不同乳酸菌發(fā)酵對(duì)甘薯淀粉加工漿液營(yíng)養(yǎng)功能成分及感官特性的影響

曹晶晶，木泰華，馬夢(mèng)梅

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品加工綜合性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193）

甘薯又名番薯、地瓜等，是僅次于水稻、小麥、玉米、馬鈴薯的第五大糧食作物，富含淀粉、膳食纖維、維生素、礦物質(zhì)等，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值全球公認(rèn)。2019年，我國(guó)甘薯種植面積和產(chǎn)量分別為2 323.9千 公頃和5 126.4萬(wàn) t，均居世界首位?，F(xiàn)階段，甘薯除少量作為鮮食以外，大部分被用于加工淀粉及其制品（粉絲、粉條），在此過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的漿液。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，每生產(chǎn)1 t淀粉將產(chǎn)生15～20 t漿液，每年因生產(chǎn)甘薯淀粉而產(chǎn)生的漿液量達(dá)2 000～4 000萬(wàn) t。研究表明，甘薯淀粉加工漿液中富含多種可回收利用的有機(jī)物，可用于提取蛋白、多糖，也可作為制備微生物油脂、絮凝劑的原料。然而，上述研究存在處理方式繁瑣、耗能高、未實(shí)現(xiàn)漿液全利用等問(wèn)題。因此，開(kāi)發(fā)操作相對(duì)簡(jiǎn)便、適宜產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)、可實(shí)現(xiàn)甘薯淀粉加工漿液全利用的新方法迫在眉睫。

乳酸菌是一類(lèi)菌體呈桿狀、分枝狀或球形，可發(fā)酵糖類(lèi)產(chǎn)生乳酸的無(wú)芽孢革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的總稱(chēng)，具有防止乳糖不耐受、調(diào)節(jié)腸道菌群、增強(qiáng)人體免疫力等多種作用。目前，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者主要利用保加利亞乳桿菌（，）、嗜熱鏈球菌（，）、干酪乳桿菌（，）、植物乳桿菌（，）、戊糖片球菌（，）、鼠李糖乳桿菌等對(duì)單一或復(fù)合果蔬汁進(jìn)行發(fā)酵，以提高其營(yíng)養(yǎng)功能特性及感官特性。然而，尚未見(jiàn)乳酸菌應(yīng)用于甘薯淀粉加工漿液的相關(guān)報(bào)道。

因此，本研究以甘薯淀粉加工漿液為原料，采用、、、、及商業(yè)（SZ）6 種乳酸菌進(jìn)行發(fā)酵，通過(guò)對(duì)發(fā)酵后漿液的營(yíng)養(yǎng)功能成分（蛋白質(zhì)、灰分、可溶性膳食纖維、不溶性膳食纖維、總膳食纖維、總酸、總糖、乳酸、短鏈脂肪酸、糖組分、總酚、游離氨基酸）及感官特性（電子鼻、電子舌、GC-MS、感官評(píng)價(jià)）進(jìn)行綜合比較，篩選出適宜發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液的乳酸菌，以期為產(chǎn)業(yè)化發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液制備飲品提供數(shù)據(jù)支撐和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮甘薯為濟(jì)薯26；發(fā)酵菌種BNCC 195072、BNCC 336436、BNCC 134415、BNCC 186558購(gòu)自北京綠源伯德生物科技有限公司，CICC 21862購(gòu)自中國(guó)微生物菌種保藏中心，SZ購(gòu)自山東中科嘉藝生物工程有限公司（以上菌種均為商業(yè)化菌種，主要用于食品、保健食品及動(dòng)物保?。?；堿性蛋白酶（食品級(jí)，批號(hào)12104114；酶活力10U/mL） 滄州夏盛酶生物技術(shù)有限公司；檸檬酸（食品級(jí)） 固安聚榮時(shí)代生物技術(shù)有限公司；氫氧化鈉（食品級(jí)） 廣州焙考林食品有限公司；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

