优势微生物组成对米发糕品质的影响

文 雅 王玉芳 赵思明 荣建华

(华中农业大学食品科技学院，武汉 430070)

优势微生物组成对米发糕品质的影响

文 雅 王玉芳 赵思明 荣建华

(华中农业大学食品科技学院，武汉 430070)

接种酵母菌和乳酸菌复合菌株或酵母菌和根霉复合菌株制作米发糕，采用动态流变仪、氨基酸自动分析仪、气相色谱-质谱仪分析米发糕的质地、滋味和气味特征，研究优势微生物组成对米发糕品质的影响，为米发糕的品质控制提供依据。结果表明：微生物组成对米发糕品质有显著影响，接种酵母菌和乳酸菌复合菌株的米浆糊化温度较低，米发糕质地较柔软，甜味和鲜味氨基酸含量较高，挥发性物质种类较丰富，其特征香气物质为苯乙醇、辛酸乙酯、癸酸乙酯和棕榈酸乙酯。大米发酵体系中酵母菌和乳酸菌的协同作用优于酵母菌和根霉，使大米淀粉、大米蛋白质的水解程度更高，产生较多的呈味氨基酸和香气物质。

微生物组成 米发糕 风味 品质

微生物是影响发酵制品品质的关键因素[1-3]，多种微生物共同发酵，有一定的协同作用，菌株活性较高，缩短了生长周期，营养和风味物质更为丰富，使产品风味更佳[4]。乳酸菌和酵母菌具有相近的生长条件，有很好的协作关系[5]，乳酸菌代谢过程中可以产生乳酸和多种有机酸，能抑制杂菌的生长[6]，而酵母菌能为乳酸菌供维生素、氨基酸等生长因子[7]。利用酵母菌和乳酸菌共同发酵制作米面制品，可改善制品风味[8]，防止腐败[4]。根霉与酵母也有一定的协同作用，二者共同生长时，根霉的糖化酶活和酵母乙醇生成量均有较大提升[9]，利用酵母和根霉生产低度酒，其出酒率大大提高，缩短了生产周期[10]。米发糕是一种传统发酵米制品，目前已从老浆发酵的传统米发糕分离出了专用菌株[11-12]并制成专用发酵剂[5]，经过工艺优化[13]，开发出了米发糕专用粉[14]、速冻米发糕、方便米发糕[15]等产品，逐步实现了产业化生产。但工业化生产采用单一菌株发酵，与复合菌株发酵相比，其产品风味较为单调[8]。

本研究以卡斯特酒香酵母、(Brettanomycescustersianus)[11]和植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum)(JR)[12]以及酵母菌和根霉(JG)为发酵剂制作米发糕，通过质地、呈味氨基酸和挥发性香气物质的分析来研究不同组合微生物制作米发糕的风味特征，为米发糕的发酵剂配方优化及品质控制提供依据。

1 材料和方法

1.1 材料

米粉：黄冈东坡粮油集团有限公司；ZSM-001卡斯特酒香酵母、ZSM-002植物乳杆菌：保藏在中国典型培养物保藏中心；糖粉：市售；甜酒曲、活性干酵母：安琪酵母股份有限公司。

1.2 仪器与设备

LRH-150B 生化培养箱：广州医疗器械厂；TDL-5-A 低速离心机：上海菲恰尔分析仪器有限公司；AR2000ex 动态流变仪：TA 公司；CR/PDMS/DVB 萃取头：美国 Supelco 公司；GC7890/MS597 气相色谱-质谱仪：Agilent公司；L-8800氨基酸自动分析仪：日立公司。

1.3 米发糕的制作

米发糕制作方法参考刘小翠[5]的方法。菌泥制作方法参考王玉芳等[13]的方法，JR发酵剂由6 g酵母菌泥和2 g乳酸菌泥组成。JG发酵剂由1.2 g甜酒曲和0.8 g活性干酵母组成。

JR发酵剂发酵的米浆为JR米浆，制作米发糕为JR米发糕；JG发酵剂发酵的米浆为JG米浆，制作米发糕为JG米发糕。

1.4 试验方法

1.4.1 动态流变测试

取适量米浆于动态流变仪，模拟米发糕的蒸制工艺进行测试：从25 ℃以10 ℃/min升到100 ℃，保温12.5 min，凝胶基本形成。然后以12 ℃/min降温至40 ℃，保温8 min。应变为2%，频率0.5 HZ。

