底物面湯對蒲公英漿水品質的影響

柳艷云,楊亞強,段學輝

(南昌大學食品科學與技術國家重點實驗室,江西南昌 330047)

蒲公英作為一種廣泛生長的菊科植物,具有悠久的民間食用及藥用歷史[1]。幾千年前就是中國人餐桌上的菜肴,《唐本草》中提到“蒲公英葉似苦苣、斷有白汁、人皆啖之”。幾年來,隨著人們對養生的追求,以蒲公英為原料的食品更是層出不窮,如蒲公英蔬菜餅干[2]、烹飪食品、乳制品[3]和蒲公英飲品[4]等。研究表明,蒲公英中含有多糖、黃酮、萜類和倍半萜類等藥用成分,具有抗氧化、抗菌抗炎、抗腫瘤、降血糖、保肝利膽、增強免疫力等作用[5-8]。蒲公英中的維生素C和維生素B2含量高于我們日常所食用的小白菜和菠菜[9]。游離氨基酸更是高于大多數蔬菜,且鮮甜兩類氨基酸含量尤其豐富[10]。其中對人體的免疫和吸收起重要作用的蘇氨酸和對人腦能量代謝起調節作用的γ-氨基丁酸含量遠高于其它蔬菜[11-13]。因此,蒲公英菜具有很高的營養價值。隨著人工種植蒲公英的興起,蒲公英可作為功能性食品開發的新型材料。

漿水興起并流傳于甘肅中南部地區,由湯汁(即漿水)和發酵菜(即酸菜)兩部分組成。漿水和酸菜作為面食佐料,在傳承中形成了廣泛而極具特色的漿水飲食文化。近年來,漿水因其營養價值高、功能特性強及含有益生菌群等特點受到食品研究領域的廣泛關注[14]。目前,研究主要集中于菌群、發酵工藝優化及發酵過程中亞硝酸鹽變化情況等方面[15]。但傳統漿水發酵原料單一,發酵緩慢、產品品質不穩定等問題較突出。面湯原料這一在漿水發酵中為各種微生物提供生長代謝養分的重要物質確少被關注,使得長期以來漿水僅以小麥面湯為原料面湯,但隨著現代人對精糧的過量攝入、對粗糧和優質植物蛋白攝入的不足及漿水產品口感單一等問題的出現。選擇營養豐富、口感優質的粗糧作為底物面湯原材料,更有利于漿水產品的開發和營養多樣化的發展。

針對以上漿水研究的不足,本文特選用分離自平涼、定西及天水的三個自然發酵漿水樣品的8株乳酸菌為發酵菌進行發酵體系重建。選取經過漂燙除去苦澀味和雜菌的蒲公英菜為發酵蔬菜,研究含有大量卵磷脂、亞油酸、谷物醇和維生素的玉米面粉;碳水化合物較高的小面面粉;世界性第二食用豆類:含有豐富的蛋白質、淀粉、礦物質和多種人體必需氨基酸,且蛋白酶解產物有利于益生菌生長和抗氧化等多種功效的豌豆面粉制備發酵面湯[16-17]。確定這三種易獲得且營養較高的面湯對乳酸菌發酵蒲公英漿水發酵特性、口感及風味的影響。旨在響應市場需求,加工出口感優良、附加值高的蒲公英漿水[18]。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

菌株編號為PL2(Lactobacillusparacasei副干酪乳桿菌)、PL3(Lactobacillusplantarum植物乳桿菌)、PL4(Lactobacilluscasei干酪乳桿菌)、DX1(Lactobacilluspentosus戊糖乳桿菌)、DX4(Lactobacillusamylovorus解淀粉乳桿菌)、TS1(Lactobacillusbuchneri布氏乳桿菌)、TS3(Lactobacillushelveticus瑞士乳桿菌)、TS4(Lactobacillusrhamnosus鼠李糖乳桿菌) 分離自平涼、定西、天水的三個漿水樣品,現由本實驗室保藏;小麥面粉(蛋白質8.1 g/100 g、脂肪3.3 g/100 g、碳水化合物69.6 g/100 g)、玉米面粉(蛋白質13.9 g/100 g、脂肪1.5 g/100 g、碳水化合物73.0 g/100 g)、豌豆面粉(蛋白質21.3 g/100 g、脂肪0.8 g/100 g、碳水化合物65.5 g/100 g) 市售;大葉蒲公英菜 產地山東泰安,采收期為2018年3月;酚酞、氫氧化鈉、酒石酸鉀鈉、3,5-二硝基水楊酸、氯化鈉、亞硫酸氫鈉、苯酚 分析純,西隴科學股份有限公司;MRS培養基 廣東環凱微生物科技有限公司;氨基酸混合標準品 美國安捷倫科技有限公司。

