江米,是糯米的一种,含有丰富的支链淀粉。在中国和韩国等亚州国家,以江米为原料发酵制成的谷物制品,风味清爽且独特,口感黏滑而不腻,深受人们喜爱。但江米酸面团发酵能力弱,且自然发酵的时间长,限制江米发酵谷物制品的规模化生产。酸面团的发酵能力与微生物(尤其是乳酸菌)利用营养物质与分泌代谢产物的能力密切相关。以蛋白质水解物为补充氮源,提高发酵效率,缩短发酵时间,进而改善凝胶品质是促进江米发酵谷物制品规模化生产的方法之一。因此,本研究将酪蛋白水解物添加于江米中,制备酸面团,探究江米酸面团的理化性质变化,细菌菌群构成的差异,厘清细菌菌群结构与理化性质之间的关系。首先,采用自然发酵方式和酵母发酵方式分别制备江米酸面团,添加1%的酪蛋白水解物,通过测定酸面团的p H、总滴定酸度值(TTA)和发酵力来分析酸面团的发酵能力;测定乳酸菌菌落总数和乳酸及乙酸含量以分析酸面团中乳酸菌生长状况,再通过分析还原糖、蛋白质含量变化和蛋白酶活力来探究蛋白质和淀粉降解情况。结果发现:(1)添加酪蛋白水解物后,江米自然发酵酸面团和酵母发酵酸面团的酸化速率和发酵力均有提升,且将自然发酵发酵时间至少提前3 h,使自然发酵时间大大缩短。(2)添加酪蛋白水解物后,自然发酵酸面团中乳酸菌总数显著升高(p<0.05),其代谢产物乳酸和乙酸含量也有显著提高(p<0.05),因此酪蛋白水解物对自然发酵酸面团中乳酸菌有促进作用,且有利于其产酸。(3)在自然发酵酸面团和酵母发酵酸面团中,与未添加酪蛋白水解物的酸面团相比,还原糖含量分别提高4.5%和15.4%,酪蛋白水解物使酸面团中乳酸菌等微生物利用淀粉的能力提高。酪蛋白水解物使自然发酵酸面团和酵母发酵酸面团中酶活力分别升高23.5%和26.3%,且大分子蛋白的降解程度也显著提高。酪蛋白促进了酸面团中乳酸菌等微生物产蛋白酶,进而提高蛋白降解能力,且对酵母发酵酸面团影响更大。其次通过扫描电镜和TPA全质构分析仪研究了添加酪蛋白水解物对江米酸面团品质特性的影响。添加酪蛋白水解物后,自然发酵和酵母发酵酸面团的硬度显著降低,粘度、弹性和胶着性均有显著升高。添加酪蛋白水解物后,自然发酵酸面团中的淀粉颗粒变得更圆滑,且空隙变小,凝胶结构紧密;而在酵母发酵酸面团中淀粉颗粒被腐蚀且间距增大,凝胶结构松散。因此,在自然发酵条件下添加酪蛋白水解物对酸面团的微观结构有改善作用。再次通过高通量测序技术分析酸面团中细菌菌群结构的变化。在自然发酵酸面团中添加酪蛋白水解物后,酸面团中的厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度提高成为优势菌门(76%)。酵母发酵酸面团中添加酪蛋白水解物后厚壁菌门和变形菌门(Proteobacteria)相对丰度显著升高,蓝菌门相对丰度有所降低但仍为优势菌门。在属水平上,添加酪蛋白水解物后,自然发酵酸面团中片球菌属(Pediococcus)成为绝对优势菌属;而在酵母发酵酸面团中片球菌属、肠球菌属、乳杆菌属、链球菌属(Streptococcus)、肠杆菌属和泛菌属(Pantoea)的相对丰度均有增加。因此添加酪蛋白水解物可促进酸面团中乳酸菌的生长,且在自然发酵酸面团中效果更显著。此外,添加酪蛋白水解物的酸面团中类芽孢杆菌属、短芽孢杆菌属等杂菌的相对丰度显著高于对照组。添加酪蛋白水解物后自然发酵酸面团中细菌菌群种类更加多样性。最后,通过Spearman相关性分析研究酸面团的发酵能力及乳酸菌代谢产物与细菌菌群构成之间的关系。结果显示片球菌属、肠球菌属和类芽孢杆菌属(Paenibacillus)与酸面团中还原糖含量、蛋白酶活力、发酵力、乳酸含量及TTA之间均有极显著正相关性,与p H之间呈负相关,说明片球菌属、肠球菌属和类芽孢杆菌属在酸面团发酵中起到积极作用;短芽孢杆菌属(Brevibacillus)与乳酸含量呈显著正相关且与酸度的升高有关,乳杆菌属与p H之间呈显著负相关。研究还发现葡萄菌属(Brevibacillus)和Devosia适应于酸性环境中生长,高酸性环境抑制泛菌属的生长。综上,添加酪蛋白水解物改变酸面团中细菌菌群结构,增加乳酸菌的相对丰度,占比提高,提升乳酸菌代谢活力,增加体系的发酵力,加快酸面团酸化速度,使酸面团发酵时间缩短至少3 h,同时使酸面团的质构特性和微观结构得以改善,对江米酸面团品质的提升有积极影响。