李曉娜，亓鑫，趙卉，李定邦，楊強(qiáng)*

1(沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，遼寧 沈陽，110866) 2(沈陽產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗院，遼寧 沈陽，110022)

我國是世界玉米第二生產(chǎn)大國，玉米的種植面積和產(chǎn)量都僅次于水稻，居于糧食作物第二位[1]。玉米具有豐富的營養(yǎng)和重要的保健作用[2]，除含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、胡蘿卜素外，還含有約為稻米、小麥的5～10倍的核黃素等多種維生素，這些物質(zhì)對預(yù)防心臟病、癌癥等疾病有很大的作用[3]。盡管玉米營養(yǎng)豐富，但作為玉米加工產(chǎn)物中重要一員的玉米粉食用仍然受到很大限制。這主要是因為玉米粉蛋白質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)與小麥蛋白有著很大不同，加工過程中難以形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不適合加工制作面條等面制品，這極大地限制了玉米粉在主食加工方面的應(yīng)用[4]，以至于玉米粉長期被當(dāng)作飼料和工業(yè)原料使用，造成食品資源的極大浪費[5]。

改變玉米粉的食用品質(zhì)和加工品質(zhì)的方法有很多種，但隨著人們生活水平的提高，食品的天然、安全將是未來的發(fā)展趨勢，因此，微生物發(fā)酵法改性玉米粉具有更大的優(yōu)勢及廣闊的發(fā)展前景。課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，從泡菜中分離出的植物乳桿菌發(fā)酵玉米粉，可以提高玉米粉的黏度和保水力，凝膠特性也都得到很大改善。所以，本研究以植物乳桿菌發(fā)酵改性玉米粉為原料，探究發(fā)酵改性玉米粉制備面條的最佳配方，為玉米主食化的發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum)為本研究室保藏；玉米粉，沈陽某大型超市；蛋白胨、酵母膏、牛肉膏、檸檬酸氫二銨、葡萄糖、吐溫80、乙酸鈉、K2HPO4、MgSO4、MnSO4、CaCO3、瓊脂，鼎國生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

高壓滅菌鍋，上海三申醫(yī)療器械有限公司；恒溫培養(yǎng)箱,南京試驗儀器廠；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(DHG-9246A型),上海精宏試驗儀器設(shè)備有限公司；超凈工作臺,中國海爾集團(tuán)；電子天平(ALC-210.2型),北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；精密pH計,上海雷磁公司；紫外/可見分光光度計(UV5100),上海元析儀器有限公司；質(zhì)構(gòu)儀(CT-3),美國博勒飛公司。

1.3 方法

1.3.1 菌種活化

將配置好的MRS固體培養(yǎng)基倒入平板培養(yǎng)皿中，經(jīng)過滅菌后劃線接入菌種，在最適溫度下培養(yǎng)24 h，觀察菌落，挑選其中菌落生長較好者，接入經(jīng)過滅菌后的100 mL MRS液體培養(yǎng)基中，在最適溫度下培養(yǎng)24 h后，取1 mL菌液稀釋10-2、10-3、10-4、10-5、10-6、10-7，接入帶有MRS固體培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿中培養(yǎng)24 h后，平板計數(shù)，若菌落數(shù)超過30個，則可以使用，若小于30個，則繼續(xù)培養(yǎng)。

乳酸菌進(jìn)行活化增殖培養(yǎng)后，接種至MRS液體培養(yǎng)基，在37 ℃條件下培養(yǎng)24～48 h，直到乳酸菌濃度達(dá)到3×108CFU/mL[6]。

1.3.2 發(fā)酵玉米粉的制備

取玉米粉50 g，加人150 mL水，調(diào)節(jié)乳液的初始pH值在菌種適宜的生長范圍內(nèi)，在無菌室接入1 g乳酸菌濕菌體。將接種好的玉米粉放入電熱恒溫培養(yǎng)箱中。40 ℃反應(yīng)60 h后取出，用清水清洗乳液中的酸成分，直至乳液沒有酸味為止，放入干燥箱中干燥48 h，溫度控制在35 ℃以下[7]。

