袁翊榕，肖 寧，徐倩倩，董金月，劉學(xué)波，段 翔

（西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院 陜西楊凌 712100）

菊芋是一種開發(fā)潛力較大的農(nóng)業(yè)作物[1]，菊芋塊莖是其主要可食用部位，含有菊糖、氨基酸、B族維生素和多種礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分，具有較高的食用及藥用價(jià)值[2]。其中，菊糖占菊芋塊莖干重的50%以上，具有低熱量，降血糖、降血脂，幫助礦物質(zhì)離子吸收，促進(jìn)腸道益生菌生長(zhǎng)等功效[3]，還具有較好的食品加工特性，可改善食品的感官品質(zhì)[4]。目前菊芋在食品領(lǐng)域的營(yíng)養(yǎng)特性開發(fā)不足，加工方法集中于從菊芋塊莖中提取菊糖。然而，將菊芋塊莖經(jīng)脫皮、干燥、粉碎后制成以菊糖為主要成分（>50%）的菊芋全粉，能夠更全面地利用菊芋中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，且便于加工、儲(chǔ)存和運(yùn)輸，具有廣泛的利用價(jià)值和應(yīng)用空間[5]。

乳酸菌（Lactic acid bacteria）因食用安全等被廣泛應(yīng)用于果蔬發(fā)酵加工中，植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum）屬于乳酸菌，也是植源性食物商業(yè)發(fā)酵常用的菌屬[6]。有研究表明植物乳桿菌發(fā)酵可以降解食物基質(zhì)中的酚類化合物[7]，影響食品的風(fēng)味[8]，提高抗氧化活性[6]，改變植物多糖的結(jié)構(gòu)和功能活性[9-11]。此外，乳酸菌發(fā)酵在面包、饅頭等發(fā)酵谷物制品中的應(yīng)用被稱為酸面團(tuán)發(fā)酵技術(shù)，能夠改善產(chǎn)品的感官品質(zhì)，提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和貯藏穩(wěn)定性，同時(shí)進(jìn)一步降低產(chǎn)品中的麩質(zhì)含量[12-13]。然而，目前植物乳桿菌發(fā)酵菊芋全粉方面的研究較少，且菊芋發(fā)酵液在發(fā)酵谷物制品中的應(yīng)用也鮮見報(bào)道。

發(fā)糕是中國(guó)傳統(tǒng)小吃，以精白米為原料，經(jīng)酵母發(fā)酵、蒸汽蒸熟等工藝制成[14]。傳統(tǒng)發(fā)糕易老化、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值有限、消化率高且風(fēng)味單一，難以滿足市場(chǎng)需求[15]。糙米相較精米含有豐富的非淀粉營(yíng)養(yǎng)成分，包括膳食纖維、礦物質(zhì)等[16]，將糙米代替精白米能夠提高發(fā)糕的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，然而，糙米糕往往存在易老化，硬度大，比容小，感官品質(zhì)較差等[17]缺陷，其品質(zhì)仍有待改善。雖然已有研究表明中、低聚合度菊糖能夠改善無麩質(zhì)面包和低筋粉饅頭的品質(zhì)[18-19]，但是菊糖或菊芋全粉對(duì)發(fā)糕品質(zhì)的影響方面的研究較少，且目前為止還沒有文獻(xiàn)報(bào)道植物乳桿菌發(fā)酵菊芋全粉對(duì)糙米糕品質(zhì)的影響。本試驗(yàn)創(chuàng)新性地研究了植物乳桿菌發(fā)酵菊芋全粉對(duì)糙米面團(tuán)及米糕品質(zhì)的影響，期望能為菊芋全粉的綜合利用、菊芋發(fā)酵液功能的挖掘以及糙米糕品質(zhì)改良提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮菊芋塊莖（秋冬季節(jié)產(chǎn)），陜西省榆林市紅果皮野生菊芋；植物乳桿菌（JYLP-002 菌粉），山東中科嘉億生物工程有限公司；糙米粉，山東省棗莊市市中區(qū)永安鎮(zhèn)永安村；高活性干酵母粉，安琪酵母股份有限公司；白砂糖、黃小米，市售；FITC、羅丹明B，上海源葉生物科技有限公司；無水乙醇，天津致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

