纯种发酵对鲜湿米粉品质的影响

（1.长沙理工大学化学与生物工程学院，湖南长沙 410114；2.中国农业科学院农产品加工研究所，北京 100193）

摘要：对比研究2 株乳酸菌、2 株酵母与自然发酵对鲜湿米粉品质的影响。结果表明，Lactobacillus plantarum CSL23发酵36～48 h时，鲜湿米粉的拉伸力、硬度、弹性、内聚性、咀嚼性、回复性和吸水率在4 株菌中最高，蒸煮损失率最低。Lactobacillus fermentum CSL30发酵48 h时，鲜湿米粉的拉伸力、弹性、内聚性、回复性、吸水率和蒸煮损失率仅次于L. plantarum CSL23，而硬度、黏性、咀嚼性最低。自然发酵的鲜湿米粉在发酵60 h时，鲜湿米粉的拉伸力、硬度和咀嚼性较好，质构特点和蒸煮性质居中。Saccharomyces cerevisiae CSY13发酵使鲜湿米粉具有明显的风味特征，但黏性较高、内聚性低。Trichosporon asahii CSY07发酵对鲜湿米粉的拉伸力、质构特点和蒸煮性质的影响均不如自然发酵，但对风味的影响仅次于S. cerevisiae CSY13。总之，乳酸菌有利于鲜湿米粉的食用品质，酵母菌有利于风味；纯种发酵均可以使鲜湿米粉的品质在更短时间内达到最佳状态。

鲜湿米粉作为中华传统米制品，主要采用自然发酵的方式，产品的品质往往得不到保障。2003年，李里特等 [1]提出自然发酵影响大米的理化性质和米粉的力学性质 [2]，自此，发酵对鲜湿米粉品质的影响引起了研究者们的关注 [3]。2005年，Lu Zhanhui等 [4-5]研究了自然发酵对米粉流变和风味特性的影响，并采用API 50 CHL/ID 32C API等试剂盒对自然发酵的菌种进行了鉴定 [6]；随后，闵伟红等 [7-8]研究了乳酸菌发酵对大米淀粉理化性质及米粉物性的影响，但乳酸菌品种繁多，不同菌种的效果并不可同一而论。之后，周显青等 [9-10]研究了外源性植物乳杆菌发酵对大米淀粉理化性质 [8]及米粉蒸煮和质构特性的影响；史国英等 [11]通过形态学鉴定及16S rDNA序列分析鉴定出广西发酵米粉的优势菌为戊糖片球菌Pediococcus pentosaceus和植物乳杆菌Lactobacillus plantarum；李芸 [12]通过微生物传统培养结合变性梯度凝胶电泳的方法鉴定出优势菌：植物乳杆菌L. plantarum、发酵乳杆菌Lactobacillus fermentum、热带假丝酵母Candida tropicalis和枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis，并得出这4 种优势菌混种发酵可以使大米粉品质在弹性、咀嚼性、爽滑感等方面接近自然发酵的结论。但他们得到的优势菌种并不完全一致，而且都是采用研究发酵大米粉的性质变化来推测鲜湿米粉的性质，对成品米粉性质的具体影响尚鲜见研究报道。

因此，本研究拟采用从自然发酵液中分离纯化的2 株乳酸菌和2 株酵母菌 [13]对籼米进行纯种发酵制备鲜湿米粉，通过分析纯种发酵籼米理化性质和鲜湿米粉的质构性质、蒸煮性质和风味品质的变化，判断不同菌种对鲜湿米粉产品的实际作用效果，为实现米粉的控制发酵、提升传统主食工业化水平提供理论依据。

1 材料与方法

乳酸菌L. fermentum CSL30、L. plantarum CSL23，酵母菌Saccharomyces cerevisiae CSY13（S. cerevisiae CSY13）、Trichosporon asahii CSY07 （T. asahii CSY07），均分离于金健米粉厂自然发酵液 [13]。

