乳酸菌發(fā)酵對空心面條品質(zhì)的影響

王文琪,王志強,沈海軍,王愛紅,黃玉軍

1(江蘇省聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院揚州旅游商貿(mào)辦學(xué)點,江蘇 揚州,225001) 2(揚州大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇 揚州,225127)

面條是市場需求量大、食用方便的傳統(tǒng)主食。發(fā)酵空心面對比普通生鮮面條具有久煮不爛、細(xì)嫩滑爽、且易于消化的特點,深受人們喜愛[1]。地方特色顯著的發(fā)酵空心面主要有泅洪空心掛面、綏陽空心面、岐山掛面、中江掛面等[2]。有關(guān)空心面的研究并不多。任元元等[3]認(rèn)為影響空心面綜合品質(zhì)的關(guān)聯(lián)性指標(biāo)為濕面筋含量和糊化溫度, 適合加工為空心面小麥粉糊化溫度應(yīng)小于84 ℃。林娟[4]研究認(rèn)為加水量53%、加鹽量4.1%、pH值7.0,在該條件下,空心面的品質(zhì)最佳。但含鹽量高不符合現(xiàn)在人飲食健康追求,且傳統(tǒng)空心面制作要經(jīng)過20多道工序,70多小時發(fā)酵,因此極大限制了空心面市場。

乳酸菌作為一種具有益生作用的微生物,通常是以發(fā)酵劑的形式應(yīng)用到產(chǎn)品中[5]。李曉娜等[6]認(rèn)為乳酸菌發(fā)酵可縮短面團發(fā)酵時間,提升面條風(fēng)味及營養(yǎng)特性。KATINA等[7]研究發(fā)現(xiàn),對于全谷物面團,采用乳酸菌發(fā)酵效果更好,不僅能夠改善面團營養(yǎng)價值,而且對相關(guān)保健制品的研發(fā)也大有好處。楊浣漪等[8]研究了河南地區(qū)傳統(tǒng)面食微生物組分,表明植物乳桿菌為優(yōu)勢菌株。近年來,乳酸菌在發(fā)酵面包、餅干等烘焙面點中扮演著越來越重要的角色,但是將乳酸菌運用到空心面中的研究較少。因此針對空心面制作工藝繁雜、自然發(fā)酵時間長、品質(zhì)難以控制等加工技術(shù)中的問題,結(jié)合傳統(tǒng)手工空心面的制作工藝,本文選擇植物乳桿菌(Lp)、類食品乳桿菌(Lpa)、發(fā)酵乳桿菌(Lf)3種乳酸菌,研究乳酸菌單獨與復(fù)合發(fā)酵對空心面品質(zhì)的影響,期望為空心面的工業(yè)加工與開發(fā)提供一些理論依據(jù),同時為提高空心面的營養(yǎng)與品質(zhì)提供新思路。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

雪花面粉,泰興市雪霞面粉廠生產(chǎn),中筋面粉,蛋白質(zhì)含量10.80%,灰分0.34%;食鹽,淮牌;植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum,Lp,CICC21794)、類食品乳桿菌(Lactobacillusparalimentarius,Lpa,CICC22147)、發(fā)酵乳桿菌(Lactobacillusfermentum,Lf,CICC22704),AA中國微生物菌種保藏中心;活性干酵母,安琪酵母有限公司;MRS肉湯培養(yǎng)基,北京陸橋技術(shù)股份有限公司。

TA.XT 2i食品質(zhì)構(gòu)儀,英國Stable Micro Systems公司;電子天平,奧豪斯國際貿(mào)易(上海)有限公司;JHMZ-200電動和面機,北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司;DZM-140小型壓面機,輝軒食品機械有限公司;冰箱,海爾集團;電磁爐,蘇泊爾股份有限公司;pH酸度計,梅特勒托利多;LHS-100CH恒溫恒濕箱,上海一恒科學(xué)儀器有限公司;AccuFat-1050磁共振分析儀,江蘇麥格邁醫(yī)學(xué)科技有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 乳酸菌發(fā)酵菌泥的制備

