发酵马铃薯中微生物的鉴定、筛选及其对无麸质馒头品质的影响

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目前无麸质马铃薯馒头的感官和风味特性亟待改善,且缺乏生产马铃薯馒头的专用发酵剂。本研究首先通过比较蒸、煮和高静水压等不同预处理对发酵马铃薯的微生物多样性、营养和功能组分的影响,筛选出最佳的预处理方法;其次通过菌株分离、培养和分子生物学鉴定,筛选出发酵马铃薯中的优势乳酸菌和酵母菌;然后通过研究优势菌株的复配比例对无麸质马铃薯馒头的理化、营养和风味特性的影响,优化出复合发酵剂中菌株的最佳比例;最后通过研究发酵温度和时间对无麸质马铃薯馒头面包的感官、营养、风味等品质特性的影响,确定了复合发酵剂的最佳发酵温度和时间。主要研究结果如下:发酵马铃薯中优势乳酸菌和酵母菌分别是魏氏菌和酿酒酵母。发酵过程能增加煮制和蒸制马铃薯馒头的蛋白质和膳食纤维的含量(9.68±0.68%和9.48±0.37%),且煮制发酵马铃薯馒头的蛋白质含量最高(8.18±0.22%)。相比其它预处理方法,蒸制预处理的发酵马铃薯馒头含有丰富的铁元素,且高丰度的魏氏菌(35.84%)和酿酒酵母(20.80%)的代谢产物能降低馒头的pH值(4.39±0.09),抑制不良细菌和真菌的生长,以此获得高质量发酵马铃薯馒头。从发酵马铃薯中分离并鉴定出3种乳酸菌(Weissella sp.菌株IMAU50209,Pediococcus pentosaceus菌株W2SR04,Pediococcus sp.NBRC 107186菌株)和2种酵母菌(Pichia sp.菌株AQGWD7和Saccharomyces cerevisiae菌株YJM1592)。相比其他分离菌株,魏氏菌和酿酒酵母能产生更多的乙醇和3-甲基-1-丁醇,其中魏氏菌能产生大量的酸类和酯类化合物,并具有良好的蛋白水解能力,酿酒酵母则有高持气值(1740.00±86.27mL)。通过分析发酵马铃薯馒头的理化性质和营养价值,得出复合发酵剂中的商业酵母和魏氏菌的最佳配比例为5:1(质量比)。此外,复合发酵剂能使无麸质马铃薯馒头产生其他重要的香气和风味化合物(如乳酸,乙酸和丁基羟基甲苯)和醇类化合物,且魏氏菌中产生的有机酸会影响淀粉的水解指数和预估血糖指数。复合发酵剂的最佳发酵温度和时间为40℃和180分钟,此条件下获得的发酵马铃薯馒头具有最佳的感官品质(气味,质地和整体可接受性)和风味、香气化合物(乙酸和丁基化羟基甲苯)。此外,外聚多糖的生成量会影响发酵马铃薯馒头的比体积、硬度和咀嚼性。综上所述,蒸制预处理能促进乳酸菌的生长繁殖,并抑制不良微生物的生长,且蒸制能最大程度地保留马铃薯的营养组分。相比其它发酵马铃薯分离物,魏氏菌和酿酒酵母能产生更多的醇类化合物,具有更好的技术特性。复合发酵剂中的商业酵母和魏氏菌的最佳配比为5:1,这能提高发酵马铃薯馒头的营养价值,产生醇类等其它重要的香味和风味化合物。因此,在40℃下发酵180分钟,复合发酵剂中的微生物能拥有最佳发酵特性和代谢产物,以获得高质量的无麸质马铃薯馒头。
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