本文系Food Science and Human Wellness原创编译，欢迎分享，转载请授权。
Introduction
糯米因其香糯黏滑的特点，常被加工制成汤圆（元宵）、年糕、糍粑、青团、麻团、粽子、甜酒等中华民族的传统特色食品，深受消费者喜爱。通常情况下糯米会在制粉后再作进一步的加工，糊化特性是糯米粉非常重要的特性之一，会影响产品的黏度、硬度、弹性、质地、口感等加工和食用品质，对糯米制品品质的提高具有重要意义。由于糯米粉容易受内在因素及外在因素的影响，其糊化特性会发生明显变化。课题组前期研究发现，乳酸菌发酵技术具有调控糯米粉糊化特性的作用，因此，哈尔滨商业大学食品工程学院王登宇博士、哈尔滨商业大学食品工程学院张娜教授及范洪臣讲师等在本文中将分离自糯米黏豆包自然发酵液中的优势乳酸菌（Lactobacillus brevis HSD001、Lactiplantibacillus plantarum HSD002、Lactobacillus acidophilus HSD003、Latilactobacillus sakei HSD004、Lacticaseibacillus rhamnosus HSD005）接种入糯米粉中，基于糯米粉的糊化特性构建复配乳酸菌发酵剂，通过复配乳酸菌发酵剂对糯米粉和糯米面团的理化性能和加工性能进行改良，以期为糯米食品的产业化开发提供理论支撑。
Results and Discussion
五株乳酸菌的发酵特性
图1A-B分别为5株乳酸菌发酵糯米粉的pH值和TTA值的变化情况。随着发酵时间的延长，乳酸菌产生乳酸和乙酸等有机酸使所有发酵糯米粉的pH值均逐渐降低，TTA值均逐渐升高。其中L. brevis HSD001发酵的糯米粉样品pH值最高，TTA值最低，说明L. brevis HSD001在糯米粉中的产酸性能较差。
五株乳酸菌发酵对糯米粉糊化特性的影响
如图2A-E所示，5株乳酸菌发酵的糯米粉峰值黏度（PV）整体上都是随着发酵时间的延长呈现出上升的趋势。此外，随发酵时间的延长，各发酵糯米粉的最终黏度（FV）的变化趋势与PV值的变化趋势基本一致。由于短时间发酵，糯米粉的黏度并没有显著增加；而长时间发酵，糯米粉的酸度过高，又会影响产品的感官品质。选择24 h作为发酵时间进行后续研究。由图2F和3A可知，除F Ⅰ-24 h外，其他样品的PV、TV和FV均高于对照样品的相应黏度（P＜0.05），说明L. brevis HSD001在提高糯米粉黏度方面并不令人满意。
衰减值（BDV）越低，样品的抗剪能力越强。如图3B所示，F Ⅰ-24 h的BDV值低于对照样品（P＜0.05）；F Ⅳ-24 h和F Ⅴ-24 h的BDV值与对照样品相近；而F Ⅱ-24 h和F Ⅲ-24 h的BDV值高于对照样品（P＜0.05）。上述结果表明，L. plantarum HSD002和L. acidophilus HSD003发酵的糯米粉的抗剪切性能和热稳定性并不理想。回生值（SBV）越低，样品的抗老化性能越强。如图3C所示，5株乳酸菌发酵后的糯米粉SBV值均低于对照样品（P＜0.05），说明这5株乳酸菌具有优良的抗老化性能，其中L. sakei HSD004和L. rhamnosus HSD005的抗老化效果较为突出。
乳酸菌发酵对糯米粉微观形态的影响
如图4A-H所示。所有样品中都出现了裂缝，FⅣ-24 h、FⅤ-24 h和FⅥ-24 h的裂缝比对照样品深，说明乳酸菌发酵作用加剧了颗粒的破裂。另外，未发酵糯米粉的颗粒形状不规则，表面相对光滑；而发酵的糯米粉颗粒表面受到乳酸菌及其代谢产物（酸和酶）的攻击，原有成分中的淀粉和蛋白质发生降解，颗粒表面受到不同程度的侵蚀，它们的颗粒表面明显变得粗糙、凹凸不平，并且表面还会出现一些小的孔洞。发酵糯米粉表面变得凹凸不平，增大了水分与其接触的面积；同时发酵后部分蛋白质被去除，糯米淀粉受到的包裹和束缚减少，更容易与水分接触，并且吸水能力、膨润能力增大，因此导致糊化特性参数中糊化黏度的升高。糯米粉颗粒表面的孔洞在有机酸和酶的持续作用下逐步深入到糯米粉颗粒的内部，会使糯米淀粉的精细结构及糯米蛋白结构/构象发生改变，最终影响糯米粉的理化特性和加工性能。
乳酸菌发酵对冷冻糯米面团可冻结水含量的影响
如图5所示。所有冷冻糯米面团中可冻结水含量（Fw）随着冷冻贮藏时间的延长呈现逐渐增加的趋势。Fw含量的增加是由于在长期冷冻贮藏过程中，糯米面团内部水分子发生了迁移和再分配，加速了冰晶的形成和扩大，从而增加了Fw的比例。此外，冰晶的增大破坏了糯米面团的网络结构，削弱了水和大分子物质（如淀粉和蛋白质）的结合。在每个冷冻贮藏期，糯米面团D Ⅳ、D Ⅴ和D Ⅵ的Fw含量均低于对照面团（D control）的Fw，说明乳酸菌发酵延缓了Fw的生成，并对面团产生了积极的影响。糯米面团在较长的冷冻贮藏后，D VI的Fw含量最低，说明复配乳酸菌发酵剂可以延缓冷冻糯米面团中结合水的分离，提高冷冻糯米面团的持水性和稳定性的效果优于单一菌株。
