底物面汤对蒲公英浆水品质的影响

柳艳云,杨亚强,段学辉

(南昌大学食品科学与技术国家重点实验室,江西南昌 330047)

蒲公英作为一种广泛生长的菊科植物,具有悠久的民间食用及药用历史[1]。几千年前就是中国人餐桌上的菜肴,《唐本草》中提到“蒲公英叶似苦苣、断有白汁、人皆啖之”。几年来,随着人们对养生的追求,以蒲公英为原料的食品更是层出不穷,如蒲公英蔬菜饼干[2]、烹饪食品、乳制品[3]和蒲公英饮品[4]等。研究表明,蒲公英中含有多糖、黄酮、萜类和倍半萜类等药用成分,具有抗氧化、抗菌抗炎、抗肿瘤、降血糖、保肝利胆、增强免疫力等作用[5-8]。蒲公英中的维生素C和维生素B2含量高于我们日常所食用的小白菜和菠菜[9]。游离氨基酸更是高于大多数蔬菜,且鲜甜两类氨基酸含量尤其丰富[10]。其中对人体的免疫和吸收起重要作用的苏氨酸和对人脑能量代谢起调节作用的γ-氨基丁酸含量远高于其它蔬菜[11-13]。因此,蒲公英菜具有很高的营养价值。随着人工种植蒲公英的兴起,蒲公英可作为功能性食品开发的新型材料。

浆水兴起并流传于甘肃中南部地区,由汤汁(即浆水)和发酵菜(即酸菜)两部分组成。浆水和酸菜作为面食佐料,在传承中形成了广泛而极具特色的浆水饮食文化。近年来,浆水因其营养价值高、功能特性强及含有益生菌群等特点受到食品研究领域的广泛关注[14]。目前,研究主要集中于菌群、发酵工艺优化及发酵过程中亚硝酸盐变化情况等方面[15]。但传统浆水发酵原料单一,发酵缓慢、产品品质不稳定等问题较突出。面汤原料这一在浆水发酵中为各种微生物提供生长代谢养分的重要物质确少被关注,使得长期以来浆水仅以小麦面汤为原料面汤,但随着现代人对精粮的过量摄入、对粗粮和优质植物蛋白摄入的不足及浆水产品口感单一等问题的出现。选择营养丰富、口感优质的粗粮作为底物面汤原材料,更有利于浆水产品的开发和营养多样化的发展。

针对以上浆水研究的不足,本文特选用分离自平凉、定西及天水的三个自然发酵浆水样品的8株乳酸菌为发酵菌进行发酵体系重建。选取经过漂烫除去苦涩味和杂菌的蒲公英菜为发酵蔬菜,研究含有大量卵磷脂、亚油酸、谷物醇和维生素的玉米面粉;碳水化合物较高的小面面粉;世界性第二食用豆类:含有丰富的蛋白质、淀粉、矿物质和多种人体必需氨基酸,且蛋白酶解产物有利于益生菌生长和抗氧化等多种功效的豌豆面粉制备发酵面汤[16-17]。确定这三种易获得且营养较高的面汤对乳酸菌发酵蒲公英浆水发酵特性、口感及风味的影响。旨在响应市场需求,加工出口感优良、附加值高的蒲公英浆水[18]。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

菌株编号为PL2(Lactobacillusparacasei副干酪乳杆菌)、PL3(Lactobacillusplantarum植物乳杆菌)、PL4(Lactobacilluscasei干酪乳杆菌)、DX1(Lactobacilluspentosus戊糖乳杆菌)、DX4(Lactobacillusamylovorus解淀粉乳杆菌)、TS1(Lactobacillusbuchneri布氏乳杆菌)、TS3(Lactobacillushelveticus瑞士乳杆菌)、TS4(Lactobacillusrhamnosus鼠李糖乳杆菌) 分离自平凉、定西、天水的三个浆水样品,现由本实验室保藏;小麦面粉(蛋白质8.1 g/100 g、脂肪3.3 g/100 g、碳水化合物69.6 g/100 g)、玉米面粉(蛋白质13.9 g/100 g、脂肪1.5 g/100 g、碳水化合物73.0 g/100 g)、豌豆面粉(蛋白质21.3 g/100 g、脂肪0.8 g/100 g、碳水化合物65.5 g/100 g) 市售;大叶蒲公英菜 产地山东泰安,采收期为2018年3月;酚酞、氢氧化钠、酒石酸钾钠、3,5-二硝基水杨酸、氯化钠、亚硫酸氢钠、苯酚 分析纯,西陇科学股份有限公司;MRS培养基 广东环凯微生物科技有限公司;氨基酸混合标准品 美国安捷伦科技有限公司。

