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)技術學院揚州旅游商貿辦學點,江蘇 揚州,225001) 2(揚州大學 食品科學與工程學院,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]。有關空心面的研究并不多。任元元等[3]認為影響空心面綜合品質的關聯(lián)性指標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小于84 ℃。林娟[4]研究認為加水量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)酵劑的形式應用到產品中[5]。李曉娜等[6]認為乳酸菌發(fā)酵可縮短面團發(fā)酵時間,提升面條風味及營養(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、品質難以控制等加工技術中的問題,結合傳統(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合發(fā)酵對空心面品質的影響,期望為空心面的工業(yè)加工與開發(fā)提供一些理論依據,同時為提高空心面的營養(yǎng)與品質提供新思路。

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,中筋面粉,蛋白質含量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,北京陸橋技術股份有限公司。

TA.XT 2i食品質構儀,英國Stable Micro Systems公司;電子天平,奧豪斯國際貿易(上海)有限公司;JHMZ-200電動和面機,北京東孚久恒儀器技術有限公司;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,上海一恒科學儀器有限公司;AccuFat-1050磁共振分析儀,江蘇麥格邁醫(yī)學科技有限公司。

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]做適量調整?？招拿媾浞揭姳?。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 質構特性(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,立即進行面條的質構特性測定。TPA參數(shù)設置測前速率、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)據采集速率為400 pps,觸發(fā)力為5 g。每個樣品重復測定6次, 試驗結果取其平均值。從TPA質構曲線上可得到6個參數(shù)值:硬度、黏度、彈性、內聚性、咀嚼性和回復性。

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,重復掃描間隔2 s,重復掃描次數(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值調節(jié)為3.0,37 ℃ 180 r/min振蕩2 h;用NaOH溶液將pH值調整到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。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)據處理

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

2 結果與分析

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好壞的十分重要的指標[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組和復合菌G組斷條率為0,這說明乳酸菌發(fā)酵的面條內部面筋網絡優(yōu),斷條率低。復合菌G組的面條蒸煮損失率最低,吸水率最高,且無斷條,這說明復合乳酸菌發(fā)酵的空心面品質最佳。這可能是因為復合組中3種菌能良好共生[18],同時乳酸菌發(fā)酵增強了面筋網絡結構,改善了面條質量[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,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、產酸較多,Lp和Lpa的單獨產酸能力不如復合乳酸菌產酸能力。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)酵對面條質構特性的影響

面條的硬度、彈性和咀嚼性與面條品質呈正相關,黏性與面條的品質呈負相關[22]。由表4可知,復合益生菌發(fā)酵后面條的質構均提升顯著(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%,這說明復合乳酸菌發(fā)酵的面條相比對照組具有較好的品質。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,同時乳酸菌發(fā)酵有利于形成面筋蛋白二硫鍵,使得面筋網絡更加緊密,從而提高面團的延展性和筋性[24]。綜上所述,G組復合乳酸菌發(fā)酵可以顯著提高面條品質。由此可見,不同乳酸菌種復配協(xié)同發(fā)酵,有利于面團品質提升。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品品質的結論一致。

表4 不同乳酸菌發(fā)酵對面條質構特性的影響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檢測空心面中水分分布情況和結合狀態(tài),弛豫信號主要來自樣品中的H質子,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,在檢測范圍內出現(xiàn)了3個峰,分別是T21、T22、T23;T21代表結合水,范圍在0～10 ms表示與蛋白質和淀粉結合緊密、難流動。T22代表不易流動水,范圍在10～100 ms表示與蛋白質和淀粉結合不太緊密,T23代表自由水。三者的相對信號幅度峰標記為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營養(yǎng)價值高低的重要指標。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,與本文研究結果一致。G組的游離氨基酸總量高,說明乳酸菌復合發(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生的酶水解了一些蛋白質,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營養(yǎng)因子,研究表明[31-32]抗營養(yǎng)因子可影響蛋白質的消化吸收,同時部分蛋白質降解成氨基酸或多肽,這與游離氨基酸總量增加結果一致,從而使蛋白質水解速度提高,最終促使IVPD變高。這一結果與呂欣東[33]的研究結論:乳酸菌酸面團中蛋白質的降解能夠提高蛋白質的利用率相一致。

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 結論

乳酸菌發(fā)酵空心面與對照組空心面的品質存在明顯差異,不同乳酸菌及復合乳酸菌應用于空心面的制作,提高了空心面品質。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,面條結合水的能力更強,面條蒸煮損失變小,品質得到改善。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。綜上所述復合乳酸菌發(fā)酵要普遍優(yōu)于單菌發(fā)酵,特別是復合乳酸菌發(fā)酵(Lpa+Lp+Lf)組明顯改善了空心面的品質。