微發(fā)酵對面條風(fēng)味及其儲藏過程中品質(zhì)特性的影響

葛珍珍，王維靜，高珊珊，縱 偉,

（1.鄭州輕工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，河南鄭州 450002；2.食品生產(chǎn)與安全河南省協(xié)同創(chuàng)新中心，河南鄭州 450002；3.河南省冷鏈?zhǔn)称焚|(zhì)量安全控制重點實驗室，河南鄭州 450002）

面條是許多亞洲國家的傳統(tǒng)主食之一，已經(jīng)存在了數(shù)千年[1]。因其制作方法簡單、食用方便、易于消化而深受人們的喜愛，目前已經(jīng)形成品種繁多、風(fēng)味各異的各類面條[2]。市場上消費最多的干面條和方便面缺乏味道和風(fēng)味，而面條經(jīng)發(fā)酵調(diào)質(zhì)后可以彌補這一缺點[3]。隨著面條生產(chǎn)工藝不斷改進，面條品種也逐漸增多[4]。雖然市面上已經(jīng)出現(xiàn)如空心掛面等微發(fā)酵面條產(chǎn)品，但其主要通過自然發(fā)酵，與當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境密切相關(guān)，無法實現(xiàn)全國范圍內(nèi)的推廣。而近幾年，國內(nèi)外已有人在開發(fā)研究發(fā)酵面條新品種，如利用乳酸菌發(fā)酵、酸面團發(fā)酵、白腐菌發(fā)酵產(chǎn)物、把發(fā)酵豆渣添加到面團中等多種不同的加工方法研究出新型的風(fēng)味面條[5?8]。

發(fā)酵過程包含一系列生化反應(yīng)，在食品加工中經(jīng)常發(fā)揮其特殊的作用[9]。研究表明酸面團發(fā)酵具有增強面包風(fēng)味、改善面包質(zhì)構(gòu)、提高營養(yǎng)價值及延長貨架期等優(yōu)點[10?12]。蘇東民等[13]指出酸面團發(fā)酵有助于改善饅頭質(zhì)地，延緩饅頭老化；吳佳靜等[14]發(fā)現(xiàn)天然復(fù)合發(fā)酵劑能顯著降低面包芯硬度和老化焓，延緩老化，改善風(fēng)味。微發(fā)酵調(diào)質(zhì)技術(shù)目前已被應(yīng)用于面制品或風(fēng)味飲料的開發(fā)當(dāng)中，如胡睿等[15]利用酵母的輕微發(fā)酵作用，產(chǎn)生少量發(fā)酵香氣，以改善瑪芬蛋糕的品質(zhì)；Guo和Yu等[16?17]研究發(fā)現(xiàn)利用乳酸菌微發(fā)酵柑橘類果汁可縮短發(fā)酵時間，使口感和品質(zhì)得到改善，提高抗氧化活性。利用發(fā)酵工藝來提高食品的品質(zhì)由來已久，但在面條加工過程中使用發(fā)酵工藝很少見。酵母的輕微作用能夠產(chǎn)生少量的二氧化碳氣體和發(fā)酵香氣（簡稱微發(fā)酵），從而改善面條的品質(zhì)，但是過度發(fā)酵會造成面條的蒸煮特性下降、面條黏連、軟爛等，質(zhì)構(gòu)反而變差，因此控制發(fā)酵時間或發(fā)酵程度對于面條品質(zhì)而言至關(guān)重要。本實驗采用電子鼻、質(zhì)構(gòu)儀、低場脈沖核磁共振儀和X-射線衍射儀，以不添加酵母發(fā)酵的空白組面條為對照，分析不同發(fā)酵時間酵母微發(fā)酵面條的香氣成分和老化特性，為深度開發(fā)營養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨特、安全健康的新型風(fēng)味面條提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

小麥粉 中糧面業(yè)集團；安琪酵母 市售。

JJ223BC型電子天平 常熟市雙杰測試儀器公司；小熊DDQ-A30G5 型和面機 佛山市小熊廚房電器有限公司；全鋼型DSS160 型壓面機 拜杰電器有限公司；XY-FD-18 冷凍干燥機 上海欣諭儀器有限公司；PEN3 電子鼻系統(tǒng) 德國AIRSENSE公司；TA-XT plus物性分析儀 美國TA公司；NM120 低場核磁共振分析儀 上海紐曼電子科技有限公司；D8 ADVANCE多功能X射線衍射儀 德國布魯克公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 面條制作 參考葛珍珍等[18]的方法略有改動。分別稱取100 g面粉，35 g水，1 g酵母，將安琪酵母用不高于40 ℃的溫水活化備用。將面粉倒入和面機的面缽中，加水混合均勻，和面10 min，達到料胚手握成團，輕輕搓揉仍能成為松散的顆粒面團狀，取雙層濕紗布覆蓋，室溫下發(fā)酵0、3、6、9、12、15 min后，進行壓片。壓片完成后安裝1.5 mm圓面刀，將面片壓成面條。沸水煮制3 min后立即將面條撈出，于4 ℃冰水中冷卻 1 min以終止后煮面過程，將面條用PET/NY/AL/CPP袋真空包裝，移入到冰箱中4 ℃貯藏，貯藏時間為30 d。空白對照組不添加酵母，其他條件與上述相同。

