釀酒酵母與植物乳桿菌復合發酵對面條儲藏特性的影響

葛珍珍，高珊珊，王維靜，許明月，張培旗，縱 偉,

（1.鄭州輕工業大學食品與生物工程學院，河南鄭州 450001；2.河南省冷鏈食品質量安全控制重點實驗室，河南鄭州 450001；3.食品生產與安全河南省協同創新中心，河南鄭州 450001）

面食深受我國北方地區人們喜愛，每年約有40%小麥被用來制作面條[1]，可見面條需求量之大。隨著經濟快速發展，速凍食品、自熱食品等已成為開發研究的重點。其中自熱面條等自熱食品更是主食工業化推廣的重要載體形式之一。但面條作為淀粉質食品，在儲藏過程中極易發生老化，使面條硬度變大，口感變差。而發酵會對面條中直鏈和支鏈淀粉含量以及面筋蛋白的結構產生一定影響，進而影響面條微觀結構[2]。

釀酒酵母和植物乳桿菌是饅頭及面包制作過程中最常用的微生物，是酸面團中的優勢菌種。Zhang等[3]探究了內蒙古西部地區酸面團中的微生物組成，結果發現植物乳桿菌和釀酒酵母是主要的菌種。楊浣漪等[4]對河南地區的傳統面食發酵劑進行微生物組成分析，發現釀酒酵母和植物乳桿菌為優勢菌種。有研究發現酵母菌[5]或乳酸菌發酵[6]可縮短面團發酵時間，提升面條風味及營養特性。李蕓[7]研究表明，包含植物乳桿菌在內的混合菌種對大米粉的感官品質有影響。陽盈盈[8]研究發現，自然發酵的發糕及其發酵米漿中的優勢菌株為乳酸菌和酵母菌。在面團發酵過程中，酵母菌的作用是產氣、產生風味物質等，乳酸菌的作用是產酸和風味物質[9]。兩者復合發酵時，不僅可以促進酸性物質與醇類物質反應，形成具有特殊風味的酯類物質，還可以改善發酵產品的質構及抗老化特性[10]。但是目前市場上的米面制品大多采用單一菌種發酵，發酵風味和香氣不夠濃郁，口感相對單一[11?12]，對于使用復合菌種來制作面條的研究相對較少。

因此，本研究將植物乳桿菌和釀酒酵母應用于面條的制備，研究復合菌種發酵對面條儲藏過程中品質特性的影響，為即食面條的新品研發提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

小麥粉 中糧面業集團；植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum）GIM1.191 中國微生物菌種保藏中心；釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）GIM 2.133 廣東省微生物菌種保藏中心；MRS肉湯培養基、麥芽汁培養基 北京奧博星生物技術有限責任公司。

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；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；TG-16-WS高速冷凍離心機 湘儀儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 植物乳桿菌的活化及擴大培養 參考張麗華等[13]的方法略有改動。配制MRS肉湯培養基100 mL，121 ℃滅菌15 min，冷卻。然后將植物乳桿菌按接種量1%（v/v）轉入培養基中，于（37±1）℃培養48 h。按上述步驟連續活化2次，將所得菌懸液離心（4 ℃，3382×g，10 min），倒去上層培養基，用無菌水洗滌沉淀3次后得到菌泥，與無菌水按1:10（w/v）比例混勻，活菌數達108CFU/mL。

1.2.2 釀酒酵母的活化及擴大培養 配制麥芽汁培養基100 mL，121 ℃滅菌15 min，冷卻。然后將釀酒酵母按接種量1%（v/v）轉入培養基中，于（28±1）℃培養48 h。按上述步驟連續活化2次，將所得菌懸液離心（4 ℃，5500×g，10 min），倒去上層培養基，用無菌水洗滌沉淀3次后得到菌泥，與無菌水按1:10（w/v）比例混勻，活菌數達108CFU/mL。

1.2.3 面條配方及制作方法 將植物乳桿菌和釀酒酵母的菌泥按100:1比例混合[14]，然后按面粉質量的1%接種，同時加入35 g水，和面10 min，之后于室溫下分別發酵10、20、40、60、120 min后，安裝1.5 mm圓面刀，壓片切條。將濕面條煮3 min撈出，于冰水冷卻1 min，用PET/NY/AL/CPP袋真空包裝，4 ℃貯藏15 d。空白對照組不加菌種發酵，其他條件相同。