電子天平，紀(jì)銘稱重校檢設(shè)備有限公司；冷凍干燥機(jī)，德國(guó)Marin Christ 公司；電熱鼓風(fēng)干燥箱、生化培養(yǎng)箱，天津市泰斯特儀器有限公司；高速萬能粉碎機(jī)，上海頂帥電器有限公司；電動(dòng)攪拌器，小熊電器股份有限公司；快速黏度分析儀，瑞典波通儀器公司；混合儀，法國(guó)肖邦技術(shù)公司；旋轉(zhuǎn)流變儀，美國(guó)Waters 公司；不銹鋼蒸鍋，潮州市潮安區(qū)吉度貿(mào)易有限公司；電磁爐，美的集團(tuán)有限公司；恒溫磁力攪拌器，德國(guó)IKA 集團(tuán)；高速冷凍離心機(jī)，安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司；質(zhì)構(gòu)儀，英國(guó)Stable Micro Systems 公司；激光共聚焦顯微鏡，日本尼康公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 菊芋全粉、菊芋發(fā)酵液以及發(fā)酵菊芋凍干粉的制備 清洗菊芋塊莖，切成厚約2 mm 的片狀，置于烘箱中60 ℃干燥至恒重，干菊芋片磨粉并過80 目篩網(wǎng)，得菊芋全粉（Jerusalem artichoke flour,JAF）。

將菊芋全粉與水以料液比1 ∶7 混合，加入1%的植物乳桿菌凍干粉，攪拌均勻，于37 ℃恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵12 h 后得菊芋發(fā)酵液（The fermentation liquor of jerusalem artichoke,FJA），攪拌均勻后倒入培養(yǎng)皿中并置于-80 ℃冰箱中冷凍，然后真空冷凍干燥得到發(fā)酵菊芋凍干粉（Freeze-dried flour of fermented jerusalem artichoke liquor,FJAF），于4 ℃冰箱中儲(chǔ)存。在混合粉糊化特性、熱機(jī)械特性及面團(tuán)流變特性測(cè)定中，由于發(fā)酵凍干粉更符合儀器操作要求或便于操作，使用FJAF 與糙米粉混合進(jìn)行測(cè)定；在其它指標(biāo)測(cè)定中均使用FJA。

1.3.2 混合粉糊化特性測(cè)定 按照GB/T 24852-2010 《大米及米粉糊化特性測(cè)定 快速粘度儀法》中的方法使用快速黏度分析儀（Rapid visco analyser,RVA）測(cè)定混合粉的糊化特性，預(yù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定了糙米粉、JAF 以及FJAF 的水分含量分別為10.62%、3.95%、5.51%（105 ℃烘箱干燥法），按照12%濕基校正添加量。對(duì)照組為未加入JAF 或FJAF 的糙米粉（Brown rice flour,BRF），各處理組混合粉分別將部分糙米粉替換為5% JAF、5% FJAF、10%JAF、10% FJAF。

1.3.3 混合粉熱機(jī)械性質(zhì)測(cè)定 使用混合試驗(yàn)儀測(cè)定混合粉的熱機(jī)械性質(zhì)，參照Moreira 等[20]的方法，采用Chopin+90 g 測(cè)試法，各組混合粉中JAF或FJAF 的添加量同1.3.2 節(jié)，加水量在14%濕基條件下，按照粉團(tuán)的最大扭矩達(dá)到（1.1±0.07）Nm時(shí)的添加量，由儀器自動(dòng)添加。

測(cè)試程序如下：1）30 ℃混合8 min；2）以4 ℃/min 的速度升溫到90 ℃；3）90 ℃維持7 min；4）以4 ℃/min 的速度降溫到50 ℃。混合儀的測(cè)試參數(shù)及含義見表1。

表1 混合試驗(yàn)儀參數(shù)及其含義Table 1 Mixolab parameters and their meanings

1.3.4 糙米面團(tuán)發(fā)酵特性測(cè)定 參考Tang 等[21]的方法并作適當(dāng)修改。各組糙米面團(tuán)的配方見表2，先將酵母用水溶解，再將其它原輔料放入不銹鋼盆中，用手持式電動(dòng)攪拌器2 擋攪拌1 min。將110 mL 的各組糙米面團(tuán)倒入500 mL 量筒中，用保鮮膜覆蓋并置于37 ℃恒溫培養(yǎng)箱中，于發(fā)酵0，10，20，25，30，35，40 min 時(shí)記錄糙米面團(tuán)的膨脹體積。由于發(fā)酵至40 min 時(shí)，各組面團(tuán)開始出現(xiàn)不同程度的塌陷（體積驟然下降），40 min 后的發(fā)酵體積不再記錄。試驗(yàn)結(jié)果取3 次測(cè)定的平均值。