1.2.2 電子鼻傳感器檢測 稱取10 g樣品置于150 mL的硬質(zhì)樣品杯中，水浴加熱，利用直接頂空吸氣法將進樣針頭插入含樣品的密封樣品杯中，電子鼻進行測定[19]。采樣時間為1 s/組，傳感器自清洗時間為80 s，傳感器歸零時間為5 s，樣品準(zhǔn)備時間為5 s，分析采樣時間為80 s，進樣流量為400 mL/min。

1.2.3 質(zhì)構(gòu)特性測定 參考肖東[20]的方法，采用TA-XT plus型質(zhì)構(gòu)儀對面條的質(zhì)構(gòu)特性進行分析。取三根儲藏不同時間（0、5、10、15、20、25、30 d）的面條，平行放置于載物平臺上的固定位置，每種試樣重復(fù)5 次。探頭：P/36R；參數(shù)設(shè)定：測前速度1.0 mm/s，測試速度2.0 mm/s，測后速度2.0 mm/s，壓縮率60%，起點感應(yīng)力5 g，兩次壓縮之間的時間間隔為5 s。

1.2.4 低場脈沖核磁共振分析 參考李力華等[21]的方法略有改動。分別取儲藏不同時間（0、5、10、15、20、25、30 d）的面條3 g，用保鮮膜包裹后放入檢測管，置于核磁共振檢測室進行檢測。檢測參數(shù)：采樣點數(shù)為320066，重復(fù)掃描次為8，弛豫衰減時間為1000 ms。利用CPMG脈沖序列測定樣品的橫向弛豫時間T2。每個樣品進行5 次重復(fù)LF-NMR測試，數(shù)據(jù)取平均值。

1.2.5 X-射線衍射分析 參考修琳等[22]的方法。儲藏不同時間（0、15、30 d）的面條樣品經(jīng)冷凍干燥后，粉碎，過100 目篩后置于帶有凹槽的鋁盤中，蓋上稱量紙后經(jīng)玻璃片壓緊，用X-射線衍射進行測定。測定條件：掃描速度4 °/min，掃描區(qū)域3～40 °，采樣步寬0.02 °，進行連續(xù)掃描。

1.3 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用Origin 8.5 進行圖形繪制，應(yīng)用Winmuster軟件對電子鼻數(shù)據(jù)進行主成分分析和載荷分析，并用MDI Jade 5.0 軟件分析衍射圖譜和計算相對結(jié)晶度，實驗所得數(shù)據(jù)應(yīng)用Excel 2019 和SPSS 23.0 處理分析，P<0.05 表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 微發(fā)酵面條的風(fēng)味分析

2.1.1 微發(fā)酵面條氣味響應(yīng)值比較 由圖1 可知，發(fā)酵后的面條與空白組相比，其中W5S（氮氧化合物）、W1S（烴類物質(zhì)）、W1W（無機硫化物）和W2S（醇類物質(zhì)）四個傳感器所對應(yīng)的響應(yīng)值較強，這與鄭開迪等[19]研究添加馬鈴薯全粉面條的揮發(fā)性風(fēng)味化合物較為相似。從風(fēng)味響應(yīng)雷達圖可以看出，空白組面條揮發(fā)性氣味最弱，酵母微發(fā)酵面條隨發(fā)酵時間的增加，揮發(fā)性氣味有所增強，其中發(fā)酵6、12 和15 min的面條揮發(fā)性氣味相對較強。為了更為直觀地反映酵母微發(fā)酵面條與空白組面條的風(fēng)味差異性，試驗對數(shù)據(jù)進行PCA和Loading分析。

圖1 微發(fā)酵面條揮發(fā)性風(fēng)味的響應(yīng)雷達圖Fig.1 Response radar of noodle volatile flavor response at different fermentation time