1.2.4 面條蒸煮特性測定 參考陳舒涵等[15]的方法。取20根長20 cm面條稱重（m1, g），于500 mL沸水煮3 min，冰水冷卻1 min，用竹筷將面條輕輕挑出，記錄完整的面條根數N，吸干表面水分，稱重（m2,g）；面湯冷卻至常溫后，定容到500 mL，取50 mL面湯加入已恒重的燒杯中（m3, g），于電爐加熱蒸發掉大部分水后，在105 ℃干燥箱中烘至恒重（m4, g）。

1.2.5 pH與可滴定酸度（TTA）測定 參考閆博文[16]的方法。稱10 g生面條樣品，加到90 mL蒸餾水中，攪拌10 min至樣品與水完全混合。以酸度計測定該懸濁液的pH，即為樣品的pH。以0.1 mol/L的NaOH溶液滴定該懸濁液至pH為8.5，所消耗NaOH體積（mL）為該樣品TTA值。每份樣品平行測定3次。

1.2.6 質構測定 參考肖東[17]的方法。取三根儲藏不同時間（0、5、10、15 d）面條，平行放置于載物臺，每種試樣重復5次。探頭：P/36R；參數設定：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%，起點感應力5 g，兩次壓縮時間間隔為5 s。

1.2.7 低場脈沖核磁共振分析 參考李立華等[18]的方法略有改動。取3 g儲藏不同時間（0、5、10、15 d）面條進行檢測。檢測參數：采樣點數320066，重復掃描8次，弛豫衰減時間1000 ms。利用CPMG脈沖序列測定樣品的橫向弛豫時間T2。每個樣品重復5次。

1.2.8 X-射線衍射分析 參考修琳等[19]的方法。樣品經干燥粉碎后過篩，利用X-射線衍射儀測定樣品相對結晶度。測定條件：掃描速度4 °/min，掃描區域3°~40°，采樣步寬0.02°。

1.3 數據處理

用Origin 8.5，MDI Jade 5.0，Excel 2019和SPSS 23.0分析數據，P<0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 復合菌種發酵對面條品質的影響

2.1.1 復合菌種發酵對面條蒸煮特性的影響 經煮制后，面筋蛋白吸收水分形成網絡結構，阻止水分和淀粉從面條中溶出，蒸煮特性是評價面條品質的重要指標[20]。由表1可知，復合菌種發酵面條的斷條率均低于空白組，說明復合菌種發酵后面條的面筋網絡連續性好，斷條率低。在蒸煮過程中，面條干物質的溶出與面條結構有很大關聯，溶出越少，品質越高，發酵120 min的面條蒸煮損失率最低，但斷條率為3.33%，可能是因為發酵時間過長，淀粉鏈被深度降解、打斷，使面條容易被煮爛，從而導致斷條率升高。而發酵20 min的面條斷條率顯著降低（P<0.05），吸水率升高，蒸煮損失率較低，因此綜合三個指標選出發酵20 min的面條品質較好。

表1 復合菌種發酵時間對面條蒸煮特性的影響Table 1 Effects of fermentation time of compound strains on cooking characteristics of noodles

2.1.2 復合菌種發酵對面條pH和TTA的影響 pH和TTA值是面團發酵過程中的重要指標。pH會影響面團中各種酶的活性、微生物的生長以及發酵面食最終的品質，TTA值可以表征面團的酸味程度。由圖1可知，復合菌種發酵面條的pH隨時間延長呈下降趨勢，與空白組相比發酵40~120 min的面條pH顯著下降（P<0.05），而TTA值變化趨勢正好相反，其中發酵40 min面條的TTA值顯著高于空白組（P<0.05）。這主要是因為酵母菌和乳酸菌的大量生長繁殖會產生如CO2、乳酸、醋酸等代謝物質[21]，使發酵面條中出現pH下降，TTA相應增加的現象。

圖1 復合菌種發酵不同時間面條的pH和TTA值Fig.1 pH value and TTA value of noodles fermented by compound strains at different time

2.2 復合菌種發酵對面條儲藏特性的影響

2.2.1 復合菌種發酵對面條在低溫儲藏過程中質構特性的影響 應用質構儀評價面條的質構特性是探究其品質的重要手段之一。由表2可知，在低溫儲藏過程中（0~15 d），空白組面條硬度呈增大趨勢，在相同儲藏時間內（5~15 d）發酵面條硬度顯著（P<0.05）低于空白組，這是因為淀粉質食品在儲藏過程中極易發生老化，而發酵產生的脂肪酶及乳酸等物質可以延緩老化，降低面條硬度。相比于空白組，在0~5 d復合菌種發酵面條的彈性均較高，隨后無明顯規律性變化，這是因為在短期老化過程中，發酵使直鏈淀粉含量增加，強化凝膠網絡，增強保水性[22]，使面條彈性增加，其中發酵20 min面條彈性較高。黏聚性表示測試時面條與表面接觸的黏附力，數值越小表明面條越爽口順滑[23]，在儲藏期內黏聚性隨時間延長呈下降趨勢，在0~5 d復合菌種發酵面條的黏聚性基本上均高于空白組，在10~15 d黏聚性低于空白組。10~15 d復合菌種發酵面條的咀嚼性低于空白組。

