發(fā)酵食品對(duì)大米品質(zhì)的影響

發(fā)酵食品對(duì)大米品質(zhì)的影響

生大米發(fā)酵食品是指將大米浸泡在一定溫度下（通常用自來水浸泡），然后根據(jù)產(chǎn)品要求加工成不同品種的食品。在我國,生米發(fā)酵食品有著悠久的歷史,如傳統(tǒng)的米粉,米果,糍粑等等都是將大米經(jīng)過浸泡發(fā)酵后制成的。實(shí)踐證明經(jīng)過發(fā)酵后制成的食品在口感、風(fēng)味上都有較大的改善。目前,營(yíng)養(yǎng)米粉的生產(chǎn)、大米蛋白和大米淀粉的提取、大米飲料的研制以及酒精、味精、檸檬酸和淀粉糖等生物加工產(chǎn)品的生產(chǎn)都采用生米發(fā)酵技術(shù)。原料和發(fā)酵條件不同對(duì)發(fā)酵米食品的品種和風(fēng)味有重要影響。發(fā)酵型米粉是目前研究作多的產(chǎn)品,但我國的其他發(fā)酵米制品多以手工制作,研究多集中在發(fā)酵工藝的研究、成分變化、物化性質(zhì)等方面,在微生物發(fā)酵機(jī)理以及淀粉分子結(jié)構(gòu)變化等方面研究的較少,缺乏工業(yè)化生產(chǎn)的理論指導(dǎo),使我國生米發(fā)酵制品的現(xiàn)代化發(fā)展比較緩慢。1營(yíng)養(yǎng)發(fā)酵對(duì)米粉的作用根據(jù)不同的產(chǎn)品,其發(fā)酵工藝存在較大的差異。發(fā)酵對(duì)改善和提高大米食品的品質(zhì)起著重要的作用,一些生米發(fā)酵食品的發(fā)酵條件及產(chǎn)品特點(diǎn)見表1。調(diào)節(jié)發(fā)酵時(shí)間和溫度,控制發(fā)酵程度,可以獲得不同的結(jié)果,生產(chǎn)不同品種和風(fēng)味的產(chǎn)品。就乳酸菌來說35℃最適合其生長(zhǎng),發(fā)酵時(shí)間為16h時(shí)其活菌數(shù)達(dá)到最大,若發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)則菌數(shù)會(huì)下降;就發(fā)酵米來說,發(fā)酵溫度越高,米粒吸水速度越快,所以適當(dāng)提高發(fā)酵溫度可以加快米粒達(dá)到飽和吸水量的時(shí)間,但是溫度過高會(huì)導(dǎo)致熱溶性物質(zhì)的損失。發(fā)酵時(shí)間越長(zhǎng),米粒吸水越多,但發(fā)酵時(shí)間過長(zhǎng)可能會(huì)造成水溶性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失。對(duì)于米乳飲料,發(fā)酵的主要作用是讓大米淀粉形成均勻的顆粒分散在分散介質(zhì)中,從而提高飲料的穩(wěn)定性;糍粑的發(fā)酵是使糯米更易糊化和更粘結(jié),從而獲得更粘稠的產(chǎn)品;米果的發(fā)酵是使淀粉易膨化,質(zhì)地疏松;米粉的發(fā)酵是為了改變大米中的化學(xué)組分而且賦予米粉很好的口感和風(fēng)味。另外,大米發(fā)酵對(duì)米粉還有以下作用:(1)增加凝膠強(qiáng)度在發(fā)酵過程中,由于直鏈淀粉的含量增加和發(fā)酵產(chǎn)物乳酸的作用,在酸性條件下淀粉分子間易于聚合,有利于形成更好的凝膠網(wǎng)絡(luò),使凝膠的剛度和抵抗形變的能力增強(qiáng),且凝膠形成速度也較快。(2)提高凝膠抗老化性能淀粉體系長(zhǎng)期存放過程中的老化主要是由大米淀粉中支鏈分子的重結(jié)晶引起。發(fā)酵后,支鏈淀粉含量的降低使凝膠在儲(chǔ)藏過程中淀粉重結(jié)晶的能力減弱,從而使凝膠具有良好的抗老化性能。而且發(fā)酵后凝膠體系中酸性環(huán)境也使淀粉重結(jié)晶受阻,減緩老化速度。(3)改善風(fēng)味,增強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)發(fā)酵后米粉更筋道,有嚼勁,且更潔白透明。