SJ-F50S榨汁機(jī) 東莞市瑟諾電器有限公司；SHA-300恒溫水浴搖床 江蘇太倉(cāng)培英實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；LDZM-40KCS立式壓力蒸汽滅菌鍋 上海申安醫(yī)療器械公司；HZCO2-1311K立式恒溫?fù)u床 太倉(cāng)市華利達(dá)實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；GL-21M低溫冷凍離心機(jī) 北京天林恒泰科技有限公司；UV2800S雙光束紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；230全自動(dòng)凱氏定氮儀瑞典FOSS公司；L-8900全自動(dòng)氨基酸分析儀 日本日立公司；MOS Astree電子舌 法國(guó)Alpha公司；Portable PEN 3.5電子鼻分析儀 德國(guó)Airsense Analytics公司；GC-MS-QP2010 Plus氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 日本島津公司；ICP-MS 7700電感耦合等離子體質(zhì)譜儀 美國(guó)安捷倫公司。

1.3 方法

1.3.1 菌種活化

分別將BNCC 336436、BNCC 134415、BNCC 186558、BNCC 195072、CICC 21862凍干粉混勻在MRS肉湯培養(yǎng)基中，37 ℃活化48 h，調(diào)整活菌數(shù)為10CFU/mL備用。

1.3.2 發(fā)酵液的制備

1.3.2.1 原料預(yù)處理

新鮮甘薯洗凈、切塊后，模擬淀粉加工企業(yè)的方法進(jìn)行打漿，即將甘薯塊與去離子水按1∶1（g/mL）混合后打漿，進(jìn)而離心、取上清液，用1.0 mol/L NaOH將甘薯淀粉加工漿液pH值調(diào)節(jié)至8，加入0.1%（/）堿性蛋白酶，于55 ℃恒溫水浴搖床中酶解1 h，進(jìn)而將pH值調(diào)節(jié)至6.5，置于高壓蒸汽滅菌鍋中121 ℃滅菌15 min，冷卻至30 ℃?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2.2 接種與發(fā)酵

在無(wú)菌條件下將、、、、、SZ按1%（/）接種量分別接入甘薯淀粉加工漿液中，37 ℃培養(yǎng)36 h。發(fā)酵完成后將發(fā)酵液置于121 ℃高壓蒸汽滅菌鍋中處理15 min以停止發(fā)酵，8 000×離心15 min，得發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液。

1.3.3 基本成分的測(cè)定

蛋白質(zhì)、灰分、膳食纖維（總膳食纖維、不溶性膳食纖維、可溶性膳食纖維）的測(cè)定分別參照AOAC 976.05、AOAC 942.05及AOAC 991.43進(jìn)行。

1.3.4 游離氨基酸的測(cè)定

采用全自動(dòng)氨基酸分析儀測(cè)定不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液中游離氨基酸含量：取1 mL樣品與1 mL 8 g/100 mL磺基水楊酸溶液混合，9 184×離心10 min，取上清液，氮吹干燥后，加入1 mL 0.02 mol/L HCl溶液，過(guò)0.22 μm濾膜，用于分析。

1.3.5 總糖含量的測(cè)定

采用3,5-二硝基水楊酸（3,5-dinitrosalicylic acid，DNS）比色法，測(cè)定不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液中的總糖含量。

標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的繪制：分別取0.2～1.6 mL 0.001 g/mL葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液，定容至2 mL，加入1.5 mL DNS試劑，振蕩混勻后于100 ℃水浴5 min，取出后冷卻至室溫，加入21.5 mL去離子水混勻，在540 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度，得線(xiàn)性回歸方程＝0.449 7+10，＝0.999 2。

樣品處理：稱(chēng)取1 g樣品，加入10 mL 6 mol/L HCl溶液及15 mL去離子水，于100 ℃水浴30 min，冷卻至室溫后，用6 mol/L NaOH溶液將pH值調(diào)為8.2，并定容到100 mL，過(guò)濾后取濾液10 mL定容至100 mL，用于總糖測(cè)定。

1.3.6 糖組分的測(cè)定

取1 mL樣品與1 mL 8%磺基水楊酸溶液混合，室溫下10 000 r/min離心10 min，取上清液1 mL氮吹干燥后，加水定容至10 mL，過(guò)0.2 μm濾膜后用于高效液相色譜分析。色譜柱為Agilient zobax plus C（4.6 mm×150 mm），柱溫25 ℃，流動(dòng)相為乙腈-蒸餾水（3∶1，/），流速1.8 mL/min，進(jìn)樣量10 μL，采用外標(biāo)（葡萄糖、果糖、阿拉伯糖和乳糖為標(biāo)準(zhǔn)品）法定量。

