微生物發酵對青稞掛面理化及感官特性的影響

焦捷，哈曉敏，杜艷，曹效海，郝靜，王樹林, *

1. 青海大學農牧學院（西寧 810016）；2. 青海省青藏高原農產品加工重點實驗室（西寧 810016）；3. 青海省青稞資源綜合利用工程技術研究中心（西寧 810016）

青稞（Hordeum vulgareL. var. Nudum Hook. f.）屬于禾本科大麥屬農作物，主要分布在西藏、青海、四川等高原地區，是青藏高原地區的主糧品種[1]。青稞中β-葡聚糖、蛋白質、纖維素和各類維生素含量較高，而糖類和脂肪含量相對于其他糧食作物來說較低，營養結構合理[2]。采用青稞粉和小麥粉混合制作面條，不僅可以保證面條的營養價值，更是實現青稞主食化的重要途徑之一[3]。但青稞纖維素含量高、面筋蛋白含量少，青稞面條存在難成型、易斷條等技術難題[4]。關于提升青稞面條品質的研究多集中在加入品質改良劑，包括無機鹽[5]、食品膠[6]、酶制劑[7]等，或通過預處理方式包括糊化[8]及自然發酵[9]改善青稞面條口感及質構特性。有研究表明酵母發酵[10]或乳酸發酵[11]可縮短面團發酵時間，提升面條風味及營養特性，但由于絕大多數植物乳桿菌不能直接利用淀粉，單獨采用植物乳桿菌發酵效率低，而采用復合菌種發酵改善青稞面條品質的研究較少。

因此，主要以青稞為原料，探究酵母菌、植物乳桿菌、復合菌種（m（酵母菌）∶m（乳酸菌）=1∶1）發酵對青稞面條的蒸煮特性、質構特性和感官品質的影響，為高品質青稞面條的加工提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

青稞（青海新丁香糧油有限責任公司）；小麥粉（青海新丁香糧油有限責任公司）；高活性干酵母（安琪酵母有限公司）；植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum，研究室保藏）。

1.2 試驗設備

電子天平（JY1002/JY2003，湖南赫西儀器裝備有限公司）；試驗面條機（YMZD-350，廣州旭眾食品有限公司）；恒溫發酵箱（XMTD-4000，上海一恒科學儀器公司）；鼓風干燥箱（101-3AB，北京中興偉業儀器有限公司）；質構分析儀（TA-XT Plus，英國Stable Micro Systems公司）；高速萬能粉碎機（KC-130，北京開創同和科技發展有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 菌種活化

菌種活化參照王金水等[12]和Andrea等[13]的方法。

1.3.2 青稞發酵粉制作工藝

去皮青稞顆粒→清洗→浸泡→壓延→發酵→固液分離→烘干→制粉→篩粉

1.3.3 青稞面條制作工藝

面條的制作方法參照LS/T 3202—1993《面條用小麥粉》附錄A的方法并略有改動[14-16]。

稱取500 g小麥粉面粉（含15%發酵青稞粉）過篩→和面→熟化→壓片→靜置→切條→垂掛干燥

1.3.4 單因素試驗

1.3.4.1 酵母發酵單因素試驗

以掛面的蒸煮特性和質構為指標，研究酵母發酵時間（2，4，6，8和10 h）和發酵溫度（24，27，30，33和36 ℃）對青稞掛面理化及感官特性的影響。

1.3.4.2 植物乳桿菌發酵時間的單因素試驗

以掛面的蒸煮特性和質構為指標，研究植物乳桿菌發酵時間（1.0，1.5，2.0，2.5和3.0 d）對青稞掛面理化及感官特性的影響。

1.3.5 發酵菌種篩選

酵母發酵試驗：根據酵母菌單因素試驗結果，將壓延后的青稞在酵母菌最適生長溫度30 ℃下，發酵6h，酵母接種量0.6%。

植物乳桿菌發酵試驗：根據植物乳桿菌單因素試驗結果，將壓延后的青稞在植物乳桿菌的最適生長溫度37 ℃下，發酵1 d，植物乳桿菌接種量3%。

復合菌種發酵試驗：將壓延后的青稞在37 ℃下接種植物乳桿菌，發酵1 d后再接入酵母菌繼續發酵6 h，接種量m（酵母菌）∶m（乳酸菌）=1∶1。

將發酵青稞粉制成掛面，以掛面的蒸煮特性、TPA值和感官評定為指標選取最優發酵菌種。

1.3.6 正交試驗

根據發酵菌種篩選結果，選擇酵母菌為發酵菌種，參考王磊鑫等[17]對酵母發酵接種量的研究及單因素試驗結果，選擇發酵時間、發酵溫度和菌種接種量為因素，選用三因素三水平正交表，以斷條率及質構特性為指標，確定青稞掛面最佳發酵工藝條件。正交試驗因素與水平見表1。

