；乳酸菌：昆山佰生優生物科技有限公司生產的益生菌型家用酸奶發酵劑，內含保加利亞乳桿菌(Lactobacillusbulgaricus)、嗜熱鏈球菌 (Streptococcusthermophilus)、嗜酸乳桿菌 (Lactobacillusacidophilus)、植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum)、干酪乳桿菌干酪亞種(Lactobacilluscaseisubsp.casei)；其他化學試劑均為分析純。

YP201N電子天平(上海菁海儀器有限公司)，YXQ-LX-50SⅡ立式壓力蒸汽滅菌器(上海博迅實業有限公司醫療設備廠)，303A-2電熱恒溫培養箱(南通宏大實驗儀器有限公司)，SW-CJ-2D 型雙人單面凈化工作臺(蘇州凈化設備有限公司)，DHG系列電熱恒溫鼓風干燥箱(上海新苗醫療器械制造有限公司)，西廚多功能粉碎機(鉑歐五金廠)，XW-80A旋渦混合器(上海精科實業有限公司)，HH-S恒溫水浴鍋(江蘇國勝實驗儀器廠)，離心機(Eppendorf-5804臺式冷凍離心機)，SBA-40型生物傳感儀(山東省科學院生物研究所)，SGD-IV型全自動還原糖測定儀(山東省科學院生物研究所)。

1.2實驗方法

1.2.1乳酸菌發酵蕎麥粉的制備

準確稱取100.0 g蕎麥粉于500.0 mL三角瓶中，加入 200.0 mL的蒸餾水，攪拌均勻后封口，121 ℃滅菌20 min，放在超凈工作臺上冷卻至室溫。加入160 mg乳酸菌粉(接種量1.6 mg/g)，在37 ℃的恒溫培養箱中培養72 h后，放在40 ℃恒溫鼓風干燥箱中烘干，然后粉碎。

1.2.2指標檢測

1.2.2.1可溶性還原糖和葡萄糖質量分數測定

準確稱取蕎麥粉1.0 g放入100 mL離心管中，每個樣品做2個平行，先以少量的蒸餾水調成糊狀，然后加30 mL蒸餾水，混勻，置于50 ℃恒溫水浴鍋中保溫20 min，并持續振蕩使還原糖充分浸出，4 000 r/min離心10 min，收集上清液于100.0 mL的容量瓶中。再用20.0 mL蒸餾水洗殘渣2次，4 000 r/min離心10 min，將兩次的上清液全部收集在相應的容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度線，混勻，作為還原糖和葡萄糖待測液。然后用SGD-IV型全自動還原糖測定儀測定還原糖質量分數，用SBA-40D型生物傳感儀測定葡萄糖質量分數。

1.2.2.2總糖質量分數測定

準確稱取蕎麥粉0.5 g放入250 mL磨口三角瓶中，每個樣品做2個平行，加入6 mol/L HCl 10.0 mL，蒸餾水15.0 mL，放在沸水浴中水解30 min，水解完畢后，取出三角瓶用冷水冷卻，然后加入1滴酚酞指示劑，以6 mol/L NaOH溶液中和至溶液呈微紅色，然后轉移至100 mL的容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度線，過濾取濾液，用SGD-IV型全自動還原糖測定儀測定的還原糖的質量分數即為總糖質量分數。

1.2.2.3淀粉質量分數測定

準確稱取蕎麥粉0.5 g，每個樣品做2個平行，分別置于10.0 mL的離心管中，用80 %乙醇分數次洗滌過濾，除去可溶性糖，再用100.0 mL蒸餾水將殘渣移入250.0 mL磨口三角瓶中。吸取6 mol/L HCl 10.0 mL于上述三角瓶中，置于沸水浴中水解2 h，用I2-KI試紙檢驗水解是否完全。水解完畢后，取出三角瓶用冷水冷卻，然后加入1滴酚酞指示劑，以6 mol/L NaOH溶液中和至溶液呈微紅色，然后轉移至100 mL的容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度線，過濾取濾液，然后用SGD-IV型全自動還原糖測定儀測定還原糖質量分數，再乘以換算系數0.9，即為淀粉質量分數。

1.2.2.4谷蛋白溶脹指數(SIG)測定

準確稱取蕎麥粉35.0 mg，每個樣品做2個平行，分別放入4.0 mL的已稱重的離心管中，加入蒸餾水0.6 mL，室溫下在旋渦混合器上震蕩水化20 min，再加入SDS-乳酸(12%)溶液0.6 mL，然后分別混合0、5、20 min，3 000 r/min離心5 min，棄上清稱重。SIG值表示離心管中殘余物的質量與面粉質量的比值。用SIG0、SIG5、SIG20表示0、5、20 min時的谷蛋白溶脹指數[9]。

SIG=沉淀質量/樣品質量。

1.2.2.5保水力測定

準確稱取蕎麥粉0.2 g，每個樣品做2個平行，分別置于10.0 mL已稱重的離心管中，加入5.0 mL蒸餾水室溫下在旋渦混合器上震蕩20 min，2 000 r/min離心20 min，棄上清稱重。每克樣品所吸附的水量即為保水力[10]。

