发酵方式对玉米粉品质和风味特性的影响_韩翠萍.pdf

生物工程 食品科学 2023,Vol.44,No.04 171发酵方式对玉米粉品质和风味特性的影响韩翠萍，段佳玉，曹 晨，李 戈，杨 雪，江连洲*，于殿宇*（东北农业大学食品学院，黑龙江 哈尔滨 150030）摘 要：以未经发酵的玉米粉为对照，对自然发酵、植物乳杆菌、酿酒酵母菌及复配菌种（植物乳杆菌和酿酒酵母菌）发酵制得的玉米粉品质进行分析。结果表明：相比未发酵玉米粉，发酵后玉米粉中粗蛋白、粗脂肪、粗纤维和粗灰分含量显著降低（P0.05），总淀粉含量显著上升（P0.05）；发酵使玉米粉的糊化温度显著升高（P0.05），自然发酵和复配菌种发酵后的玉米粉衰减值和回生值显著降低（P0.05），玉米粉的稳定性和抗老化性能提高；植物乳杆菌和复配菌种发酵对玉米粉的微观结构影响较大；酿酒酵母菌和复配菌种发酵产生的香气和代谢产物有效改善了发酵玉米粉的不良气味。通过不同发酵方式的对比得知，植物乳杆菌、酿酒酵母菌和复配菌种发酵可以将玉米粉自然发酵所需的13 d分别缩短至72、18 h和48 h，有效提高了生产效率。经复配菌种发酵后制得品质、风味且加工性能更加优良的玉米粉。关键词：玉米粉；植物乳杆菌；酿酒酵母菌；品质；风味Effect of Fermentation Method on Quality and Flavor Characteristics of Maize FlourHAN Cuiping,DUAN Jiayu,CAO Chen,LI Ge,YANG Xue,JIANG Lianzhou*,YU Dianyu*(College of Food,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China)Abstract:The quality of naturally fermented maize flour,unfermented maize flour and maize flour fermented with Lactobacillus plantarum(Lp)and/or Saccharomyces cerevisiae(Sc)was analyzed by using unfermented maize flour as the control.The results showed that the contents of crude protein,crude fat,crude fiber and crude ash in fermented maize flour were significantly lower(P 0.05)and the content of total starch was significantly higher(P 0.05)when compared with unfermented maize flour.Fermentation increased the pasting temperature of maize flour significantly(P 0.05),the breakdown and setback values of naturally fermented and Lp+Sc fermented maize flour were significantly lower than those of unfermented maize flour(P 0.05),and the stability and anti-retrogradation ability of maize flour were improved.Moreover,fermentation with Lp and Lp+Sc had a pronounced effect on the structure of maize flour,while during fermentation with Sc and Lp+Sc,aroma compounds and metabolites which could improve the off-odor of fermented maize flour were produced.The fermentation periods of maize flour with Lp,Sc and their combination were 72,18 and 48 hours,respectively compared to 13 days for natural fermentation.Maize flour fermented with Lp+Sc had better quality,flavor and processing properties.Keywords:maize flour;Lactobacillus plantarum;Saccharomyces cerevisiae;quality;flavorDOI:10.7506/spkx1002-6630-20220401-015中图分类号：TS272.4 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2023）04-0171-06引文格式：韩翠萍,段佳玉,曹晨,等.发酵方式对玉米粉品质和风味特性的影响J.食品科学,2023,44(4):171-176.DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220401-015.http:/HAN Cuiping,DUAN Jiayu,CAO Chen,et al.Effect of fermentation method on quality and flavor characteristics of maize flourJ.Food Science,2023,44(4):171-176.