微生物发酵对青稞挂面理化及感官特性的影响

焦捷，哈晓敏，杜艳，曹效海，郝静，王树林, *

1. 青海大学农牧学院（西宁 810016）；2. 青海省青藏高原农产品加工重点实验室（西宁 810016）；3. 青海省青稞资源综合利用工程技术研究中心（西宁 810016）

青稞（Hordeum vulgareL. var. Nudum Hook. f.）属于禾本科大麦属农作物，主要分布在西藏、青海、四川等高原地区，是青藏高原地区的主粮品种[1]。青稞中β-葡聚糖、蛋白质、纤维素和各类维生素含量较高，而糖类和脂肪含量相对于其他粮食作物来说较低，营养结构合理[2]。采用青稞粉和小麦粉混合制作面条，不仅可以保证面条的营养价值，更是实现青稞主食化的重要途径之一[3]。但青稞纤维素含量高、面筋蛋白含量少，青稞面条存在难成型、易断条等技术难题[4]。关于提升青稞面条品质的研究多集中在加入品质改良剂，包括无机盐[5]、食品胶[6]、酶制剂[7]等，或通过预处理方式包括糊化[8]及自然发酵[9]改善青稞面条口感及质构特性。有研究表明酵母发酵[10]或乳酸发酵[11]可缩短面团发酵时间，提升面条风味及营养特性，但由于绝大多数植物乳杆菌不能直接利用淀粉，单独采用植物乳杆菌发酵效率低，而采用复合菌种发酵改善青稞面条品质的研究较少。

因此，主要以青稞为原料，探究酵母菌、植物乳杆菌、复合菌种（m（酵母菌）∶m（乳酸菌）=1∶1）发酵对青稞面条的蒸煮特性、质构特性和感官品质的影响，为高品质青稞面条的加工提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

青稞（青海新丁香粮油有限责任公司）；小麦粉（青海新丁香粮油有限责任公司）；高活性干酵母（安琪酵母有限公司）；植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum，研究室保藏）。

1.2 试验设备

电子天平（JY1002/JY2003，湖南赫西仪器装备有限公司）；试验面条机（YMZD-350，广州旭众食品有限公司）；恒温发酵箱（XMTD-4000，上海一恒科学仪器公司）；鼓风干燥箱（101-3AB，北京中兴伟业仪器有限公司）；质构分析仪（TA-XT Plus，英国Stable Micro Systems公司）；高速万能粉碎机（KC-130，北京开创同和科技发展有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 菌种活化

菌种活化参照王金水等[12]和Andrea等[13]的方法。

1.3.2 青稞发酵粉制作工艺

去皮青稞颗粒→清洗→浸泡→压延→发酵→固液分离→烘干→制粉→筛粉

1.3.3 青稞面条制作工艺

面条的制作方法参照LS/T 3202—1993《面条用小麦粉》附录A的方法并略有改动[14-16]。

称取500 g小麦粉面粉（含15%发酵青稞粉）过筛→和面→熟化→压片→静置→切条→垂挂干燥

1.3.4 单因素试验

1.3.4.1 酵母发酵单因素试验

以挂面的蒸煮特性和质构为指标，研究酵母发酵时间（2，4，6，8和10 h）和发酵温度（24，27，30，33和36 ℃）对青稞挂面理化及感官特性的影响。

1.3.4.2 植物乳杆菌发酵时间的单因素试验

以挂面的蒸煮特性和质构为指标，研究植物乳杆菌发酵时间（1.0，1.5，2.0，2.5和3.0 d）对青稞挂面理化及感官特性的影响。

1.3.5 发酵菌种筛选

酵母发酵试验：根据酵母菌单因素试验结果，将压延后的青稞在酵母菌最适生长温度30 ℃下，发酵6h，酵母接种量0.6%。

植物乳杆菌发酵试验：根据植物乳杆菌单因素试验结果，将压延后的青稞在植物乳杆菌的最适生长温度37 ℃下，发酵1 d，植物乳杆菌接种量3%。

复合菌种发酵试验：将压延后的青稞在37 ℃下接种植物乳杆菌，发酵1 d后再接入酵母菌继续发酵6 h，接种量m（酵母菌）∶m（乳酸菌）=1∶1。

将发酵青稞粉制成挂面，以挂面的蒸煮特性、TPA值和感官评定为指标选取最优发酵菌种。

1.3.6 正交试验

根据发酵菌种筛选结果，选择酵母菌为发酵菌种，参考王磊鑫等[17]对酵母发酵接种量的研究及单因素试验结果，选择发酵时间、发酵温度和菌种接种量为因素，选用三因素三水平正交表，以断条率及质构特性为指标，确定青稞挂面最佳发酵工艺条件。正交试验因素与水平见表1。

