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《沈阳农业大学》 2017年
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乳酸菌发酵改良玉米粉加工性能机理研究

秦洋  
【摘要】:玉米不仅产量高,而且营养丰富。很多玉米被研磨成玉米粉的形式以供食用。玉米粉由于缺乏面筋蛋白,因此不易形成面团,严重制约了玉米的加工利用性。因此本文采用乳酸菌发酵法改良玉米粉的加工性能。乳酸菌种分别来自自然发酵酸浆中分离的Lactococcus lactis、自然发酵酸汤中分离的Lactobacillus plantarum 和某品牌老酸奶中分离的Lactobacillus coryniformis。通过发酵工艺优化得出最佳的发酵条件为发酵液浓度20%,发酵温度37℃C和发酵时间4d。与发酵条件相比,不同乳酸菌种对玉米粉发酵效果的影响不显著。通过分析发酵前后玉米粉的加工性能可以看出玉米粉经过乳酸菌发酵后持水力下降,凝胶能力提升,色泽变淡。淀粉颗粒变小,且形状变得不规则,出现较多的棱角和破碎的颗粒。包裹在淀粉颗粒外层的麸质层被破坏,淀粉颗粒充分暴露。发酵改性玉米粉在热稳定性以及抗回生性方面均有明显改善,并且糊化温度和糊化时间均有一定提高,导致发酵改性玉米粉在糊化过程中需要吸收更多的热能。发酵改性玉米粉制作的玉米面团更加柔软,且粘性、弹性、内聚性、胶着性、延展性、拉伸耗能、拉伸阻力以及拉伸比等方面均有明显提高,使得发酵改性玉米面团具有更好的加工性能,更适合于加工成各类面制品。玉米粉在乳酸菌发酵过程中黄曲霉毒素含量也有所降低,因此乳酸菌发酵是一种安全有效的加工方法。通过分析发酵前后玉米粉主要营养成分及大分子变化可以看出发酵前后玉米粉中主要干基营养成分发生显著变化。其中除淀粉含量显著上升之外,其他成分含量均显著下降。粗纤维和灰分含量的下降使得玉米面团变得柔软,有利于玉米粉的适口性。发酵过程中使得玉米淀粉分子发生水解,导致大分子区玉米淀粉平均分子量变小,小分子区玉米淀粉平均分子量变大,直链淀粉含量升高,因此水解作用主要发生在支链淀粉的侧链。淀粉分子的水解降低了淀粉的交联度和结晶度,使发酵玉米粉结构蓬松,更易吸水形成面团。发酵过程使得玉米谷清蛋白Glutelins几乎完全消失,导致发酵玉米粉中蛋白质含量降低,同时发酵玉米粉麸质层被破坏,这有利于玉米粉中淀粉颗粒的充分暴露,使发酵玉米粉具有类似淀粉的亲水性和凝胶性,提高了玉米粉形成面团的能力。玉米醇溶谷蛋白Zein的结构在发酵过程中变得更稳定,有利于玉米面团的稳定性。通过分析不同时期发酵液主要成分可以看出发酵1~7d的过程中发酵液内乳酸菌数量先增长后下降,pH降至一定值后不再变化,乳酸含量增长到一定浓度后也不再增长。还原糖含量与葡萄糖含量均明显下降,而且在发酵后期出现了蔗糖、麦芽糖等其他碳水化合物。可溶性蛋白质含量明显下降,而游离氨基酸含量虽略有下降,但总体平稳。其中Asp、Thr、Ser、Val、Lys和His为乳酸菌的前期生长因子,Glu、Gly、Ile、Tyr和Phe为乳酸菌的中期生长因子,A1a、Leu和Arg为乳酸菌的末期生长因子。发酵液总淀粉酶和总蛋白酶活力随着发酵时间的延长而降低,直至失去活力。乳酸菌在发酵过程中所需营养成分不仅来源于培养基,还有一部分来源于玉米粉,因此发酵过程改变了玉米粉的分子结构,进而改善了玉米粉的加工性能。但由于营养成分的快速消耗,发酵后期大量乳酸菌开始进入衰亡期,失去发酵作用并且容易导致污染,因此发酵时间不宜过长。用发酵改性玉米粉制作一款全玉米蛋糕,可以看出经过乳酸菌发酵的玉米粉制作的玉米蛋糕与原玉米蛋糕相比硬度降低,弹性和咀嚼性增强。口感较好,因此感官得分显著提高。此外,发酵改性玉米蛋糕打发效果更明显,具有较好外观和海绵状内部结构,因此松软弹牙,具有广阔市场前景。
【学位授予单位】:沈阳农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TS213.4

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