由于發(fā)酵過程中脂肪和蛋白質(zhì)的溶出,與其結(jié)合的淀粉得以釋放,從而易于形成氫鍵締合,增強(qiáng)了米粉的組織結(jié)構(gòu)和有序結(jié)構(gòu),使米粉具有良好的質(zhì)地,口感韌性好。經(jīng)過乳酸菌的發(fā)酵,維生素、氨基酸、礦物質(zhì)元素等從淀粉中游離出來,從而使食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和消化率增加。2大米發(fā)酵的微生物大米中含有75%左右的淀粉,9%左右的蛋白質(zhì)以及少量的脂肪。在一定的水分和溫度下,大米中的乳酸菌、酵母菌、霉菌和芽孢桿菌等微生物會(huì)利用這些物質(zhì)生長(zhǎng),即對(duì)大米進(jìn)行發(fā)酵。目前我國大米發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)主要采用自然發(fā)酵,在發(fā)酵的過程中,微生物的數(shù)量和菌相發(fā)生了很大的變化,對(duì)于發(fā)酵米制品的風(fēng)味和品質(zhì)起著很重要的作用。2.1分離淀粉對(duì)乳酸菌生長(zhǎng)和淀粉發(fā)酵的影響乳酸菌是大米原料中含量最多的微生物,其次是酵母菌和霉菌。發(fā)酵開始后,乳酸菌大量繁殖,逐漸成為優(yōu)勢(shì)菌種,產(chǎn)生的乳酸使pH值顯著下降,抑制了其他微生物的生長(zhǎng),也抑制了腐敗。發(fā)酵后期,厭氧菌占總菌數(shù)的90%以上,而乳酸菌則占厭氧菌的95%以上。乳酸菌的生長(zhǎng)主要是利用單糖和少量的二糖,對(duì)淀粉基本沒有降解作用。大米中含有少量的單糖、二糖和75%左右的淀粉,同時(shí)還含有一定量的淀粉酶。淀粉在淀粉酶的作用下,在浸泡過程中分解成單糖,其產(chǎn)物可被乳酸菌利用。乳酸菌在發(fā)酵過程中產(chǎn)生了乳酸,賦予發(fā)酵型大米食品獨(dú)特而柔和的酸味,而且具有一定的防腐作用。2.2酵母菌對(duì)淀粉的降解作用發(fā)酵剛開始時(shí),酵母菌的生長(zhǎng)比較迅速,隨著發(fā)酵液中溶氧的減少,酵母菌的生長(zhǎng)受到抑制,數(shù)量不再增長(zhǎng)。酵母菌生長(zhǎng)主要是利用寡糖,對(duì)淀粉也基本沒有降解作用。大米中含有少量的單糖,可被酵母菌利用。酵母菌對(duì)大米發(fā)酵產(chǎn)品的風(fēng)味的形成有較重要的作用,可以產(chǎn)生輕微的酒精味以及獨(dú)特的酸味。2.3乳酸含量對(duì)芽孢菌生長(zhǎng)的影響原料大米中芽孢菌主要以芽胞的形式存在,發(fā)酵開始芽孢菌也開始萌發(fā)生長(zhǎng),但隨著發(fā)酵中乳酸含量的增加,pH值下降,芽孢菌的生長(zhǎng)受到抑制,重新轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài),仍以芽孢的形式生存。對(duì)于發(fā)酵風(fēng)味的形成作用不大。2.4發(fā)酵過程中細(xì)菌的生長(zhǎng)霉菌對(duì)淀粉、脂肪和特別是蛋白質(zhì)有一定的降解作用,但由于霉菌是好氧性細(xì)菌,主要在發(fā)酵液表面生長(zhǎng),所以在整個(gè)發(fā)酵過程中沒有明顯的變化。霉菌的數(shù)量雖少,但對(duì)于發(fā)酵過程風(fēng)味的形成是否有其獨(dú)特的作用還不清楚。生米發(fā)酵過程一些主要微生物的作用歸納如表2。3發(fā)酵對(duì)水稻化學(xué)組成的影響3.1微生物利用在發(fā)酵過程中,淀粉總含量有少量的增加。由于生米中支鏈淀粉的微晶結(jié)構(gòu)較直鏈淀粉晶體的結(jié)構(gòu)松弛,易被微生物利用,所以霉菌,細(xì)菌等優(yōu)先利用支鏈淀粉,對(duì)其進(jìn)行輕度降解,使支鏈淀粉含量降低,同時(shí)乳酸菌對(duì)蛋白質(zhì)、脂肪的降解使與之結(jié)合的直鏈淀粉釋放,含量有所增加,使大米中淀粉的含量提高。3.2發(fā)酵液中脂肪酸的處理大米中脂肪的含量比較少,但是在發(fā)酵過程中溶出比較明顯。