DSX-280A型高壓滅菌鍋 上海申安醫療器械廠;756PC紫外可見分光光度 上海光譜儀器有限公司;S-433全自動氨基酸分析儀 德國SYKAM公司;SPME固相微萃取手動進樣器及氣相色譜-質譜聯用儀 美國安捷倫科技有限公司;AL104電子分析天平 Mettler Toledo公司;KA-1000超低溫高速離心機 上海安亭科學儀器廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 混合菌種子液的制備 將斜面保藏的菌種在MRS固體培養基上活化,挑取一定量的菌落,制備成具有相同OD值的單菌懸液,按同一體積將各菌懸液接入MRS液體培養基中并置于37 ℃ 的恒溫箱中培養12～16 h,當OD值達到4.0,離心收集活菌,采用生理鹽水洗滌兩次,洗去培養基,于一定量生理鹽水中重懸,制備成種子液。

1.2.2 底物面湯的制備 按10 g/L質量比,分別于100 ℃下糊化5 min制成玉米、小麥和豌豆面湯。蒲公英菜200 g/L于沸水中漂燙5 min。將制備好的面湯及蒲公英菜于超凈工作臺上轉入無菌發酵瓶中,待瓶溫冷卻至35 ℃時,按6%體積比接入種子液,于35 ℃恒溫發酵9 d,每天測定蒲公英菜漿水的pH、總酸和還原糖含量。

1.2.3 指標測定

1.2.3.1 pH的測定 由pH計直接測定；

1.2.3.2 總酸含量的測定 參照 GB/T 12456-2008食品中總酸的測定；

1.2.3.3 還原糖的測定 參考3,5-二硝基水楊酸(DNS)法[19];

1.2.3.4 氨基酸的測定 參考GB 5009.124-2016 食品中氨基酸的測定,測定發酵6 d的漿水;

1.2.3.5 揮發性風味物質的測定 采用頂空固相微萃法與氣相色譜質譜聯用[20-21],采集三種發酵漿水第6 d的樣品,向20 mL萃取瓶中加入5 mL漿水樣品及2 g NaCl于40 ℃超級恒溫水浴槽中萃取40 min,250 ℃ 下解吸 5 min。色譜柱(30 mm×0.25 mm×0.25 μm);載氣:氦氣,0.5 mL/min。升溫程序:初始溫度40 ℃,保持5 min,以3 ℃/min升至140 ℃,保持5 min,以10 ℃/min升至230 ℃,保持10 min;質譜條件:接口溫度280 ℃,離子源溫度230 ℃,離子化方式EI+,電子能量70 eV,掃描質量范圍33～450 amu,質譜圖采用NST08數據庫進行檢索,人工圖譜解析,并結合保留時間等對各峰進行核對確認。并采用峰面積歸一法進行定量分析,計算出各種面湯發酵成熟漿水檢出的揮發性物質的相對百分含量;

1.2.3.6 感官評價 取發酵6 d的豌豆、小麥、玉米面湯漿水樣品各100 mL,由20位食品發酵專業人員(男女各10人)根據表1感官品質評價指標體系對三種漿水進行打分,總分100分[22-23]。

表1 發酵蒲公英漿水感官品質評價標準Table 1 The evaluation standard ondandelion jiangshui sensory quality

1.3 數據處理

采用SPSS 17.0方差分析法(ANOVA)和Origin 8.0對實驗數據進行統計分析和作圖,每組實驗重復數為3次,結果表示為平均值±標準偏差。

2 結果與分析

2.1 三種面湯發酵漿水理化指標分析

圖1 三種蒲公英菜漿水理化指標變化Fig.1 Change of physical and chemical indicators of three kinds of dandelion leaves jiangshui

采用玉米面湯、小麥面湯和豌豆面湯發酵蒲公英漿水,測定這3種漿水中pH、總酸含量、還原糖含量變化情況,結果如圖1所示。

由圖1可知,蒲公英漿水發酵過程中,三種底物面湯對其pH、總酸及還原糖均有影響。三種漿水pH隨發酵天數增加先快速下降后趨于平穩,總酸含量先快速上升后趨于平穩。發酵初期,隨著乳酸菌大量繁殖,還原糖被快速消耗,含量急劇下降。整個發酵過程中,小麥面湯還原糖含量高,發酵速度較快,但發酵終點總酸含量與豌豆面湯漿水較接近,二者總酸含量及產酸速度均明顯高于玉米面湯漿水,玉米面湯漿水整體發酵速度緩慢,產酸量少,最不利于接種發酵蒲公英漿水。

