乳酸菌发酵对油莎豆全粉面条品质的影响

吴隆坤, 胡文颢, 李 佩, 白 岩, 胡盛安

(沈阳师范大学 粮食学院, 沈阳 110034)

0 引 言

油莎豆(CyperusesculentusL.),别称虎坚果,是一种重要的多用途经济作物,原产非洲,在2016年农业部全国种植业结构调整规划后,成为大力推广的作物。其块茎富含脂肪、蛋白、淀粉、膳食纤维等成分,通常用于食用油、豆乳、休闲食品等加工材料[1]。油莎豆粉不含麸质蛋白和谷胶蛋白,因此对麸质过敏的人可以取代麦类面粉食用。油莎豆低温脱脂细化,可制成不易氧化和酸败的优质脱脂油莎豆粉,脱脂油莎豆面粉成分、口感与小麦类似,油莎豆蛋白的氨基酸比值系数为82.41%,是一种极具开发前景的的天然优质蛋白。油莎豆所含的淀粉是一种天然存在的慢消化淀粉,能够维持餐后的血糖稳定,可预防糖尿病、肥胖等疾病[2]。将油莎豆粉做成主食,是油莎豆在中国推广的重要途径。大量研究表明,乳酸菌发酵可提高谷物类、豆类、根茎类淀粉产品的加工特性,发酵后食品的咀嚼性等品质得到显著提高[3-6]。本研究是先利用乳酸菌发酵油莎豆粉,再将其与小麦粉混合制作面条,并从质构、蒸煮品质和感官评定等方面对面条的品质进行考察,为进一步利用油莎豆提供研究基础。

1 材料与方法

1.1 主要实验材料

高筋小麦粉:中粮利金(天津)粮油股份有限公司;油莎豆粉产自新疆;乳酸菌HH-P56(1010cfu·g-1):天益生物科技有限公司。

1.2 设备与仪器

紫外分光光度计721型:上海元析器有限公司生产;恒温发酵箱:上海精宏实验设备有限公司;CT3质构仪:上海保圣实业发展有限公司;pH酸度计:上海仪迈器科技有限公司;压面机:上海市巧媳妇食品机械有限公司。

1.3 发酵油莎豆粉制作

将乳酸菌按照4%,6%,8%,10%,12%比例加入油莎豆粉中,放入发酵箱中设置37℃进行发酵,发酵时间分别为0,2,4,6,8,10,12,14,16,18和20 h,发酵完成后将油莎豆粉放入烘箱在40 ℃进行低温烘干,测定发酵油莎豆粉的pH值和淀粉酶活性[6]。

1.3.1 发酵油莎豆粉pH值测定

取发酵后的油莎豆粉2.5 g加入22.5 mL去离子水中,用磁力搅拌器边搅匀边测定混合液中的pH值,平行3次测定求平均值[6]。

1.3.2 淀粉酶活性测定

采用碘量法进行淀粉酶活性测定。具体步骤为:取发酵后的油莎豆2.5 g,用2.0 g·L-1的CaCl2混合均匀后定容至25 mL,30 ℃水浴0.5 h后离心10 min(4 000 r·min-1),取上清液作为胞外淀粉酶提取液;将2.0 g·L-1淀粉溶液40 μL, 0.1 mol·L-1pH7的磷酸盐缓冲液4 μL以及淀粉粗酶提取液36 μL混合,在40 ℃水浴锅中水浴40 min,加入20 μL HCl(1 mol·L-1)于混合液中止水解;混合液中加入100 μL碘试剂反应2 min,取混合液150 μL加入96微孔板,置于酶标仪中,在580 nm波长读其吸光值[6]。根据淀粉-碘显色标准曲线计算淀粉降解量[7]。每分钟能水解1 μg淀粉所需的酶量定为酶活力单位(U·g-1)。

酶活计算公式:

(1)

式中:V为反应中酶液体积,mL;ρ为样品酶液的质量浓度,g·mL-1;t为酶反应时间,min。

1.4 乳酸菌发酵油莎豆粉面条的制作

乳酸菌含量为6%,与进行16 h发酵的油莎豆粉与小麦粉按照0,5%,10%,15%,20%,25%和30%进行混合,加入一定量水,利用手动压面机压制成长18 mm、宽2 mm、厚2 mm的面条,检测备用。

1.5 蒸煮品质[8]

1.5.1 最佳蒸煮时间

分别取油莎豆粉与小麦粉不同混合比例制成的面条各20根,放在500 mL水中,一直保持微沸状态,2 min后每隔30 s捞出一根,观察是否还有白芯存在,直到无白芯存在,停止计时,此时为最佳蒸煮时间。每个蒸煮时间测定3次,取平均值。

1.5.2 断裂率的测定[9]

将油莎豆粉与小麦粉不同混合比例制成的面条各20根放在500 mL水中,煮至最佳蒸煮时间,捞出放入冷水中,数出断条数n,计算断裂率,每个蒸煮时间测定3次,取平均值。

1.5.3 浑浊度的测定[6]

将500 mL水中的20根面条煮至最佳蒸煮时间,捞出面条,把面汤倒入1 000 mL烧杯中,然后放置冷却,之后加入蒸馏水定容至1 000 mL,搅匀,然后使用紫外分光光度计,在720 nm下测定其吸光度。各测定3次,取平均值。

1.5.4 损失率的测定[10]