1.4 指标测定方法

1.4.1 面条蒸煮特性测定

参照师俊玲等[18]的方法，测定面条蒸煮时间、断条率及吸水率。

1.4.2 感官评定

参考LS/T 3202—1993《中华人民共和国行业标准面条用小麦粉》中面条质量评分方法，对青稞挂面进行感官评价。

表1 正交试验设计表

表2 面条感官品评项目及标准

1.4.3 TPA质构的测定

取3根蒸煮后的面条，间隔均匀地摆放在测试台中间，用p35探头进行压缩测试，测试过程的参数为测试前速度2.0 mm/s、测试中速度0.8 mm/s、测试后速度0.8 mm/s，型变量0.8%，感应力5 g，2次压缩间隔时间2 s。单个样品进行3次重复测试。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 酵母发酵时间对青稞挂面理化及感官品质的影响

2.1.1.1 酵母发酵时间对青稞面条蒸煮特性的影响

以酵母为发酵菌种，发酵时间对青稞面条蒸煮特性的影响见图1。

由图1（A）可知，随着发酵时间延长，青稞面条的吸水率呈波动变化趋势，发酵2 h时，青稞面条吸水率最高，为121.2%；由图1（B）可知，青稞面条断条率与最佳蒸煮时间随发酵时间增长呈负相关，即断条率低时蒸煮时间长。发酵时间6 h时断条率达到最低，为14.3%，蒸煮时间最长，为10.5 min。由于随着发酵时间延长，酵母会破坏青稞中蛋白质和脂肪，使原来被结合的淀粉释放出来，从而使其糊化时溶胀性增强，但发酵时间过长，淀粉链被深度降解、打断，从而使得面条很容易被煮烂，影响蒸煮特性。

2.1.1.2 酵母发酵时间对青稞面条质构特性的影响

以酵母为菌种，发酵时间对青稞面条质构的影响见表3。

由表3可知，在相同发酵温度、不同发酵时间下，青稞面条的硬度、黏性、弹性和咀嚼性数值有明显差异（p＜0.05），说明发酵时间能影响青稞面条质构特性。综合质构参数发现发酵6 h时青稞面条的硬度、弹性和咀嚼性均高于其他组，黏性均低于其他组。

2.1.2 酵母发酵温度对青稞挂面理化及感官品质的影响

2.1.2.1 酵母发酵温度对青稞面条蒸煮特性的影响

以酵母为菌种，发酵温度对青稞面条的蒸煮特性的影响见图2。

由图2（A）可知，随着发酵温度升高，青稞面条吸水率变化呈波动趋势，发酵温度30 ℃时吸水率最高，为121.7%；由图2（B）可知，青稞面条断条率与最佳蒸煮时间随发酵温度升高呈负相关。发酵温度30℃时，青稞面条断条率最低，为12.2%，最佳蒸煮时间最高，为10.2 min，青稞面条蒸煮特性较好。

图1 发酵时间对青稞面条蒸煮特性的影响

表3 酵母发酵时间对青稞面条质构的影响

2.1.2.2 酵母发酵温度对青稞面条质构特性的影响

以酵母为菌种，温度对青稞面条的蒸煮特性的影响见表4。

由表4可知，在相同发酵时间、不同发酵温度下，硬度、弹性和咀嚼性各有不同，综合质构特性数据发现30 ℃发酵组面条的硬度、弹性和咀嚼性数值均高于其他发酵温度组，黏性均低于其他发酵温度组。

图2 发酵温度对青稞面条蒸煮特性的影响

表4 发酵温度对青稞面条质构特性的影响

根据蒸煮指标及质构指标可见，发酵温度30 ℃时青稞面条品质最佳。由于随着发酵温度升高，逐渐达到微生物生长和代谢酶类的最适温度，酶类活动增强，影响青稞中淀粉含量，从而影响青稞面条品质。但温度过低时，酶活性低，发酵速度缓慢；温度过高时，容易产生杂菌影响面条品质。