1.3.7 總酸的測(cè)定

總酸按照Avdeef等的方法。取5 mL樣液定容至25 mL，用0.1 mol/L NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液將pH值滴定至8.2，計(jì)算公式如下：

式中：為總酸質(zhì)量濃度/（g/L）；為NaOH標(biāo)準(zhǔn)液濃度/（mol/L）；為滴定樣液時(shí)消耗NaOH標(biāo)準(zhǔn)液的體積/mL；為空白所消耗NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積/mL；為換算系數(shù)（以乳酸為主，0.090）；為樣液的稀釋倍數(shù)；為樣液的質(zhì)量/g。

1.3.8 乳酸的測(cè)定

樣品處理：取1 mL樣液定容至100 mL，混勻后靜置30 min，取1.2 mL上清液4 ℃、14 000 r/min離心10 min，過(guò)0.22 μm濾膜，供液相色譜-質(zhì)譜測(cè)定。Waters T3色譜柱（4.6 mm×250 mm，5 μm），流動(dòng)相為0.1%甲酸溶液（A）-甲醇（B），流速為0.3 mL/min，柱溫為30 ℃，進(jìn)樣量為1 μL。

1.3.9 短鏈脂肪酸的測(cè)定

樣品處理：將樣液14 000 r/min離心10 min，取1.0 mL上清液至5.0 mL離心管中，加入100 μL 25%偏磷酸溶液，用渦旋儀充分混合，靜置1 h。14 000 r/min離心10 min，取上清液供氣相色譜儀測(cè)定。色譜柱為極性DBFFAP（30 m×0.32 mm，0.25 μm），進(jìn)樣量為1 μL，分流比為30∶1。

1.3.10 總酚的測(cè)定

采用福林-酚比色法測(cè)定不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液中的總酚含量。分別取0.5 mL樣品，加入1.0 mL 10%福林-酚試劑混勻，置于30 ℃水浴鍋中避光反應(yīng)30 min，隨后加入2.0 mL 10% NaCO溶液混勻，于30 ℃水浴鍋避光反應(yīng)30 min，在736 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度，以不同質(zhì)量濃度沒(méi)食子酸作為標(biāo)準(zhǔn)品繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，多酚含量表示為每毫升樣品中含有的沒(méi)食子酸當(dāng)量（μg/mL）。

1.3.11 感官特性分析

1.3.11.1 電子鼻分析

取5 mL樣品放入容量為20 mL的進(jìn)樣瓶中，在室溫條件下靜置10 min，采用頂空進(jìn)樣的方法用電子鼻進(jìn)行檢測(cè)。每組樣品平行測(cè)定3 次。

1.3.11.2 電子舌分析

取適量樣品，用0.45 μm水系微孔過(guò)濾膜進(jìn)行抽濾，取5 mL樣液定容至100 mL，加至電子舌專(zhuān)用燒杯，置于自動(dòng)進(jìn)樣分析裝置上進(jìn)行測(cè)定。

1.3.11.3 頂空固相微萃取氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析

參照沈燕飛方法并稍作修改，采用頂空固相微萃取結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜測(cè)定發(fā)酵甘薯汁中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。使用DB-WAX毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）作為色譜柱，進(jìn)樣口溫度為250 ℃，載氣為He，流速為1.93 mL/min。

1.3.11.4 感官評(píng)價(jià)

參照楊艷君等的方法并修改，采用百分制從香氣、口感、色澤、風(fēng)味和整體可接受度五方面對(duì)乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液進(jìn)行感官評(píng)定打分，評(píng)定過(guò)程由14 名專(zhuān)業(yè)人員組成的感官評(píng)定小組進(jìn)行，結(jié)果計(jì)算方式為去掉一個(gè)最高分和一個(gè)最低分取余下結(jié)果的平均值。感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Criteria for sensory evaluation of sweet potato starch slurry fermented by different LAB starter cultures

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

所有實(shí)驗(yàn)重復(fù)測(cè)定3 次以上，結(jié)果以 ±表示。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 23進(jìn)行顯著性分析和多重比較，＜0.05，差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液的基本營(yíng)養(yǎng)成分