2.1.2 微發(fā)酵面條風(fēng)味的主成分分析和載荷分析 由圖2a可知，不同發(fā)酵時間面條的主成分1（PC1，94.80%）和主成分2（PC2，4.27%）貢獻率之和接近99.07%，基本上涵蓋了樣品的大部分原始信息[23]。酵母微發(fā)酵組與空白組距離較遠，說明所含揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)差異較大，這是因為酵母微發(fā)酵促進面條發(fā)酵香氣的生成。除了發(fā)酵0 和9 min的面條樣品外，其他發(fā)酵時間的面條揮發(fā)性物質(zhì)成分區(qū)域沒有交叉，這表明采用主成分分析可以區(qū)分開不同發(fā)酵時間微發(fā)酵面條的揮發(fā)性化合物。利用傳感器貢獻率進行載荷分析可篩選出在樣品區(qū)分過程中起主要區(qū)分作用的揮發(fā)性風(fēng)味化合物種類[24]。由圖2b可以看出，W5S、W1W和W1S三個傳感器距離原點較遠對樣品風(fēng)味區(qū)分的貢獻較大。進一步佐證不同發(fā)酵時間的微發(fā)酵面條揮發(fā)性氣味差異主要表現(xiàn)在烴類物質(zhì)、氮氧化合物和無機硫化物上。

圖2 微發(fā)酵面條揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)主成分分析和載荷分析Fig.2 PCA and loading analysis of volatile flavor compounds in noodles with different fermentation time

2.2 微發(fā)酵對面條儲藏期間質(zhì)構(gòu)特性的影響

儲藏期間水分損失和淀粉老化是導(dǎo)致面條硬度增大、口感品質(zhì)下降的主要原因[25]。趙仁勇等[26]研究了饅頭在儲存過程中物理化學(xué)特性的變化并進行了相關(guān)性分析，可以確定硬度是反映老化的重要指標(biāo)之一。一般而言，面條低溫儲藏過程中由于直鏈淀粉分子聚集纏繞而形成具有一定強度的淀粉網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，造成面條硬度增加。由表1 可知，低溫冷藏0～15 d面條的硬度增加，而微發(fā)酵面條的硬度則低于空白組面條，因為酵母在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的淀粉酶將支鏈淀粉水解成葡萄糖和麥芽糖，抑制淀粉再結(jié)晶，延緩支鏈淀粉的老化，從而降低面條的硬度；隨著儲藏時間的繼續(xù)延長，面條硬度的變化變得雜亂無規(guī)律。微發(fā)酵面條的彈性與空白組面條相比變化不大，而陸啟玉等[27]研究蛋白質(zhì)及其組分對面條品質(zhì)的影響時發(fā)現(xiàn)彈性與面條中蛋白質(zhì)含量顯著正相關(guān)，說明微發(fā)酵對面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)影響不大。同一儲藏時間內(nèi)，酵母微發(fā)酵0～12 min的面條咀嚼性均顯著低于空白組（P<0.05），酵母發(fā)酵過程中直鏈淀粉的長度縮短，產(chǎn)生的短鏈淀粉和CO2，增加面條的柔軟度，從而降低面條的咀嚼性。黏聚性反映了樣品內(nèi)部分子間或各結(jié)構(gòu)要素間結(jié)合作用的強弱，也反映了樣品抵抗受損、保持自身完整性的能力[28]，黏聚性在儲藏過程中總體呈下降趨勢，酵母微發(fā)酵面條與空白組相比黏聚性無明顯規(guī)律性變化。

表1 微發(fā)酵面條在4 ℃儲藏期內(nèi)的質(zhì)構(gòu)特性變化Table 1 Texture characteristics of noodles with different fermentation time during 4 ℃ storage period

2.3 微發(fā)酵對面條儲藏期間水分遷移的影響

面條在貯藏過程中的橫向弛豫時間T2和相對含水量見表2。強結(jié)合水T21在0～10 ms范圍內(nèi)，反映了水與蛋白質(zhì)和淀粉緊密結(jié)合；不易流動水T22在10～100 ms范圍內(nèi)，包括蛋白質(zhì)和淀粉之間的水，與蛋白質(zhì)和淀粉的結(jié)合不太緊密；自由水T23指存在淀粉及蛋白質(zhì)外能自由流動的水。A21、A22和A23是指橫向弛豫時間T21、T22和T23時的水的相對含量[29?31]。

表2 不同發(fā)酵時間對面條水分流動性及3 種水分狀態(tài)含量的影響Table 2 Effect of different fermentation time on water fluidity and content of three water states of noodle