直链淀粉、支链淀粉标准品美国Sigma公司；NaOH、碘、碘化钾、硼酸、浓硫酸、甲基红-溴甲酚绿（均为分析纯）中国医药集团上海化学试剂公司。

TA-XT plus质构仪英国Stable Micro System公司；PEN3电子鼻（含10 个金属氧化物传感器阵列，各传感器的名称及性能描述见表1）德国Airsense公司；SY-12型磨浆机浙江鲨鱼食品机械有限公司；DH5000Ⅱ电热恒温培养箱、101-2A电热鼓风干燥箱、DK-2000-Ⅲ电热恒温水浴锅、HJ-1磁力搅拌器天津市泰斯特仪器有限公司；RE-201D旋转蒸发器巩义市矛华仪器有限责任公司；THZ-C恒温振荡培养箱苏州培英实验设备有限公司；SW-CT-2FD双人单面净化工作台苏州净化设备有限公司；AVY120电子分析天平北京赛多利斯天平有限公司。

表1 PEN3电子鼻传感器阵列及其性能特点
Table1 Description of the sensors and their performance used in the electronic nose (PEN3)

传感器序号传感器名称性能特点参考物质及检测限S1W1C对芳香成分灵敏甲苯，10 -5S2W5S对氮氧化物很灵敏NO 2，10 -6S3W3C对氨水、芳香类化合物灵敏丙烷，10 -6S4W6S对氢气有选择性H 2，10 -7S5W5C对烷烃、芳香类化合物及极性小的化合物灵敏丙烷，10 -6S6W1S对甲烷灵敏CH 3，10 -4S7W1W对硫化物、含硫有机化合物灵敏H 2S，10 -6S8W2S对乙醇及部分芳香族化合物灵敏CO，10 -4S9W2W对芳香族化合物、有机硫化物灵敏H 2S，10 -6S10W3S对烷烃灵敏CH 3，10 -4

鲜湿米粉的制备工艺：籼米→发酵→清洗→磨浆→过筛→离心→滚揉蒸煮→挤丝→蒸煮→水洗→成品。

其中，发酵是将200 g籼米放入盛有400 mL无菌水的三角瓶中，菌种经液体培养后将菌液离心，去上清液，洗涤3 次，加无菌水重悬，分光光度计测密度，按照乳酸菌10 6CFU/mL、酵母菌10 2CFU/mL的密度接种，乳酸菌和自然发酵的发酵温度均为38 ℃，酵母菌发酵温度为28 ℃，发酵60 h，每12 h取发酵液测定pH值、发酵籼米制作米粉以测定其品质。滚揉蒸煮是先将脱水后的米浆滚揉5 min，平铺在蒸篦上（厚度约 5 mm）蒸制2 min，重复3 次。

将鲜湿米粉沸水煮3 min，冷水冲洗1 min，取1根固定在质构仪的A/SPR探头上进行测定，程序参数设置为：测前速率1.00 mm/s，测定速率3.0 mm/s，回程速率10.00 mm/s。每个样品重复测定10 次，结果取平均值。

鲜湿米粉预处理同上，取3 根米粉等间距放在P/36R探头的测定台上测定，程序参数设置为：测前速率2 mm/s，测定速率1 mm/s，回程速率5 mm/s，停留时间5 s，变形量50%。每个样品重复测量10 次，结果取平均值。

根据文献 [14]稍加修改：取发酵48 h的5 g左右鲜湿米粉M 0，放入150 mL沸水中煮3 min，沥干10 min，称质量得M 1。煮米粉的水浓缩后于105℃烘干至恒质量，称量得到水中固形物含量M 2。蒸煮损失率和吸水率计算如式（1）、（2）所示：

取发酵48 h的鲜湿米粉5 g置于150 mL电子鼻的顶空进样瓶中，4 ℃密封1 h，25℃平衡30 min后进行测定。参数设置为：样品准备时间5 s，采样间隔1 s，传感器自动清洗时间120 s，传感器归零时间 5 s，进样流量600 mL/min，测定时间60 s。每个样品平行测定5 次。

淀粉含量：参照GB/T 5009.9—2008《食品中淀粉的测定》；直链淀粉含量：参照GB/T 15683—2008《大米直链淀粉含量的测定》；蛋白质含量：参照GB 5009.5—2010《食品中蛋白质的测定》；脂肪含量：参照GB/T 5512—2008《粮油检验粮食中粗脂肪含量测定》；灰分含量：参照GB 5009.4—2010《食品中灰分的测定》；pH值：采用pH计测定。

实验数据采用软件SPSS 19.0进行方差分析，Duncan新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