甘薯淀粉加工漿液中的蛋白質(zhì)可為乳酸菌生長(zhǎng)提供豐富的氮源，同時(shí)，在發(fā)酵過(guò)程中乳酸菌產(chǎn)生的胞外蛋白酶可以將蛋白質(zhì)水解成小分子的寡肽和氨基酸，為產(chǎn)品提供豐富的風(fēng)味物質(zhì)。與未發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液相比，不同乳酸菌發(fā)酵后甘薯淀粉加工漿液中蛋白質(zhì)含量均顯著下降（表2），其中由SZ及發(fā)酵漿液中蛋白含量下降最為顯著，分別下降了67.97%和66.01%。李俊等在利用、、發(fā)酵苦蕎芽苗制備飲料的研究中發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵后飲料中蛋白質(zhì)含量也呈顯著下降趨勢(shì)，其中以發(fā)酵48 h后蛋白質(zhì)含量降低最多，為58.6%。

表2 不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液的基本營(yíng)養(yǎng)成分Table 2 Nutrient composition of sweet potato starch slurry fermented by different LAB starter cultures

膳食纖維是一類(lèi)不能被人體小腸消化吸收的物質(zhì)，包括多糖、寡糖、木質(zhì)素、纖維素和半纖維素等。不同乳酸菌發(fā)酵后甘薯淀粉加工漿液中可溶性膳食纖維、不溶性膳食纖維及總膳膳食纖維含量均顯著下降（＜0.05），其中由SZ和發(fā)酵的漿液中膳食纖維含量最低（表2）。有研究表明，膳食纖維可以被乳酸菌部分或全部發(fā)酵，代謝產(chǎn)生酸類(lèi)物質(zhì)（如乙酸、丙酸等），使得發(fā)酵體系酸度升高。同時(shí)，不溶性膳食纖維中的纖維素在酸性條件下糖苷鍵斷裂，大分子聚合度降低，部分轉(zhuǎn)化為可溶性膳食纖維，可以促進(jìn)、乳酸片球菌、長(zhǎng)雙歧桿菌和嬰兒雙歧桿菌等乳酸菌的增殖。

食品中的灰分指經(jīng)高溫灼燒后遺留的無(wú)機(jī)物，主要是無(wú)機(jī)鹽及其氧化物。與未發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液相比，甘薯淀粉加工漿液經(jīng)、和發(fā)酵后灰分含量基本保持不變，經(jīng)、、SZ發(fā)酵后顯著下降，且以SZ發(fā)酵后灰分含量最低。這可能是由于乳酸菌在生長(zhǎng)代謝過(guò)程中利用了發(fā)酵液中的無(wú)機(jī)鹽，而不同的乳酸菌對(duì)無(wú)機(jī)鹽的利用率不同，導(dǎo)致發(fā)酵液中灰分含量的不同變化。

2.2 不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液的pH值、總酸、乳酸及短鏈脂肪酸

經(jīng)不同乳酸菌發(fā)酵后，甘薯淀粉加工漿液pH值均顯著下降（＜0.05）、總酸含量均顯著增加（＜0.05），其中，以和發(fā)酵的漿液pH值降低程度最大（分別下降了2.95、2.91）、總酸含量最高（分別為3.97、3.67 g/100 mL）（表3）。這主要是因?yàn)槿樗峋l(fā)酵過(guò)程中代謝產(chǎn)生的淀粉酶和脂肪酶等可以將糖類(lèi)、脂類(lèi)等物質(zhì)轉(zhuǎn)化成有機(jī)酸和脂肪酸，最終導(dǎo)致發(fā)酵體系的pH值顯著下降、總酸顯著提高。同時(shí)，經(jīng)過(guò)不同乳酸菌發(fā)酵后，漿液中乳酸、乙酸、丙酸含量顯著增加（＜0.05），乳酸含量最高的為（16.94 mg/mL）發(fā)酵的漿液；乙酸含量最高的為SZ（672.14 μg/mL）發(fā)酵的漿液；丙酸含量最高的為SZ（9.54 μg/mL）發(fā)酵的漿液。乳酸是乳酸菌生長(zhǎng)代謝的標(biāo)志性物質(zhì)，可賦予發(fā)酵食品獨(dú)特的發(fā)酵風(fēng)味；乙酸可被血液吸收后進(jìn)入肝臟進(jìn)行代謝，用于合成脂質(zhì)和膽固醇；丙酸被結(jié)腸吸收后可以通過(guò)抑制3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶活性，降低膽固醇的合成，對(duì)人體結(jié)腸健康產(chǎn)生積極作用。