表2 無麩質(zhì)糙米面團(tuán)配方表Table 2 Ingredients of gluten-free brown rice batter

1.3.5 糙米面團(tuán)流變特性測(cè)定 參考Renzetti等[22]的方法并作適當(dāng)修改。各組糙米面團(tuán)的配方和制作方法大致同1.3.4 節(jié)，然而，用于流變特性測(cè)定的糙米面團(tuán)均不添加白砂糖和酵母，且將發(fā)酵菊芋糙米面團(tuán)的FJA 替換為FJAF，各組加水量相同。將各組糙米面團(tuán)置于旋轉(zhuǎn)流變儀的Peltier平板上，采用40 mm 平板，分別進(jìn)行穩(wěn)態(tài)流動(dòng)試驗(yàn)和頻率掃描。

1）穩(wěn)態(tài)流動(dòng)試驗(yàn)條件 溫度37 ℃，上樣后預(yù)平衡5 min，掃描范圍：0.1～5；

2）頻率掃描條件 溫度37 ℃，上樣后預(yù)平衡5 min 以消除殘留應(yīng)力，應(yīng)變0.1%，掃描范圍：0.1～10 Hz。

1.3.6 糙米糕的制備 參考Seiko 等[23]的方法并作適當(dāng)修改，各組糙米面團(tuán)的配方和制作方法同1.3.4 節(jié)。將面團(tuán)按每份100 g 分別倒入圓形模具（直徑10.5 cm，高度3.7 cm）中，蓋上保鮮膜于37℃恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵30 min（根據(jù)1.3.4 節(jié)結(jié)果確定發(fā)酵時(shí)間為30 min），用不銹鋼蒸鍋蒸15 min，室溫冷卻1 h 后進(jìn)行后續(xù)測(cè)定。

1.3.7 糙米糕比容測(cè)定 糙米糕比容的測(cè)試方法參考AACC 10-05（2001）標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法[24]并作適當(dāng)修改（用黃小米替代油菜籽）。試驗(yàn)結(jié)果取4 次測(cè)定的平均值。糙米糕比容的計(jì)算公式如下：

1.3.8 糙米糕截面氣孔圖像 用面包切片機(jī)將室溫冷卻1 h 后的糙米糕切成厚約25 mm 的米糕片，取中心部分的米糕片并拍照記錄。

1.3.9 糙米糕質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定 用面包切片機(jī)將糙米糕切成厚約25 mm 的米糕片，采用質(zhì)構(gòu)儀對(duì)糙米糕進(jìn)行全質(zhì)構(gòu)測(cè)試（Texture profile analysis,TPA），測(cè)試參數(shù)設(shè)定為：探頭P36R，測(cè)前速度1.0 mm/s，測(cè)試速度1 mm/s，測(cè)后速度1 mm/s，觸發(fā)力5 g，壓縮程度為50%，兩次壓縮停留時(shí)間為20 s。試驗(yàn)結(jié)果取6 次測(cè)定的平均值。

1.3.10 糙米糕貯藏品質(zhì)測(cè)定 參考Kou 等[19]的方法并作適當(dāng)修改。將各組糙米糕用聚乙烯袋密封包裝并置于4 ℃冰箱中，由于糙米糕在低溫下加速老化，經(jīng)過預(yù)實(shí)驗(yàn)確定間隔測(cè)試時(shí)間為1，24，48 h，分別從各組中取3 塊米糕片用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定硬度和凝聚性，樣品準(zhǔn)備以及測(cè)試程序同1.3.9節(jié)，并計(jì)算糙米糕硬化速率及凝聚性降低速率[25]，計(jì)算公式如下：

1.3.11 糙米糕微觀結(jié)構(gòu)測(cè)定 參照Ai 等[26]的方法，將對(duì)照組、10% JAF、10% FJA 組糙米糕在4 ℃貯藏48 h 以后，用刀片取大約10 mg 的一小片米糕，用FITC（無水乙醇配制成1 mg/mL 溶液）和羅丹明B（無水乙醇配制成0.1 mg/mL 溶液）染色。樣品先于1 ml FITC 中孵育24 h，水洗至無色脫出，然后在1 mL 羅丹明B 中孵育4 h，水洗至無色脫出。染色后的樣品使用激光共聚焦顯微鏡（CLSM）進(jìn)行觀察，F(xiàn)ITC 和羅丹明B 的激發(fā)波長(zhǎng)分別為488 nm 和555 nm。

