大米发酵食品的研究进展

大米发酵食品的研究进展 摘要:大米发酵食品是一种重要的米制品种类，在我国具有悠久的发展历史。本文阐述了几种大米发酵食品的生产工艺、特点及大米在发酵过程中的微生物的变化情况及发酵对化学组成和理化性质的影响。并根据当前国内大米发酵食品研究情况, 对大米发酵食品的发展提出展望与建议。 关键词:大米发酵食品;研究进展;展望 大米是我国南方的主要粮食作物。目前, 尽管粮食的价格有所上升, 但增值幅度有限, 对提高农民收入仍然不够。近几年, 我国低档次的大米已严重滞销, 为此, 加强对大米进行深加工的基础研究及应用研究、开发以大米为原料的健康食品、提高大米附加值等课成为人们关注的焦点。 大米发酵食品是将大米于一定的温度下浸泡(通常用自来水浸泡) 发酵一段时间，然后根据产品要求加工制成的不同品种的食品。 在我国，大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大米发酵技术。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。 目前, 大米加工基本上处于初级加工阶段, 大米深加工虽然有报道, 但仍处在初步阶段。随着生物技术的快速发展, 通过微生物发酵来提高大米产品的功能性以及产品的附加值是一条健康的途径。 我们在查阅大量文献资料的基础上, 对几种大米发酵食品的生产工艺、特点及大米在发酵过程中的微生物的变化情况及发酵对化学组成和理化性质的影响。并根据当前国内大米发酵食品研究情况, 对大米发酵食品的发展提出展望与建议。 一、大米发酵食品的类型 我国的大米发酵食品已有悠久的历史, 实践证明, 大米经过发酵后制成的食品在口感和风味上都有较大的改善。目前, 大米发酵食品主要有以下几种类型。 1. 1 大米发酵米乳饮料 傅亮等人以大米为原料，经糊化等预处理后接入一定量的乳酸菌进行发酵，研究了大米加水量、菌种种类及比例和发酵条件等对产品质量及风味的影响，同时进行了优化研究，最终确定了最佳工艺条件并获得了感官和组织状态良好的发酵型米乳。研究结果明，水 米比例为118和发酵基料为200mL时，保加利亚乳杆菌和嗜酸乳杆菌的接种量分别为3mL和2mL，在温度为37?、发酵6h，可得到最佳风味的米乳饮料。 1. 2大米发酵酸乳 大米发酵酸乳是由大米和鲜乳混合发酵而制成的产品, 是植物性食品与动物性食品的有机结合, 在营养成分得到互补的同时, 集大米与乳酸菌功效于一体, 增强了营养保健功能。我国具有丰富的大米资源, 以大米和鲜牛奶为主要原料, 经过一定工艺研制生产的凝固型混合大米酸乳, 具有大米的浓郁清香和独特风味, 为大米的深加工以及丰富乳酸菌饮料市场开辟了新的途径。 1.3发酵型米粉 发酵型米粉是目前研究较多的产品, 但主要集中在发酵工艺的研究上, 对于发酵过程中功能性成分的动态变化等方面研究较少。 二、大米发酵食品的一般工艺 大米~精选~粉碎~浸泡~糊化~冷却~过滤~调配~灭菌~冷却~接种~发酵~成品 三、发酵过程中的微生物生态 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,对制品的风味和品质有非常重要的影响。 3.1乳酸菌的变化 乳酸菌是大米原料中含量最多的一种微生物,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,从而抑制了其它微生物的生长,也就抑制了腐败。在发酵后期,厌氧菌占总菌数的90%以上,而乳酸菌则占厌氧菌总数的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,在浸泡过程中被分解成单糖,其产物可被乳酸菌所利用。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。 3.2霉菌的变化 霉菌对淀粉、脂肪和蛋白质等物质有降解作用,特别是蛋白质。由于霉菌是好氧性微生物,主要在发酵液表面生长,因此,在整个发酵过程中没有明显的变化。霉菌的数量虽少,但对发酵过程中风味的形成却具有很重要的作用。目前,风味形成机理尚不太清楚。 3.3芽孢菌的变化 原料大米中芽孢菌主要以芽孢的形式存在,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,芽孢菌的生长受到了抑制,重新转入休眠状态,并仍以芽孢的形式生存,对发酵风味的形成作用不大。 3.4酵母菌的变化 发酵刚开始时,酵母菌的生长比较迅速。但随着发酵液中溶氧的减少,酵母菌的生长受到了抑制,数量不再增加。酵母菌的生长主要是利用寡糖,对淀粉也基本没有降解作用。酵母菌对大米发酵产品风味的形成有较重要的作用,它可使产品产生轻微的酒精味以及独特的酸味。 