表3 不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液的pH值、總酸、乳酸及短鏈脂肪酸Table 3 pH, total acid concentration, lactic acid concentration and short chain fatty acid concentration of sweet potato starch slurry fermented by different LAB starter cultures

2.3 不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液的總糖、糖組分及糖酸比

在發(fā)酵體系中，糖含量和酸含量呈負(fù)相關(guān)，兩者的相對(duì)含量與乳酸菌的生長(zhǎng)代謝密切相關(guān)，共同反映乳酸菌的生長(zhǎng)代謝能力以及產(chǎn)品品質(zhì)。

表4 不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液的總糖、糖組分及糖酸比Table 4 Total sugar, sugar components and sugar/acid ratio of sweet potato starch slurry fermented by different LAB starter cultures

與未發(fā)酵的甘薯淀粉加工漿液相比，不同乳酸菌在發(fā)酵過(guò)程中對(duì)糖類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行代謝和生物轉(zhuǎn)化使得發(fā)酵后漿液中總糖含量顯著降低（＜0.05），其中由發(fā)酵后漿液中總糖含量下降最多，為86.44%，其次為SZ發(fā)酵的漿液（76.91%）（表4）。發(fā)酵過(guò)程中由于乳酸菌生長(zhǎng)代謝產(chǎn)生的水解酶，使得多糖類(lèi)物質(zhì)降解成葡萄糖、果糖、海藻糖和阿拉伯糖等單糖，部分為乳酸菌的生長(zhǎng)代謝提供能量，部分在發(fā)酵液中累積使得部分發(fā)酵液中單糖含量增加。王紅梅等在利用發(fā)酵草莓汁中同樣發(fā)現(xiàn)在不同的發(fā)酵時(shí)間內(nèi)發(fā)酵體系中的葡萄糖、果糖均有不同程度的上升，發(fā)酵40 h后葡萄糖質(zhì)量濃度由44.18 mg/L增加到53.37 mg/L，果糖質(zhì)量濃度由11.10 mg/L增加到12.43 mg/L。Muhialdin等發(fā)現(xiàn)菠蘿蜜汁經(jīng)ATCC334發(fā)酵后，葡萄糖濃度從15.73 mmol/L上升到18.88 mmol/L，而果糖和阿拉伯糖分別下降了5.33 mmol/L和0.44 mmol/L。

此外，發(fā)酵前甘薯淀粉加工漿液糖酸比為16.10，發(fā)酵后漿液糖酸比普遍較低，由及發(fā)酵后的漿液糖酸比相對(duì)較高，分別為0.66和0.62。在另一項(xiàng)研究中，作者利用不同類(lèi)型和植物乳桿亞種發(fā)酵沙棘和沙棘蘋(píng)果汁，發(fā)現(xiàn)果汁在發(fā)酵過(guò)程中糖酸比均不同程度下降，其中使用DSM 13273發(fā)酵的沙棘蘋(píng)果汁糖酸比變化最大，由1.5降低為0.7。

2.4 不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液的總酚含量

酚類(lèi)化合物是植物作為次生代謝產(chǎn)物產(chǎn)生的一類(lèi)廣泛的生物活性分子，既可以單一形式（酚酸）存在，也可與碳水化合物、蛋白質(zhì)及細(xì)胞壁成分以結(jié)合態(tài)存在。

圖1 不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液中總酚含量Fig. 1 Total polyphenol concentration of sweet potato starch slurry fermented by different LAB starter cultures