DSX-280A型高压灭菌锅 上海申安医疗器械厂;756PC紫外可见分光光度 上海光谱仪器有限公司;S-433全自动氨基酸分析仪 德国SYKAM公司;SPME固相微萃取手动进样器及气相色谱-质谱联用仪 美国安捷伦科技有限公司;AL104电子分析天平 Mettler Toledo公司;KA-1000超低温高速离心机 上海安亭科学仪器厂。

1.2 实验方法

1.2.1 混合菌种子液的制备 将斜面保藏的菌种在MRS固体培养基上活化,挑取一定量的菌落,制备成具有相同OD值的单菌悬液,按同一体积将各菌悬液接入MRS液体培养基中并置于37 ℃ 的恒温箱中培养12～16 h,当OD值达到4.0,离心收集活菌,采用生理盐水洗涤两次,洗去培养基,于一定量生理盐水中重悬,制备成种子液。

1.2.2 底物面汤的制备 按10 g/L质量比,分别于100 ℃下糊化5 min制成玉米、小麦和豌豆面汤。蒲公英菜200 g/L于沸水中漂烫5 min。将制备好的面汤及蒲公英菜于超净工作台上转入无菌发酵瓶中,待瓶温冷却至35 ℃时,按6%体积比接入种子液,于35 ℃恒温发酵9 d,每天测定蒲公英菜浆水的pH、总酸和还原糖含量。

1.2.3 指标测定

1.2.3.1 pH的测定 由pH计直接测定；

1.2.3.2 总酸含量的测定 参照 GB/T 12456-2008食品中总酸的测定；

1.2.3.3 还原糖的测定 参考3,5-二硝基水杨酸(DNS)法[19];

1.2.3.4 氨基酸的测定 参考GB 5009.124-2016 食品中氨基酸的测定,测定发酵6 d的浆水;

1.2.3.5 挥发性风味物质的测定 采用顶空固相微萃法与气相色谱质谱联用[20-21],采集三种发酵浆水第6 d的样品,向20 mL萃取瓶中加入5 mL浆水样品及2 g NaCl于40 ℃超级恒温水浴槽中萃取40 min,250 ℃ 下解吸 5 min。色谱柱(30 mm×0.25 mm×0.25 μm);载气:氦气,0.5 mL/min。升温程序:初始温度40 ℃,保持5 min,以3 ℃/min升至140 ℃,保持5 min,以10 ℃/min升至230 ℃,保持10 min;质谱条件:接口温度280 ℃,离子源温度230 ℃,离子化方式EI+,电子能量70 eV,扫描质量范围33～450 amu,质谱图采用NST08数据库进行检索,人工图谱解析,并结合保留时间等对各峰进行核对确认。并采用峰面积归一法进行定量分析,计算出各种面汤发酵成熟浆水检出的挥发性物质的相对百分含量;

1.2.3.6 感官评价 取发酵6 d的豌豆、小麦、玉米面汤浆水样品各100 mL,由20位食品发酵专业人员(男女各10人)根据表1感官品质评价指标体系对三种浆水进行打分,总分100分[22-23]。

表1 发酵蒲公英浆水感官品质评价标准Table 1 The evaluation standard ondandelion jiangshui sensory quality

1.3 数据处理

采用SPSS 17.0方差分析法(ANOVA)和Origin 8.0对实验数据进行统计分析和作图,每组实验重复数为3次,结果表示为平均值±标准偏差。

2 结果与分析

2.1 三种面汤发酵浆水理化指标分析

图1 三种蒲公英菜浆水理化指标变化Fig.1 Change of physical and chemical indicators of three kinds of dandelion leaves jiangshui

采用玉米面汤、小麦面汤和豌豆面汤发酵蒲公英浆水,测定这3种浆水中pH、总酸含量、还原糖含量变化情况,结果如图1所示。

由图1可知,蒲公英浆水发酵过程中,三种底物面汤对其pH、总酸及还原糖均有影响。三种浆水pH随发酵天数增加先快速下降后趋于平稳,总酸含量先快速上升后趋于平稳。发酵初期,随着乳酸菌大量繁殖,还原糖被快速消耗,含量急剧下降。整个发酵过程中,小麦面汤还原糖含量高,发酵速度较快,但发酵终点总酸含量与豌豆面汤浆水较接近,二者总酸含量及产酸速度均明显高于玉米面汤浆水,玉米面汤浆水整体发酵速度缓慢,产酸量少,最不利于接种发酵蒲公英浆水。