1.3.12 數(shù)據(jù)處理與分析 所有數(shù)據(jù)的測(cè)定結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 和SPSS 19.0 軟件進(jìn)行單因素方差（One-way analysis of variance,ANOVA）分析，利用Duncan 法進(jìn)行顯著性分析，P<0.05 表示有顯著性差異。使用Origin 軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 未發(fā)酵與發(fā)酵菊芋全粉對(duì)混合粉糊化特性的影響

從表3 可以看出，與對(duì)照組相比，JAF 和FJAF 使混合粉的峰值黏度、谷值黏度和最終黏度顯著降低，峰值時(shí)間和成糊溫度顯著增加，主要原因可能是糙米粉被替換后，淀粉分子的含量降低。此外，在添加JAF 和FJAF 后，混合粉的谷值黏度略大于峰值黏度，回生值顯著降低，可能是因?yàn)镴AF 和FJAF 中的菊糖能夠減緩淀粉回生進(jìn)程，維持淀粉結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，減少加熱和剪切力對(duì)淀粉顆粒的破壞[27]。

表3 混合粉糊化特性參數(shù)值Table 3 Characteristic values of RVA parameters in JAF/FJAF substituted BRF

由于相同替代比例的JAF 組和FJAF 組具有相同的淀粉分子含量，比較相同替代比例的JAF組和FJAF 組之間的差別能夠反映植物乳桿菌發(fā)酵菊芋全粉對(duì)淀粉糊化特性的影響。結(jié)果顯示，F(xiàn)JAF 組的峰值黏度、谷值黏度、最終黏度和回生值均顯著低于相同替代比例的JAF 組，說明FJAF對(duì)淀粉糊化的影響程度更大，參數(shù)值降低的原因可能是菊芋經(jīng)發(fā)酵后水解單糖和低聚糖含量增加，極性基團(tuán)暴露，與淀粉的結(jié)合程度增加，減少了淀粉與水分子的接觸[28]。

2.2 未發(fā)酵與發(fā)酵菊芋全粉對(duì)糙米面團(tuán)熱機(jī)械性質(zhì)的影響

混合儀在恒速、恒溫混合階段得到的測(cè)試結(jié)果如表4 所示，所得參數(shù)值反映混合粉的粉質(zhì)特性。隨后的加熱-冷卻階段得到的測(cè)試結(jié)果如表5所示，反映混合粉的糊化特性，除各組C5-C4（對(duì)應(yīng)RVA 中的回生值）值無顯著差異外，其余參數(shù)值反映的JAF 和FJAF 對(duì)混合粉糊化特性的影響規(guī)律與2.1 節(jié)一致，可能是因?yàn)榛旌蟽x測(cè)試體系中的加水量比RVA 測(cè)試體系少，且因各組混合粉的吸水率而異。

表4 JAF/FJAF 對(duì)混合粉粉質(zhì)特性的影響Table 4 Effect of JAF/FJAF on farinograph property of JAF/FJAF substituted BRF

表5 JAF/FJAF 對(duì)混合粉熱機(jī)械性質(zhì)的影響（Nm）Table 5 Effect of JAF/FJAF on thermo-mechanical properties of JAF/FJAF substituted BRF（Nm）

由表4 可知，隨著JAF 和FJAF 替代量的增加，糙米面團(tuán)的吸水率在逐漸降低，主要原因可能是淀粉分子被替代后在面團(tuán)中的含量降低。此外，羅登林等[29]將短鏈菊糖添加到中筋面粉中得到相似的結(jié)果，其解釋為具有良好親水性的菊糖在混合過程中與淀粉和蛋白質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)體系中的水分，且菊糖在淀粉顆粒周圍形成了一層障礙，阻礙了淀粉顆粒和水分子的接觸，導(dǎo)致吸水率降低。

對(duì)于面粉而言，形成時(shí)間反映面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成的速度，形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間越長(zhǎng)，面團(tuán)的筋力越強(qiáng)[30]。有研究表明菊糖能夠參與面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，增強(qiáng)二硫鍵的穩(wěn)定性[30]。表4 中數(shù)據(jù)顯示，JAF 和FJAF 的替代使面團(tuán)的形成時(shí)間顯著延長(zhǎng)，表明面團(tuán)在攪拌成團(tuán)過程中對(duì)剪切力應(yīng)變的抵抗性增強(qiáng)，由于JAF 和FJAF 中的菊糖具有凝膠特性，在無麩質(zhì)產(chǎn)品中菊糖可能能夠通過形成凝膠來增加無麩質(zhì)面團(tuán)的穩(wěn)定性。C1-C2 值與混合過程中蛋白質(zhì)的弱化度相關(guān)，其值越大則面團(tuán)的耐攪拌能力越差。結(jié)果顯示，只有FJAF 組的C1-C2 值顯著高于對(duì)照組，可能是由于糙米粉被部分取代后，面團(tuán)的蛋白質(zhì)含量降低，且FJAF經(jīng)發(fā)酵后pH 值降低，可能會(huì)影響面團(tuán)中蛋白質(zhì)在攪拌過程中的穩(wěn)定性。

