生物发酵处理对小米淀粉分子结构及糊化特性的影响

采用0.2 g/100 m L NaOH溶液提取发酵后的小米淀粉,研究自然发酵及优势菌(乳酸菌、酵母菌)发酵后对小米淀粉颗粒特性、结晶度、官能团、分子质量、糊化及老化特性的影响。结果如下:乳酸菌、酵母菌发酵后,淀粉颗粒表面有明显的侵蚀迹象,而自然发酵淀粉颗粒表面侵蚀迹象较轻;乳酸菌发酵后小米淀粉的结晶度较自然发酵增加1.49%而酵母菌发酵减少0.33%;发酵并未改变小米淀粉官能团区的峰位,但特征峰强度减弱,乳酸菌、酵母菌发酵后小米淀粉指纹区图谱消失;未发酵小米淀粉重均分子质量为1.5×10~4~5.9×10~5 g/mol,自然发酵分子质量在2.1×10~4~5.4×10~5 g/mol,乳酸菌发酵分子质量为1.6×10~4~5.3×10~5 g/mol,酵母菌发酵分子质量为1.6×10~4~4.7×10~5 g/mol,乳酸菌、酵母菌发酵后支链淀粉长链及直链淀粉比例减少而中间及短支链淀粉的比例相对增加;乳酸菌、酵母菌发酵96 h糊化温度较自然发酵下降0.84℃和1.13℃,热焓值上升1.00 J/g和0.78 J/g;二者的回生值较自然发酵分别下降743、471 mPa·s。自然发酵的优势菌(乳酸菌、酵母菌)使小米淀粉的分子结构、糊化及老化特性发生明显变化,并在小米自然发酵过程中起主导作用。     

酵母菌发酵对小米淀粉分子结构及糊化特性的影响

研究自然发酵及其优势菌(酵母菌)对小米淀粉分子结构及糊化特性的影响,为剖析不同菌属在小米自然发酵中的改性机理及发酵对小米淀粉性质的影响奠定理论基础。采用0.2 g/100 m L的Na OH提取发酵后的小米淀粉,研究自然发酵及优势菌发酵后对小米淀粉颗粒特性、结晶度、官能团、分子量、糊化及老化特性的影响。结果如下:酵母菌发酵后,淀粉颗粒表面有明显的侵蚀迹象,而自然发酵淀粉颗粒表面侵蚀迹象较轻;酵母菌发酵后小米淀粉的结晶度较自然发酵减少0.33%;发酵并未改变小米淀粉官能团区的峰位,但特征峰强度减弱,酵母菌发酵后小米淀粉指纹区图谱消失;未发酵小米淀粉重均分子量为1.5×10~4~5.9×10~5g/mol~(-1),自然发酵分子量在2.1×10~4~5.4×10~5 g/mol~(-1)间,酵母菌发酵后支链淀粉长链及直链淀粉比例减少而中间及短支链淀粉的比例相对增加;酵母菌发酵96 h糊化温度较自然发酵下降1.07℃,热焓值较上升0.78J·g~(-1);回生值较自然发酵下降471 m Pa·s。自然发酵的优势菌(酵母菌)使小米淀粉的分子结构、糊化及老化特性发生明显变化,并在小米自然发酵过程中起主导作用。     

纯种发酵对小米淀粉分子结构及老化特性的影响

利用自然发酵液中对淀粉老化特性起主要作用的菌种发酵,研究发酵对小米淀粉分子结构及老化特性的影响。采用0.2 g/100 m L的NaOH溶液提取发酵后的小米淀粉,研究不同菌种发酵后对小米淀粉颗粒特性、官能团、分子质量、糊化及老化特性的影响。结果表明:发酵未改变淀粉的偏光十字;植物乳杆菌、戊糖片球菌和屎肠球菌发酵后小米淀粉表面被侵蚀,酿酒酵母及芽孢菌发酵后淀粉颗粒表面侵蚀迹象变重,孔道加深且数量增多;酿酒酵母及芽孢菌发酵后小米淀粉官能团区的峰位未变,但特征峰强度减弱,植物乳杆菌、戊糖片球菌及屎肠球菌发酵后小米淀粉指纹区图谱部分消失;植物乳杆菌发酵后Ⅰ区、Ⅱ区的重均、数均分子质量较小米淀粉降低。戊糖片球菌、屎肠球菌、酿酒酵母发酵后Ⅰ区的重均分子质量升高,数均分子质量降低,Ⅱ区重均、数均分子质量降低。芽孢菌发酵后Ⅰ区的数均分子质量略有升高,Ⅱ区重均、数均分子质量降低。植物乳杆菌、戊糖片球菌及屎肠球菌发酵后淀粉的糊化温度、回生值及最终黏度降低,热焓值升高。酿酒酵母发酵后糊化温度及回生值降低,最终黏度及热焓值升高。发酵使淀粉的分子结构、支链淀粉及直链淀粉分子发生改变,短期抗老化性能提高。     