四、发酵对大米化学组成的影响 4.1淀粉的变化 在发酵过程中，淀粉总含量有少量的增加。由于大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。 4.2脂肪及游离脂肪酸含量的变化 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。 4.3蛋白质含量的变化 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。 4.4 灰分含量的变化 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。 五、发酵对大米物化性质的影响 5.1 对淀粉颗粒形态的影响 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。 5.2 对淀粉溶解度的影响 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。 5.3 对淀粉热特性的影响 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。 5.4 pH值的变化 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。到发酵后期，pH值下降速度趋于平缓 六、展望 目前, 我国的发酵米制品多以手工制作为主,且研究主要集中在工艺优化和物化性质等方面,对微生物发酵机理、蛋白质和多糖等高分子物质化学结构在发酵过程中动态变化方面的研究较少, 缺乏工业化生产的理论指导, 使得我国大米发酵制品的现代化进程发展比较缓慢。大米发酵在几乎不改变淀粉结构和粒型的前提下, 通过乳酸菌等多种微生物的作用来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。虽然对于大米发酵的研究已经取得了一些成果, 但在很多方面还存在着不足。 我们认为, 大米发酵食品在今后的发展过程中应从以下几下方面进行。 1.进行微观研究, 为了解发酵过程动态变化奠定理论基础, 同时也为发酵过程的调控以及发酵机理的理论分析提供基础。 2.加强菌种的选育, 为大米发酵食品生产提供优良的生产菌株。 3.继续进行发酵工艺的研究, 在工艺研究中对发酵动态变化进行系统研究。 参考文献 [1]傅亮,王丽丽,田利春.发酵型营养米乳的研制[J].食品与机械,2006,5:103-105. [2]李春花.新型大米酸乳加工工艺的研究[J].延边大学农学学报,2005,4:289-291. [3]吴卫国,张喻,肖海秋.原料大米特性与米粉产品品质关系的研究[J].粮油深加工及食品,2002,6(10):21-24. [4]鲁战会.生物发酵米粉的淀粉改性及凝胶机理研究[D].中国农业大学,2003. [5]关东胜,等.不同条件对大米浸泡效果的研究[J].粮油食品科技,2002,6(10):19-22. [6]彭荷花,等.发酵产物对发酵米粉流变性的影响[J].食品科学,2005,26:94-98. [7]李里特,等.自然发酵对米粉力学性质的影响[J].食品科学,2003,24(4):45-49. [8]李里特,等.自然发酵对大米理化性质的影响及其米粉凝胶机理研究[J].食品与发酵工业,2001,27:1-6. [9]王锋.浸泡发酵大米成分的研究[J].粮食与饲料工业,2003,(1):11-15. [10]刘小翠,李云波,赵思明.大米发酵食品的研究进展[J].食品科学,2006,10:616-619. [11]林伟峰,刘宏峰,赵谋明.酸奶发酵过程中物理性质和乳酸菌生长规律研究[J].中国乳品工业,2005,33(1):15-18. [12]李庆龙,王海滨,汪芳安,等.籼米米果的生产技术研究[J].食品科学,2002,23(3):76-79. [13]周建平,郭华,钟豪.桂东粳米糍粑生产工艺与防腐研究[J].食品工业科 技,2004,(2):106-108. [14]张洪.营养米乳加工工艺[J].食品与机械,1999,(6):36. [15]郭松年,田淑梅,白洪涛.乳酸菌及乳酸菌发酵食品[J].食品科技,2005,12:39-40. [16]关东胜,成明华,张慧敏,等.不同条件对大米浸泡效果的研究[J].粮油食品科 技,2002,6(10):19-22. [17]王锋,鲁战会,薛文通,等.自然发酵对大米淀粉颗粒特性的影响[J].中国粮油学 报,2003,6(18):25-28. [18]魏淑珍,孙金旭,朱会霞,等.hs-3乳酸菌发酵研究[J].酿酒科技,2006,(2):21-24.