表2 三种蒲公英菜浆水氨基酸含量及相对含量Table 2 Amino acid contents and relative content of three kinds of dandelion leaves jiangshui

注:ND未被检测到的物质;同行字母不同表示具有显著性差异(P<0.05);表3、表4同。

2.2 三种面汤发酵浆水氨基酸分析

氨基酸是食品呈味的关键因素,对食品的呈味起着直接或间接的作用。3种蒲公英浆水氨基酸含量,结果如表2所示。

由表2可知,豌豆、小麦、玉米面汤浆水中氨基酸含量分别为12.890、5.700、2.191 mg/100 mL,分别含16、14、12种氨基酸。豌豆面汤浆水中甜味氨基酸、鲜味氨基酸和苦味氨基酸的相对含量分别为52.48%、29.97%、17.55%,甜味和鲜味氨基酸的总量为82.45%。小麦面汤浆水中三者相对含量为38.24%、41.12%和20.65%,甜味和鲜味氨基酸的总量为79.36%。玉米面汤浆水中三者相对含量为56.10、27.96%和15.94%,甜味和鲜味氨基酸的总量为84.07%。三种面汤中豌豆面汤和玉米面汤浆水各类氨基酸占比相似,二者发酵过程中主要产甜味氨基酸,但豌豆面汤总氨基酸和单一氨基酸含量均显著高于玉米面汤浆水(P<0.05)。小麦面汤在浆水发酵过程中主要产鲜味氨基酸,其产氨基酸的种类和含量介于豌豆面汤和玉米面汤之间。三种面汤发酵浆水的总体特点是鲜味和甜味氨基酸约占总氨基酸含量的80%,玉米面汤浆水中几种必需基酸缺失,总氨基酸含量远低于前两者,豌豆面汤浆水中氨基酸种类多、总氨基酸含量高,鲜、甜味氨基酸比例大,有利于接种发酵浆水呈味。

表3 采用GC-MS分析三种蒲公英菜浆水挥发性风味物质组成及含量Table 3 Gas chromatography-mass spectrometry analysis results ofvolatile flavor compounds in three kinds of dandelion leaves jiangshui

2.3 三种面汤发酵浆水挥发性成分分析

由表3可知,三种面汤发酵浆水中共检出36种挥发性物质,其中单萜类9种,醇类11种,醛类4种,酮类2种,酯类5种,其它5种。

豌豆面汤发酵浆水中共检出28种挥发性物质,主要为萜烯类(共8种,总含量27.401%),醇类(9种,总含量63.772%),醛类(2种),酮类(2种),酯类(4种)。相对含量较高的物质为4-萜品醇(26.091%)、α-萜品醇(25.965%)、柠檬烯(19.940%)、芳樟醇(8.983%)、γ-萜品烯(3.011%)。

小麦面汤发酵浆水中共检出28种挥发性物质,主要为萜烯类(9种,总含量24.123%)、醇类(9种,总含量57.750%)、酮类(2种),酯类(4种)。相对含量较高的物质为4-萜品醇(20.402%)、α-萜品醇(33.974%)、柠檬烯(18.885%)、乙酸芳樟脂(12.590%)、γ-萜品烯(3.034%)。

玉米面汤发酵浆水中共检出27种挥发性物质,其中萜烯类(9种,总含量11.242%),醇类7种(总含量为65.012%),醛类(3种),酮类(1种),酯类(4种),其它3种。相对含量较高的物质为4-萜品醇(26.493%)、α-萜品醇(34.203%)、柠檬烯(5.952%)、乙酸芳樟脂(13.342%)、橙花乙酸酯(4.642%)。

结果显示,三种浆水中萜烯类、醇类及酯类总含量占挥发性风味物质的90%以上,是构成蒲公英浆水特征香味的主体成分。三种浆水含量最多的挥发性成分均为4-萜品醇、α-萜品醇、柠檬烯。其中豌豆和小麦面汤有利于蒲公英浆水产萜烯类物质,二者尤其有利于蒲公英浆水产生柠檬烯和γ-萜品烯(P<0.05)。豌豆和玉米面汤则有利于蒲公英浆水产萜烯醇类物质,除产生4-萜品醇、α-萜品醇外,豌豆面汤有利于芳樟醇的生成,玉米面汤有利于α-萜品醇和石竹烯醇的生成。三种面汤蒲公英浆水醛酮类物质相对含量较小,因其阈值较低,对浆水的总体风味会有一定影响。三种面汤浆水酯类占比情况表明,玉米面汤最有利于蒲公英浆水产生酯类物质,如乙酸芳樟酯、茴香酸乙酯和橙花乙酸酯等。由于接菌发酵蒲公英浆水醇类物质多来源于发酵过程中蔬菜自身物质的释放和转化[24],如萜品醇、芳樟醇、香叶醇等萜烯醇及其衍生物,因其亲水性强[25]、阈值低,经发酵可赋予浆水浓郁的果、木香味。醛酮类物质主要来源于发酵过程中各种代谢途径,如糖代谢、脂肪酸代谢和氨基酸代谢等。酯类物质来源于醇和酸的酯化反应。因此,豌豆面汤和小麦面汤在发酵过程中主要促进蔬菜自身物质的转化和菌的代谢,玉米面汤则对浆水发酵后期的酯化反应影响较大。