參照葛珍珍等[9]的方法制備各組別乳酸菌發(fā)酵菌泥,不同組別的菌種配比如表1所示。

表1 不同組別菌種配比Table 1 Strain ratios of different groups

1.2.2 空心面的配方及制作

參照任元元等[3]和T/GGI 01—2021《綏陽空心面》[10]做適量調(diào)整。空心面配方見表2。制作流程見圖1。

表2 空心面配方 單位:g

圖1 空心面的制作工藝流程Fig.1 The production process of hollow noodles

1.2.3 蒸煮特性的測定

每個樣品取20根面條(稱重m1)為一組,置于500 mL沸水中煮5 min,撈出以流動的自來水沖淋約10 s,稱量煮后面條的重量(m2),記錄完整的面條根數(shù)N。將面湯加入恒重的燒杯(m3),加熱蒸發(fā)掉大部分水,放入105 ℃恒溫箱中至恒重(m4)。按照公式(1)計算吸水率,公式(2)計算斷條率,公式(3)計算干物質(zhì)失落率:

(1)

(2)

(3)

1.2.4 pH與可滴定酸度(titratable acid,TTA)的測定

量取90 mL的去離子水和10 g樣品,研磨攪拌成均勻地乳濁液,用pH計測定混合溶液的pH,作為生鮮面條的pH值。向混合溶液中加0.1 mol/L的NaOH溶液直至pH值為8.5,記錄NaOH溶液消耗體積(mL)即為該面條樣品的TTA。

1.2.5 質(zhì)構(gòu)特性(texture profile analysis,TPA)的測定

每組取21根面條放入1 L沸水中煮至最佳蒸煮時間,取出放入冷水中浸泡10 s,立即進行面條的質(zhì)構(gòu)特性測定。TPA參數(shù)設(shè)置測前速率、測試速率和測后速率均為0.8 mm/s,形變量為70%。2次壓縮停留間隔為10 s。數(shù)據(jù)采集速率為400 pps,觸發(fā)力為5 g。每個樣品重復(fù)測定6次, 試驗結(jié)果取其平均值。從TPA質(zhì)構(gòu)曲線上可得到6個參數(shù)值:硬度、黏度、彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性和回復(fù)性。

1.2.6 水分分布的測定

參照李立華等[11]的方法略作改動。取3根同等條件下貯藏2 d的空心面條樣品并用保鮮膜包裹,于25 ℃的條件下將樣品放入低場核磁共振的樣品管中進行檢測,采用CPMG脈沖序列測定空心面橫向弛豫信號T2,重復(fù)檢測3次取平均值。檢測參數(shù):采用R50-F10-PIN探頭,采樣點數(shù)TD=10 104,間隔時間1 000 ms,回波數(shù)量為1 000,重復(fù)掃描間隔2 s,重復(fù)掃描次數(shù)為8次。

1.2.7 游離氨基酸總量的測定

參照羅昆等[12]HPLC的方法略作改動。稱取1 g空心面樣品搗碎置于15 mL容量瓶中,加入5%的三氯乙酸(trichloroacetic acid,TCA)溶液定容至50 mL,25 ℃超聲30 min后靜置2 h,過濾取上層清液5 mL放離心管,12 000 r/min離心0.5 h。參考羅昆等[12]的色譜條件。

1.2.8 蛋白質(zhì)體外消化率(invitroprotein digestibility,IVPD)

參照MINEKUS等[13]和黃其程[14]的方法測定空心面IVPD。凱氏定氮法測定消化前蛋白含量N1。取煮好的1 g面條樣品,加入15 mL 20 mg/mL的胃蛋白酶溶液,用HCl溶液將pH值調(diào)節(jié)為3.0,37 ℃ 180 r/min振蕩2 h;用NaOH溶液將pH值調(diào)整到7.0,加入15 mL 5 mg/mL胰蛋白酶溶液,37 ℃ 180 r/min 振蕩1.5 h;沸水浴滅酶10 min終止反應(yīng)。樣品加入5 mL 100 g/L的TCA溶液,靜置20 min,在10 000 r/min 下離心15 min,沉淀再用TCA溶液洗滌一次后用凱氏定氮法測定未消化蛋白含量N2。利用公式(4)計算IVPD:

(4)

