韓艷秋,葉春苗,李莉峰
(1.遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院,遼寧 沈陽(yáng) 110161;2.遼陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,遼寧 遼陽(yáng) 111000)
甘薯又稱紅薯、地瓜等,是重要的食品、飼料、工業(yè)原料和新能源作物,被許多國(guó)家廣泛種植。我國(guó)甘薯種植面積和總產(chǎn)量居世界首位,甘薯在國(guó)家糧食安全和能源安全中發(fā)揮著非常重要的作用[1]。甘薯具有極高的營(yíng)養(yǎng)和藥用價(jià)值,富含淀粉、蛋白質(zhì)、果膠、纖維素,長(zhǎng)期食用可增強(qiáng)人體免疫力、延緩衰老、改善肝功能等。然而,新鮮薯類含水量高,貯藏時(shí)容易發(fā)生脫水、萌芽、腐爛,開展薯類深加工是薯產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的有效保障。薯干是我國(guó)傳統(tǒng)特色食品,深受廣大消費(fèi)者喜愛(ài)。傳統(tǒng)薯干由甘薯經(jīng)煮熟后晾曬、干制而成,質(zhì)地較硬,口味單一。隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高,傳統(tǒng)薯干產(chǎn)品難以滿足人們對(duì)食物更營(yíng)養(yǎng)、更美味的品質(zhì)需求。
目前,市場(chǎng)上甘薯脫水制品的種類仍較為單一,多數(shù)都是傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的薯干,也有少量采用先進(jìn)干燥技術(shù)[2],如微波、熱風(fēng)-微波聯(lián)用干燥技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品,但薯干的質(zhì)地、風(fēng)味仍沒(méi)有顯著提升。近年來(lái),微生物發(fā)酵在果蔬加工領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,尤其是乳酸發(fā)酵。乳酸菌代謝過(guò)程不僅可以賦予產(chǎn)品特殊的口感、質(zhì)地和風(fēng)味,而且還可以顯著提高產(chǎn)品游離氨基酸等營(yíng)養(yǎng)指標(biāo),利于人體消化吸收。乳酸菌發(fā)酵薯干的研究還是空白,因此,本文嘗試采用乳酸菌發(fā)酵甘薯制備發(fā)酵型薯干,研究乳酸菌發(fā)酵對(duì)薯干色度、質(zhì)構(gòu)、游離氨基酸組成和風(fēng)味特征物質(zhì)的影響,為發(fā)酵型薯干開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化提供參考。
植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum)、腸膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides):遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食品與加工研究所微生物資源室保藏;新鮮甘薯:遼寧省本溪縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心。
D-異抗壞血酸鈉、偏重亞硫酸鈉(均為食品級(jí)):山東中森生物技術(shù)有限公司;鹽酸、蒽酮、氫氧化鈉、酚酞、草酸、二氯酚靛酚、抗壞血酸、硫酸亞鐵、H2O2、無(wú)水乙醇、NaOH、無(wú)水葡萄糖、HCl、Na2CO3(均為分析純):成都市科龍化工試劑廠。
721 分光光度計(jì):上海精密科學(xué)儀器有限公司;GC-MS 6800S 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀:美國(guó)Agilent 公司;UltraScan PRO 型全自動(dòng)色差儀:上海韻鼎國(guó)際貿(mào)易有限公司;L-8800 氨基酸自動(dòng)分析儀:日立科學(xué)儀器有限公司;CT-3 質(zhì)構(gòu)儀:美國(guó)Brookfield 公司。
1.3.1 植物乳桿菌和腸膜明串珠菌的培養(yǎng)
將降溫后的MRS 培養(yǎng)基分裝到10 支試管中,121 ℃滅菌后自然冷卻15 min。將植物乳桿菌、腸膜明串珠菌分別接種到試管中。30 ℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)24 h,保持細(xì)胞濃度在107CFU/mL 以上[3]。
1.3.2 發(fā)酵型薯干的制備工藝
操作要點(diǎn):
1)護(hù)色劑配制:焦亞硫酸鈉250 mg/L,VC300 mg/L,添加量均為5 mL/kg。
2)乳酸菌接種:植物乳桿菌、腸膜明串珠菌以2∶1的質(zhì)量比制備種子發(fā)酵液,接種量2%。
3)控溫發(fā)酵:發(fā)酵溫度30 ℃,時(shí)間為48 h。
1.3.3 質(zhì)構(gòu)的測(cè)定
采用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定薯干樣品的硬度、彈性、回復(fù)性、黏性、膠黏性和咀嚼性,每組樣品平行測(cè)定5 次取平均值。