表2 復合菌種發酵面條在4 ℃儲藏期內的質構特性變化Table 2 Changes of texture characteristics of noodles fermented by compound strains during storage at 4 ℃

2.2.2 復合菌種發酵對面條在低溫儲藏過程中水分分布的影響 采用低場核磁共振技術對面條中的水分分布進行研究，檢測到兩個主要質子群（T21和T22）。T21代表結合水，T22代表不易流動水。A21和A22分別代表了氫質子相對含量和疏水組分的吸水性[24]。由圖2可知，復合菌種發酵面條煮制后主要存在結合水和不易流動水，其中結合水是水通過無定形空間進入支鏈淀粉雙螺旋結構的緊密結合區，不易流動水是在煮面過程中進入面條結構中淀粉無定形空間的水[25]。

圖2 復合菌種發酵面條在4 ℃儲藏期內的LF-NMR圖譜Fig.2 LF-NMR map of noodles fermented by compound strains during storage at 4 ℃

橫向弛豫時間反映了與水的結合能力，橫向弛豫時間越短，水結合能力越強[26]，由表3可知，復合菌種發酵面條與空白組相比，結合水對應的弛豫時間呈減小趨勢，不易流動水對應的弛豫時間變化無明顯規律。在0 d時，復合菌種發酵面條其結合水所占比例高于空白組，不易流動水所占比例減小，而經低溫儲藏相同時間后結合水所占比例減小，不易流動水所占比例增加，說明面條中水分狀態發生了變化，可能是因為發酵后水分子與淀粉和蛋白質中的OH、NH2和SH基團之間的質子交換影響了水在面條中組分之間的交換[27]。總體來看，所有樣品經低溫儲藏后，強結合水所占比例呈下降趨勢，這是因為淀粉發生老化，與大分子緊密結合的水一部分向不易流動水轉換。

表3 復合菌種對面條水分流動性及水分狀態含量的影響Table 3 Influence of compound strains on moisture fluidity and moisture state content of noodles

2.2.3 復合菌種發酵對面條在低溫儲藏過程中淀粉結晶的影響 根據支鏈淀粉側鏈的雙螺旋結構，淀粉結晶結構通常分為A、B或C型，X射線衍射儀也顯示出V型晶體結構[28]。圖3分別為面條在4 ℃儲藏0和15 d的X射線衍射圖譜。由圖3a可知，所有樣品在20°均出現一個明顯的衍射峰，表明淀粉V型結構的存在，復合菌種發酵面條與空白組相比結晶類型無變化，說明發酵對淀粉的結晶類型沒有影響。由圖3b可知，儲藏15 d后，樣品在17°附近均有明顯的衍射峰，其中空白組衍射峰較為尖銳，結晶度高，老化程度明顯，而復合菌種發酵面條的峰值較弱，其老化程度明顯降低。由表4可知，儲藏15 d后，空白組相對結晶度為16.77%，復合菌種發酵60 min面條的相對結晶度為12.10%，與空白組相比RC值顯著降低（P<0.05），可能是因為發酵破壞了淀粉的微晶結構，抑制了支鏈淀粉外部短鏈的重排結晶，使淀粉分子內部聚合變慢，從而降低相對結晶度，抑制淀粉老化，這與Odey等[29]和Wahyuni等[30]的研究結果類似。其研究發現木薯淀粉結晶度隨發酵時間的增加而增加，說明樣品的晶體結構在發酵過程中變得更加無定形。

表4 復合菌種發酵面條儲藏期內的相對結晶度Table 4 Relative crystallinity of noodles fermented by compound strains during storage period

3 結論

釀酒酵母與植物乳桿菌復合發酵面條與空白組面條的品質存在明顯差異。經復合菌種發酵的面條斷條率低，pH下降，TTA增加。在4 ℃儲藏過程中，與空白組相比，發酵面條硬度顯著（P<0.05）下降，強結合水所占比例呈下降趨勢，RC值顯著降低（P<0.05）。說明發酵能夠破壞淀粉微晶結構，抑制支鏈淀粉重排結晶，延緩老化。適度發酵能夠改善面條品質，延緩面條低溫儲藏時的品質劣變。其中發酵20 min面條的蒸煮特性和儲藏特性相對較好。