比較表3 中JAF 組與FJAF 組的試驗(yàn)結(jié)果可得，F(xiàn)JAF 組的吸水率和形成時(shí)間低于具有相同替代比例的JAF 組。有研究表明短鏈菊糖降低面團(tuán)吸水率的效果更顯著[31]，提示FJAF 組吸水率進(jìn)一步下降可能與發(fā)酵后菊糖聚合度的降低有關(guān)，而FJAF 組面團(tuán)的形成時(shí)間降低，可能是由于FJAF組中菊糖聚合度降低導(dǎo)致菊糖凝膠強(qiáng)度降低。

2.3 未發(fā)酵與發(fā)酵菊芋全粉對(duì)糙米面團(tuán)流變特性的影響

2.3.1 未發(fā)酵與發(fā)酵菊芋全粉對(duì)糙米面團(tuán)穩(wěn)態(tài)流動(dòng)特性的影響 糙米面團(tuán)是一種淀粉基樣品，圖1為各組糙米面團(tuán)的穩(wěn)態(tài)流動(dòng)曲線，各組糙米面團(tuán)的黏度都隨剪切速率的增加逐漸降低，表現(xiàn)出明顯的剪切稀化現(xiàn)象，且在0～1 s-1剪切速率范圍內(nèi)，JAF和FJAF 組的黏度高于對(duì)照組，且黏度隨著添加水平增加而增加。糙米面團(tuán)的黏度與面團(tuán)的加工特性以及發(fā)酵過程中體積的膨脹相關(guān)，JAF 和FJAF 組糙米面團(tuán)黏度的適當(dāng)提高可能有利于發(fā)酵體積的增長(zhǎng)。

圖1 對(duì)照組、JAF 和FJAF 糙米面團(tuán)的穩(wěn)態(tài)流動(dòng)曲線Fig.1 Steady state flow curves of control，JAF and FJAF substituted BR batter

2.3.2 未發(fā)酵與發(fā)酵菊芋全粉對(duì)糙米面團(tuán)動(dòng)態(tài)流變特性的影響 儲(chǔ)能模量（G′）和損耗模量（G″）分別反映了糙米面團(tuán)的彈性和黏性，圖2 為添加JAF 和FJAF 后糙米面團(tuán)的G′和G″值隨頻率的變化關(guān)系圖。各組面團(tuán)的G′和G″值均隨頻率增加而逐漸增大，且G′始終大于G″，表明糙米面團(tuán)呈固態(tài)性質(zhì)，其中彈性所占比例大于黏性。

圖2 JAF 和FJAF 對(duì)糙米面團(tuán)G′和G″的影響Fig.2 The effect of JAF and FJAF on G′ and G″of BR batter

與對(duì)照組相比，10% JAF 和10% FJAF 在檢測(cè)的頻率范圍內(nèi)均增加了糙米面團(tuán)的G′值且兩者曲線接近重合，而5% JAF 和5% FJAF 與對(duì)照組曲線接近重合。此外，在頻率1～10 Hz 內(nèi)，相比于對(duì)照組，JAF 和FJAF 組的G″值大于對(duì)照組且隨著添加水平增加而增加，表明JAF 和FJAF 都能夠改善糙米面團(tuán)的黏彈性。趙天天等[27，31]研究發(fā)現(xiàn)菊糖能夠顯著增加小麥面包的G′和G″值，且G′和G″值隨著菊糖添加量和聚合度的上升逐漸增加，其解釋的原因?yàn)榕c菊糖增強(qiáng)面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和提高面團(tuán)持水性有關(guān)。然而，本試驗(yàn)中糙米粉不含面筋蛋白，且糙米蛋白不具有面筋蛋白的黏彈性，G′和G″值的增大可能與JAF 和FJAF 中菊糖的凝膠特性和高持水性相關(guān)。