如圖3 所示，面條中水分主要的存在形式為不易流動水。不同發(fā)酵時間對面條水分流動性及3 種水分狀態(tài)含量的影響見表2。由表2 可知，面條在儲藏時與0 d相比結(jié)合水的相對含量降低，不易流動水的相對含量增加，這是因為面條經(jīng)冷卻儲藏后，非結(jié)晶淀粉逐漸變成有序的晶體結(jié)構(gòu)，淀粉發(fā)生老化，水分子與面條中的蛋白質(zhì)和淀粉等大分子形成的膠體穩(wěn)定性被破壞，水分子被釋放，結(jié)合水含量降低[32]。經(jīng)低溫儲藏后酵母微發(fā)酵6、12 和15 min的面條與空白組相比結(jié)合水對應(yīng)的A21增加，可能是酵母發(fā)酵過程中支鏈淀粉被水解成低分子糊精，使得水分子通過氫鍵與直鏈或者支鏈淀粉分子的游離羥基進一步結(jié)合，增強與水的結(jié)合能力[33]，結(jié)合水含量升高，從而抑制支鏈淀粉老化。

圖3 微發(fā)酵面條在4 ℃儲藏期內(nèi)的LF-NMR圖譜Fig.3 LF-NMR map of noodles with different fermentation time stored at 4 ℃ for 30 days

2.4 微發(fā)酵對面條儲藏期間淀粉結(jié)晶的影響

X-射線衍射圖譜用于反應(yīng)不同發(fā)酵時間的酵母面條在儲藏過程中其晶區(qū)、晶型以及結(jié)晶度的變化。由圖4a可知，酵母微發(fā)酵與空白組面條在12.5 °和20.0 °附近均有明顯衍射峰，對應(yīng)于V型結(jié)構(gòu)，這種結(jié)晶方式在天然淀粉中不存在，只在淀粉糊化后直鏈淀粉與碘、醇及脂肪酸等類脂物形成直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物后產(chǎn)生[34]。由圖4b和4c可知，酵母微發(fā)酵與空白組面條經(jīng)低溫儲藏后均在17 °出現(xiàn)一個衍射峰，屬于B型結(jié)構(gòu)的特征峰，主要是由淀粉老化引起的，標(biāo)志著淀粉無定形區(qū)到結(jié)晶區(qū)的轉(zhuǎn)變，這與吳丹[34]用X衍射研究保鮮濕面的老化類似。總體來說酵母微發(fā)酵不改變淀粉的結(jié)晶類型。

圖4 微發(fā)酵面條4 ℃儲藏期內(nèi)的X-射線衍射圖譜Fig.4 X-ray diffraction pattern of noodle with different fermentation time at 4 ℃ storage

由表3 可知，酵母微發(fā)酵面條與空白組經(jīng)低溫儲藏后對應(yīng)的相對結(jié)晶度均升高，這是因為儲藏過程中淀粉老化程度不斷增大，淀粉分子由無序態(tài)向有序態(tài)轉(zhuǎn)變，結(jié)晶度逐漸增大。同一儲藏時間下酵母微發(fā)酵面條與空白組相比相對結(jié)晶度降低，其中發(fā)酵6 min的酵母微發(fā)酵面條儲藏15、30 d后相對結(jié)晶度最低分別為14.33%和15.00%，發(fā)酵時間為12 min的面條相對結(jié)晶度分別為14.63%和16.85%，說明適度發(fā)酵可以抑制淀粉的老化。

表3 微發(fā)酵面條在儲藏期內(nèi)的相對結(jié)晶度Table 3 Relative crystallinity of noodles at different fermentation time in storage period

3 結(jié)論

酵母微發(fā)酵面條與空白組面條的香氣成分存在差異，通過對數(shù)據(jù)進行PCA和Loadings分析發(fā)現(xiàn)風(fēng)味差異主要表現(xiàn)為烴類物質(zhì)、無機硫化物和氮氧化合物的增強。同一儲藏時間內(nèi)，酵母微發(fā)酵0～12 min的面條硬度低于空白組，說明發(fā)酵可以延緩面條在儲藏期內(nèi)的品質(zhì)劣變；微發(fā)酵面條經(jīng)煮制后，水分主要以不易流動水的形式存在，其中酵母微發(fā)酵6、12和15 min的面條與空白組相比結(jié)合水的相對含量增加，水分不易流動，結(jié)合緊密，說明發(fā)酵可以降低面條體系中自由水的相對含量，抑制支鏈淀粉老化；X-射線衍射圖譜顯示，酵母微發(fā)酵面條的相對結(jié)晶度明顯低于空白組，說明發(fā)酵延緩淀粉老化。適度發(fā)酵能夠增加面條的香氣成分，延緩面條低溫儲藏時的品質(zhì)劣變。