发酵食品对大米品质的影响

发酵食品对大米品质的影响

生大米发酵食品是指将大米浸泡在一定温度下（通常用自来水浸泡），然后根据产品要求加工成不同品种的食品。在我国,生米发酵食品有着悠久的历史,如传统的米粉,米果,糍粑等等都是将大米经过浸泡发酵后制成的。实践证明经过发酵后制成的食品在口感、风味上都有较大的改善。目前,营养米粉的生产、大米蛋白和大米淀粉的提取、大米饮料的研制以及酒精、味精、柠檬酸和淀粉糖等生物加工产品的生产都采用生米发酵技术。原料和发酵条件不同对发酵米食品的品种和风味有重要影响。发酵型米粉是目前研究作多的产品,但我国的其他发酵米制品多以手工制作,研究多集中在发酵工艺的研究、成分变化、物化性质等方面,在微生物发酵机理以及淀粉分子结构变化等方面研究的较少,缺乏工业化生产的理论指导,使我国生米发酵制品的现代化发展比较缓慢。1营养发酵对米粉的作用根据不同的产品,其发酵工艺存在较大的差异。发酵对改善和提高大米食品的品质起着重要的作用,一些生米发酵食品的发酵条件及产品特点见表1。调节发酵时间和温度,控制发酵程度,可以获得不同的结果,生产不同品种和风味的产品。就乳酸菌来说35℃最适合其生长,发酵时间为16h时其活菌数达到最大,若发酵时间延长则菌数会下降;就发酵米来说,发酵温度越高,米粒吸水速度越快,所以适当提高发酵温度可以加快米粒达到饱和吸水量的时间,但是温度过高会导致热溶性物质的损失。发酵时间越长,米粒吸水越多,但发酵时间过长可能会造成水溶性营养物质的损失。对于米乳饮料,发酵的主要作用是让大米淀粉形成均匀的颗粒分散在分散介质中,从而提高饮料的稳定性;糍粑的发酵是使糯米更易糊化和更粘结,从而获得更粘稠的产品;米果的发酵是使淀粉易膨化,质地疏松;米粉的发酵是为了改变大米中的化学组分而且赋予米粉很好的口感和风味。另外,大米发酵对米粉还有以下作用:(1)增加凝胶强度在发酵过程中,由于直链淀粉的含量增加和发酵产物乳酸的作用,在酸性条件下淀粉分子间易于聚合,有利于形成更好的凝胶网络,使凝胶的刚度和抵抗形变的能力增强,且凝胶形成速度也较快。(2)提高凝胶抗老化性能淀粉体系长期存放过程中的老化主要是由大米淀粉中支链分子的重结晶引起。发酵后,支链淀粉含量的降低使凝胶在储藏过程中淀粉重结晶的能力减弱,从而使凝胶具有良好的抗老化性能。而且发酵后凝胶体系中酸性环境也使淀粉重结晶受阻,减缓老化速度。(3)改善风味,增强营养发酵后米粉更筋道,有嚼劲,且更洁白透明。由于发酵过程中脂肪和蛋白质的溶出,与其结合的淀粉得以释放,从而易于形成氢键缔合,增强了米粉的组织结构和有序结构,使米粉具有良好的质地,口感韧性好。经过乳酸菌的发酵,维生素、氨基酸、矿物质元素等从淀粉中游离出来,从而使食品的营养价值和消化率增加。2大米发酵的微生物大米中含有75%左右的淀粉,9%左右的蛋白质以及少量的脂肪。在一定的水分和温度下,大米中的乳酸菌、酵母菌、霉菌和芽孢杆菌等微生物会利用这些物质生长,即对大米进行发酵。目前我国大米发酵产品的生产主要采用自然发酵,在发酵的过程中,微生物的数量和菌相发生了很大的变化,对于发酵米制品的风味和品质起着很重要的作用。2.1分离淀粉对乳酸菌生长和淀粉发酵的影响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。发酵开始后,乳酸菌大量繁殖,逐渐成为优势菌种,产生的乳酸使pH值显著下降,抑制了其他微生物的生长,也抑制了腐败。发酵后期,厌氧菌占总菌数的90%以上,而乳酸菌则占厌氧菌的95%以上。乳酸菌的生长主要是利用单糖和少量的二糖,对淀粉基本没有降解作用。大米中含有少量的单糖、二糖和75%左右的淀粉,同时还含有一定量的淀粉酶。淀粉在淀粉酶的作用下,在浸泡过程中分解成单糖,其产物可被乳酸菌利用。乳酸菌在发酵过程中产生了乳酸,赋予发酵型大米食品独特而柔和的酸味,而且具有一定的防腐作用。2.2酵母菌对淀粉的降解作用发酵刚开始时,酵母菌的生长比较迅速,随着发酵液中溶氧的减少,酵母菌的生长受到抑制,数量不再增长。