大米中的脂肪與淀粉以雙螺旋的形式結(jié)合,浸泡發(fā)酵過程中乳酸菌、霉菌使脂肪降解而溶出,也使發(fā)酵液中游離脂肪酸的含量增加,若發(fā)酵時(shí)間過長(zhǎng)則容易產(chǎn)生不良?xì)馕丁?.3發(fā)酵后期蛋白質(zhì)的降解發(fā)酵過程大米中的蛋白質(zhì)含量呈下降的趨勢(shì),在發(fā)酵初期,主要以水溶性蛋白質(zhì)的溶出為主,下降速度較慢;而在發(fā)酵后期,霉菌等微生物對(duì)蛋白質(zhì)的降解作用非常明顯,蛋白質(zhì)下降的速度加快。發(fā)酵過程中產(chǎn)生的乳酸導(dǎo)致pH值下降,也會(huì)使蛋白質(zhì)溶出。大米中蛋白質(zhì)與直鏈淀粉多以結(jié)合的形式存在,所以蛋白質(zhì)的溶出會(huì)導(dǎo)致直鏈淀粉含量的增加。同時(shí)蛋白質(zhì)的溶出使發(fā)酵液中游離氨基酸的含量增加,也使大米淀粉進(jìn)一步純化,糊化溫度降低。3.4不同養(yǎng)分含量的變化微生物發(fā)酵使大米顆粒中的蛋白質(zhì)和脂肪降解,原來與蛋白、脂肪與淀粉所形成結(jié)合物中包埋的礦物質(zhì)被釋放,所以大米中灰分的含量也有所降低。4發(fā)酵對(duì)大米物理性質(zhì)的影響4.1微鏡觀察和分析目前的大米發(fā)酵多采用整粒浸泡發(fā)酵,在發(fā)酵過程中大米顆粒吸水變軟。用顯微鏡可觀察到淀粉還是完整的顆粒形態(tài),但體積比未發(fā)酵的淀粉顆粒要大,并出現(xiàn)溶脹的現(xiàn)象。經(jīng)過發(fā)酵后淀粉顆粒的粒徑為3.3～3.8μm,大小更加均勻。顆粒大小一致時(shí),有利于淀粉糊化的均勻性,形成均勻致密的凝膠。4.2影響淀粉溶解的性能發(fā)酵對(duì)淀粉有輕度的降解作用和淀粉純度的提高,脂肪和蛋白質(zhì)的降解與溶出也使淀粉與水分子的結(jié)合更為容易,因而發(fā)酵后淀粉的溶解度有所增大。4.3淀粉分子鏈水解法發(fā)酵過程產(chǎn)生了大量的乳酸,酸水解作用首先發(fā)生在結(jié)合力較弱的無定形區(qū),使無定形區(qū)的淀粉分子鏈水解而溶出,造成結(jié)晶結(jié)構(gòu)的相對(duì)比例增加,糊化焓上升,但晶體結(jié)構(gòu)仍為A型;而由于無定形區(qū)的破壞,水分更易滲入淀粉顆粒內(nèi)部,使淀粉分子的水合能力增強(qiáng),同時(shí)由于蛋白質(zhì)和脂肪的降解使淀粉糊化較為容易,從而降低了糊化溫度。4.4ph值的下降速度考察發(fā)酵開始時(shí),微生物生長(zhǎng)緩慢,發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸使pH值下降,但下降速度比較慢,進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期后pH值下降速度明顯增加[17～21]。到發(fā)酵后期,pH值下降速度趨于平緩。5生物作用對(duì)大米飲料品質(zhì)的影響生米發(fā)酵在幾乎不改變淀粉的結(jié)構(gòu)和粒型的前提下,通過乳酸菌等多種微生物的作用提高大米淀粉的含量增加,從而使糊化溫度降低,大米凝膠的組織結(jié)構(gòu)更加細(xì)膩,凝膠強(qiáng)度增加,延緩老化,賦予米制品特殊的風(fēng)味。雖然對(duì)于生米發(fā)酵的研究已經(jīng)取得了一些成果,但是在很多方面還有一些不足。5.1微生物代謝、土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和發(fā)酵過程微生物的菌相分析研究較少,對(duì)微生物的研究還停留在屬的水平,細(xì)化到各個(gè)菌種的特性還有待于進(jìn)一步研究。5.2發(fā)酵對(duì)水稻的物理性質(zhì)有顯著影響目前的研究主要停留在宏觀的研究上,從分子結(jié)構(gòu)上對(duì)發(fā)酵對(duì)支鏈和直鏈淀粉的影響的研究還少有報(bào)導(dǎo)。5