表2 不同菌种发酵对鲜湿米粉拉伸力的影响
Table2 Tensile strength of rice noodles fermented with different starter cultures

注：大写字母不同表示同行差异显著，小写字母不同表示同列差异显著（P＜0.05）。

表2表明，采用L. plantarum CSL23发酵的鲜湿米粉的拉伸力显著高于其他菌种发酵组（P＜0.05），并且在发酵36 h时开始极显著高于24 h组，48 h时达到最大值（28.92±0.39）g，发酵60 h后拉伸力虽然有所回落，但与36、48 h并没有显著差别（P＞0.05）；L. fermentum CSL30发酵的鲜湿米粉的拉伸力略逊于L. plantarum CSL23组，在48 h时达到最大值（27.25±0.25）g，但在60 h时有显著的回落（P＜0.05）；酵母菌S. cerevisiae CSY13和T. asahii CSY07发酵的鲜湿米粉的拉伸力在发酵36 h后保持在（19.61±0.75）～（22.85±0.74）g；自然发酵则随着发酵时间的延长，在60 h时达到最大值（24.38±1.21）g。这说明在自然发酵中，由于菌种之间的相互竞争，优势菌的形成滞后于纯种发酵，因此米粉的拉伸力最大值也相应滞后，发酵时间相应较长。综上所述，菌种对鲜湿米粉拉伸力有显著的影响（P＜0.05），L. plantarum CSL23发酵比L. fermentum CSL30可以提前12 h使米粉的拉伸力达到最大值；与自然发酵比较，L. plantarum CSL23发酵可以提前24 h使米粉的拉伸力达到最大值，且拉伸力值显著高于自然发酵组（P＜0.05）。根据前人的研究报道，拉伸力越高米粉的口感越有劲道、弹性越强 [15]，可以推断，对于鲜湿米粉的拉伸力的强度而言，乳酸菌发酵优于自然发酵、自然发酵优于酵母发酵，其中乳酸菌L. plantarum CSL23优于L. fermentum CSL30。

如图1所示，鲜湿米粉的硬度、弹性、黏性、内聚性、咀嚼性和回复性等质构特点均与发酵的菌种显著的相关（P＜0.05）。除自然发酵外，4 株菌发酵的鲜湿米粉的硬度在48 h时达到最大值，随后开始回落；其中硬度高低依次为L. plantarum CSL23、S. cerevisiae CSY13、自然发酵、T. asahii CSY07和L. fermentum CSL30；且自然发酵组在60 h时依然呈上升态势，这与鲜湿米粉的拉伸力情况一致。鲜湿米粉的弹性在发酵前12 h增加较快，其后24～60 h，除L. plantarum CSL23发酵组有显著增加外，其他菌种发酵组基本保持持平状态；其中发酵48 h时，弹性高低依次为L. plantarum CSL23组、自然发酵、L. fermentum CSL30、S. cerevisiae CSY13和T. asahii CSY07。不同菌种对鲜湿米粉的黏性具有显著影响（P＜0.05），其中两种酵母菌S. cerevisiae CSY13、T. asahii CSY07发酵导致鲜湿米粉的黏性较高，两株乳酸菌和自然发酵的黏性基本一致。不同菌种对鲜湿米粉的内聚性和回复性均具有显著影响（P＜0.05），其中两种乳酸菌发酵的鲜湿米粉的内聚性和回复性与自然发酵组的基本一致，而两株酵母菌较低、尤其在发酵48 h有大幅下跌。咀嚼性与硬度类似，亦是除自然发酵外，4 株菌发酵的鲜湿米粉的咀嚼性随着发酵时间的延长而增加，在48 h时达到最大值，随后开始回落；其中咀嚼性高低依次为L. plantarum CSL23、自然发酵、S. cerevisiae CSY13、T. asahii CSY07和L. fermentum CSL30；自然发酵组在60 h时呈上升态势。因此，与自然发酵比较，L. plantarum CSL23发酵的鲜湿米粉具有更高的硬度、弹性、内聚性、咀嚼性和回复性，L. fermentum CSL30发酵的鲜湿米粉具有较低的硬度和咀嚼性、较高的弹性、内聚性和回复性，二者均能使黏性保持在较低的水平；S. cerevisiae CSY13和T. asahii CSY07发酵的鲜湿米粉硬度、弹性、内聚性、咀嚼性和回复性均不如自然发酵，且使产品的黏性较高。综上所述，对于鲜湿米粉的质构特点而言，纯种发酵基本在36～48 h达到稳定状态或者最高值，自然发酵则需要60 h，说明纯种发酵可以提高发酵效率33%～67%。根据研究报道，相对高的硬度、弹性和咀嚼性的米粉口感较佳 [16-17]，低的黏性、高内聚性可以使米粉间更容易分离，具有更好的口感，如爽滑性 [18]。因此可以推断，对于质构性质而言，L. plantarum CSL23发酵优于L. fermentum CSL30，S. cerevisiae CSY13将会导致米粉黏条。