1.3.3 玉米面條制作

取發(fā)酵玉米粉50 g，添加50 mL純凈水與復(fù)配添加劑，人工和面，混勻后室溫醒發(fā)10 min。壓片。用壓面機(jī)在2 mm處壓面1次，合面2次；再用3.5 mm處分6次延壓至1 mm。再將面片通過壓面機(jī)切割成2 mm寬的玉米面條[8]。

1.3.4 影響玉米面條品質(zhì)的單因素試驗[9]

1.3.4.1 谷朊粉添加量對玉米面條品質(zhì)的影響

稱取5份質(zhì)量為50 g的改性玉米粉，控制谷朊粉的添加量為3%、4%、5%、6%、7%，固定沙蒿膠的添加量為1%，黃原膠的添加量為0.4%。以質(zhì)構(gòu)穿刺功和感官評定作為指標(biāo)，探討谷朊粉對玉米面條品質(zhì)的影響。

1.3.4.2 沙蒿膠添加量對面條品質(zhì)的影響

稱取5份質(zhì)量為50 g的改性玉米粉，控制沙蒿膠的添加量為0.8%、1%、1.2%、1.4%、1.6%，固定谷朊粉的添加量為4%，黃原膠的添加量為0.4%。以質(zhì)構(gòu)穿刺功和感官評定作為指標(biāo)，探討沙蒿膠對玉米面條品質(zhì)的影響。

1.3.4.3 黃原膠添加量對面條品質(zhì)的影響

稱取5份質(zhì)量為50 g的改性玉米粉，控制黃原膠的添加量為0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%，固定谷朊粉的添加量為4%，沙蒿膠的添加量為1%。以質(zhì)構(gòu)穿刺功和感官評定作為指標(biāo)，探討黃原膠對玉米面條品質(zhì)的影響。

1.3.5 正交試驗

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，進(jìn)一步研究谷朊粉添加量(A)、沙蒿膠添加量(B)、黃原膠添加量(C)等因素對玉米面條品質(zhì)的影響，每個因素選取3個對發(fā)酵改性玉米面條穿刺功和感官評分影響較大的水平，建立L9(33)正交試驗。

1.3.6 面片抗穿刺性能測定

在物性分析儀上對玉米面片進(jìn)行穿刺試驗，試驗參數(shù)為：測試模式為壓縮，測試速度2 mm/s，以總功為指標(biāo)對面皮抗穿刺特性進(jìn)行分析。測試參數(shù)如下：探頭類型TA29，測試速度2.00 mm/s，觸發(fā)力7.0 g，壓縮距離8 mm，每個樣品重復(fù)3～5次[6]。

1.3.7 玉米面條感官鑒評

參照商務(wù)部掛面檢驗標(biāo)準(zhǔn)SB/T 10068。用500 mL燒杯取300 mL純凈水，在電磁爐上煮沸，取已制作好的玉米面條20根，放入燒杯中煮至最佳蒸煮時間，撈出以流動的涼水沖淋約10 s，請6位事先經(jīng)過感官鑒評訓(xùn)練的人員品嘗。面條的感官鑒評標(biāo)準(zhǔn)見表1[7]。

表1 面條品嘗項目與評分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Noodle tasting items and scoring standards

1.3.8 發(fā)酵改性玉米面條品質(zhì)指標(biāo)測定[10]

1.3.8.1 改性玉米面條的最佳蒸煮時間測定

參照商務(wù)部掛面檢驗標(biāo)準(zhǔn)SB/T 10068—1992。用500 mL燒杯取300 mL純凈水，在電磁爐上煮沸，取已制作好的玉米面條40根，放入燒杯中，保持燒杯水微沸狀態(tài)，5 min后每隔30 s取出1根面條，用刀片將面條傾斜切斷，觀察面條中間是否仍然有白硬芯線存在，當(dāng)面條中白硬芯線完全消失時為面條最佳蒸煮時間。