2.1.3 植物乳杆菌发酵时间对青稞挂面理化及感官品质的影响

参考徐一涵等[19]植物乳杆菌的最佳发酵温度及接种量。37 ℃下，用植物乳杆菌发酵青稞，不同发酵时间下测得的面条质构指标见表5。植物乳杆菌发酵时间对青稞面条质构特性无明显影响（p＞0.05），由于植物乳杆菌在发酵过程中其自身代谢产酶能力不足，不能直接利用青稞中的淀粉等营养物质，发酵效率较低。根据试验结果确定植物乳杆菌发酵时间1 d、发酵温度37 ℃、接种量3%。

表5 乳酸发酵时间对青稞质构特性

2.2 发酵菌种筛选

2.2.1 不同菌种发酵对青稞面条蒸煮特征的影响

不同菌种发酵对青稞面条蒸煮特性的影响见表6。

采用不同的菌种发酵青稞，青稞面条的断条率、蒸煮时间及吸水率各有不同。其中酵母菌和复合菌种发酵能更好改善青稞面条蒸煮特性，尤其是酵母发酵后的青稞面条断条率均低于其余发酵组，蒸煮时间和吸水率均高于其余发酵组。

表6 不同发酵菌种对青稞面条蒸煮特性的影响

2.2.2 不同菌种发酵对青稞面条质构特征的影响

不同菌种发酵对青稞面条TPA质构的影响见表7。

3组不同菌种发酵的青稞面条中，酵母菌和复合菌发酵的面条质构参数均优于其余2组，与未发酵组面条相比有明显差异（p＜0.05），其中复合菌发酵的面条在硬度、弹性和咀嚼性数值上略低于酵母发酵的面条，黏性无差异（p＞0.05），植物乳杆菌发酵面条的硬度、弹性、咀嚼性数值均低于其余2组。

2.2.3 不同菌种发酵对青稞面条感官品质的影响

不同菌种发酵对青稞面条感官评质的影响见图3。

在3组不同菌种发酵的青稞面条中，酵母发酵的青稞面条感官评分最高，其次为复合菌种发酵及植物乳杆菌发酵，此结果与质构特性及蒸煮特性的结果一致，说明采用酵母发酵可更好地改善青稞面条质构特性、蒸煮特性及感官品质。

表7 不同发酵菌种对青稞面条质构特性的影响

图3 不同菌种发酵对青稞面条感官品质的影响

2.3 正交试验结果

采用L9(33)正交表进行正交优化试验。正交试验结果见表8。

由表8可知，发酵温度、接种量和发酵时间对断条率的影响大小为接种量＞发酵温度＞发酵时间；各因素对面条硬度、黏性和弹性的影响顺序为接种量＞发酵时间＞发酵温度；各因素对面条咀嚼性的影响顺序为接种量＞发酵温度＞发酵时间；可见对青稞面条断条率及质构特性数值影响最大的因素均为接种量，而发酵温度及发酵时间对2个指标的影响大小不同，且最优组合不同。分析得出，发酵温度在A3水平，面条断条率最低，硬度和咀嚼性最高；接种量在B3水平，面条咀嚼性最高，黏性和断条率最低；接种时间在C2水平，面条弹性和咀嚼性最好。因此确定酵母发酵青稞面条制作工艺最优发酵条件为A3B3C2，即发酵温度32 ℃、发酵时间6 h、接种量0.8%，此时青稞面条断条率最低，为10%，咀嚼性最高，为0.49 mJ，黏性相对较低，为0.67 mJ，弹性相对较高，为0.55 mm，硬度适中，为28.87 g。

表8 正交试验结果

接表8

3 结论

试验探讨不同菌种发酵对青稞挂面理化及感官特性的影响。结果表明，发酵后青稞面条的蒸煮特性、感官品质及质构特性均有所改善，说明发酵能改善青稞挂面品质。对比不同菌种发酵对青稞面条品质的影响，结果发现酵母发酵相比植物乳杆菌发酵及复合菌种发酵能更大程度改善青稞面条品质。通过对酵母发酵温度、发酵时间、菌种接种量进行单因素试验及正交优化，确定酵母发酵青稞面条适宜发酵工艺，此工艺条件下青稞面条断条率低，咀嚼性高，黏性低，感官品质好，该试验结果对开发青稞主粮化产品具有参考价值。