1.4 指標測定方法

1.4.1 面條蒸煮特性測定

參照師俊玲等[18]的方法，測定面條蒸煮時間、斷條率及吸水率。

1.4.2 感官評定

參考LS/T 3202—1993《中華人民共和國行業標準面條用小麥粉》中面條質量評分方法，對青稞掛面進行感官評價。

表1 正交試驗設計表

表2 面條感官品評項目及標準

1.4.3 TPA質構的測定

取3根蒸煮后的面條，間隔均勻地擺放在測試臺中間，用p35探頭進行壓縮測試，測試過程的參數為測試前速度2.0 mm/s、測試中速度0.8 mm/s、測試后速度0.8 mm/s，型變量0.8%，感應力5 g，2次壓縮間隔時間2 s。單個樣品進行3次重復測試。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 酵母發酵時間對青稞掛面理化及感官品質的影響

2.1.1.1 酵母發酵時間對青稞面條蒸煮特性的影響

以酵母為發酵菌種，發酵時間對青稞面條蒸煮特性的影響見圖1。

由圖1（A）可知，隨著發酵時間延長，青稞面條的吸水率呈波動變化趨勢，發酵2 h時，青稞面條吸水率最高，為121.2%；由圖1（B）可知，青稞面條斷條率與最佳蒸煮時間隨發酵時間增長呈負相關，即斷條率低時蒸煮時間長。發酵時間6 h時斷條率達到最低，為14.3%，蒸煮時間最長，為10.5 min。由于隨著發酵時間延長，酵母會破壞青稞中蛋白質和脂肪，使原來被結合的淀粉釋放出來，從而使其糊化時溶脹性增強，但發酵時間過長，淀粉鏈被深度降解、打斷，從而使得面條很容易被煮爛，影響蒸煮特性。

2.1.1.2 酵母發酵時間對青稞面條質構特性的影響

以酵母為菌種，發酵時間對青稞面條質構的影響見表3。

由表3可知，在相同發酵溫度、不同發酵時間下，青稞面條的硬度、黏性、彈性和咀嚼性數值有明顯差異（p＜0.05），說明發酵時間能影響青稞面條質構特性。綜合質構參數發現發酵6 h時青稞面條的硬度、彈性和咀嚼性均高于其他組，黏性均低于其他組。

2.1.2 酵母發酵溫度對青稞掛面理化及感官品質的影響

2.1.2.1 酵母發酵溫度對青稞面條蒸煮特性的影響

以酵母為菌種，發酵溫度對青稞面條的蒸煮特性的影響見圖2。

由圖2（A）可知，隨著發酵溫度升高，青稞面條吸水率變化呈波動趨勢，發酵溫度30 ℃時吸水率最高，為121.7%；由圖2（B）可知，青稞面條斷條率與最佳蒸煮時間隨發酵溫度升高呈負相關。發酵溫度30℃時，青稞面條斷條率最低，為12.2%，最佳蒸煮時間最高，為10.2 min，青稞面條蒸煮特性較好。

圖1 發酵時間對青稞面條蒸煮特性的影響

表3 酵母發酵時間對青稞面條質構的影響

2.1.2.2 酵母發酵溫度對青稞面條質構特性的影響

以酵母為菌種，溫度對青稞面條的蒸煮特性的影響見表4。

由表4可知，在相同發酵時間、不同發酵溫度下，硬度、彈性和咀嚼性各有不同，綜合質構特性數據發現30 ℃發酵組面條的硬度、彈性和咀嚼性數值均高于其他發酵溫度組，黏性均低于其他發酵溫度組。

圖2 發酵溫度對青稞面條蒸煮特性的影響

表4 發酵溫度對青稞面條質構特性的影響

根據蒸煮指標及質構指標可見，發酵溫度30 ℃時青稞面條品質最佳。由于隨著發酵溫度升高，逐漸達到微生物生長和代謝酶類的最適溫度，酶類活動增強，影響青稞中淀粉含量，從而影響青稞面條品質。但溫度過低時，酶活性低，發酵速度緩慢；溫度過高時，容易產生雜菌影響面條品質。

