邵阳传统米粉混菌发酵工艺研究

李新社,陆步诗,刘斌，陈金魁,肖长元

(邵阳学院 生物与化学工程系，湖南 邵阳,422000)



邵阳传统米粉混菌发酵工艺研究

李新社,陆步诗,刘斌，陈金魁,肖长元

(邵阳学院 生物与化学工程系，湖南 邵阳,422000)

以籼米为原料，以邵阳传统自然发酵法生产米粉的工艺为依据，以植物乳杆菌和酿酒酵母为发酵生产菌发酵生产米粉。采用单因子试验和正交试验，通过感官评价，对菌种配比、接种量、大米浸泡温度、大米浸泡时间等因素进行研究。研究结果表明，在植物乳杆菌与酿酒酵母配比为9∶1，菌种接种量为5%，大米浸泡温度为30℃，大米浸泡时间为36h条件下发酵生产的米粉理化指标均优于自然发酵，感官综合评价得分为56分，比自然发酵米粉综合评价分高4分。

籼米；米粉；植物乳杆菌；酿酒酵母；混菌发酵

稻谷是我国的主要粮食作物，年产量约占世界稻谷总产量的37%[1][2]。其中，籼米稻谷的产量占我国稻谷总产量的三分之二左右[3][4]。丰富的稻谷资源为我国米粉的生产提供了充足的原材料[5]。籼米分早籼米和晚籼米[6]。早籼稻是我国南方地区(如：湖南邵阳)的主要种植品种之一，早籼米米粒宽厚而较短，直链淀粉含量高，质地脆弱易碎，粘性小于晚籼米，口感较差[7][8]，但由于直链淀粉含量较高，适合米粉的生产[9]。

米粉在中国南方尤以湖南邵阳非常受欢迎的一种特色美食。是大米经过浸泡、磨浆、蒸粉、挤丝等工序制作成的条状或圆状的米制品。随着人们对品质生活的追求，对米粉的营养价值和色、香、味及感官特性如筋道感、韧性、粘弹性等要求越来越高。由于米粉不像小麦粉一样含麦谷蛋白和麦胶蛋白，不经发酵会缺乏韧性和粘弹性，无法形成面筋[10]。通过发酵，能使米粉具有一定的质构和特色食味(如柔韧筋道，口感滑润，不易浑汤等特性)[11]，从而能提高米粉的食用品质。

我国米粉的生产有发酵法与非发酵法，发酵法一般采取自然发酵法。自然发酵法生产的米粉口感明显优于非发酵法生产的米粉，但自然发酵对环境的依赖性强，不易人工控制，产品质量不稳定。关于自然发酵法生产米粉的研究有报道，主要有王锋等的“自然发酵对大米淀粉颗粒特性的影响”[12]、袁美兰等的“自然发酵对米粉RVA黏度性质及米粉拉伸性质的影响”[13]等。关于纯种发酵法生产米粉的研究报道有周显青等的“植物乳杆菌发酵对大米淀粉理化性质的影响”[14]、周显青等的“不同微生物发酵对大米理化特性及米粉食味品质的影响”[15]、张玉荣等的“植物乳杆菌发酵大米粉及其淀粉特性变化”[16]及李芸的“发酵米粉生产过程中的菌相变化及发酵对米粉品质的影响”[17]。这些研究主要集中在发酵对米粉理化性质的影响研究，对大米混菌纯种发酵工艺摸索尚未见报道。

以籼米为原料，以传统米粉自然发酵优势菌乳酸菌(植物乳杆菌)和酵母菌(酿酒酵母菌)[2]为发酵生产菌，采用人工接种混菌发酵方式生产邵阳传统米粉以提高米粉的品质、稳定性和安全性。发酵工艺的摸索能为邵阳传统米粉的工业化生产提供参考依据，能有效推进邵阳传统食品的工业化进程。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

早籼米：邵阳本地产，超市购买。

菌种：植物乳杆菌购买于无锡拜弗德生物科技有限公司；酿酒酵母购买于新疆昇力生物科技有限责任公司。

培养基：MRS液体培养基：酪蛋白胨5.0g，牛肉膏5.0g，酵母膏2.5g，葡萄糖10.0g，乙酸钠2.5g，柠檬酸氢二铵1.0g，七水硫酸镁0.58g，一水硫酸锰0.19g，磷酸氢二钾1.0g，吐温80 0.5mL，碳酸钙5.0g，蒸馏水500mL,pH 6.2-6.5，121℃高压蒸汽灭菌20min。