强化发酵对小米淀粉分子结构及老化特性的影响

利用自然发酵液中对淀粉老化特性起主要作用的菌种(乳酸菌:戊糖片球菌、植物乳杆菌、屎肠球菌,酵母菌:酿酒酵母,芽孢菌)强化发酵,研究强化发酵对小米淀粉分子结构及老化特性的影响,为剖析自然发酵对淀粉老化特性的改性机理提供理论基础及数据支持,为开发发酵小米新途径、生产小米发酵剂提供依据。采用0.2 g/100 m L的Na OH提取发酵后的小米淀粉,研究强化发酵对小米淀粉颗粒特性、红外光谱、分子量及老化特性的影响。结果如下:发酵并未改变淀粉的偏光十字;自然发酵后小米淀粉表面被侵蚀,强化发酵后淀粉颗粒表面侵蚀迹象变重,孔道加深且数量增多;自然发酵后小米淀粉官能团区的峰位未变,强化发酵小米淀粉指纹区图谱部分消失,且自然发酵及强化发酵小米淀粉的特征峰强度减弱;强化发酵后I区的重均、数均分子量升高,而自然发酵重均、数均分子量略有降低,但II区二者的重均、数均分子量均降低;自然发酵及强化发酵后淀粉的回生值及最终黏度降低。发酵使淀粉的分子结构发生改变,短期抗老化性能提高。     

自然发酵优势菌对小米淀粉物化性质的影响

小米自然发酵过程难控制,研究自然发酵液分离并鉴定出的优势菌(乳酸菌、酵母菌)对发酵小米淀粉物化性质的影响,可更好地剖析小米自然发酵的机理,为掌握并控制自然发酵提供理论依据。采用质量浓度为0.2 g/100 mL的NaOH溶液提取发酵后小米淀粉,并测定自然发酵、乳酸菌和酵母菌发酵小米淀粉溶解度、膨润度、透明度、热特性、黏度特性。结果表明,随发酵时间的延长,3种发酵方式所得小米淀粉的溶解度、膨润度和透明度均降低,且乳酸菌和酵母菌发酵小米淀粉的透明度较自然发酵下降1.4%和1.0%;乳酸菌和酵母菌发酵96 h时糊化温度较自然发酵下降1.84℃和1.13℃,峰值温度较自然发酵下降1.04℃和0.43℃;终止温度降低3.69℃和2.85℃;热焓值较自然发酵相比上升1.00 J/g和0.78 J/g;而乳酸菌和酵母菌的衰减值、回生值较自然发酵分别下降978 mPa·s和400 mPa·s、743 mPa·s和471 mPa·s,峰值黏度较自然发酵相比上升185 mPa·s和103 mPa·s。自然发酵的优势菌(乳酸菌、酵母菌)使小米淀粉发生改性,且发酵后的物化性质较自然发酵发生显著变化。     

高压均质对大米淀粉分子结构及体外消化性能的影响

为了明晰不同高压均质条件对大米淀粉分子结构与消化性能的影响,本研究通过凝胶渗透色谱-多角度激光光散射技术、核磁共振技术和碘比色法考察了均质处理前后大米淀粉分子结构的变化,以及利用体外模拟法比较了高压均质前后大米淀粉的消化性能。研究表明,随着均质压力和均质次数的增加,大米淀粉平均分子量和均方旋转半径均减小,分子量主要分布从5×10~6～1×10~7 g/mol和1×10~7 g/mol的大分子区域移向1×10~6～5×10~6 g/mol和5×10~5 g/mol的较小分子区域,表明淀粉分子链发生断裂和降解。α-1,6糖苷键的比例下降说明淀粉分子的支叉结构也受到破坏,直链淀粉含量增加。另外,由于均质过程中直链淀粉与适宜分子量大小的淀粉分子之间易发生重聚集而形成有序的结构域,有利于大米淀粉抗消化性能提高。本研究结果将为利用高压均质技术调控淀粉及淀粉类食品的消化性能和营养功能提供了依据和基础数据。     