2.4 未發(fā)酵與發(fā)酵菊芋全粉對(duì)糙米面團(tuán)發(fā)酵特性的影響

面團(tuán)的發(fā)酵特性對(duì)最終產(chǎn)品的物理特性影響較大，發(fā)酵面團(tuán)體積與酵母的產(chǎn)氣能力和面團(tuán)的持氣能力相關(guān)[21]。圖3 反映了發(fā)酵過程中各組糙米面團(tuán)體積的變化趨勢(shì)。隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)面團(tuán)的發(fā)酵體積逐漸增大，對(duì)照組、5% JAF 組和10% JAF 組的曲線在前35 min 幾乎完全重合，然而發(fā)酵40 min 時(shí)，10% JAF 組面團(tuán)體積仍在增加，而對(duì)照組面團(tuán)體積迅速降低，表明JAF 的添加對(duì)糙米面團(tuán)發(fā)酵速度雖沒有顯著影響，但是增加了糙米面團(tuán)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，與2.2 節(jié)和2.3 節(jié)的測(cè)定結(jié)果一致。

圖3 JAF/FJA 對(duì)糙米面團(tuán)發(fā)酵特性的影響Fig.3 Effect of JAF/FJA on gas-retaining properties of brown rice batter

乳酸菌發(fā)酵菊芋對(duì)糙米面團(tuán)發(fā)酵體積的影響較大，面團(tuán)發(fā)酵速度隨FJA 添加量增加而增加，發(fā)酵至30 min 時(shí)5% FJA 組和10% FJA 組糙米面團(tuán)的體積分別為223 mL 和240 mL，相比于對(duì)照組增加了24.58%和34.08%，然而，5% FJA 組和10% FJA 組面團(tuán)體積分別在發(fā)酵至35，40 min 時(shí)開始下降，表明FJA 雖能夠促進(jìn)糙米面團(tuán)中酵母發(fā)酵，但是不能夠顯著改善糙米面團(tuán)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。發(fā)酵速度顯著提高的原因可能為：1）經(jīng)過植物乳桿菌發(fā)酵后FJA 聚合度降低，F(xiàn)JA 組面團(tuán)中微生物可利用碳水化合物含量增加，增加了酵母發(fā)酵過程中的產(chǎn)氣能力[32]；2）乳酸菌發(fā)酵使FJA 的pH 值降低，抑制雜菌的生長(zhǎng)，為酵母發(fā)酵提供適宜的環(huán)境，具有乳酸菌與酵母菌協(xié)同發(fā)酵的優(yōu)勢(shì)[33]。

2.5 未發(fā)酵與發(fā)酵菊芋全粉對(duì)糙米糕比容的影響

由圖4 可得，各組糙米糕比容的大小順序?yàn)椋?0% FJA ＞5% FJA ＞5% JAF ＞10% JAF ≈0%JAF，除5% FJA 組比容大于對(duì)照組外，其它組比容的排序結(jié)果與發(fā)酵至30 min 時(shí)糙米面團(tuán)體積的結(jié)果一致，可能與不同批次菊芋全粉中菊糖的聚合度及含量差異、菊糖對(duì)蒸煮過程中淀粉糊化的影響等有關(guān)，需要進(jìn)一步研究。Kou 等[19]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)聚合度較低的菊糖FS（Fibruline?S30，平均DP≤10）和FI（Fibruline?Instant，平均DP 2～60）的替代比例分別在10.0%和7.5%以下時(shí)，低筋粉饅頭的比容與對(duì)照組相比顯著提高，而替代水平超過此比例的FI 與任一替代比例的較高聚合度菊糖FXL（Fibruline?XL，平均DP≥23）均會(huì)降低饅頭的比容。Ziobro 等[18]將不同聚合度的菊糖添加到無麩質(zhì)面包中，結(jié)果表明中低聚合度菊糖HSI（Orafti ?HIS，DP＜10）和GR（Orafti ?GR，DP≥10）均能顯著提高無麩質(zhì)面包的比容且與添加比例呈正相關(guān)，而添加高聚合度菊糖HPX（Orafti ?HPX，DP＞23）的無麩質(zhì)面包的比容與對(duì)照組沒有顯著區(qū)別，其解釋為：與高聚合度菊糖相比，中低聚合度菊糖中含有能夠被酵母利用的單糖和低聚糖。本試驗(yàn)中FJA 組糙米糕比容增加的主要原因可能為：菊芋全粉經(jīng)過發(fā)酵，含有更多的中低聚合度菊糖，促進(jìn)酵母發(fā)酵產(chǎn)氣。此外，有研究指出低聚合度菊糖的溶解性較好，它能夠整合到面團(tuán)及面包的孔狀結(jié)構(gòu)中以提高穩(wěn)定性和持氣能力[34]。