2.1.3 植物乳桿菌發酵時間對青稞掛面理化及感官品質的影響

參考徐一涵等[19]植物乳桿菌的最佳發酵溫度及接種量。37 ℃下，用植物乳桿菌發酵青稞，不同發酵時間下測得的面條質構指標見表5。植物乳桿菌發酵時間對青稞面條質構特性無明顯影響（p＞0.05），由于植物乳桿菌在發酵過程中其自身代謝產酶能力不足，不能直接利用青稞中的淀粉等營養物質，發酵效率較低。根據試驗結果確定植物乳桿菌發酵時間1 d、發酵溫度37 ℃、接種量3%。

表5 乳酸發酵時間對青稞質構特性

2.2 發酵菌種篩選

2.2.1 不同菌種發酵對青稞面條蒸煮特征的影響

不同菌種發酵對青稞面條蒸煮特性的影響見表6。

采用不同的菌種發酵青稞，青稞面條的斷條率、蒸煮時間及吸水率各有不同。其中酵母菌和復合菌種發酵能更好改善青稞面條蒸煮特性，尤其是酵母發酵后的青稞面條斷條率均低于其余發酵組，蒸煮時間和吸水率均高于其余發酵組。

表6 不同發酵菌種對青稞面條蒸煮特性的影響

2.2.2 不同菌種發酵對青稞面條質構特征的影響

不同菌種發酵對青稞面條TPA質構的影響見表7。

3組不同菌種發酵的青稞面條中，酵母菌和復合菌發酵的面條質構參數均優于其余2組，與未發酵組面條相比有明顯差異（p＜0.05），其中復合菌發酵的面條在硬度、彈性和咀嚼性數值上略低于酵母發酵的面條，黏性無差異（p＞0.05），植物乳桿菌發酵面條的硬度、彈性、咀嚼性數值均低于其余2組。

2.2.3 不同菌種發酵對青稞面條感官品質的影響

不同菌種發酵對青稞面條感官評質的影響見圖3。

在3組不同菌種發酵的青稞面條中，酵母發酵的青稞面條感官評分最高，其次為復合菌種發酵及植物乳桿菌發酵，此結果與質構特性及蒸煮特性的結果一致，說明采用酵母發酵可更好地改善青稞面條質構特性、蒸煮特性及感官品質。

表7 不同發酵菌種對青稞面條質構特性的影響

圖3 不同菌種發酵對青稞面條感官品質的影響

2.3 正交試驗結果

采用L9(33)正交表進行正交優化試驗。正交試驗結果見表8。

由表8可知，發酵溫度、接種量和發酵時間對斷條率的影響大小為接種量＞發酵溫度＞發酵時間；各因素對面條硬度、黏性和彈性的影響順序為接種量＞發酵時間＞發酵溫度；各因素對面條咀嚼性的影響順序為接種量＞發酵溫度＞發酵時間；可見對青稞面條斷條率及質構特性數值影響最大的因素均為接種量，而發酵溫度及發酵時間對2個指標的影響大小不同，且最優組合不同。分析得出，發酵溫度在A3水平，面條斷條率最低，硬度和咀嚼性最高；接種量在B3水平，面條咀嚼性最高，黏性和斷條率最低；接種時間在C2水平，面條彈性和咀嚼性最好。因此確定酵母發酵青稞面條制作工藝最優發酵條件為A3B3C2，即發酵溫度32 ℃、發酵時間6 h、接種量0.8%，此時青稞面條斷條率最低，為10%，咀嚼性最高，為0.49 mJ，黏性相對較低，為0.67 mJ，彈性相對較高，為0.55 mm，硬度適中，為28.87 g。

表8 正交試驗結果

接表8

3 結論

試驗探討不同菌種發酵對青稞掛面理化及感官特性的影響。結果表明，發酵后青稞面條的蒸煮特性、感官品質及質構特性均有所改善，說明發酵能改善青稞掛面品質。對比不同菌種發酵對青稞面條品質的影響，結果發現酵母發酵相比植物乳桿菌發酵及復合菌種發酵能更大程度改善青稞面條品質。通過對酵母發酵溫度、發酵時間、菌種接種量進行單因素試驗及正交優化，確定酵母發酵青稞面條適宜發酵工藝，此工藝條件下青稞面條斷條率低，咀嚼性高，黏性低，感官品質好，該試驗結果對開發青稞主糧化產品具有參考價值。