表2 三種蒲公英菜漿水氨基酸含量及相對含量Table 2 Amino acid contents and relative content of three kinds of dandelion leaves jiangshui

注:ND未被檢測到的物質;同行字母不同表示具有顯著性差異(P<0.05);表3、表4同。

2.2 三種面湯發酵漿水氨基酸分析

氨基酸是食品呈味的關鍵因素,對食品的呈味起著直接或間接的作用。3種蒲公英漿水氨基酸含量,結果如表2所示。

由表2可知,豌豆、小麥、玉米面湯漿水中氨基酸含量分別為12.890、5.700、2.191 mg/100 mL,分別含16、14、12種氨基酸。豌豆面湯漿水中甜味氨基酸、鮮味氨基酸和苦味氨基酸的相對含量分別為52.48%、29.97%、17.55%,甜味和鮮味氨基酸的總量為82.45%。小麥面湯漿水中三者相對含量為38.24%、41.12%和20.65%,甜味和鮮味氨基酸的總量為79.36%。玉米面湯漿水中三者相對含量為56.10、27.96%和15.94%,甜味和鮮味氨基酸的總量為84.07%。三種面湯中豌豆面湯和玉米面湯漿水各類氨基酸占比相似,二者發酵過程中主要產甜味氨基酸,但豌豆面湯總氨基酸和單一氨基酸含量均顯著高于玉米面湯漿水(P<0.05)。小麥面湯在漿水發酵過程中主要產鮮味氨基酸,其產氨基酸的種類和含量介于豌豆面湯和玉米面湯之間。三種面湯發酵漿水的總體特點是鮮味和甜味氨基酸約占總氨基酸含量的80%,玉米面湯漿水中幾種必需基酸缺失,總氨基酸含量遠低于前兩者,豌豆面湯漿水中氨基酸種類多、總氨基酸含量高,鮮、甜味氨基酸比例大,有利于接種發酵漿水呈味。

表3 采用GC-MS分析三種蒲公英菜漿水揮發性風味物質組成及含量Table 3 Gas chromatography-mass spectrometry analysis results ofvolatile flavor compounds in three kinds of dandelion leaves jiangshui

2.3 三種面湯發酵漿水揮發性成分分析

由表3可知,三種面湯發酵漿水中共檢出36種揮發性物質,其中單萜類9種,醇類11種,醛類4種,酮類2種,酯類5種,其它5種。

豌豆面湯發酵漿水中共檢出28種揮發性物質,主要為萜烯類(共8種,總含量27.401%),醇類(9種,總含量63.772%),醛類(2種),酮類(2種),酯類(4種)。相對含量較高的物質為4-萜品醇(26.091%)、α-萜品醇(25.965%)、檸檬烯(19.940%)、芳樟醇(8.983%)、γ-萜品烯(3.011%)。

小麥面湯發酵漿水中共檢出28種揮發性物質,主要為萜烯類(9種,總含量24.123%)、醇類(9種,總含量57.750%)、酮類(2種),酯類(4種)。相對含量較高的物質為4-萜品醇(20.402%)、α-萜品醇(33.974%)、檸檬烯(18.885%)、乙酸芳樟脂(12.590%)、γ-萜品烯(3.034%)。

玉米面湯發酵漿水中共檢出27種揮發性物質,其中萜烯類(9種,總含量11.242%),醇類7種(總含量為65.012%),醛類(3種),酮類(1種),酯類(4種),其它3種。相對含量較高的物質為4-萜品醇(26.493%)、α-萜品醇(34.203%)、檸檬烯(5.952%)、乙酸芳樟脂(13.342%)、橙花乙酸酯(4.642%)。

結果顯示,三種漿水中萜烯類、醇類及酯類總含量占揮發性風味物質的90%以上,是構成蒲公英漿水特征香味的主體成分。三種漿水含量最多的揮發性成分均為4-萜品醇、α-萜品醇、檸檬烯。其中豌豆和小麥面湯有利于蒲公英漿水產萜烯類物質,二者尤其有利于蒲公英漿水產生檸檬烯和γ-萜品烯(P<0.05)。豌豆和玉米面湯則有利于蒲公英漿水產萜烯醇類物質,除產生4-萜品醇、α-萜品醇外,豌豆面湯有利于芳樟醇的生成,玉米面湯有利于α-萜品醇和石竹烯醇的生成。三種面湯蒲公英漿水醛酮類物質相對含量較小,因其閾值較低,對漿水的總體風味會有一定影響。三種面湯漿水酯類占比情況表明,玉米面湯最有利于蒲公英漿水產生酯類物質,如乙酸芳樟酯、茴香酸乙酯和橙花乙酸酯等。由于接菌發酵蒲公英漿水醇類物質多來源于發酵過程中蔬菜自身物質的釋放和轉化[24],如萜品醇、芳樟醇、香葉醇等萜烯醇及其衍生物,因其親水性強[25]、閾值低,經發酵可賦予漿水濃郁的果、木香味。醛酮類物質主要來源于發酵過程中各種代謝途徑,如糖代謝、脂肪酸代謝和氨基酸代謝等。酯類物質來源于醇和酸的酯化反應。因此,豌豆面湯和小麥面湯在發酵過程中主要促進蔬菜自身物質的轉化和菌的代謝,玉米面湯則對漿水發酵后期的酯化反應影響較大。