马铃薯培养基：马铃薯100g，葡萄糖10g，水500ml,121℃高压蒸汽灭菌20min。

试剂: 五水硫酸铜(分析纯): 天津市恒兴化学试剂制造有限公司；硫酸钾(分析纯)：天津市永大化学试剂开发中心；硫酸(分析纯，H2SO4密度为1.84 g/L)：成都金山化学试剂有限公司；氢氧化钠(分析纯): 天津市石英钟厂霸州市化工分厂；对硝基苯酚(分析纯)：上海楷洋生物技术有限公司；乙酸钠(分析纯)：天津市大茂化学试剂厂；乙酸(分析纯)：长沙分路口塑料化工厂； 37%甲醛(分析纯)：西陇化工股份有限公司；乙酰丙酮(分析纯)：天津市科密欧化学试剂有限公司；石油醚(分析纯)：天津市科密欧化学试剂有限公司；无水乙醇酚酞指示剂(分析纯)、50%乙醇溶液(分析纯)：重庆川东化工(集团)有限公司；盐酸(分析纯)、硝酸(分析纯)：株洲市星空化玻有限责任公司；酚酞(分析纯)：国药集团化学试剂有限公司；水为GB/T 6682-2008规定的三级水。

1.2 主要仪器与设备

SW-CJ-1FD(标准型)单人单面垂直净化工作台：苏州智净净化设备有限公司；101-2AB电热鼓风干燥箱：天津市泰斯特仪器有限公司；LDZX-75KBS立式高压蒸汽灭菌锅：上海申安医疗器械；DH-360电热恒温培养箱：北京科伟永兴仪器有限公司等。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

菌种驯化←扩大培养←活化←植物乳杆菌和酿酒酵母

↓

大米预处理→浸泡发酵→加水磨浆→摊平蒸片→刀切成型→水浸泡→成品→指标检测

1.3.2 操作要点

(1)菌种活化：配制MRS培养基，灭菌后接种植物乳杆菌，置37℃培养箱中培养3-5小时。配制马铃薯培养基，灭菌后接种酿酒酵母，置28℃培养箱中培养至培养基表面有泡沫形成。

(2)扩大培养：将活化后的植物乳杆菌与酿酒酵母，分别按5%接种量接种到装有MRS培养基与马铃薯培养基的三角瓶中，植物乳杆菌置37℃、酵母菌置28℃恒温培养一定时间，至菌细胞数达2×108CFU/mL。

(3)菌种驯化：将扩大培养后的植物乳杆菌与酿酒酵母以5%接种量分别接种于MRS培养基(酿酒酵母为马铃薯培养基)与米浆比为9∶1、8∶2、7∶3、5∶5、3∶7、1∶9、0∶10的混合培养液中，置37℃(酿酒酵母置28℃)恒温培养。每代驯化时间为48h，每代驯化种作为下一代驯化用菌种。每次驯化后，用显微镜计数细胞数，至细胞数达2×108CFU/mL以上即得驯化种。米浆采用早籼米，用无菌水冲洗后，在室温下用无菌水浸泡16小时，用组织捣碎机磨浆后经巴氏灭菌制得。

(4) 浸泡发酵：取无杂质、霉变的早籼米，用蒸馏水冲洗3遍，无菌水冲洗3遍后倒入三角瓶中，加入无菌水(料水比5%w/v)。将植物乳杆菌和酿酒酵母按一定比例混合后,按5%(v/w)的接种量接种到大米中，调pH为7.0，三角瓶口用保鲜膜覆盖后，置 32℃恒温中培养一定时间。以蒸馏水直接浸泡大米作自然发酵对照试验。

(5)磨浆：将发酵后的大米分别用自来水和蒸馏水冲洗后，加入1.2倍于大米质量的蒸馏水，用组织打浆机打浆。

(6)摊平蒸片：将米浆液倒入干净的培养皿中，厚度大概在3mm左右，静止5min后将培养皿放入蒸锅中，蒸煮 5min 后取出，形成大约 3mm 厚的米粉片。

(7)冷水浸泡: 将米粉片置冷水中浸泡，使米粉迅速老化而定型，减少或消除米粉的粘性并增加其韧性。

1.3.3 检测方法

(1)米粉的感官评价 取适量成品米粉于50倍样品量的沸水中煮 2min，捞出冷却，以气味、色泽、粘性、弹性、硬度、筋道感等6项内容为评价指标进行感官评价打分[17][18]，评价标准见表1。

表1 感官评价标准

(2)米粉的理化指标检测

水分含量测定 采用GB/T 21305-2007中的直接干燥法。

淀粉含量测定 采用粗淀粉含量的测定-1%盐酸旋光法[19]。

蛋白质量测定 采用GB /T 5009.5-2010的食品安全国家标准食品中蛋白质测定的分光光度法。

脂肪酸值的测定 采用GB/T 20569-2006方法测定。

总酸含量 采用常规酸碱滴定法测定发酵液总酸含量[20]

