自然发酵过程中阴米淀粉的特性及发酵菌株的初步筛选

论文摘要

中国是全球最大的稻谷生产国和消费国,大米加工是我国粮油加工业的重要组成部分。但是根据相关部门近些年来的研究表明,大米的加工消费量仅占总消费量的6%左右,大米的加工远远没有跟上增产的步伐,所以寻找新的加工途径就显得尤为重要。本文即是以一种传统发酵大米制品——阴米（通常以糯米为原料经过自然发酵、蒸煮和阴干等工艺加工而成）为研究对象,主要探讨了自然发酵过程中发酵时间对大米和发酵液中主要化学成分含量的影响,重点对此过程中大米淀粉物化性质的变化情况以及经过不同处理后大米及大米淀粉糊流变性质的变化特征进行了一系列研究,并首次对阴米自然发酵过程中主要作用菌株进行了初步筛选和鉴定,同时对菌株的最优发酵条件进行了初步探究,以期指导实际生产,为今后将这一极具价值的民间传统食品推向工业化生产之路奠定一定的理论基础。主要研究内容与结果如下：1.自然发酵过程中大米及发酵液中主要化学成分含量的变化与原米相比,经过自然发酵后大米米粉中的粗蛋白和粗脂肪含量均呈现降低的趋势,最大减少量分别为22.95%和63.10%。发酵液pH值随发酵时间的延长而降低,从第一天的6.44降低到第五天的3.90后达到平衡；不换水的发酵液样品中的可滴定酸度（以乳酸计）随发酵时间的延长而增大,从第五天的0.19%增大到第十五天的0.38%；5d的发酵液中可溶性糖含量最高,为582.921μg/mL,随发酵时间的延长含量降低。自然发酵过程中各大米米粉中的脂肪酸主要是：棕榈酸、油酸和亚油酸,三者相对含量的总和占大米中脂肪酸总量的90%以上2.自然发酵过程中大米淀粉物化性质的变化自然发酵不同时间后所制得的阴米样品总淀粉含量在85.91%-92.22%之间,随着发酵时间的延长,抗性淀粉含量有所减少。通过采用化学方法和扫描电镜、X-射线衍射、差示量热扫描仪和激光粒度分析仪等现代分析方法和技术对发酵过程中大米淀粉的颗粒特性、物化特性等进行研究,结果表明：经过自然发酵后大米淀粉的溶解度和膨润度随温度的升高而增大。随着自然发酵时间的延长,淀粉颗粒单独的形态越来越不明显,表现为相互黏连的整体,这与淀粉颗粒中位径的增大相呼应,但是淀粉的晶体类型并没有因为自然发酵而改变,仍然属于A-型模式,特征峰对应的20为15.11°、17.00°、18.01°、23.03°,结晶度在18.4%-46.3%；差示量热扫描结果发现,与原米相比,经过自然发酵后大米淀粉糊的各糊化参数均减小。3.自然发酵过程中主要作用菌株的初步研究从发酵液中分离筛选出3种优势的乳酸菌疑似菌株,依照在显微镜下的不同形态分别将其命名为Lact.a（杆状）,Lact.b（短杆状）和Lact.c（链球状）,并通过经典的微生物学生理生化鉴定方法,初步鉴定这三种菌株均为乳杆菌属（Lactobacillus）。三种乳酸菌菌株的产酸能力较强,在24h时即可使发酵液的pH值降低到4.0左右,达到自然发酵5d时的水平；生长繁殖能力在24h（Lact.a和Lact.b）或27h(Lact.c时达到最强,这一结果与产酸能力的结果相呼应。单菌株发酵最佳工艺的单因素和正交试验的研究结果表明：三种因素包括初始pH（A）、发酵温度（B）和发酵时间（C）对三种菌株产酸能力的影响大小依次为B>C>A,就产酸速度而言,三种菌株的最佳工艺条件均为A381C1,其中,发酵温度和发酵时间对菌株Lact.b和Lact.c的产酸能力影响显著；另一方面,三个因素对三种菌株生长繁殖能力的影响各不相同,但是这三种因素对各菌株生长繁殖能力的影响均不显著。4.自然发酵过程中大米及大米淀粉糊流变性质的变化采用动态流变仪研究经过不同处理后的大米以及自然发酵不同时间大米淀粉糊的流变特性,结果表明：经过不同pH值乳酸-乳酸钠缓冲溶液浸泡以及不同种类酸和不同菌株处理后,各样品的剪切应力均随剪切速率的增大而增大。在动态剪切速率下,经不同处理的大米糊以及发酵不同时间的大米淀粉糊的黏度均随剪切速率的增大而减小。大米淀粉糊具有非牛顿流体的流变学特征,为假塑性流体,流变行为符合幂律函数模型。发酵不同时间的大米淀粉糊在不同浓度（4%、6%、8%）的储能模量（G’）和耗能模量（G’’）均随剪切速率的增大而增大；在同一剪切速率下,G’和G’’随淀粉糊浓度的增大而增大,并且G’>G’’。随着扫描温度的升高,发酵不同时间的大米淀粉糊的G’和G’’均呈现先下降后升高而后又降低的趋势。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略词表
• 第一章 绪论
• 1 大米应用概述
• 1.1 大米加工现状
• 1.2 发酵大米食品研究进展
• 1.2.1 发酵大米食品的类型
• 1.2.2 发酵大米食品中的功能性成分
• 1.2.3 发酵大米食品在发酵过程中的微生物
• 1.2.4 大米组分在发酵过程中的变化
• 1.3 与本课题相关的发酵应用研究
• 2 阴米淀粉的颗粒结构
• 2.1 阴米淀粉的提取
• 2.2 阴米淀粉的显微观察
• 2.3 阴米淀粉的晶体结构