1.3 數(shù)據(jù)處理

Excel 2019和SPSS Statistics 24軟件進行數(shù)據(jù)處理及相關(guān)性分析,Origin 2021軟件進行圖形的繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 乳酸菌發(fā)酵對面條蒸煮特性的影響

面條的蒸煮特性是評價空心面品質(zhì)好壞的十分重要的指標(biāo)[15]。吸水率能體現(xiàn)面條中面筋蛋白情況和淀粉吸水膨脹程度[16],蒸煮損失率體現(xiàn)煮制過程中營養(yǎng)成分的流失程度,該數(shù)值越小越好[17]。由表3可知,乳酸菌單菌及復(fù)合菌發(fā)酵對空心面蒸煮特性影響顯著,乳酸菌發(fā)酵的面條斷條率均低于對照組,其中單菌C組和復(fù)合菌G組斷條率為0,這說明乳酸菌發(fā)酵的面條內(nèi)部面筋網(wǎng)絡(luò)優(yōu),斷條率低。復(fù)合菌G組的面條蒸煮損失率最低,吸水率最高,且無斷條,這說明復(fù)合乳酸菌發(fā)酵的空心面品質(zhì)最佳。這可能是因為復(fù)合組中3種菌能良好共生[18],同時乳酸菌發(fā)酵增強了面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),改善了面條質(zhì)量[19]。

表3 不同乳酸菌發(fā)酵對面條蒸煮特性的影響 單位:%

2.2 乳酸菌發(fā)酵對面條pH與TTA的影響

酸化過程是改善酸面團營養(yǎng)特性的基礎(chǔ),研究乳酸菌的酸化過程具有十分重要的意義[20]。pH對面團中的微生物生長、酶活性等均有影響。面團的酸化程度則可以用TTA值來表征[15]。幾組乳酸菌發(fā)酵面條的pH和TTA變化如圖2所示,乳酸菌單菌和復(fù)合菌發(fā)酵面條的pH值均低于對照組,且隨著發(fā)酵時間的延長,pH均呈下降趨勢,最終穩(wěn)定在3.83～4.11,TTA的變化則相反,用乳酸菌發(fā)酵的面條NaOH消耗體積最終穩(wěn)定在10.25～12.23 mL,這是因為發(fā)酵過程中,乳酸菌釋放出大量的乳酸和乙酸,從而降低了pH提高了酸度[21]。對照組的面條pH值下降緩慢,其他利用乳酸菌發(fā)酵的面條pH值均迅速降低,這說明乳酸菌產(chǎn)生的有機酸更多,其中用發(fā)酵乳桿菌(Lf)發(fā)酵的面條pH下降最為迅速,對照組的最為緩慢,植物乳桿菌(Lp)和類食品乳桿菌(Lpa)單獨發(fā)酵對比復(fù)合乳酸菌發(fā)酵的面條pH下降緩慢,說明Lf的生長速度較快、產(chǎn)酸較多,Lp和Lpa的單獨產(chǎn)酸能力不如復(fù)合乳酸菌產(chǎn)酸能力。發(fā)酵20～24 h pH和TTA趨于穩(wěn)定,這可能是因為發(fā)酵后期,pH較低不利于乳酸菌的生長。

a-pH;b-TTA圖2 不同乳酸菌發(fā)酵對面條pH和TTA的影響Fig.2 Effect of different lactic acid bacteria fermentation on pH and TTA of noodles