不同米淀粉精细结构对其回生特性的影响

选用4种不同的淀粉,通过考察回生特性,探究相对分子质量、链长分布、短程有序性、相对结晶度及半结晶层状结构等精细结构影响回生特性的机理。结果表明：与糯米淀粉和粳米淀粉相比,小米淀粉和黑米淀粉回生值、硬度和热焓值较大,糯米淀粉储藏前后硬度和回生后的热焓值均较小,具有较好的抗回生特性。研究发现,这是由于小米淀粉和黑米淀粉的直链质量分数较高(小米淀粉15.55%、黑米淀粉11.22%),支链淀粉峰M_w较大(小米淀粉M_w=2.12×10⁷ g/mol、黑米淀粉M_w=2.25×10⁷ g/mol)、半结晶层厚(小米淀粉d=6.978 4 nm、黑米淀粉d=6.698 6 nm),且中长链占比大(小米淀粉B1链占比40.91%),易形成稳定的双螺旋结构,具有更高的表面有序度(小米淀粉0.76、黑米淀粉0.70),回生后2种淀粉分子重排更有序稳定。     

高粱自然发酵对淀粉分子结构及老化性质的影响

为明确自然发酵对高粱淀粉分子结构及老化性质的影响,将高粱进行自然发酵,利用碱提法提取高粱淀粉,研究发酵过程中淀粉颗粒表面形态、官能团、淀粉分子质量、链长分布的变化对淀粉老化性质的影响。结果表明：自然发酵后高粱淀粉颗粒表面有一定的侵蚀痕迹;发酵处理未生成新的化学基团,各官能团的峰位保持不变;发酵后淀粉的重均分子质量降低,低分子质量淀粉由74.2%增加到78.5%,同时高分子质量淀粉含量由5.4%降低至2.5%;支链淀粉的短支链百分含量降低1.8%～3.89%,长支链百分含量增加2.01%;发酵后淀粉的峰值黏度及回生值增加,其中回生值增加466?mPa·s,使发酵后的高粱淀粉更易形成凝沉,研究结果为自然发酵高粱技术调控及老化淀粉食品加工提供理论基础与数据支持。     

酵母菌与乳酸菌发酵对小米淀粉粘度的影响

自然发酵受环境和微生物的影响大,难实现发酵产品的大规模生产。故研究自然发酵优势菌对小米淀粉的影响很有必要。选取内蒙古赤峰生产的黄金苗小米为原料,利用自然发酵纯化的酵母菌与乳酸菌为菌种进行纯种发酵96 h,并且与自然发酵后的小米淀粉比较,分析淀粉的粘度、衰减值和回生值的变化。采用0.2 g/100 m L的Na OH溶液提取3 h的方法来提取发酵后小米中的淀粉,并对其发酵液中固形物的含量、p H、淀粉的粘度特性、偏光十字进行测定。结果表明,三种发酵方法所得的发酵液中总固形物的含量都增加;较自然发酵相比,发酵前24 h乳酸菌和酵母菌发酵液中的p H下降迅速,之后变化缓慢;淀粉粘度特性表明,乳酸菌和酵母菌发酵终止时,其粘度的起始温度、衰减值、回生值较自然发酵相比都下降,峰值粘度较自然发酵相比都上升,乳酸菌发酵和酵母菌发酵的最终粘度与自然发酵相比有所增加,偏光十字显示无论是自然发酵酵母菌发酵还是乳酸菌发酵,发酵后的淀粉颗粒仍具有偏光十字,说明发酵未改变淀粉的结晶结构。     

解淀粉芽孢杆菌GSBa-1胞外多糖的发酵制取、流变学特性和应用

针对1株从传统酒曲中分离筛选得到的高产胞外多糖(exopolysaccharides,EPS)解淀粉芽孢杆菌GSBa-1,采用单因素试验和响应面法确定了菌株的最优产EPS发酵条件:培养基组成为胰蛋白胨10 g/L、酵母浸粉5 g/L、蔗糖40 g/L、氯化钠10 g/L;发酵温度35℃、发酵时间36 h、摇床转速160 r/min、接种量4%,在此条件下EPS产量为326.45 mg/L。对EPS的流变特性进行研究,结果表明,该EPS溶液的黏度较低,具有浓度依赖性和剪切变稠的特性,随着温度升高,黏度降低。采用激光光散射仪辅助测量EPS的分子形态:得到EPS在水溶液中重均分子质量为4.993×10~5 g/mol,回旋半径为48.34 nm,流体力学半径为64.62 nm,结构参数为0.748,该分子可能为紧密的球状结构。透射电子显微镜观察验证了EPS的球状结构。将该EPS加入到酸性乳饮料中,既不会增加其黏度,又具有良好的稳定特性,表明解淀粉芽孢杆菌GSBa-1 EPS可以作为一种新型的食品稳定剂,具有潜在的应用价值。     