圖4 JAF 和FJA 對(duì)糙米糕比容的影響Fig.4 Effect of JAF and FJA on specific volume of BR steamed bread

2.6 未發(fā)酵與發(fā)酵菊芋全粉對(duì)糙米糕氣孔結(jié)構(gòu)的影響

圖5 為各組糙米糕的截面圖像，可以直觀地看出FJA 組糙米糕的截面高度、截面氣孔的大小及數(shù)量大于對(duì)照組和JAF 組，且FJA 和JAF 組糙米糕截面呈現(xiàn)較多大小不一的氣孔，可能與FJA和JAF 中含有菊糖有關(guān)。Ziobro 等[18]的研究結(jié)果表明菊糖的添加會(huì)增加無麩質(zhì)面包橫截面中大于5 mm 的氣孔數(shù)量，其解釋為菊糖改善了面團(tuán)的黏彈性，增加了面團(tuán)的穩(wěn)定性，使較大的氣孔得以維持。

圖5 JAF 和FJA 對(duì)糙米糕氣孔結(jié)構(gòu)的影響Fig.5 Effect of JAF and FJA on the cross section of BR steamed bread

2.7 未發(fā)酵與發(fā)酵菊芋全粉對(duì)糙米糕質(zhì)構(gòu)特性的影響

表6 為各組糙米糕的質(zhì)構(gòu)特性參數(shù)表，其中硬度是評(píng)價(jià)米糕或面包品質(zhì)的重要參數(shù)，硬度值較低的米糕具有蓬松的口感，能夠受到更多消費(fèi)者的喜愛。JAF 組糙米糕的硬度與對(duì)照組相比無顯著差異，而5%和10%FJA 組糙米糕的硬度顯著低于對(duì)照組，分別下降了37.62%和39.43%，可能與FJA 中菊糖聚合度比JAF 低有關(guān)，菊糖的凝膠強(qiáng)度與其聚合度呈正相關(guān)。Ziobro 等[18]的研究結(jié)果表明菊糖能夠降低無麩質(zhì)面包的硬度，且添加中低聚合度菊糖的面包硬度低于添加高聚合度菊糖的面包。此外，趙天天等[31]研究表明不同聚合度的菊糖（DP=4.3，11.37，19.02）均不能降低小麥面包的硬度且隨著聚合度和添加量的上升硬度值逐漸增大，與本試驗(yàn)結(jié)果的差異可能是由于菊糖對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響因原料粉而異。

表6 JAF 和FJA 對(duì)糙米糕質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 6 Effect of JAF and FJA on texture properties of BR steamed bread

由于咀嚼性與硬度呈正相關(guān)，各組糙米糕的咀嚼性變化趨勢(shì)與硬度相似，與對(duì)照組相比，JAF和FJA 均顯著降低了糙米糕的咀嚼性，而FJA 組糙米糕的咀嚼性顯著低于具有相同替代比例的JAF 組。JAF 和FJA 對(duì)糙米糕的彈性、凝聚性和回復(fù)性均無顯著影響。Kou 等[19]的研究表明菊糖能夠降低低筋粉饅頭的凝聚性、彈性和回復(fù)性，且隨著菊糖聚合度和添加量的增加，其降低程度更大，可能是由于高聚合度菊糖通過疏水效應(yīng)與面筋蛋白相互作用以及降低體系中二硫鍵含量，然而，本試驗(yàn)中糙米粉并不含有面筋蛋白，菊糖的作用機(jī)制可能不同于低筋粉饅頭，因而對(duì)產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)特性的影響也不同。

2.8 未發(fā)酵與發(fā)酵菊芋全粉對(duì)糙米糕貯藏品質(zhì)的影響

由圖6a 可得，各組糙米糕的硬度隨貯藏時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸增加。貯藏2 d 后，10% JAF 組糙米糕的硬度顯著低于對(duì)照組，而5%和10% FJA 組糙米糕的硬度在整個(gè)貯藏期內(nèi)均低于對(duì)照組和JAF組。由圖6b 可得，10% JAF、5% FJA 和10% FJA組糙米糕的硬化速率均顯著低于對(duì)照組，表明JAF 和FJA 能夠延緩糙米糕的老化，且FJA 的效果優(yōu)于JAF。由圖6c 和圖6d 可得，各組糙米糕的凝聚性隨貯藏時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸降低，凝聚性降低意味著碎渣感增強(qiáng)、口感變差。貯藏2 d 后，10%FJA 組糙米糕的凝聚性顯著大于對(duì)照組，且其凝聚性降低速率也顯著低于對(duì)照組，然而，JAF 組糙米糕的凝聚性降低速率與對(duì)照組無顯著差異，表明相比于JAF，F(xiàn)JA 更能夠降低糙米糕在貯藏過程中凝聚性的損失，延緩米糕老化。