(in Chinese with English abstract)DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220401-015.http:/收稿日期：2022-04-01基金项目：黑龙江省现代农业产业技术协同创新玉米推广体系项目第一作者简介：韩翠萍（1974）（ORCID:0000-0002-8757-9232），女，教授，博士，研究方向为粮食、油脂及植物蛋白工程。E-mail:*通信作者简介：江连洲（1960）（ORCID:0000-0003-4480-1056），男，教授，博士，研究方向为粮食、油脂及植物蛋白工程。E-mail:于殿宇（1964）（ORCID:0000-0002-4227-0784），男，教授，博士，研究方向为粮食、油脂及植物蛋白工程。E-mail:172 2023,Vol.44,No.04 食品科学 生物工程玉米分布极为广泛，成为世界第3大粮食作物，含有丰富的营养物质，可以为人体提供能量，提高新陈代谢，调节人体神经系统1。近几年我国玉米产量不断增加，2021年总产量达2.72亿 t2，但我国玉米的利用率较低，利用方式单一，玉米深加工工业仍存在加工规模小、深加工产业链条短等问题。因此，提高玉米的利用率及经济价值，加快玉米工业化的转化速度，具有重要意义。随着微生物技术的发展，发酵技术也被后人不断创新、发扬。食品发酵过程中，微生物犹如“灵魂”般的存在，是发酵成败的关键，微生物在发酵过程中主要通过水解已有的化合物产生新的化合物3，通过降解复杂化合物，达到改善感官品质和提高营养价值的目的。Decimo等4研究植物乳杆菌发酵对玉米麸皮的影响，结果表明，可溶性膳食纤维显著增加，植酸下降，有利于人体对重要矿物质元素的吸收。Daria5将糖化与酿酒酵母发酵玉米粉同步进行，结果发现，经过发酵后的玉米粉保水性和黏弹性显著增强。Khan等6对比酿酒酵母菌单一发酵和加入乳酸菌共发酵对膨化糙米糖化溶液抗氧化性的影响，研究发现，发酵后的溶液抗氧化性更强，酿酒酵母菌和乳酸菌共发酵还能提高肉桂酸、山柰酚等抗氧化活性物的含量，说明共培养能明显改善膨化 糙米的加工特性。但是对于应用植物乳杆菌、酿酒酵母菌及二者复配发酵对玉米粉品质和风味的对比研究鲜见报道。本研究以未发酵玉米粉为对照，对自然发酵、植物乳杆菌、酿酒酵母菌及复配菌种（植物乳杆菌和酿酒酵母菌）发酵制得的玉米粉品质进行分析，综合比较玉米粉的糊化特性、微观结构、营养成分、风味以及发酵效率确定最佳发酵方式，以此改善玉米粉的品质，提高玉米的利用率，旨在为发酵玉米粉的菌种选择和发酵玉米粉在食品中的进一步应用提供理论依据和技术支持。1 材料与方法1.1 材料与试剂玉米碴品种为先玉335；植物乳杆菌菌粉 郑州宇控生物科技有限公司；酿酒酵母菌菌粉 安琪酵母股份有限公司；硫酸、氢氧化钠、盐酸、乙醇、对硝基苯酚、考马斯亮蓝G-250 天津市天力化学试剂有限 公司；硫酸铜 上海源叶生物科技有限公司；牛血清白蛋白 北京索莱宝科技有限公司。1.2 仪器与设备DHG-9240A电热鼓风干燥箱 上海一恒科学仪器有限公司；V-5000可见分光光度计 上海元析仪器有限公司；ARRW60型电子精密天平 奥豪斯仪器（上海）有限公司；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器 攻义市英峪高科仪器厂；Hitachi SU-8010钨丝灯扫描电子显 微镜 日本Hitachi公司；PEN3电子鼻 德国Airsense公司；RVA-Super3-型快速黏度分仪 澳大利亚新港科学仪器公司；PHS-3C pH计 上海仪电科学仪器股份有限公司。1.3 方法1.3.1 玉米粉发酵工艺以玉米碴为原料进行发酵，工艺流程如下：玉米碴沥干除杂、清洗加水浸泡(为原料质量的2 倍)接菌发酵漂洗磨粉过筛55 烘干备用根据前期实验结果，以玉米粉的溶解度和膨胀势为指标，获得不同发酵方式最佳条件为：自然发酵：25，13 d；植物乳杆菌发酵：35，72 h，10%；酿酒酵母菌发酵：35，18 h，4%；复配菌种发酵：28，48 h，6%，1 1。以此发酵制得的玉米粉为处理组，以未发酵玉米粉为对照组，对比不同发酵方式对玉米粉品质和风味的影响。1.3.2 发酵液pH值及可滴定酸度的测定按照参照文献7的方法。取适量发酵液，用pH计测定pH值，酸碱滴定法测定可滴定酸度。1.3.3 糊化特性的测定称取玉米粉样品3.50 g，与25 mL蒸馏水一并倒入RVA测试罐中，搅拌至无结块状态后，安装测试罐和浆叶进行测定。程序设定为：起始温度50，持续1 min，再以12/min速率升温至95，保持2.5 min，再以12/min速率降温至50，保持2 min，测定过程总计13 min。1.3.4 微观结构的测定将少许玉米粉固定于样品载体片上，放置于钨灯丝扫描电子显微镜下拍摄有代表性的颗粒形貌。观察时放大倍率为3 500 倍和5 000 倍，压力5.00 kV。1.3.5 营养成分的测定水分含量：参照GB 5009.32016食品中水分的测定直接干燥法；粗蛋白质含量：参照考马斯亮蓝比色法8；粗脂肪含量：参照GB 5009.62016食品中脂肪的测定酸水解法；粗灰分含量：参照GB 5009.42016食品中灰分的测定干法灰化；粗纤维含量：参照 GB/T 55152008粮油检验 粮食中粗纤维素含量测定介质过滤法；淀粉含量：参照GB 5009.92016食品中淀粉的测定酶水解法。1.3.6 风味分析参照文献9的方法用电子鼻测定。1.4 数据处理每组实验均进行3 次重复，结果以 s表示，采用生物工程 食品科学 2023,Vol.44,No.04 173Origin 9.1软件进行作图，数据通过Microsoft Excel、SPSS statistics 22.0分析，P0.05，差异显著。2 结果与分析2.1 发酵方式对玉米发酵液pH值和可滴定酸度的影响如图1所示，随着发酵时间的延长，4 种发酵方式的发酵液pH值呈下降趋势，可滴定酸度呈上升趋势。自然发酵前期08 d，pH值下降和可滴定酸度升高比较明显，此时发酵液中的乳酸菌可能