• 2.4 阴米淀粉的粒度
• 3 阴米淀粉的物化性质
• 3.1 阴米淀粉的溶解度和膨润度
• 3.2 阴米淀粉的透明度
• 3.3 阴米淀粉的糊化特性
• 3.4 阴米米粉的质构特性
• 3.5 阴米的消化性
• 4 阴米及阴米淀粉糊的流变特性
• 5 本课题的研究目的及意义
• 5.1 研究目的及意义
• 5.2 研究内容
• 6 论文创新点
• 第二章 自然发酵过程中阴米及发酵液主要化学成分含量的变化
• 0 引言
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料及化学试剂
• 1.1.1实验材料
• 1.1.2 化学试剂
• 1.2 实验仪器及主要设备
• 1.3 实验与分析方法
• 1.3.1 自然发酵阴米米粉的制备
• 1.3.2 自然发酵阴米及发酵液主要化学成分的测定
• 2 结果与分析
• 2.1 自然发酵对阴米米粉粗蛋白含量的影响
• 2.2 自然发酵对阴米米粉粗脂肪含量的影响
• 2.3 发酵液总固形物含量随时间的变化
• 2.4 发酵液pH值随时间的变化
• 2.5 发酵液可滴定酸度随时间的变化
• 2.6 发酵液可溶性糖含量随时间的变化
• 2.7 自然发酵阴米米粉和发酵液游离氨基酸总量随时间的变化
• 2.8 自然发酵对阴米米粉中淀粉酶活性的影响
• 2.9 自然发酵对阴米米粉中脂肪酸含量的影响
• 3 小结
• 第三章 自然发酵过程中阴米淀粉物化性质的变化
• 0 引言
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料及化学试剂
• 1.1.1 实验材料
• 1.1.2 化学试剂
• 1.2 实验仪器及主要设备
• 1.3 实验与分析方法
• 1.3.1 阴米淀粉的提取
• 1.3.2 阴米中总淀粉、抗性淀粉及可消化淀粉含量的测定
• 1.3.3 阴米淀粉的溶解度和膨润度
• 1.3.4 阴米淀粉的透明度
• 1.3.5 阴米淀粉的微观形貌
• 1.3.6 阴米淀粉的晶体类型
• 1.3.7 阴米淀粉的粒度分布
• 1.3.8 阴米淀粉的糊化特性
• 1.3.9 阴米淀粉的特征黏度
• 1.3.10 阴米米粉的质构特性
• 2 结果与分析
• 2.1 总淀粉、抗性淀粉和可消化淀粉含量
• 2.2 阴米淀粉的溶解度和膨润度
• 2.3 阴米淀粉的透明度
• 2.4 阴米淀粉的微观形貌
• 2.5 阴米淀粉的晶体类型
• 2.6 阴米淀粉的粒度分布
• 2.7 阴米淀粉的糊化特性
• 2.8 阴米淀粉的特征黏度
• 2.9 阴米米粉的质构特性
• 3 结论
• 第四章 自然发酵过程中主要作用菌株的初步研究
• 0 引言
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料及化学试剂
• 1.1.1 实验材料
• 1.1.2 化学试剂
• 1.2 实验仪器及主要设备
• 1.3 实验与分析方法
• 1.3.1 实验室自然发酵阴米发酵液中主要作用微生物菌群的演变
• 1.3.2 乳酸菌的分离纯化
• 1.3.3 乳酸菌的筛选及性能研究
• 1.3.4 乳酸菌单菌种最佳发酵工艺的研究
• 1.3.5 乳酸菌单菌种处理后大米米粉中脂肪酸含量测定
• 2 结果与分析
• 2.1 发酵液菌落总数和乳酸菌菌落总数随发酵时间的变化情况
• 2.2 乳酸菌菌株的筛选
• 2.2.1 菌落形态及特征
• 2.2.2 乳酸菌疑似菌株的生理生化试验结果
• 2.3 乳酸菌的产酸速度
• 2.4 乳酸菌的生长曲线
• 2.5 单菌种发酵最佳工艺研究结果
• 2.5.1 单因素试验结果
• 2.5.2 各菌株正交试验结果
• 2.6 单菌种处理后大米米粉中脂肪酸含量的变化
• 3 结论
• 第五章 自然发酵过程中大米及大米淀粉糊流变性质的变化特征
• 0 引言
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料及化学试剂
• 1.1.1 实验材料
• 1.1.2 化学试剂
• 1.2 实验仪器及主要设备
• 1.3 实验与分析方法
• 1.3.1 仪器校正及参数设置
• 1.3.2 样品制备及处理
• 1.3.3 动态流变测定方法
• 2 结果与分析
• 2.1 不同处理后大米米粉糊流变性质的变化
• 2.1.1 不同处理后大米米粉糊的剪切应力测定结果
• 2.1.2 不同处理后大米米粉糊的动态黏度测定结果
• 2.2 自然发酵过程中大米淀粉糊流变特性的变化
• 2.2.1 固定剪切速率下大米淀粉糊的黏度变化
• 2.2.2 动态剪切速率下大米淀粉糊的黏度变化
• 2.2.3 大米淀粉糊的流变动力学模型
• 2.2.4 自然发酵过程中大米淀粉糊的频率扫描结果
• 2.2.5 自然发酵过程中大米淀粉糊的温度扫描结果
• 3 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的文章