保水力(g/g)=沉淀質量/樣品質量。

1.2.2.6溶解度與膨脹率測定

準確稱取蕎麥粉0.5 g，每個樣品做2個平行，置于10.0 mL的帶刻度的離心管中，加入5.0 mL蒸餾水，在25 ℃下平衡5 min，加熱到92.5 ℃保持30 min，然后放在冰水中保持1 min，在25 ℃下再平衡5 min,3 000 r/min離心10 min，把上清液小心倒在事先干燥稱重的鋁盒中，然后放在恒溫(105 ℃)鼓風干燥箱中干燥2 h，對干燥好的鋁盒進行稱重，并測量凝膠體積[11]。

溶解度(%)=上清液干重/樣品質量×100 %，

膨脹率(mL/g)=凝膠體積/樣品質量。

2結果與討論

2.1乳酸菌發酵對蕎麥粉SIG的影響

表1　對照品與發酵樣品的SIG值

SIG反映了不溶性谷蛋白的含量，能夠評價面粉的焙烤熱性。從表1可以看出，經乳酸菌發酵后，蕎麥粉的SIG0、SIG5、SIG20分別提高了58.3 %、83.8 %、57.1 %，顯著改善了蕎麥粉的加工品質。

2.2乳酸菌發酵對蕎麥粉保水力、溶解度和膨脹率的影響

表2　對照品與發酵樣品的保水力、溶解度和膨脹率

保水力表示蕎麥淀粉的吸水膨脹能力，由表2可以看出，經乳酸菌發酵后的蕎麥粉保水力和溶解度得到顯著提高，分別增加了1.7倍和1.4倍，而膨脹率稍有下降。乳酸菌發酵過程中分泌水解酶，破壞了淀粉與蛋白質、淀粉與脂肪酸之間的交聯，使得淀粉得到純化，一些營養成分被降解析出，從而使得保水力和溶解度得到提高；發酵過程中產生的淀粉酶會使支鏈淀粉和直鏈淀粉的比例發生變化，從而改變了淀粉的內部結構，因而膨脹率下降。

2.3乳酸菌發酵對蕎麥粉糖分質量分數的影響

表3　對照品與發酵樣品中的糖分質量分數(g/g干基)

從表3可以看出，與原蕎麥粉相比，經乳酸菌發酵后的蕎麥粉，淀粉和總糖質量分數都有一定程度的下降，分別降低了12.2 %和6.9 %，可溶性葡萄糖和還原糖質量分數分別增加了46.0 %和35.9 %。這是因為乳酸菌發酵過程中會產生乳酸和一些水解酶，能夠把淀粉水解，再進一步地把多糖水解成小分子的葡萄糖以及其他可溶性的還原糖，從而使得蕎麥粉中的糖分更易被人體消化、吸收和利用。

3結論

通過乳酸菌發酵法對蕎麥粉品質進行改良，使得蕎麥粉中可溶性葡萄糖和還原糖的質量分數得到提高，淀粉質量分數得到降低，提高了人體對蕎麥粉中糖分的吸收和利用；另外，與原蕎麥粉相比，乳酸菌發酵后的蕎麥粉SIG、保水力和溶解度都有顯著提高，明顯改善了蕎麥粉的加工品質。本研究結果為蕎麥粉改良的進一步研究奠定了基礎。

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Application of lactic acid bacteria fermentation in quality improvement of buckwheat flour

WANG Pei-pei， LIU Qing-ai，YANG Jun-hui，MENG Qing-jun，YANG Yan，MA Yao-hong*

(Shandong Provincial Key Laboratory of Biosensors, Biology Institute,Shandong Academy of Sciences, Jinan 250014, China)

Abstract∶We changed the properties of buckwheat flour with lactic acid bacteria fermentation method. Results indicate that glutenin swelling index of fermented buckwheat flour increases by up to 83.8 %, and that its moisture-holding capacity and solubility respectively increase by 1.7- and 1.4-folds. Moreover, the contents of soluble glucose and reducing sugar in fermented buckwheat flour respectively increase by 46.0 % and 35.9 %, but the contents of starch and total sugar decrease to some extent. These varieties improve the ductility, transparency and absorbent of buckwheat flour. These significantly enhance its edible qualities of chewiness and elasticity.

Key words∶buckwheat; lactic acid bacteria; fermentation; quality improvement

中圖分類號：TS211.4

文獻標識碼：A

文章編號：1002-4026(2016)02-0064-04

作者簡介：王佩佩(1990-)，女，碩士研究生，研究方向為粗糧改造。*通訊作者。Email：mayaohong@126.com

基金項目：山東省自主創新及成果轉化專項基金(2014ZZCX02602)

收稿日期：2015-11-27

DOI:10.3976/j.issn.1002-4026.2016.02.012