與未發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液相比，除SZ外，其余5 種乳酸菌發(fā)酵均可顯著提高漿液中的總酚含量，以和的甘薯淀粉加工漿液中總酚含量較高，分別為265.07 μg/mL和263.59 μg/mL，而未發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液中總酚含量為223.79 μg/mL（圖1）。Li Sujin等使用4 株和5 株發(fā)酵乳桿菌對(duì)藍(lán)莓汁進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)現(xiàn)總酚含量增加了6.1%～81.2%；Wang Yuchen等研究顯示，銀杏仁汁經(jīng)嗜酸乳桿菌、和發(fā)酵后總酚含量增加了約9%；Annalisa等在285和鼠李糖乳桿菌對(duì)接骨木汁進(jìn)行發(fā)酵后，總酚含量均顯著增加，發(fā)酵48 h后分別達(dá)到338.2 μg/mL和302.5 μg/mL。這可能是發(fā)酵前一些可溶性結(jié)合酚與長(zhǎng)鏈醇等物質(zhì)結(jié)合，而乳酸菌能夠產(chǎn)生一些水解酶類(lèi)，將一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的植物化學(xué)成分水解為小分子物質(zhì)，進(jìn)而從植物細(xì)胞壁中釋放出酚類(lèi)化合物。然而Li Zhongxi等發(fā)現(xiàn)蘋(píng)果汁經(jīng)在37 ℃發(fā)酵72 h后，總酚含量顯著下降，減少了22%；Othman等同樣發(fā)現(xiàn)，在使用PTCC 1058發(fā)酵橄欖時(shí)，其總酚含量顯著下降；這與本研究中SZ的結(jié)果一致。一方面可能是因?yàn)樵诎l(fā)酵過(guò)程中酚類(lèi)化合物與蛋白質(zhì)、膳食纖維等組分作用，產(chǎn)生吸附、沉淀、氧化、脫羧等造成損失，另一方面可能是微生物通過(guò)脫羧、還原、脫酯化和脫糖基反應(yīng)等將酚類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化，使得發(fā)酵體系中的小分子簡(jiǎn)單酚類(lèi)物質(zhì)被轉(zhuǎn)化為高分子質(zhì)量酚類(lèi)化合物。

2.5 乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液中游離氨基酸種類(lèi)及含量

氨基酸是構(gòu)建生物機(jī)體的眾多生物活性大分子之一，是構(gòu)建細(xì)胞、修復(fù)組織的基礎(chǔ)材料，能為機(jī)體和大腦活動(dòng)提供能源，被稱(chēng)為一切生命之元。在發(fā)酵過(guò)程中乳酸菌能產(chǎn)生蛋白酶，將大分子蛋白質(zhì)分解成多肽類(lèi)物質(zhì)和氨基酸。

表5 不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液中游離氨基酸含量Table 5 Contents of free amino acids in sweet potato starch slurry fermented by different LAB starter cultures mg/100 mL

甘薯淀粉加工漿液中共檢出16 種游離氨基酸，7 種必需氨基酸、2 種半必需氨基酸和7 種非必需氨基酸。除SZ外，不同乳酸菌發(fā)酵均提高了甘薯淀粉加工漿液中必需氨基酸的含量，半必需氨基酸總量變化并不顯著，而非必需氨基酸含量顯著降低（表5）。有文獻(xiàn)報(bào)道，蜜橘汁經(jīng)發(fā)酵后，大多數(shù)游離氨基酸的含量會(huì)顯著降低或檢測(cè)不到，可能是由于滅菌過(guò)程中的連續(xù)高溫使得氨基酸發(fā)生脫羧、脫氨、脫羥反應(yīng)被降解，此外，在發(fā)酵過(guò)程中乳酸菌將氨基酸轉(zhuǎn)化成揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)（低碳數(shù)的醇、醛、酸、酯）同樣會(huì)使氨基酸含量下降。發(fā)酵結(jié)束后由和發(fā)酵的甘薯淀粉加工漿液氨基酸總量最高，分別為112.79 mg/100 mL和110.34 mg/100 mL。

氨基酸不僅是良好的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)在呈風(fēng)味方面發(fā)揮著重要作用。乳酸菌在發(fā)酵過(guò)程中能將氨基酸代謝轉(zhuǎn)化為果蔬中特有的果香型、脂香型等特征香氣。將游離氨基酸按不同的呈味方式分為鮮味氨基酸（Glu、Asp、Lys）、甜味氨基酸（Thr、Ser、Gly、Ala、Leu、Val、Phe）和苦味氨基酸（Tyr、Ile、Leu、Phe、Arg、His）。經(jīng)不同乳酸菌發(fā)酵后，甘薯淀粉加工漿液中鮮味氨基酸總量顯著下降（表5），當(dāng)鮮味氨基酸的pH值達(dá)到或接近等電點(diǎn)時(shí)（3.2）含量會(huì)明顯下降，乳酸菌的發(fā)酵作用恰好使得發(fā)酵體系的pH值下降，甜味氨基酸和苦味氨基酸總量變化并不顯著，由和發(fā)酵的漿液中鮮味氨基酸含量最高，分別為58.55 mg/100 mL和46.17 mg/100 mL。