2.3 乳酸菌發(fā)酵對面條質(zhì)構(gòu)特性的影響

面條的硬度、彈性和咀嚼性與面條品質(zhì)呈正相關(guān),黏性與面條的品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)[22]。由表4可知,復(fù)合益生菌發(fā)酵后面條的質(zhì)構(gòu)均提升顯著(P<0.05),單菌發(fā)酵則僅C組提升顯著(P<0.05),其中G組面條較CK組硬度提升了22.9%,咀嚼性提升了19.36%,黏性降低了57.82%,這說明復(fù)合乳酸菌發(fā)酵的面條相比對照組具有較好的品質(zhì)。這可能是因為乳酸菌發(fā)酵增加了面團中的直鏈淀粉,從而導(dǎo)致面條黏性下降,黏性越小,面條越滑爽適口[23]。在面條的彈性上,乳酸菌發(fā)酵的面條彈性均高于對照組,這可能是因為乳酸菌發(fā)酵過程中分解了面團中一部分纖維素和大分子蛋白質(zhì),同時乳酸菌發(fā)酵有利于形成面筋蛋白二硫鍵,使得面筋網(wǎng)絡(luò)更加緊密,從而提高面團的延展性和筋性[24]。綜上所述,G組復(fù)合乳酸菌發(fā)酵可以顯著提高面條品質(zhì)。由此可見,不同乳酸菌種復(fù)配協(xié)同發(fā)酵,有利于面團品質(zhì)提升。這與程曉燕[25]得到的乳酸菌發(fā)酵小麥酸面團顯著提高產(chǎn)品品質(zhì)的結(jié)論一致。

表4 不同乳酸菌發(fā)酵對面條質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 4 Effects of different lactic acid bacteria fermentation on the texture characteristics of noodles

2.4 乳酸菌發(fā)酵對面條貯存過程中水分分布的影響

利用低場核磁共振技術(shù)檢測空心面中水分分布情況和結(jié)合狀態(tài),弛豫信號主要來自樣品中的H質(zhì)子,信號的變化表示空心面中水分狀態(tài)的變化。由表5可知,通過對所測定的數(shù)值反演,在檢測范圍內(nèi)出現(xiàn)了3個峰,分別是T21、T22、T23;T21代表結(jié)合水,范圍在0～10 ms表示與蛋白質(zhì)和淀粉結(jié)合緊密、難流動。T22代表不易流動水,范圍在10～100 ms表示與蛋白質(zhì)和淀粉結(jié)合不太緊密,T23代表自由水。三者的相對信號幅度峰標(biāo)記為A21、A22、A23,分別代表每種水成分的含量。

表5反映不用組別面條的弛豫時間T2及水分含量A2的變化規(guī)律。A22占總峰面積的90%以上,是面條中的主要水分形式,這與葛珍珍等[26]、姜東輝[27]的研究結(jié)果相類似。乳酸菌發(fā)酵組對比自然發(fā)酵組,T21值總體呈變小趨勢,T22和T23值無明顯變化規(guī)律;對應(yīng)的A21值總體呈變大趨勢,A22值變小,說明乳酸菌發(fā)酵面條結(jié)合水的能力更強,面條蒸煮損失變小。

表5 不同乳酸菌發(fā)酵對面條水分分布的影響Table 5 Effects of different lactic acid bacteria fermentation on the moisture distribution of noodles

2.5 乳酸菌發(fā)酵對面條中營養(yǎng)指標(biāo)的影響

2.5.1 乳酸菌發(fā)酵對面條游離氨基酸總量的影響

面條中的氨基酸種類、含量和比值是評定其蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值高低的重要指標(biāo)。乳酸菌發(fā)酵對面條中游離氨基酸的影響如圖3所示,乳酸菌發(fā)酵的面條游離氨基酸總量均高于對照組,氨基酸總量由高到低對7組乳酸菌發(fā)酵空心面排序,依次為G組、E組、C組、F組、D組、B組、A組,說明乳酸菌發(fā)酵有利于氨基酸的釋放,且復(fù)合乳酸菌發(fā)酵要優(yōu)于單菌發(fā)酵,其中G組游離氨基酸總量(223.56 mg/100 g)是CK組游離氨基酸總量(162.47 mg/100 g)的1.38倍,THIELE等[28]研究發(fā)現(xiàn)酵母發(fā)酵面團游離氨基酸含量較乳酸菌發(fā)酵酸面團的低,與本文研究結(jié)果一致。G組的游離氨基酸總量高,說明乳酸菌復(fù)合發(fā)酵一定程度上改善了空心面的營養(yǎng)價值。