乳酸菌发酵对冷冻糯米面团黏弹性的影响
图6所示，所有糯米面团样品的G′均大于G″，tan δ＜1，表明所有糯米面团样品表现为类固体行为，具有典型的凝胶网络结构。tan δ值越低，说明淀粉类凝胶的刚性越大。如图6A-C所示，D Ⅵ的G′、G″最高，tan δ最低，说明D Ⅵ的黏弹性最好，其整体凝胶刚性最大。tan δ值的减小并不一定意味着糯米面团变硬，它可能表明糯米面团变得足够坚韧，可以抵抗外力的破坏。上述结果表明，复配乳酸菌发酵剂对糯米面团的黏弹性有积极作用，并且优于单一乳酸菌发酵。随后研究冷冻储藏对D control和D Ⅵ黏弹性的影响。随着冻藏时间的延长，D control和D Ⅵ的黏弹性均呈现先减小后增大的变化趋势，并且在每个冻藏时间内D Ⅵ的黏弹性始终优于D control（图6D-I）。图6J-L显示，冷冻贮存28 d的D Ⅵ-28 d比D control-28 d具有更好的黏弹性和刚性。因此，使用复配乳酸菌发酵剂提高糯米面团的黏弹性是一种可行并且较为理想的方法。
第一作者
王登宇，女，汉族，哈尔滨商业大学博士，主要研究方向为粮食、油脂及蛋白质工程；谷物及植物发酵技术。参与国家重点研发计划、国家自然科学基金、黑龙江省科技重大专项等多项课题研究；在国内外期刊公开发表学术论文10余篇，其中第一作者或通信作者论文8篇；参与编写教材2部；以第一发明人申请发明专利及实用新型专利6项，授权国家发明专利1项，授权实用新型专利1项。
通信作者
张娜，哈尔滨商业大学教授、博导、黑龙江省高层次人才，哈尔滨商业大学食品科学与工程一级学科后备带头人，哈尔滨商业大学谷物化学与粮油食品开发创新团队带头人。兼任中国食品科学技术学会理事、青年工作委员会副秘书长，中国粮油学会食品分会常务理事，黑龙江省食品科学技术学会副理事长兼秘书长，黑龙江省粮油学会副理事长，国内外多个期刊编委，审稿人。
先后获全民科学素质工作先进个人，黑龙江省委教育工委优秀共产党员，中国食品科学技术学会杰出青年奖，黑龙江省青年科技奖，黑龙江省优秀科技工作者，黑龙江省食品安全工作先进个人，哈尔滨市青年科技奖，哈尔滨市三八红旗手等多项荣誉称号。
先后主持并完成国家自然科学基金，国家重点研发计划子课题，黑龙江省百千万重大专项，中央支持地方优秀青年计划等各类国家、省部级项目25项，发表论文200余篇，其中SC I/EI收录60余篇，获得省级及行业科技奖励10项，申请发明专利30项，获得发明专利、实用新型等专利授权11项，主编、副主编、参编《现代食品分离技术》、《食品安全与卫生》等教材和专著8部。同国外同行共同编写Springer Nature Switzerland AG出版社《Pulses Processing and Product Development》一书。近五年参与制定行业标准1项，牵头制定团体标准2项。
通信作者
范洪臣，男，汉族，博士，1978年出生于黑龙江省克山县，2002年毕业于齐齐哈尔大学生物工程专业，获得工学学士学位；2008年毕业于东北农业大学应用微生物专业，获得理学硕士学位，2016年毕业于哈尔滨商业大学食品科学专业，获得工学博士学位。2010年10月进入哈尔滨商业大学食品工程学院任教。黑龙江省食品科学技术学会理事、黑龙江省发酵工程学会理事。2019年江南大学国内访问学者。多年来一直从事食品发酵领域的研究工作，特别是在工业发酵领域积累了较丰富的科研及实践经验，参与多项省部级科研课题。获省级科技进步三等奖1项，省教育厅科技进步奖1项。参与编写教材1部，发表论文6篇，其中SCI收录3篇，ISTP收录2篇。
Preparation of lactic acid bacteria compound starter cultures based on pasting properties and its improvement of glutinous rice flour and dough
Dengyu Wang,, Linlin Liu, Bing Wang, Wenjian Xie, Yanguo Shi, Na Zhang*, Hongchen Fan*
Key Laboratory of Food Science and Engineering of Heilongjiang Ordinary Higher Colleges, Key Laboratory of Grain Food and Comprehensive Processing of Heilongjiang Province, College of Food Engineering, Harbin University of Commerce, Harbin 150076, China