1.3.4 游離氨基酸的測(cè)定
樣品按料液比1∶40(g/mL)加水,超聲輔助提取20 min,功率380 W,采用氨基酸自動(dòng)分析儀測(cè)定薯干樣品的游離氨基酸組成和含量,每組樣品平行測(cè)定3 次取平均值。
1.3.5 淀粉含量測(cè)定
采用蒽酮比色法測(cè)定薯干樣品的淀粉含量[4]。
1.3.6 還原糖含量測(cè)定
采用3,5-二硝基水楊酸(3,5-dinitrosalicylic acid,DNS)法測(cè)定薯干樣品的還原糖含量[5]。
1.3.7 VC含量測(cè)定
采用2,6-二氯酚靛酚(2,6-dichlorophenol indophenol,2,6-DCIP)法測(cè)定薯干樣品的VC含量[6]。
1.3.8 揮發(fā)性成分的測(cè)定
薯干揮發(fā)性成分測(cè)定參照李莉峰等[7]的方法。
氣相色譜條件:色譜柱為HP-INNOWAX 色譜柱(30 m×250 μm×0.25 μm);柱溫50 ℃,保留時(shí)間2 min,以5 ℃/min 升至250 ℃,氣化室溫度為220 ℃,載氣為He,流速1 mL/min,不分流進(jìn)樣。質(zhì)譜條件:電子轟擊電離源(electron ionization,EI),離子溫度為230 ℃,掃描范圍m/z 20~500。
1.3.9 感官評(píng)價(jià)
感官評(píng)價(jià)小組由10 名有經(jīng)驗(yàn)的不同年齡、性別的人員組成,從外形、色澤、氣味、質(zhì)地4 個(gè)方面對(duì)薯干樣品質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià),評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1[8]。
表1 薯干感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standard of dried potato
采用Excel 2007 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪圖,結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示,采用SPSS 18.0 軟件進(jìn)行顯著性分析(P<0.05 表示存在顯著性差異),圖譜分析采用G1701 化學(xué)工作站數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在NIST 標(biāo)準(zhǔn)譜圖庫(kù)中檢索。
乳酸菌發(fā)酵對(duì)薯干質(zhì)構(gòu)的影響見(jiàn)表2。
表2 薯干全質(zhì)構(gòu)分析Table 2 Total texture analysis of dried potato
從表2 可知,與傳統(tǒng)薯干相比,乳酸菌發(fā)酵薯干的硬度較小,為20.97 N,僅為傳統(tǒng)薯干的50.19%,彈性與傳統(tǒng)薯干相近,回復(fù)性優(yōu)于傳統(tǒng)薯干且具有適宜的黏性,膠黏性、咀嚼性僅為10.05 N 和6.69 N。乳酸菌發(fā)酵薯干硬度、黏性、膠黏性和咀嚼性與傳統(tǒng)薯干差異顯著(P<0.05)??梢?jiàn)乳酸菌發(fā)酵處理可明顯改善薯干的質(zhì)構(gòu)特性,賦予發(fā)酵薯干柔軟飽滿的口感,產(chǎn)品軟糯適口。這種變化是由于發(fā)酵后薯干纖維、淀粉顆粒等多糖類大分子通過(guò)糖代謝生成了更多的單糖,有效改善傳統(tǒng)薯干硬度大、難咀嚼的缺點(diǎn)[9]。
乳酸菌發(fā)酵對(duì)薯干中游離氨基酸組成和含量的影響見(jiàn)表3。
表3 乳酸菌發(fā)酵對(duì)薯干中游離氨基酸組成和含量的影響Table 3 Effect of lactic acid bacteria fermentation on composition and contents of free amino acids of dried potato mg/g
游離氨基酸含量是衡量食品鮮度和風(fēng)味的一項(xiàng)重要指標(biāo)[10]。由表3 可知,乳酸菌發(fā)酵薯干游離氨基酸總量為9.82 mg/g,傳統(tǒng)薯干游離氨基酸總量為6.56 mg/g,薯干經(jīng)發(fā)酵處理,游離氨基酸含量提高了49.70%。乳酸菌發(fā)酵薯干的必需氨基酸總量為3.32 mg/g,較傳統(tǒng)薯干(2.20 mg/g)提高了50.91%;發(fā)酵薯干的呈味氨基酸(天冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸)總量為3.25 mg/g,較傳統(tǒng)薯干(1.80 mg/g)提高了80.56%。由此可以看出,乳酸菌發(fā)酵過(guò)程提高了薯干中游離氨基酸總量,也提高了必需氨基酸和呈味氨基酸的含量。分析原因可能是乳酸菌發(fā)酵對(duì)薯干產(chǎn)品中蛋白質(zhì)的降解起促進(jìn)作用,從而提高游離氨基酸總量。
乳酸菌發(fā)酵對(duì)薯干中淀粉、還原糖含量的影響見(jiàn)圖1。