酵母菌生长主要是利用寡糖,对淀粉也基本没有降解作用。大米中含有少量的单糖,可被酵母菌利用。酵母菌对大米发酵产品的风味的形成有较重要的作用,可以产生轻微的酒精味以及独特的酸味。2.3乳酸含量对芽孢菌生长的影响原料大米中芽孢菌主要以芽胞的形式存在,发酵开始芽孢菌也开始萌发生长,但随着发酵中乳酸含量的增加,pH值下降,芽孢菌的生长受到抑制,重新转入休眠状态,仍以芽孢的形式生存。对于发酵风味的形成作用不大。2.4发酵过程中细菌的生长霉菌对淀粉、脂肪和特别是蛋白质有一定的降解作用,但由于霉菌是好氧性细菌,主要在发酵液表面生长,所以在整个发酵过程中没有明显的变化。霉菌的数量虽少,但对于发酵过程风味的形成是否有其独特的作用还不清楚。生米发酵过程一些主要微生物的作用归纳如表2。3发酵对水稻化学组成的影响3.1微生物利用在发酵过程中,淀粉总含量有少量的增加。由于生米中支链淀粉的微晶结构较直链淀粉晶体的结构松弛,易被微生物利用,所以霉菌,细菌等优先利用支链淀粉,对其进行轻度降解,使支链淀粉含量降低,同时乳酸菌对蛋白质、脂肪的降解使与之结合的直链淀粉释放,含量有所增加,使大米中淀粉的含量提高。3.2发酵液中脂肪酸的处理大米中脂肪的含量比较少,但是在发酵过程中溶出比较明显。大米中的脂肪与淀粉以双螺旋的形式结合,浸泡发酵过程中乳酸菌、霉菌使脂肪降解而溶出,也使发酵液中游离脂肪酸的含量增加,若发酵时间过长则容易产生不良气味。3.3发酵后期蛋白质的降解发酵过程大米中的蛋白质含量呈下降的趋势,在发酵初期,主要以水溶性蛋白质的溶出为主,下降速度较慢;而在发酵后期,霉菌等微生物对蛋白质的降解作用非常明显,蛋白质下降的速度加快。发酵过程中产生的乳酸导致pH值下降,也会使蛋白质溶出。大米中蛋白质与直链淀粉多以结合的形式存在,所以蛋白质的溶出会导致直链淀粉含量的增加。同时蛋白质的溶出使发酵液中游离氨基酸的含量增加,也使大米淀粉进一步纯化,糊化温度降低。3.4不同养分含量的变化微生物发酵使大米颗粒中的蛋白质和脂肪降解,原来与蛋白、脂肪与淀粉所形成结合物中包埋的矿物质被释放,所以大米中灰分的含量也有所降低。4发酵对大米物理性质的影响4.1微镜观察和分析目前的大米发酵多采用整粒浸泡发酵,在发酵过程中大米颗粒吸水变软。用显微镜可观察到淀粉还是完整的颗粒形态,但体积比未发酵的淀粉颗粒要大,并出现溶胀的现象。经过发酵后淀粉颗粒的粒径为3.3～3.8μm,大小更加均匀。颗粒大小一致时,有利于淀粉糊化的均匀性,形成均匀致密的凝胶。4.2影响淀粉溶解的性能发酵对淀粉有轻度的降解作用和淀粉纯度的提高,脂肪和蛋白质的降解与溶出也使淀粉与水分子的结合更为容易,因而发酵后淀粉的溶解度有所增大。4.3淀粉分子链水解法发酵过程产生了大量的乳酸,酸水解作用首先发生在结合力较弱的无定形区,使无定形区的淀粉分子链水解而溶出,造成结晶结构的相对比例增加,糊化焓上升,但晶体结构仍为A型;而由于无定形区的破坏,水分更易渗入淀粉颗粒内部,使淀粉分子的水合能力增强,同时由于蛋白质和脂肪的降解使淀粉糊化较为容易,从而降低了糊化温度。4.4ph值的下降速度考察发酵开始时,微生物生长缓慢,发酵产生的乳酸使pH值下降,但下降速度比较慢,进入对数生长期后pH值下降速度明显增加[17～21]。到发酵后期,pH值下降速度趋于平缓。5生物作用对大米饮料品质的影响生米发酵在几乎不改变淀粉的结构和粒型的前提下,通过乳酸菌等多种微生物的作用提高大米淀粉的含量增加,从而使糊化温度降低,大米凝胶的组织结构更加细腻,凝胶强度增加,延缓老化,赋予米制品特殊的风味。虽然对于生米发酵的研究已经取得了一些成果,但是在很多方面还有一些不足。5.1微生物代谢、土壤养分转化和发酵过程微生物的菌相分析研究较少,对微生物的研究还停留在属的水平,细化到各个菌种的特性还有待于进一步研究。5.2发酵对水稻的物理性质有显著影响目前的研究主要停留在宏观的研究上,从分子结构上对发酵对支链和直链淀粉的影响的研究还少有报导。5