1.4.2 游离氨基酸组成测定

取20 g样品，采用GB/T 5009.124—2003方法进行提取，然后用日立L-8800 氨基酸自动分析仪检测。

1.4.3 GC-MS测定挥发性成分

参考熊青等[16]的方法。样品处理：称取10 g调配好的米浆，蒸制15 min，同时用萃取头于顶空处吸附30 min。

GC的参数设定：进样口温度为250 ℃，接口温度为250 ℃，载气为氦气，流速0.8 mL/min，不分流；升温程序，50 ℃保温1 min后以5 ℃/min升到240 ℃，保温1 min。

MS的参数设定：电离方式EI，电子能量70 eV，离子源温度280 ℃，四级杆温度150 ℃。

1.5 数据处理

应用Excel软件和SAS 8.0软件进行数据分析，其中显著性分析采用Duncan检验，P<0.05判定为显著性变化。

2 结果与分析

2.1 米发糕的质地形成

发酵米浆的主要成分是淀粉，在一定的湿热作用下会形成具有特定黏弹性的凝胶体[17]。由图1可知，在升温阶段，67～70 ℃时，G′、G″增大，这是由于在湿热作用下，淀粉颗粒吸水润涨，淀粉晶体熔融，支链淀粉的微晶束解体，部分从淀粉颗粒内渗出的直链淀粉分子伸展，构象转换，逐渐形成网络结构[18]。在90 ℃左右时，淀粉颗粒膨胀至极限后破裂，导致G′与G″到达峰值后迅速下降。到达100 ℃时，G′与G″基本保持在最低值。降温阶段，温度的下降导致分子链刚性增加[19]，运动阻力增加，因此G′、G″显著上升。到达40 ℃恒温时，G′与G″稳定在一定范围内。发酵过程中酵母菌有氧呼吸产生了CO2，使米发糕凝胶充气，最终形成了蓬松、柔软且具有一定黏弹性的凝胶体。2种工艺米发糕的δ终点值均小于45°，表明2种工艺制作的米发糕形成了弹性为主、黏性为辅的质地特征。

G′、G″、δ与淀粉相对分子质量、分子结构有关。相对分子质量较大者，易形成较多和较稳定的氢键，生成更致密的网络结构[20]，线性分子在外力作用下伸展变形程度较大[21]，导致G′、G″大。JR米浆的糊化温度、G′、G″、δ小，表明其微生物分泌的酶类活性高，淀粉、蛋白质等大分子降解程度大，从而导致凝胶体的网络结构更为松散，制作的米发糕硬度小，质地柔软。

图1 米发糕质地的形成

2.2 米发糕的游离氨基酸组成

与米发糕相关的呈味物质主要有氨基酸类、有机酸类、盐类、小肽、单糖和低聚糖等小分子糖，其含量与微生物的组成及其代谢产物有关，2种米发糕中呈味氨基酸的含量见图2。

米发糕的呈味氨基酸中，以苦味氨基酸最高，其λ最大(图3)，其次依次为鲜味和甜味氨基酸。游离氨基酸的含量及组成与微生物组成及其代谢产物有关，不同微生物之间有一定的相互作用。乳酸菌代谢过程中可以产生乳酸和多种有机酸，能抑制杂菌的生长[6]，根霉糖化能力强，能使淀粉水解成葡萄糖，为酵母菌提供能源[4]，而酵母菌能为乳酸菌和根霉提供维生素、氨基酸等生长因子[7]。

图2 米发糕的呈味游离氨基酸组成

注：滋味贡献值λ=含量/阈值。其中λ>1表示对滋味贡献有效。

图3 米发糕的呈味游离氨基酸λ值

结合图2，JR米发糕的鲜味、甜味氨基酸含量高于JG米发糕，表明JR组合中蛋白酶活性较高，产生了较多的呈味游离氨基酸，米发糕滋味中由氨基酸贡献部分JR米发糕较JG米发糕大。可能是乳酸菌和酵母菌的协同作用优于根霉和酵母菌，因此JR米浆中蛋白酶活性较高，蛋白质在酶的作用下降解程度较大，且根霉在37 ℃左右所产蛋白酶活力很低[22]，而米浆发酵温度为35 ℃，JG米浆中蛋白酶活力较低，蛋白质在酶作用下降解程度较低，产生较少的游离氨基酸。

JR和JG复合菌株制作的米发糕呈味氨基酸含量在1 821.89～1 836.39 mg/100 g之间(图2)，均高于酵母单独发酵制作米发糕呈味氨基酸含量(505.66 mg/100 g)[8]，表明微生物组合发酵使得米发糕中氨基酸贡献的滋味更加丰富。