圖1 乳酸菌發(fā)酵對(duì)薯干中淀粉、還原糖含量的影響Fig.1 Effect of lactic acid bacteria fermentation on starch content,soluble sugar content and reducing sugar content of dry sweet potato
甘薯熟化后甜度與還原糖含量密切相關(guān)[11]。由圖1可知,傳統(tǒng)薯干和乳酸菌發(fā)酵薯干中淀粉含量與鮮薯相比均呈現(xiàn)降低趨勢(shì),還原糖含量呈升高趨勢(shì),且差異顯著(P<0.05),發(fā)酵薯干還原糖含量較傳統(tǒng)薯干提高22.16%。分析原因可能是甘薯中本身含有淀粉酶,在熟化過(guò)程中淀粉酶將鮮薯中的淀粉水解成還原糖,所以傳統(tǒng)薯干和發(fā)酵薯干淀粉含量均較鮮薯低,而發(fā)酵過(guò)程促進(jìn)淀粉水解產(chǎn)生還原糖,因此發(fā)酵薯干中淀粉含量較低,還原糖含量較高[12]。
乳酸菌發(fā)酵對(duì)薯干中VC含量影響見(jiàn)圖2。
圖2 乳酸菌發(fā)酵對(duì)薯干中VC 含量的影響Fig.2 Effect of lactic acid bacteria fermentation on VC content of dried sweet potato
VC穩(wěn)定性較差,會(huì)受貯藏時(shí)間或溫度等因素影響而被破壞[13]。由圖2 可知,鮮薯的VC含量最高,為2.41 mg/g,發(fā)酵薯干次之,為1.20 mg/g,傳統(tǒng)薯干VC含量最低,為0.89 mg/g,發(fā)酵薯干較傳統(tǒng)薯干的VC含量提高了34.83%。分析原因可能為薯干加工過(guò)程中熟化與干制工藝使VC受到破壞[14],VC含量降低,然而,乳酸菌發(fā)酵處理可以增加薯干VC含量,但無(wú)顯著差異(P>0.05)。分析原因可能是乳酸菌發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生了VC,使得發(fā)酵薯干VC含量提高[15]。
乳酸菌發(fā)酵對(duì)薯干中揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響見(jiàn)表4。
表4 乳酸菌發(fā)酵對(duì)薯干中揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響Table 4 Effect of lactic acid bacteria fermentation on volatile flavor components of dried potato
發(fā)酵過(guò)程會(huì)形成很多新的有機(jī)物質(zhì),也會(huì)形成新的風(fēng)味物質(zhì)[16]。由表4 可知,從薯干中共鑒定出27 種香氣成分,其中傳統(tǒng)薯干共檢出20 種,發(fā)酵薯干共檢出22 種。發(fā)酵薯干主要香氣成分為醇類(20.14%)、酯類(28.19%)、醛類(19.65%)、烷烴及烯萜類(14.40%),經(jīng)發(fā)酵處理的薯干香氣成分中醇類、酯類、醛類物質(zhì)含量明顯增加,烷烴和稀萜類物質(zhì)減少??梢?jiàn)發(fā)酵后,薯干產(chǎn)品含有更多的酯類和醇類物質(zhì),這些成分可為薯干提供果香等更豐富、愉悅的香氣,由于發(fā)酵過(guò)程中一系列的生化反應(yīng)(如糖代謝、蛋白質(zhì)降解等)生成了醇類、酸類及醛類物質(zhì),在薯干反復(fù)干燥加熱過(guò)程發(fā)生美拉德反應(yīng),從而促使酯類物質(zhì)生成[17]。
乳酸菌發(fā)酵對(duì)薯干感官評(píng)分的影響見(jiàn)表5。
表5 乳酸菌發(fā)酵薯干感官評(píng)分Table 5 Sensory evaluation of dried potato fermented by lactic acid bacteria
由表5 可知,利用乳酸菌發(fā)酵工藝生產(chǎn)的薯干,其在外形、色澤、氣味、質(zhì)地4 項(xiàng)中的評(píng)分均優(yōu)于傳統(tǒng)薯干,尤其在色澤和質(zhì)地方面,發(fā)酵薯干比傳統(tǒng)薯干具有突出優(yōu)勢(shì),這與質(zhì)構(gòu)分析結(jié)果相吻合[18-19]。
本試驗(yàn)以甘薯為原料,采用乳酸菌發(fā)酵工藝改進(jìn)傳統(tǒng)薯干加工工藝,研究發(fā)酵薯干和傳統(tǒng)薯干質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味的不同。結(jié)果表明:發(fā)酵薯干硬度、黏性、膠黏性、咀嚼性較傳統(tǒng)薯干顯著降低,彈性也有所降低,但與傳統(tǒng)薯干相比差異不大。發(fā)酵工藝賦予薯干柔軟飽滿的口感,產(chǎn)品軟糯適口,易于咀嚼和吞咽,品質(zhì)更佳;發(fā)酵薯干中必需氨基酸含量和呈味氨基酸含量均較傳統(tǒng)薯干分別提高50.91%和80.56%,還原糖含量提高22.16%,VC含量提高34.83%,經(jīng)發(fā)酵工藝處理的薯干香氣成分中醇類、酯類、醛類物質(zhì)含量明顯增加,烷烴和稀萜類物質(zhì)減少,感官評(píng)分也優(yōu)于傳統(tǒng)薯干,因此,發(fā)酵薯干具有廣闊的市場(chǎng)開發(fā)前景。