灰分含量的测定 采用GB/T 5505-2008的粮油检测灰分测定法中的550℃灼烧法。

(3)微生物指标检测

GB 4789.2采用食品安全国家标准中食品微生物学检验之菌落总数测定法。

GB 4789.4采用食品安全国家标准中食品微生物学检验之沙门氏菌检验法。

3 结果与分析

3.1 单因素试验

3.1.1 植物乳杆菌与酿酒酵母配比的确定

将已驯化的植物乳杆菌和酿酒酵母分别按3∶1、5∶1、7∶1、9∶1、11∶1比例混合后，以4%接种量接种到大米中，在32℃条件下浸泡36小时，进行米粉的生产，通过对产品进行感官评价确定植物乳杆菌与酿酒酵母的最佳配比。结果见表2。

表2 植物乳杆菌与酿酒酵母配比对产品的影响

由表2可知,随着植物乳杆菌与酿酒酵母比例的增大,产品感官综合评分也随之增加，当两菌配比为9∶1时综合评分达到最大值，以后继续增加比例，综合评分不增反降。这是因为在大米发酵过程中，产酸作用和蛋白质降解与溶出作用主要依靠植物乳杆菌，而酿酒酵母是通过代谢产生醇类物质而赋予米粉以酒香等风味物质。因此，两菌比例过小，产酸不足；两菌比例过大，产酸过多，香味物质不足，从而影响产品感官评价。

3.1.2 接种量的确定

将已驯化的植物乳杆菌和酿酒酵母按9∶1的比例混合后，分别按接种量为2%、4%、6%、8%、10%接种到大米中，在32℃条件下浸泡36小时，进行米粉的生产，通过对产品进行感官评价确定植物乳杆菌与酿酒酵母的最佳接种量。结果见表3。

表3 菌种接种量对产品的影响

由表3可知，随着接种量的增加产品感官综合评分也随之增加。当接种量为4%时评分达到最大值，以后随着接种量的增加评分不增反降。这是因为接种量小时，总菌数少，大米发酵不充分；而接种量过大，总菌数增多导致大米中营养物质消耗较多，从而影响米粉的品质。

3.1.3 大米浸泡温度确定

将已驯化的植物乳杆菌和酿酒酵母按9∶1的比例混合后，按4%接种量接种到大米中，分别在24℃、28℃、32℃、36℃、40℃条件下浸泡36个小时，进行米粉的生产，通过对产品进行感官评价确定大米浸泡的最佳温度。结果见表4。

表4 大米浸泡温度对产品的影响

由表4可知，随着大米浸泡温度的提高，产品感官综合评分也随之增加，当浸泡温度为32℃时感官评分最高。这是因为当大米浸泡温度低于32℃或高于32℃时菌种的生长受到一定的影响，从而影响大米发酵并进而影响米粉的品质。因此选择大米浸泡的最佳温度为32℃。

3.1.4 大米浸泡时间的确定

将驯化好的植物乳杆菌和酿酒酵母按9∶1的比例混合后，按4%接种量接种到大米中，在32℃条件下分别浸泡12h、24h、36h、48h、60h，进行米粉的生产，通过对产品进行感官评价确定大米浸泡最佳时间。结果见表5。

表5 大米浸泡时间对产品的影响

由表5可知，随着大米浸泡时间的延长产品感官综合评分也随之增加，当大米浸泡时间为36h时评分达到最大值，以后随着浸泡时间的增加评分显著降低。这是因为在大米浸泡时间小于36h时大米发酵不够充分；而当浸泡时间大于36h时，随着微生物发酵的进行，大米中营养物质被过度消耗从而影响了米粉的品质。

3.2 正交试验

根据单因素试验结果，确定以植物乳杆菌与酿酒酵母的配比、接种量、大米浸泡温度、大米浸泡时间为变量，每个因素取3个水平进行正交试验，通过感官评分得出最优组合，正交试验设计见表6，结果及数据分析表见表7。

表6 正交试验设计

表7 正交试验结果及数据分析

由表7极差分析可以看出，RA>RD>RB=RC,表明，影响米粉品质的主次因素为因素A(植物乳杆菌与酿酒酵母的配比)对米粉的品质影响最大，因素D(大米浸泡时间)次之，因素B(菌种接种量)和因素C(大米浸泡温度)对米粉品质的影响最小且两者影响力接近。最佳组合为A2B3C1D2，即当植物乳杆菌与酿酒酵母的配比为9∶1，接种量为5%，大米浸泡温度为30℃，大米浸泡时间为36h时，消费者对米粉的接受程度是最大的。即说明在此工艺条件下生产出的米粉品质最好。