食物中最主要的限制氨基酸是賴氨酸(Lys)和蛋氨酸(Met),由表6可知,乳酸菌發(fā)酵后的空心面賴氨酸(Lys)和蛋氨酸(Met)均高于CK組,所有組別空心面中谷氨酸(Clu)含量均最多,由CK組的43.15 mg/100 g增加至G組的64.58 mg/100 g。8種必需氨基酸,組氨酸(His)、蘇氨酸(Thr)、纈氨酸(Val)、蛋氨酸(Met)、苯丙氨酸(Phe)、異亮氨酸(Ile)、亮氨酸(Leu)、賴氨酸(Lys)分別由CK組的2.63、7.53、4.92、2.53、6.27、4.11、4.58、3.95 mg/100 g最大增加至G組的4.68 mg/100 g、E組的9.34 mg/100 g、G組的5.86 mg/100 g、D組的3.46 mg/100 g、G組的8.53 mg/100 g、G組的5.67 mg/100 g、G組的5.64 mg/100 g、G組的5.75 mg/100 g,造成這一現(xiàn)象的原因可能是因為乳酸菌生長繁殖過程中產(chǎn)生的酶水解了一些蛋白質(zhì),從而增加了游離氨基酸的含量[29]。檢測的9種非必需氨基酸,谷氨酸(Clu)和天冬氨酸(Asp)主要體現(xiàn)鮮味,甘氨酸(Gly)和脯胺酸(Pro)主要體現(xiàn)甜味[30],乳酸菌發(fā)酵空心面,這些氨基酸均有一定幅度增加,綜上所述乳酸菌復(fù)合發(fā)酵使空心面更加鮮甜。

2.5.2 乳酸菌發(fā)酵對空心面中IVPD的影響

IVPD是評定一種食品中蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值的常用方法,IVPD越高,則被吸收的數(shù)量就越多,其營養(yǎng)價值越高。不同組別面條的體外消化率如圖4所示。用乳酸菌發(fā)酵后空心面的IVPD均高于CK組,最高的是G組達(dá)90.83%,高出對照組15.59%,這可能是因為乳酸菌發(fā)酵消除了面團中的部分抗?fàn)I養(yǎng)因子,研究表明[31-32]抗?fàn)I養(yǎng)因子可影響蛋白質(zhì)的消化吸收,同時部分蛋白質(zhì)降解成氨基酸或多肽,這與游離氨基酸總量增加結(jié)果一致,從而使蛋白質(zhì)水解速度提高,最終促使IVPD變高。這一結(jié)果與呂欣東[33]的研究結(jié)論:乳酸菌酸面團中蛋白質(zhì)的降解能夠提高蛋白質(zhì)的利用率相一致。

圖3 不同乳酸菌發(fā)酵對面條游離氨基酸總量的影響Fig.3 Effects of different lactic acid bacteria fermentation on the total amount of free amino acids of noodles注:不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)(下同)。

表6 不同乳酸菌發(fā)酵對面條游離氨基酸含量的影響 單位:mg/100 g

圖4 不同乳酸菌發(fā)酵對面條蛋白質(zhì)體外消化率的影響Fig.4 Effects of different lactic acid bacteria fermentation on the digestibility of noodle proteins in vitro

3 結(jié)論

乳酸菌發(fā)酵空心面與對照組空心面的品質(zhì)存在明顯差異,不同乳酸菌及復(fù)合乳酸菌應(yīng)用于空心面的制作,提高了空心面品質(zhì)。和對照組相比,乳酸菌發(fā)酵的面條斷條率少,pH值下降,TTA增加,樣品面條的硬度、彈性和咀嚼性變大,黏性減小,面條結(jié)合水的能力更強,面條蒸煮損失變小,品質(zhì)得到改善。在營養(yǎng)價值方面,乳酸菌發(fā)酵面條的IVPD高于對照組,游離氨基酸總量也均高于對照組,氨基酸總量由高到低對7組乳酸菌發(fā)酵空心面排序,依次為G組、E組、C組、F組、D組、B組、A組,說明乳酸菌發(fā)酵有利于氨基酸的釋放,其中G組游離氨基酸總量(223.56 mg/100 g)是對照組游離氨基酸總量(162.47 mg/100 g)的1.38倍;這些游離氨基酸可為空心面提供甜鮮味,提高面條的感官品質(zhì)。綜上所述復(fù)合乳酸菌發(fā)酵要普遍優(yōu)于單菌發(fā)酵,特別是復(fù)合乳酸菌發(fā)酵(Lpa+Lp+Lf)組明顯改善了空心面的品質(zhì)。