取50 g面条,放在500 mL水中,煮至最佳蒸煮时间,捞出面条,把面汤倒入1 000 mL烧杯中,放置冷却,然后加水定容至1 000 mL,混匀。之后量出50 mL面汤倒入小烧杯中(小烧杯质量记作(m1),然后在95 ℃烘箱中烘干至恒重m2。计算损失率:

1.5.5 面条质构测定[11]

在500 mL水中放50根面条,煮至最佳蒸煮时间观察面条横切面中白芯刚好消失的时间,捞出放入冷水1 min后将面条捞出,用纸擦干水分。启用质构仪进行TPA质构分析,选用有机玻璃刀型探头TA7,测定数据。测试参数∶压缩比为70%,测前为2.0 mm·s-1,测试时间为1.0 mm·s-1,测后为2.0 mm·s-1,触发力为0.5 N。每组面条进行3次测试,取平均值。

1.5.6 色差分析

参照吴飞虎等[12]的方法,用色差仪分别测定乳酸发酵油莎豆粉面条的色差值。

1.5.7 感官评定

选择10人进行评定,按照我国行业标准《粮油检验 小麦粉面条加工品质评价》(GB/T 35875—2018)进行评定。感官评定见表1[13]。

表1 发酵面条感官评分标准Table 1 The sensory evaluation criteria for Cyperus vulgaris noodles

1.6 数据处理

实验结果采用SPSS 26分析软件进行数据统计分析,P<0.05表示有显著差异;采用origin作图软件进行作图。

2 结果与分析

2.1 接种量对油莎豆粉发酵的影响

淀粉-碘显色反应标准曲线方程为y=145.55x+0.163 2,R2=0.999,通过A580计算淀粉酶降解的淀粉含量,进一步计算淀粉酶的酶活。

植物乳杆菌活性受到pH影响较大,通过淀粉酶活性变化来确定乳酸菌最佳的发酵时间。结果表明,随着发酵时间的延长,油莎豆粉的pH值不断降低,接种20h接种量12%的油莎豆粉pH值低于4.5。淀粉酶活性从发酵初期到14 h时,可以看到淀粉酶活性缓慢变化,淀粉酶16 h时不同接种量的油莎豆粉的淀粉酶活性有了较为明显的提升,6% 接种量的酶活性在发酵16 h达到实验所有添加量的峰值700 U·g-1,且与4%的差异显著和8%的接种量差异显著(p<0.05)。因此,选择6%的乳酸菌添加量和发酵16 h作为发酵条件。

图1 接种量对发酵的影响Fig.1 Effect of inoculum on fermentation

2.2 油莎豆发酵面条的蒸煮品质

乳酸菌发酵的油莎豆粉面条的最佳蒸煮时间比普通小麦粉都要短,其中30%添加量的最佳蒸煮时间为2.67 min,时间短于小麦粉全粉的最佳蒸煮时间5.30 min,推测其原因是发酵油莎豆粉中油莎豆蛋白含量5.78%,形成的面筋网络比普通小麦粉较差,因此油莎豆粉面条的最佳蒸煮时间要短于普通小麦粉。随着油莎豆粉添加量的增加,断条率上升,同时整体蒸煮损失率和浑浊度均呈现上升趋势。徐一涵等[6]对发酵马铃薯中淀粉的研究发现,乳酸发酵时间较长会破坏马铃薯的蛋白质和脂肪结构,释放出集合的淀粉,从而造成面条损失率上升。蒸煮损失率和面汤浊度是评价面条品质好坏的主要指标,品质好的面条在制面过程中能形成致密且稳定面筋网络结构,将淀粉颗粒包裹在内,减少面条在煮制中的断条和淀粉溶出,因此蒸煮损失率和面汤浊度越低表明面条品质越好。

表2 不同比例发酵油莎豆粉面条烹煮特性的影响Table 2 Effect of addition of different fermented Cyperus vulgaris flour on cooking properties of fresh noodles

添加量不同的发酵油莎豆粉制成面条的质构见表3。结果表明,随着添加量的增加,面条的硬度不断增加,而且其内聚力和黏性都在不断降低,形成面条的能力逐渐降低,预实验添加量超过35%时,不能成条,主要与油莎豆粉中蛋白质组成有关。随着油莎豆粉添加量增加,面条的咀嚼性不断增加,黏性减小,几种添加量不同的面条的弹性变化并不明显。以往的研究表明,面条的口感与面条的硬度和咀嚼性成正相关,这样的面条具有更好的筋道口感[14],与本实验的感官评分一致,见表4。色度仪测量值的结果显示,随着油莎豆粉添加量的增加,亮度参数L*值逐渐降低,红绿参数A*与黄蓝参数B*都呈现上升趋势,总体面条的颜色变暗。感官评分得出发酵油莎豆粉含量越高,口感越好,添加量为30%的油莎豆粉感官评分为89.21±1.13,因此在面条中加入发酵油莎豆粉能够增加面条的风味。

表3 不同比例发酵油莎豆粉对面条质构的影响差值Table 3 Effects of different proportions of fermented Cyperus vulgaris powder on noodle texture

表4 不同比例发酵油莎豆粉面条色差值Table 4 Color difference values of fermented Cyperus vulgaris noodles with different proportions

3 结 语

本实验将添加乳酸菌发酵的油莎豆粉和小麦粉作原料制成面条,面条的质构特性和口感均有改善。研究对象是加工后的湿面条,结果表明,温度、湿度、干燥时间等加工条件对面条品质有影响。今后的研究要在加工工艺上进行优化,并在油莎豆品种选择、发酵油莎豆粉制品风味和营养组分变化及发酵菌种选择优化等方面做进一步研究。