研究表明,蒲公英漿水中萜烯類、萜烯醇類及醛酮類化合物占比較多。其中萜烯類、萜烯醇類及其衍生物不僅對蔬菜風味貢獻大,還是蒲公英的主要活性成分之一,具有抗菌、抗癌、抗氧化、和抗病毒等多種藥理活性[26-28],如α-萜品醇具有甜香、鈴蘭花香,4-萜品醇具有木香、紫丁香香氣,它們被證實是魚腥草注射液的主要活性成分,具有抗菌、消炎、平喘等功效[29]。檸檬烯具有柑橘香和松香,有良好的鎮咳、祛痰、抑菌作用,復方檸檬烯常被用于利膽、溶石、促進消化液分泌和排除腸內積氣等病癥[30]。芳樟醇具有花香、木香、及微弱的柑橘香味,是全球每年用量最大的香料和調味品,具有鎮痛、抗焦慮、鎮靜催眠、降低體溫、抗炎、抗菌抗腫瘤、降壓、保肝、抗抑郁、增加藥物經皮吸收、局部麻醉等作用[31]。而添加豌豆面湯作為發酵原料最有利于這些物質的產生,玉米面湯中含量較高的酯類物質雖能賦予產品香氣,但其他附加值較低,小麥面湯在發酵蒲公英漿水中產各類物質的能力介于豌豆與玉米面湯之間。因此,豌豆面湯更有利于蒲公英漿水產香及萜烯類化合物的產生。

2.4 三種面湯發酵蒲公英漿水感官評定

由表4可知,用三種不同面湯發酵的蒲公英菜漿水,在色澤、風味、口感和接受度等感官品質方面具有顯著差異(P<0.05)。三者中,玉米面湯漿水澄清度差、酸度較低、口感粗糙,主要原因是玉米面粉顆粒度大,不利于沉降。小麥面湯漿水及豌豆面湯漿水色澤清亮透明、酸度較高,其中豌豆面湯發酵漿水果木香味濃郁,口感醇厚且有淡淡的豆香味,接受度高,被認為是三種漿水中質量最優的漿水。

表4 三種蒲公英漿水品質評價得分(分)Table 4 The result of three dandelionjiangshui sensory quality(scores)

3 結論

本實驗研究了不同種類面湯對蒲公英漿水發酵過程中pH、總酸、還原糖的變化情況和氨基酸、揮發性化合物的含量和組成,綜合了漿水的色澤、風味、口感及接受度等感官評價指標,確定豌豆面湯為接菌發酵蒲公英漿水的在最佳底物面湯。結果表明,小麥面湯漿水與豌豆面湯漿水發酵速度及總酸含量均優于玉米面湯漿水。發酵后豌豆、小麥及玉米面湯漿水中分別含16、14、12種氨基酸,含量分別為12.893、5.700和2.195 mg/100 mL,分別含有揮發性物質28、28、27種。三種漿水中豌豆面湯漿水含氨基酸量顯著高于其它面湯漿水。4-萜品醇、α-萜品醇、檸檬烯是三種漿水含量最高的揮發性物質,也是蒲公英菜漿水的主要揮發性物質。其中豌豆面湯有利于蒲公英漿水產烯萜類和烯萜醇類物質,玉米面湯有利于蒲公英漿水產脂,小麥面湯發酵蒲公英漿水產各類物質的能力介于豌豆和玉米面湯之間。感官評價中,以豌豆面湯為發酵底物的漿水,酸度醇厚,香味濃,感官評定分值最高。綜上所述,豌豆面湯對蒲公英漿水發酵過程和結果均有積極影響。本實驗對漿水的基本指標進行了測定,對漿水呈味起決定作用的氨基酸和揮發性化合物進行了定性及定量研究,為漿水產品的口感和品質定性提供了更準確的數據。可為后續蒲公英漿水及其他漿水產品的開發提供一定的實踐經驗。