優勢微生物組成對米發糕品質的影響

文 雅 王玉芳 趙思明 榮建華

(華中農業大學食品科技學院，武漢 430070)

優勢微生物組成對米發糕品質的影響

文 雅 王玉芳 趙思明 榮建華

(華中農業大學食品科技學院，武漢 430070)

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

微生物組成 米發糕 風味 品質

微生物是影響發酵制品品質的關鍵因素[1-3]，多種微生物共同發酵，有一定的協同作用，菌株活性較高，縮短了生長周期，營養和風味物質更為豐富，使產品風味更佳[4]。乳酸菌和酵母菌具有相近的生長條件，有很好的協作關系[5]，乳酸菌代謝過程中可以產生乳酸和多種有機酸，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酵制作米面制品，可改善制品風味[8]，防止腐敗[4]。根霉與酵母也有一定的協同作用，二者共同生長時，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低度酒，其出酒率大大提高，縮短了生產周期[10]。米發糕是一種傳統發酵米制品，目前已從老漿發酵的傳統米發糕分離出了專用菌株[11-12]并制成專用發酵劑[5]，經過工藝優化[13]，開發出了米發糕專用粉[14]、速凍米發糕、方便米發糕[15]等產品，逐步實現了產業化生產。但工業化生產采用單一菌株發酵，與復合菌株發酵相比，其產品風味較為單調[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)為發酵劑制作米發糕，通過質地、呈味氨基酸和揮發性香氣物質的分析來研究不同組合微生物制作米發糕的風味特征，為米發糕的發酵劑配方優化及品質控制提供依據。

1 材料和方法

1.1 材料

米粉：黃岡東坡糧油集團有限公司；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 儀器與設備

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

1.3 米發糕的制作

米發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發酵劑由6 g酵母菌泥和2 g乳酸菌泥組成。JG發酵劑由1.2 g甜酒曲和0.8 g活性干酵母組成。

JR發酵劑發酵的米漿為JR米漿，制作米發糕為JR米發糕；JG發酵劑發酵的米漿為JG米漿，制作米發糕為JG米發糕。

1.4 試驗方法

1.4.1 動態流變測試

取適量米漿于動態流變儀，模擬米發糕的蒸制工藝進行測試：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。應變為2%，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測定揮發性成分

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

GC的參數設定：進樣口溫度為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的參數設定：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 數據處理

應用Excel軟件和SAS 8.0軟件進行數據分析，其中顯著性分析采用Duncan檢驗，P<0.05判定為顯著性變化。

2 結果與分析

2.1 米發糕的質地形成

發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，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，部分從淀粉顆粒內滲出的直鏈淀粉分子伸展，構象轉換，逐漸形成網絡結構[18]。在90 ℃左右時，淀粉顆粒膨脹至極限后破裂，導致G′與G″到達峰值后迅速下降。到達100 ℃時，G′與G″基本保持在最低值。降溫階段，溫度的下降導致分子鏈剛性增加[19]，運動阻力增加，因此G′、G″顯著上升。到達40 ℃恒溫時，G′與G″穩定在一定范圍內。發酵過程中酵母菌有氧呼吸產生了CO2，使米發糕凝膠充氣，最終形成了蓬松、柔軟且具有一定黏彈性的凝膠體。2種工藝米發糕的δ終點值均小于45°，表明2種工藝制作的米發糕形成了彈性為主、黏性為輔的質地特征。

G′、G″、δ與淀粉相對分子質量、分子結構有關。相對分子質量較大者，易形成較多和較穩定的氫鍵，生成更致密的網絡結構[20]，線性分子在外力作用下伸展變形程度較大[21]，導致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、蛋白質等大分子降解程度大，從而導致凝膠體的網絡結構更為松散，制作的米發糕硬度小，質地柔軟。

圖1 米發糕質地的形成

2.2 米發糕的游離氨基酸組成

與米發糕相關的呈味物質主要有氨基酸類、有機酸類、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物有關，2種米發糕中呈味氨基酸的含量見圖2。

米發糕的呈味氨基酸中，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物有關，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生乳酸和多種有機酸，能抑制雜菌的生長[6]，根霉糖化能力強，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 米發糕的呈味游離氨基酸組成

注：滋味貢獻值λ=含量/閾值。其中λ>1表示對滋味貢獻有效。

圖3 米發糕的呈味游離氨基酸λ值

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

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

2.3 米發糕的揮發性氣味組成

米發糕的揮發性氣味組成見表1。米發糕的香氣物質主要由醛類、醇類、烷類、酯類等組成，有少量酮類物質，利用老漿[8]和酵母[16]發酵制作米發糕時也發現了類似現象。經過發酵后的米發糕蒸煮與米飯相比，香氣物質組成種類大致一致[23-24]，但各種類物質組成有較大差異。

表1 部分米發糕揮發性氣味物質的相對含量

注：“-”表示未檢測到。

發酵米面制品的揮發性香氣物質一部分來源于酵母發酵過程中產生的低分子揮發性香味物質、少量有機酸、酯類和大量醇類等，醇類進一步與酸類物質發生酯化反應，生成酯類等[4]。JR米發糕中檢測出31種揮發性氣味物質，JG米發糕中分離得到28種揮發性氣味物質，JR米發糕中揮發性氣味物質含量總量和種類都較JG米發糕豐富(表1)。可能是由于JR米漿中乳酸菌和酵母協同作用優于JG米漿中的酵母菌和根霉，產生有機酸種類和含量較多(圖4)，進一步與醇類作用產生酯類種類和含量更為豐富。

采用酵母菌單獨發酵制作中其香氣成分以醇類為主[8]，而組合菌株發酵制作的米發糕香氣物質中以酯類為主，表明微生物組合發酵使米發糕的香氣物質更為豐富。JR米發糕的特征香氣物質主要為苯乙醇、辛酸乙酯、癸酸乙酯和棕櫚酸乙酯，JG米發糕的特征香氣物質主要為辛酸乙酯、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米發糕呈現不同的香氣特征。

圖4 米發糕揮發性氣味物質的峰面積

3 結論

不同微生物組合發酵制作的米發糕的質地、呈味氨基酸和特征香氣物質有顯著差異。接種酵母菌和乳酸菌制作的米發糕硬度小，質地柔軟，鮮味氨基酸、甜味氨基酸含量較高，包含以酯類為主、多種有機酸在內的31種揮發性氣味物質，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；接種酵母菌和根霉制作的米發糕黏彈性較大，包含以酯類為主的28種揮發性氣味物質，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。

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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

華中地區大學農業科技服務技術集成與示范(2013 BAD20B06),湖南省科技廳重大專項(ZDN009),中央高校基本科研業務費專項(2012ZYTS026)

2014-09-13

文雅，女，1991年出生，碩士，食品科學

趙思明，女，1963 年出生， 教授， 博士生導師，食品大分子結構和功能特性、糧食加工