对正交试验结果进行方差分析，结果见表8。

表8 正交试验结果方差分析

由表8方差分析可知, FA、FB、FC、FD均小于临界值Fα，表明各因子的影响效果均不显著，说明实验过程中各因素对产品品质的影响差异不大。

3.3 产品质量指标

在最佳工艺条件下发酵生产米粉，并对米粉进行感官评价及理化指标与微生物指标检测，并与自然发酵条件下生产的米粉作对比，结果见表9、表10、表11。

表9 感官评价结果

表10 理化指标检测结果

表11 微生物指标

由表9、表10、表11可知，混菌发酵生产的米粉气味、光泽、粘着性、弹性及劲道感均优于自然发酵米粉，感官综合评分为56分，高于自然发酵4分，且微生物指标符合国家标准。这是由于混菌发酵时，植物乳杆菌发酵产酸，酵母菌代谢产生醇类物质，使发酵液呈现柔和酸味和酒香味；而参与自然发酵的微生物种类多，且易污染杂菌尤其是一些腐败菌，致使产品出现酸臭味，影响感官评分。与自然发酵相比，混菌发酵工艺条件下生产的米粉白度、总酸含量、淀粉含量、脂肪酸含量都有一定的提升，灰分含量和蛋白质含量有一定的减少，而水分含量基本保持不变。混菌发酵后蛋白质含量低于自然发酵，主要是由于植物乳杆菌生长繁殖过程中，产生蛋白酶，促使大米部分蛋白质分解并进而被微生物利用或产生乳酸促使蛋白质溶出；自然发酵条件下，微生物生长繁殖速度缓慢，产酸与酶的量较低，蛋白质分解与溶出缓慢。这种发酵作用导致大米蛋白质含量降低有利于米粉质地改善[2]。由于大米蛋白质等成分因微生物的作用而分解与溶出，使得淀粉得到纯化，因而淀粉占比相对提高，这有利于米粉制作时淀粉凝胶的形成。自然发酵米粉脂肪含量低于混菌发酵是由于自然发酵有多种微生物参与,其中部分霉菌、细菌有较强的产脂肪酶的能力,能快速分解脂肪,产生游离的脂肪酸，因而脂肪值低于混菌发酵米粉。受人工调控，混菌发酵条件下更有利于微生物的生长与发酵，微生物对原料的利用更充分，使得包埋在蛋白质、脂肪中的矿物质更容易溶出而流失[21]，从而使米粉灰分含量减少，白度增加。

4 结论

通过单因子试验与正交试验对植物乳杆菌与酿酒酵母配比、接种量、大米浸泡温度、大米浸泡时间等因素进行研究。研究结果表明，在植物乳杆菌与酿酒酵母配比为9∶1，菌种接种量为5%，大米浸泡温度为30℃，大米浸泡时间为36h条件下发酵生产的米粉综合评价得分为56分，比自然发酵米粉综合评价分高4分。根据评分标准，综合评价得分56-60分之间为好、得分51-55分之间为较好，因此，与自然发酵相比，混菌发酵能有效提高米粉品质。

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Study on the mixed fermentation process in the production of the traditional rice noodles of Shaoyang

LI Xinshe, LU Bushi, LIU Bin,CHEN Jinkui,XIAO Changyuan

(The Department of Biology and Chemistry Engineering,Shaoyang University, Shaoyang 422000,China)

Which the basis of the traditional natural fermentation process in Shaoyang, the rice was used as material and theLactobacillusPlantarumandSaccharomycescerevisiaewere used as strains to produce rice noodles. The sensory index were used as the mainly indicators and the ratio of the strains , the inoculums of the strains, the temperature for rice soaking and the time for rice soaking were researched. The optimal process conditions determined by the single factor test and the orthogonal test are that the ratio ofLactobacillusPlantarumandSaccharomycescerevisiaeis 9∶1, the inoculums of the strains is 5%, the temperature for rice soaking is 30℃ and the time for rice soaking is 36h. The physical and chemical indexes are better and the score of the sensory evaluation can reach to 56 and 4 points higher than the sensory evaluation of natural fermented rice noodles.

rice;rice noodles;LactobacillusPlantarum;Saccharomycescerevisiae;mixed fermentation

1672-7010(2016)03-0093-09

2016-04-28

邵阳市科技局科研项目(2014GK32)

李新社(1965-),女，湖南邵阳人，教授，硕士，从事应用微生物教学与研究;E-mail：625959218@qq.com

TS201.3

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