1.3.8.2 改性玉米面條斷條率的測定

參照商務(wù)部掛面檢驗標(biāo)準(zhǔn)SB/T 10068—1992。用500 mL燒杯取300 mL純凈水，在電磁爐上煮沸，取已制作好的玉米面條40根，放入燒杯中，達(dá)到面條最佳蒸煮時間時撈出，計算面條斷裂的數(shù)量。

1.3.8.3 改性玉米面條吸水率的測定

準(zhǔn)確稱取4 g制作好的玉米面條，放到盛有300 mL沸水的燒杯中，保持水在微沸狀態(tài)，將玉米面條煮至最佳時間，立即撈起放在濾水漏網(wǎng)上，在自來水里浸10 s，5 min后稱重，計算玉米面條吸水率:

(1)

式中：m1,玉米面條干質(zhì)量，g；m2,煮熟后玉米面條的質(zhì)量，g。

1.8.3.4 面湯渾濁度測定

取面條吸水率測定后的面湯靜置15 min，取上清液在720 nm處測定吸光度。

2 結(jié)果與分析

2.1 改性玉米粉制備面條工藝優(yōu)化試驗結(jié)果

2.1.1 改性玉米粉制備面條工藝的單因素試驗結(jié)果

2.1.1.1 谷朊粉添加量對玉米面條品質(zhì)的影響

谷朊粉又稱活性面筋粉、小麥面筋蛋白，是從小麥(面粉) 中提取出來的天然蛋白質(zhì)，具有黏性、彈性、延伸性、薄膜成型性和良好的機(jī)械性能等特點，是一種優(yōu)良的面團(tuán)改良劑[8]。由圖1可知，谷朊粉對面團(tuán)穿刺功的影響較大，隨著谷朊粉的不斷加入，面團(tuán)穿刺功在不斷升高，尤其在4%～6%變化較為明顯。感官評價結(jié)果在5%～7%變化明顯，綜合考慮后選擇谷朊粉添加量為5%、6%、7%進(jìn)行正交試驗。

圖1 谷朊粉添加量分別對穿刺功與感官評價的影響Fig.1 Effect of gluten meal addition on puncture and sensory evaluation

2.1.1.2 沙蒿膠添加量對玉米面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性影響

沙蒿膠主要由葡萄糖、半乳糖、甘露糖、阿拉伯糖、木糖等組成的一種具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的多糖類物質(zhì)，其黏度較大，約為明膠的1 800倍[9]。由圖2可知，沙蒿膠對玉米面皮穿刺功的影響比較明顯，隨著沙蒿膠的不斷加入，玉米面皮穿刺功在先升后降，尤其在1%～1.4%變化極為明顯，1.4%～1.6%變化不是很明顯。感官鑒評得分在0.8%～1.2%間變化明顯，1.2%～1.6%變化較小，綜合考慮選擇沙蒿膠添加量為1%、1.2%、1.4%進(jìn)行正交試驗。

圖2 沙蒿膠添加量分別對穿刺功與感官評價的影響Fig.2 Effect of the addition amount of Artemisia argyi on puncture and sensory evaluation

2.1.1.3 黃原膠添加量對玉米面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性影響

黃原膠又稱黃膠、漢生膠，是一種由單黃胞桿菌發(fā)酵產(chǎn)生的細(xì)胞外酸性雜多糖。黃原膠是目前國際上集增稠、懸浮、乳化、穩(wěn)定于一體，性能最優(yōu)越的生物膠[9]。由圖3可知，黃原膠對玉米面皮穿刺功的影響較為明顯，隨著黃原膠的不斷加入，玉米面皮穿刺功在不斷升高，尤其在0.3%～0.5%變化較為明顯，0.5%后變化不是很明顯。感官鑒評得分在0.4%～0.6%間變化明顯，綜合考慮后選擇黃原膠添加量為0.4%、0.5%、0.6%進(jìn)行正交試驗。