自然发酵对淀粉凝胶的改性机理及发酵菌株的筛选

采用凝胶过滤层析法研究整粒大米自然发酵后淀粉分子质量分布的变化 ,探讨发酵对淀粉凝胶改性的机理。发现发酵后淀粉大分子降解 ,中等及小分子质量淀粉比例增加 ,分子质量大小趋于均匀 ,从而使淀粉分子易于接近聚合而增强了淀粉凝胶性能。对发酵样品的显微观察发现 ,淀粉粒结构并未破坏 ,因而淀粉溶出损失很小 ,初步认为是微生物所产酶和酸渗入颗粒内部作用的结果。通过对自然发酵菌株的分离筛选获得 3株酵母、5株细菌、2株霉菌。经过工艺试验认为 ,自然发酵主要是酵母菌作用的结果。研究结果可为进一步提高传统发酵类淀粉凝胶食品如馒头、发酵型米粉的品质、改良产品工艺开拓新的途径。     

Effect of various types of fermentation on in vitro protein and starch digestibility of differently processed pearl millet

Pearl millet (Pennisetum typhoideum) grains were fermented with Lactobacilli and yeast alone, in combination and with natural flora at 30 °C for 48 h after giving various processing treatments viz, fine and coarse grinding, soaking, debranning, dry heat treatment, germination and autoclaving after adding of water. Fermentation was carried out with Lactobacillus acidophilus and Rhodotorula isolated from naturally fermented pearl millet and Lactobacillus acidophilus, Candida utilis and natural fermentation using freshly ground pearl millet flour as inoculum. All the processing treatments except coarse grinding improved the protein and starch digestibility. Autoclaving enhanced the digestibilities of processed samples which was further improved by different types of fermentation, the maximum being in case of germinated and naturally fermented pearl millet. A combination of Lactobacilli and yeast was more effective in increasing the protein as well as starch digestibility as compared to pure culture fermentation.     

细菌型豆豉蜡样芽孢杆菌的动态变化研究

采用传统分离鉴定法对细菌型豆豉不同发酵时期蜡样芽孢杆菌污染情况进行动态检测。结果表明,自然发酵过程中,蜡样芽孢杆菌最高达到2.3×104 CFU/g;纯种强化发酵过程中蜡样芽孢杆菌最高达1.1×103 CFU/g,自然发酵豆豉的蜡样芽孢杆菌含量高于纯种强化发酵。豆豉成品中总蜡样芽孢杆菌数量均＜105 CFU/g,短期内不存在食品安全问题。经分析,豆豉成品中蜡样芽孢杆菌主要来源于前发酵豆豉。     

干热处理对藜麦淀粉结构和理化性质的影响

以高筋小麦粉为原料添加酵母制作面团,在温度28℃、湿度80%条件下发酵1～6 h,提取小麦淀粉。研究发酵时间对小麦直链淀粉含量、损伤淀粉含量、粒径、颗粒表面结构、糊化及消化特性的影响。结果表明：面团发酵1 h后直链淀粉含量和损伤淀粉含量均显著低于原淀粉(P<0.05)。快速黏度分析结果表明,发酵1 h的小麦淀粉峰值黏度、热浆黏度和冷浆黏度最低。发酵处理后淀粉的粒径均小于原淀粉,其中发酵5 h的平均粒径最小。扫描电镜结果表明,发酵6 h的小麦淀粉颗粒表面出现破裂现象。体外消化实验表明,发酵5 h和6 h小麦淀粉的消化速率最高,发酵后抗性淀粉含量低于原淀粉,而慢消化淀粉含量高于原淀粉(P<0.05)。     

Effect of preprocessing techniques on pearl millet flour and changes in technological properties

This study investigated the effect of some preprocessing techniques on the physicochemical and technological properties of pearl millet flour for possible industrial application. Pearl millet was processed into flour using different preprocessing techniques (blanching, debranning, fermentation and malting) and evaluated for physicochemical and functional properties, grain morphology and total viable count. The result showed that fermentation and malting brought about loosening of starch granules. Fermentation significantly reduced the bulk density by 22% and improved the colour lightness and paste viscosity properties of the preprocessed flour. Malting alone resulted in about 50% increase in protein content of the flour with improved solubility up to 64 g/100 g. Total viable count was highest in fermented sample in the order of 10⁸ cfu g^?1. Thus, the combination of fermentation and malting would give the best pearl millet flour with improved technological properties for application in the industries, thereby promoting food security in the region.     

自然发酵对豌豆淀粉理化性质的影响

豌豆在35℃下分别自然发酵0、1、3、5 d,研究对豌豆淀粉的直链淀粉含量、透明度、溶解度、膨润力、黏度特性和质构特性等理化性质的影响。结果表明:随着发酵时间的延长,发酵液的pH从7下降到4.2,直链淀粉含量增加,透明度降低。自然发酵后豌豆淀粉的溶解度和膨润力均降低,发酵5 d后,糊化温度从73.05℃升高到83.55℃,峰值黏度从178.42 RVU降低到120.8 RVU,淀粉凝胶硬度从920.34 g降低到104.01 g。