2.3 米发糕的挥发性气味组成

米发糕的挥发性气味组成见表1。米发糕的香气物质主要由醛类、醇类、烷类、酯类等组成，有少量酮类物质，利用老浆[8]和酵母[16]发酵制作米发糕时也发现了类似现象。经过发酵后的米发糕蒸煮与米饭相比，香气物质组成种类大致一致[23-24]，但各种类物质组成有较大差异。

表1 部分米发糕挥发性气味物质的相对含量

注：“-”表示未检测到。

发酵米面制品的挥发性香气物质一部分来源于酵母发酵过程中产生的低分子挥发性香味物质、少量有机酸、酯类和大量醇类等，醇类进一步与酸类物质发生酯化反应，生成酯类等[4]。JR米发糕中检测出31种挥发性气味物质，JG米发糕中分离得到28种挥发性气味物质，JR米发糕中挥发性气味物质含量总量和种类都较JG米发糕丰富(表1)。可能是由于JR米浆中乳酸菌和酵母协同作用优于JG米浆中的酵母菌和根霉，产生有机酸种类和含量较多(图4)，进一步与醇类作用产生酯类种类和含量更为丰富。

采用酵母菌单独发酵制作中其香气成分以醇类为主[8]，而组合菌株发酵制作的米发糕香气物质中以酯类为主，表明微生物组合发酵使米发糕的香气物质更为丰富。JR米发糕的特征香气物质主要为苯乙醇、辛酸乙酯、癸酸乙酯和棕榈酸乙酯，JG米发糕的特征香气物质主要为辛酸乙酯、棕榈酸乙酯、邻苯二甲酸二乙酯和壬醛。苯乙醇赋予食品玫瑰香味，辛酸乙酯赋予食品果香味，壬醛赋予食品清香味等[25-26]，致使JR、JG米发糕呈现不同的香气特征。

图4 米发糕挥发性气味物质的峰面积

3 结论

不同微生物组合发酵制作的米发糕的质地、呈味氨基酸和特征香气物质有显著差异。接种酵母菌和乳酸菌制作的米发糕硬度小，质地柔软，鲜味氨基酸、甜味氨基酸含量较高，包含以酯类为主、多种有机酸在内的31种挥发性气味物质，辛酸乙酯、癸酸乙酯、棕榈酸乙酯和苯乙醇为其特征香气物质；接种酵母菌和根霉制作的米发糕黏弹性较大，包含以酯类为主的28种挥发性气味物质，辛酸乙酯、棕榈酸乙酯、邻苯二甲酸二乙酯和壬醛为其特征香气物质。

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Effects of Advantaged Microbial BacteriaCombination on the Quality of Fermented Rice Cake

Wen Ya Wang Yufang Zhao Siming Rong Jianhua

(College of Food Science and Technology, Huazhong Agriculture University, Wuhan 430070)

Yeast and lactic acid bacteria or yeast and rhizopus were inoculated to make fermented rice cake. The effects of advantaged microbial combination on the texture properties, taste and aroma characteristics of fermented rice cakes were investigated by dynamic rheometer, automatic amino acid analyzer and Gas chromatography-Mass spectrometry. The effects of advantaged microbial on the quality of fermented rice cakes were studied to provide theoretical basis for the quality control of fermented rice cakes. The results indicated that the microbial combination had a significant impact on the quality of fermented rice cakes. The rice slurry with yeast and lactic acid bacteria inoculation had a lower gelatinization temperature, and fermented rice cakes had more soft texture and higher content of umami amino acid and sweet amino acid. The fermented rice cake inoculated by yeast and lactic acid bacteria had more abundant volatile compounds, of which the characteristic volatile compounds are phenyl ethanol, ethyl octanoate, ethyl caprate and palmitic acid ethyl ester. The combination of the yeast and the lactic acid bacteria in the fermented rice slurry had better synergistic effects than the combination of yeast and rhizopus, in which the rice starch and rice protein hydrolyzed better and generate more delicious amino acid and volatile aroma compounds.

microbial combination, fermented rice cake, flavor, quality

TS213.3

A

1003-0174(2016)06-0001-05

华中地区大学农业科技服务技术集成与示范(2013 BAD20B06),湖南省科技厅重大专项(ZDN009),中央高校基本科研业务费专项(2012ZYTS026)

2014-09-13

文雅，女，1991年出生，硕士，食品科学

赵思明，女，1963 年出生， 教授， 博士生导师，食品大分子结构和功能特性、粮食加工