圖3 黃原膠添加量分別對穿刺功與感官評價的影響Fig.3 Effect of the addition amount of xanthan gum on puncture function and sensory evaluation

2.1.2 改性玉米粉制備面條工藝的正交試驗結(jié)果

乳酸菌法改性玉米粉中不同種類改良劑添加量的正交設(shè)計及結(jié)果如表2和表3所示。

表2 正交試驗因素水平Table 2 Factor and level of orthogonal experiment

表3 正交試驗結(jié)果Table 3 Result of orthogonal experiment

由表3可知，各因素對面團(tuán)體系穿刺功的影響次序依次是谷朊粉添加量(A)>黃原膠添加量(C)>沙蒿膠添加量(B)。各因素對面團(tuán)體系感官鑒評的影響次序依次是黃原膠添加量(C)>谷朊粉添加量(A)>沙蒿膠添加量(B)。經(jīng)綜合考慮，確定發(fā)酵玉米粉制備工藝最佳條件為A3B2C1，即谷朊粉添加量為6%、黃原膠添加量0.6%，沙蒿膠添加量為1.2%，在此條件下面團(tuán)穿刺功為1.5 mJ，感官鑒評得分為80.30分。

2.2 改性前后玉米粉面條與小麥粉面條蒸煮品質(zhì)比較

由表4可知，玉米面條中金黃色的芯線完全消失的時間為7 min，故最佳蒸煮時間為7 min；40根玉米面條斷條0根，斷條率為0，符合SB/T 10068標(biāo)準(zhǔn)中面條斷條率≤5%的要求；改性玉米面條吸水率為159%；蒸煮損失率9.7%，符合SB/T 10068標(biāo)準(zhǔn)中面條烹調(diào)損失率≤10%的要求。分析比較發(fā)現(xiàn)，改性玉米粉的最佳蒸煮時間、斷條率、吸水率和蒸煮損失率4個指標(biāo)均與小麥粉面條比較接近，所以在一定程度上其面條品質(zhì)與小麥粉相當(dāng)。其原因可能是由于植物乳桿菌發(fā)酵過程中的代謝產(chǎn)物水解了部分淀粉、蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)，同時，淀粉分子表面也存在大量孔洞，所以，小分子物質(zhì)的增加及淀粉分子的孔洞使得經(jīng)過發(fā)酵的玉米粉結(jié)構(gòu)更為松散且吸水能力大大增加，使得其彈性及黏性大幅度提升。而未改性的玉米粉由于其蛋白質(zhì)不能形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即使在添加改良劑的情況下，也無法和成面團(tuán)。

表4 改性前后玉米粉面條與小麥粉面條蒸煮品質(zhì)比較Table 4 Comparison of cooking quality of corn flournoodles and wheat flour noodles before andafter modification

3 結(jié)論

本試驗通過單因素試驗和正交試驗發(fā)酵改性玉米面條的最佳配方為谷朊粉添加量6%，沙蒿膠添加量1.2%，黃原膠添加量0.6%。此工藝條件下所制得的發(fā)酵改性玉米面條最佳蒸煮時間為7 min，吸水率為159%，吸光度為0.119，有較低的渾濁度。同時，研究表明乳酸菌發(fā)酵玉米粉改進(jìn)了玉米粉的加工特性，大大減少了玉米粉成團(tuán)需要加入的添加劑用量，而且經(jīng)過發(fā)酵作用的玉米粉制備的玉米面條成條性好，久煮不化，損失率低。主要原因是因為乳酸菌的發(fā)酵作用改變了玉米粉內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)，使得玉米粉具有更多的親水集團(tuán)，從而使玉米粉更容易形成面團(tuán)。