圖6 JAF 和FJA 對(duì)糙米糕貯藏特性的影響Fig.6 Effect of JAF and FJA on storage property of brown rice steamed bread

米糕老化的機(jī)理可能與米糕中水分的遷移、淀粉老化等有關(guān)。JAF 和FJA 能夠改善糙米糕貯藏品質(zhì)的原因可能與其中的菊糖含量及聚合度有關(guān)，研究表明菊糖能夠促進(jìn)緊密結(jié)合水轉(zhuǎn)化為疏松結(jié)合水和游離水，降低無麩質(zhì)面包的老化速率[18]，且菊糖具有高持水性，能夠降低米糕中水分遷移及損失速率[18]。FJA 對(duì)米糕老化的改善作用優(yōu)于JAF 的原因可能是：菊糖聚合度降低提高了持水性；乳酸菌發(fā)酵過程中產(chǎn)生的胞外多糖（Exopolysaccharide,EPS）能夠改善糙米糕質(zhì)構(gòu)，延緩其貨架期[35]，且發(fā)酵所形成的酸性環(huán)境及其產(chǎn)物還能夠抑制米糕內(nèi)各部分之間的水分遷移速率，增加米糕的持水性[36]。然而，以上只是根據(jù)類似文獻(xiàn)總結(jié)的可能原因，JAF 和FJA 實(shí)際的抗老化機(jī)理還需要進(jìn)一步深入研究。

2.9 未發(fā)酵與發(fā)酵菊芋全粉對(duì)糙米糕微觀結(jié)構(gòu)的影響

圖7 為對(duì)照組、10% JAF 和10% FJA 組糙米糕的CLSM 圖像，圖中綠色區(qū)域?yàn)榈矸郏t色區(qū)域?yàn)榈鞍踪|(zhì)[37]。10% FJA 組中綠色區(qū)域的亮度明顯高于對(duì)照組和10% JAF 組，表明10% FJA 組中淀粉的糊化程度低于對(duì)照組和10%JAF 組[26]，與2.1 節(jié)和2.2 節(jié)的試驗(yàn)結(jié)果一致。此外，對(duì)照組和10% JAF 組中的紅黃色區(qū)域明顯多于10% FJA組，10% FJA 組中只能觀察到分散的蛋白質(zhì)顆粒且數(shù)量極少，表明10% FJA 組糙米糕中蛋白質(zhì)含量減少，可能是由于乳酸菌在發(fā)酵過程中攝取了體系中的蛋白質(zhì)[13]。

圖7 對(duì)照組、JAF 和FJA 糙米糕CLSM 圖像Fig.7 CLSM images of control group，JAF and FJA BR steamed bread crumbs

3 結(jié)論

相比于對(duì)照組，未發(fā)酵菊芋全粉與發(fā)酵菊芋全粉都能夠降低混合粉的峰值黏度、最終黏度和回生值，降低糙米面團(tuán)的吸水率，增加其形成時(shí)間，在10%的替代比下增加糙米面團(tuán)的損耗模量，增加糙米糕截面氣孔的數(shù)量及不均勻程度，降低糙米糕在貯藏過程中的硬化速率。與具有相同替代比例的未發(fā)酵菊芋全粉組相比，發(fā)酵菊芋全粉組混合粉的峰值黏度、最終黏度和回生值降低，糙米面團(tuán)的吸水率和形成時(shí)間降低，蛋白質(zhì)弱化度增加，且發(fā)酵菊芋全粉顯著提高了糙米面團(tuán)的發(fā)酵速度，而未發(fā)酵菊芋全粉組的發(fā)酵速度與對(duì)照組無差異。此外，與對(duì)照組和未發(fā)酵組相比，發(fā)酵菊芋全粉顯著增加了糙米糕的比容，降低了糙米糕的硬度和咀嚼性，降低了糙米糕在貯藏過程中的硬化速率和凝聚性降低速率。以上結(jié)果表明，發(fā)酵菊芋全粉對(duì)于糙米面團(tuán)發(fā)酵特性，糙米糕比容、硬度和貯藏特性的改善作用優(yōu)于未發(fā)酵菊芋全粉，作為品質(zhì)改良劑應(yīng)用于無麩質(zhì)產(chǎn)品中，具有較大的開發(fā)潛力。