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鲜湿米粉自然发酵的研究

杨有望  
【摘要】:鲜湿发酵米粉是我国南方诸省的早餐主食,传统工艺一般采用自然发酵法生产。但是大米自然发酵过程不易控制,容易污染杂菌,造成产品保质期短及质量不稳定。因此,推动鲜湿米粉的工业化控制生产有重要的意义。本论文探讨了工业上鲜湿米粉自然发酵过程中大米理化性质变化,通过与水浸泡的比较,明确了鲜湿米粉品质的形成主要是由于自然发酵过程中微生物的作用;采用高通量测序技术对自然发酵液中的菌群结构进行了分析;采用纯培养技术从自然发酵液中分离筛选出合适的菌株制备专用发酵剂,为实施鲜湿米粉的控制发酵奠定理论基础。实验中通过抑制微生物的生长,比较了相同时间下单纯水浸泡作用和自然发酵作用的影响差异,证明了水浸泡作用不能显著改变大米的基本化学成分。浸泡大米制备的鲜湿米粉的拉伸应力、硬度、内聚性显著低于自然发酵鲜湿米粉,粘性显著高于自然发酵鲜湿米粉。通过对发酵前后大米理化性质的变化研究发现,自然发酵可以显著改变大米的理化性质且主要发生在自然发酵的第1天,其中大米中总淀粉含量从74.39%上升到80.87%,直链淀粉含量从20.47%上升到25.26%。另外,大米粗脂肪含量从1.82%下降到1.39%,粗蛋白含量从9.72%下降到4.78%,灰分含量从0.58%下降到0.27%。大米蛋白的SDS-PAGE电泳也证明,在发酵一天之后,蛋白质很多相对分子质量的条带都消失了,包括大米蛋白19.2 kDa和31.9 kDa的条带。大米蛋白各组分的下降趋势与总蛋白含量的下降趋势相同,清蛋白含量在大米发酵1天后从0.10%下降到0.05%;球蛋白含量从1.16%下降到0.48%;谷蛋白含量从5.08%下降到1.96%;只有醇溶蛋白的含量无明显变化。而在接下的发酵过程中,大米中这些成分的变化都较小。采用高通量测序(Illumina Miseq宏基因组测序)技术对大米自然发酵过程中微生物群落研究发现,乳杆菌是整个发酵过程的主要微生物,在各个发酵阶段含量都占整个细菌的90%以上;发酵两天之后,占99%以上。其中发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum)和德式乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii)是整个大米发酵过程中的主要菌种。为筛选出鲜湿米粉生产的优势发酵菌株,本研究采用纯培养技术从大米自然发酵液中分离并纯化出41株酵母菌和60株乳酸菌。在筛选的第一阶段,分离菌的发酵性能被检测出来,包括胞外酶活性(过氧化氢酶、β-葡萄糖苷酶、脂肪酶、α-淀粉酶、蛋白酶)、在不同pH和培养温度下的生长力、酸化能力及抗菌性等。结果经主成分分析后筛选出11株酵母菌和19株乳酸菌进行后续研究。在筛选的第二阶段,酵母菌和乳酸菌分别进行了ITS序列和16S rRNA gene序列的鉴定,对于同种的菌种,挑选出具备更优发酵性能的菌株进行后续的研究。在筛选的第三阶段,分离菌被扩大培养后应用于大米发酵,并制备出鲜湿米粉。各鲜湿发酵米粉的质构(拉伸应力、硬度、黏性、内聚性)和蒸煮性能(蒸煮损失和吸水率)被测定出来。依此结果筛选出最有潜力制备鲜湿米粉发酵剂的一株酵母菌(Saccharomyces cerevisiae strain CSY 13和一株乳杆菌(Lactobacillus plantarum strain CSL 23),用以改善鲜湿米粉品质。


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