*Corresponding author.
Abstract
The effects of 5 lactic acid bacteria (LAB) fermentation on the pasting properties of glutinous rice flour were compared, and suitable fermentation strains were selected based on the changes of viscosity, setback value, and breakdown value to prepare LAB compound starter cultures. The results revealed that Latilactobacillus sakei HSD004 and Lacticaseibacillus rhamnosus HSD005 had apparent advantages in increasing the viscosity and reducing the setback and breakdown values of glutinous rice flour. In particular, the compound starter created using the two abovementioned LAB in the ratio of 3:1 had better performance than that using a single LAB in improving the pasting properties and increasing the water and oil absorption capacity of glutinous rice flour. Moreover, the gelatinization enthalpy of the fermented samples increased significantly. For frozen glutinous rice dough stored for 28 days, the viscoelasticity of frozen dough prepared by compound starter was better than that of control dough, and the freezable water content was lower than that of control dough. These results indicate that compound LAB fermentation is a promising technology in the glutinous rice-based food processing industry, which has significance for its application.
Reference:
WANG D Y, LIU L L, WANG B, et al. Preparation of lactic acid bacteria compound starter cultures based on pasting properties and its improvement of glutinous rice flour and dough[J]. Food Science and Human Wellness, 2024, 13(4): 2090-2101. DOI:10.26599/FSHW.2022.9250174.
本文编译内容由作者提供
编辑：梁安琪；责任编辑：孙勇
封面图片来源：图虫创意
为进一步促进动物源食品科学的发展，带动产业的技术创新，更好地保障人类身体健康和提高生活品质，北京食品科学研究院和中国食品杂志社将与陕西师范大学、新疆农业大学、浙江海洋大学、甘肃农业大学、大连民族大学、西北大学于2024年10月14-15日在陕西西安共同举办“2024年动物源食品科学与人类健康国际研讨会”。
长按或微信扫码了解详情
为加强企业主导的产学研深度融合，促进食品科研成果转化和服务地方经济产业，由全国糖酒会主办，北京食品科学研究院、中国食品杂志社和中粮会展（北京）有限公司承办的“食品科技成果交流会”将于2024年10月29-31日糖酒会期间在深圳国际会展中心举办，以当前食品科技发展趋势和食品产业发展的重点科技需求为导向，针对食品产业发展面临的重大科技问题，交流和借鉴国外经验，为广大食品科研工作者和生产者提供新的思路，指明发展方向。
长按或微信扫码进行注册
会议招商招展
联系人：杨红；电话：010-83152138；手机：13522179918（微信同号）
热门跟贴