研究表明,蒲公英浆水中萜烯类、萜烯醇类及醛酮类化合物占比较多。其中萜烯类、萜烯醇类及其衍生物不仅对蔬菜风味贡献大,还是蒲公英的主要活性成分之一,具有抗菌、抗癌、抗氧化、和抗病毒等多种药理活性[26-28],如α-萜品醇具有甜香、铃兰花香,4-萜品醇具有木香、紫丁香香气,它们被证实是鱼腥草注射液的主要活性成分,具有抗菌、消炎、平喘等功效[29]。柠檬烯具有柑橘香和松香,有良好的镇咳、祛痰、抑菌作用,复方柠檬烯常被用于利胆、溶石、促进消化液分泌和排除肠内积气等病症[30]。芳樟醇具有花香、木香、及微弱的柑橘香味,是全球每年用量最大的香料和调味品,具有镇痛、抗焦虑、镇静催眠、降低体温、抗炎、抗菌抗肿瘤、降压、保肝、抗抑郁、增加药物经皮吸收、局部麻醉等作用[31]。而添加豌豆面汤作为发酵原料最有利于这些物质的产生,玉米面汤中含量较高的酯类物质虽能赋予产品香气,但其他附加值较低,小麦面汤在发酵蒲公英浆水中产各类物质的能力介于豌豆与玉米面汤之间。因此,豌豆面汤更有利于蒲公英浆水产香及萜烯类化合物的产生。

2.4 三种面汤发酵蒲公英浆水感官评定

由表4可知,用三种不同面汤发酵的蒲公英菜浆水,在色泽、风味、口感和接受度等感官品质方面具有显著差异(P<0.05)。三者中,玉米面汤浆水澄清度差、酸度较低、口感粗糙,主要原因是玉米面粉颗粒度大,不利于沉降。小麦面汤浆水及豌豆面汤浆水色泽清亮透明、酸度较高,其中豌豆面汤发酵浆水果木香味浓郁,口感醇厚且有淡淡的豆香味,接受度高,被认为是三种浆水中质量最优的浆水。

表4 三种蒲公英浆水品质评价得分(分)Table 4 The result of three dandelionjiangshui sensory quality(scores)

3 结论

本实验研究了不同种类面汤对蒲公英浆水发酵过程中pH、总酸、还原糖的变化情况和氨基酸、挥发性化合物的含量和组成,综合了浆水的色泽、风味、口感及接受度等感官评价指标,确定豌豆面汤为接菌发酵蒲公英浆水的在最佳底物面汤。结果表明,小麦面汤浆水与豌豆面汤浆水发酵速度及总酸含量均优于玉米面汤浆水。发酵后豌豆、小麦及玉米面汤浆水中分别含16、14、12种氨基酸,含量分别为12.893、5.700和2.195 mg/100 mL,分别含有挥发性物质28、28、27种。三种浆水中豌豆面汤浆水含氨基酸量显著高于其它面汤浆水。4-萜品醇、α-萜品醇、柠檬烯是三种浆水含量最高的挥发性物质,也是蒲公英菜浆水的主要挥发性物质。其中豌豆面汤有利于蒲公英浆水产烯萜类和烯萜醇类物质,玉米面汤有利于蒲公英浆水产脂,小麦面汤发酵蒲公英浆水产各类物质的能力介于豌豆和玉米面汤之间。感官评价中,以豌豆面汤为发酵底物的浆水,酸度醇厚,香味浓,感官评定分值最高。综上所述,豌豆面汤对蒲公英浆水发酵过程和结果均有积极影响。本实验对浆水的基本指标进行了测定,对浆水呈味起决定作用的氨基酸和挥发性化合物进行了定性及定量研究,为浆水产品的口感和品质定性提供了更准确的数据。可为后续蒲公英浆水及其他浆水产品的开发提供一定的实践经验。