表3 纯种发酵米粉的蒸煮特性
Table3 Cooking properties of rice noodle fermented with pure cultures

注：不同字母表示同列差异显著（P＜0.05）。

如表3所示，T. asahii CSY07和自然发酵的鲜湿米粉的蒸煮损失率显著高于L. plantarum CSL23、L. fermentum CSL30、S. cerevisiae CSY13（P＜0.05）；吸水率显著的低于L. plantarum CSL23、L. fermentum CSL3（P＜0.05），显著低于S. cerevisiae CSY13（P＜0.05）。说明对于鲜湿米粉的蒸煮特性而言，L. plantarum CSL23、L. fermentum CSL3、S. cerevisiae CSY13优于T. asahii CSY07和自然发酵。这与研究报道米粉的蒸煮损失率跟硬度呈负相关、吸水率跟硬度呈正相关 [16]的结果一致。

图2 纯种发酵对鲜湿米粉风味的影响
Fig.2 Effect of pure culture fermentation on fl avor of rice noodles

图3 纯种发酵对鲜湿米粉风味影响的主成分分析图
Fig.3 Principal component analysis for fl avor evaluation of rice noodles fermented with pure cultures

对5组鲜湿米粉的样品进行电子鼻检测，得到不同菌种发酵对鲜湿米粉风味影响的雷达图（图2）。结果表明，样品在传感器S2、S7、S9处有非常明显的响应值，根据表1判断，发酵48 h的鲜湿米粉产生了较为丰富的以NO 2为代表的氮氧化物和以H 2S为代表的含硫有机化合物，且这些化合物的响应值大小依次为S. cerevisiae

CSL23、L. fermentum CSL30。对纯种发酵鲜湿米粉的风味进行主成分分析（图3），发现两个主成分的方差贡献率已经达到94.39%，且S. cerevisiae CSY13对主成分1的方差贡献率明显高于其他3 种菌，其次是T. asahii CSY07。这就从另一个角度印证了酵母菌S. cerevisiae CSY13、T. asahii CSY07比乳酸菌L. plantarum CSL23、L. fermentum

CSL30对鲜湿米粉的风味具有更大的影响。事实上，S. Cerevisiae有在米酒中产生氨基甲酸乙酯等风味物质的相关研究报道 [19-20]，T. Asahii产生的葡萄糖苷酶亦被报道能促进葡萄酒原料产生挥发性成分 [21]。

图4 纯种发酵米粉的理化性质
Fig.4 Physicochemical characteristics of rice noodle fermented with pure cultures

如图4所示，4 株菌的产酸能力不同，在发酵12 h后，酵母菌发酵液的pH值基本维持在5.0±0.2；乳酸菌的则降低到4.0±0.3，与自然发酵基本一致，且L. plantarum CSL23的pH值低于L. fermentum CSL30。说明自然发酵的产酸可能主要是由于乳酸菌产生的。对蛋白质含量而言，T. asahii CSY07的作用非常有限，在发酵48 h后才由9.48%降低到8.40%；S. cerevisiae CSY13在发酵12 h后就由9.48%降低到8.24%；L. plantarum CSL23和L. fermentum CSL30在发酵24 h后分别降低到6.20%、6.30%，并将这个含量保持到发酵48 h才继续小幅下跌。对于淀粉含量而言，T. asahii CSY07发酵后淀粉含量最高仅增加了1.39%，S. cerevisiae CSY13和自然发酵的变化趋势基本一致，L. plantarum CSL23和L. fermentum CSL30在发酵12 h后分别增加到87.1%、84.9%，之后呈缓慢上升态势。对于直链淀粉和灰分而言，酵母菌发酵后的含量变化略小于乳酸菌，其中变化最小的是T. asahii CSY07，最大的是L. plantarum CSL23发酵的籼米。对于脂肪含量而言，两种酵母菌降低的幅度基本一致，乳酸菌出现较大的差异，但在发酵36 h后，L. plantarum CSL23发酵的籼米脂肪含量呈最低。由此可见，酵母菌T. asahii CSY07对米粉拉伸力和质构特性影响最弱可能跟其对蛋白质、淀粉（含直链淀粉）和灰分含量的降低作用不明显有关；乳酸菌L. plantarum CSL23、L. fermentum CSL30对pH值、蛋白质、淀粉（含直链淀粉）和灰分含量的作用非常明显，这与Pranoto [22]、Florêncio [23]等的结果基本一致，这些化学成分的改变直接影响到米粉的拉伸力、质构特性、蒸煮特性和吸水性等品质 [24-25]。研究亦曾报道，米粉作为淀粉凝胶类食品，淀粉含量及结构组成 [2,4]与蛋白质与淀粉的相互作用 [26-27]影响大米粒淀粉及其制品的产品特性 [5,28]。脂肪则被微生物降解为游离脂肪酸后继续被分解成低分子质量的醛、酮类物质，产生特殊的大米发酵风味 [1,29-30]。

3 结论

不同菌种发酵显著影响鲜湿米粉品质：乳酸菌主要影响拉伸力、质构性质和蒸煮性质，酵母菌主要影响风味，不同类菌种各有所长，但若直接同时接种两类纯菌协同发酵是否能进一步提高米粉品质，尚需进一步研究。此外，发酵籼米的理化性质结果表明不同菌种的酸化能力不同，主要化学成分的变化也不同，化学成分的变化是鲜湿米粉品质变化的直接原因。

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YI Cuiping 1, REN Mengying 1, ZHOU Sumei 2, YANG Youwang 1, TONG Litao 2, YU Jian 1
(1. School of Chemistry and Biological Engineering, Changsha University of Science and Technology, Changsha 410114, China; 2. Institute of Food Science and Technology, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193, China)

Abstract：In this study we compared the inf l uences of fermentation by pure cultures of two strains of lactic acid bacteria and two strains of yeast and natural fermentation on the quality of instant rice noodles. The results showed that the highest tensile stress, hardness, elasticity, cohesiveness, chewiness, resilience and water absorption rate and the lowest cooking loss were obtained after 36–48 h fermentation by Lactobacillus plantarum CSL23 among the four strains tested. By contrast, 48 h fermentation by L. fermentum CSL30 provided the second highest tensile stress, elasticity, cohesion, resilience, water absorption rate and cooking loss rate in instant rice noodles, but the lowest hardness, viscosity and chewiness. Instant rice noodles produced by 60 h natural fermentation displayed better tensile stress, hardness and chewiness with texture characteristics and cooking properties being at a middle level. Instant rice noodles obtained by S. cerevisiae CSY13 fermentation had distinct fl avor characteristics with higher viscosity and lower cohesion. The effect of T. asahii CSY07 fermentation on the tensile stress, texture characteristics and cooking properties of instant rice noodles was inferior to that of natural fermentation, but it had the second largest effect on the fl avor after S. cerevisiae CSY13. In short, lactic acid bacteria is conducive to the eating quality of instant rice noodles, whereas yeast is benef i cial for the fl avor; the quality of instant rice noodles can be assured by pure culture fermentation in a shorter time.

Key words：lactic acid bacteria; yeast; fermentation; instant rice noodles; quality

易翠平, 任梦影, 周素梅, 等. 纯种发酵对鲜湿米粉品质的影响[J]. 食品科学, 2017, 38(4): 20-25. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201704004. http://www.spkx.net.cn

YI Cuiping, REN Mengying, ZHOU Sumei, et al. Effect of pure culture fermentation on qualities of rice noodle[J]. Food Science, 2017, 38(4): 20-25. (in Chinese with English abstract)

基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目（31301404）；公益性行业（农业）科研专项（201303070）

作者简介：易翠平（1973—），女，教授，博士，研究方向为粮食深加工。E-mail：yicp963@163.com

纯种发酵对鲜湿米粉品质的影响

1 材料与方法

2 结果与分析

3 结 论

3 结论