2.6 不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液感官特性分析

2.6.1 電子鼻主成分分析（principal component analysis，PCA）

由圖2可知，PC1和PC2貢獻(xiàn)率分別為99.25%和0.49%，總貢獻(xiàn)率為99.74%，表明這2 個(gè)PC能夠反映樣品的主要信息特征。從PCA圖可知，發(fā)酵前后甘薯淀粉加工漿液的風(fēng)味區(qū)域性分布非常明顯，其中由及發(fā)酵的甘薯淀粉加工漿液與未發(fā)酵的漿液差異最為顯著，其差異系數(shù)分別為0.987和0.972。

圖2 不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液飲料PCAFig. 2 PCA plot for sweet potato starch slurry fermented by LAB starter cultures obtained using electronic nose

2.6.2 電子舌分析

乳酸菌發(fā)酵可以提升甘薯淀粉加工漿液的風(fēng)味和口感，經(jīng)不同乳酸菌發(fā)酵后，漿液的鮮味和酸味顯著提升，其中鮮味和酸味較明顯的為發(fā)酵的甘薯淀粉加工漿液，其次是SZ發(fā)酵的甘薯淀粉加工漿液；發(fā)酵后漿液咸味顯著下降，由發(fā)酵的甘薯淀粉加工漿液具有較明顯的咸味（圖3），發(fā)酵液中無(wú)機(jī)鹽含量的下降是導(dǎo)致不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液中咸味存在差異主要的原因，且該結(jié)果與表2中灰分的變化趨勢(shì)基本相同。

圖3 不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液電子舌雷達(dá)圖Fig. 3 Radar diagram for sweet potato starch slurry fermented by different LAB starter cultures obtained using electronic tongue

2.6.3 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

共鑒定出59 種揮發(fā)性成分，其中醇類(lèi)22 種、醛類(lèi)14 種、酸類(lèi)7 種、酯類(lèi)4 種、酮類(lèi)8 種、烯烴類(lèi)4 種。甘薯淀粉加工漿液經(jīng)、SZ發(fā)酵后，醇、醛、酸、酯、酮等揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類(lèi)相對(duì)較高（分別為40 種和36 種），由發(fā)酵后風(fēng)味物質(zhì)相對(duì)含量較高，為86.55%（圖4）。

醇類(lèi)在發(fā)酵體系中可以由乳糖代謝、甲基酮還原、氨基酸代謝等途徑生成。甘薯淀粉加工漿液經(jīng)不同種類(lèi)乳酸菌發(fā)酵后，醇類(lèi)物質(zhì)的種類(lèi)和相對(duì)含量均顯著增加（＜0.05），其中，和發(fā)酵漿液中苯乙醇相對(duì)含量較高，分別為5.15%和4.15%，苯乙醇可賦予發(fā)酵產(chǎn)物清甜的玫瑰香味及暖的胡椒香；和發(fā)酵漿液中的主要醇類(lèi)物質(zhì)是丙二醇，能夠賦予發(fā)酵漿液淡淡甜味；發(fā)酵漿液中的主要醇類(lèi)物質(zhì)是正庚醇，具有近似柑橘的香氣；SZ發(fā)酵漿液中的主要醇類(lèi)物質(zhì)是香葉醇，具有溫和香甜的玫瑰氣味。

除外，不同乳酸菌發(fā)酵后醛類(lèi)物質(zhì)含量均顯著下降（＜0.05），這可能是因?yàn)槿╊?lèi)化合物不穩(wěn)定，在微生物的作用下被還原為醇類(lèi)物質(zhì)或被氧化為酸類(lèi)物質(zhì)，且較高濃度的醛類(lèi)物質(zhì)可能會(huì)使發(fā)酵產(chǎn)品產(chǎn)生異味，從而降低整體可接受度。苯乙醛是甘薯淀粉加工漿液中的主要醛類(lèi)物質(zhì)，呈強(qiáng)烈風(fēng)信子香氣，低濃度時(shí)有杏仁、櫻桃香味，經(jīng)和SZ發(fā)酵后，其含量有所降低，但依舊是這兩株菌種發(fā)酵漿液的主要醛類(lèi)物質(zhì)；2,4-二甲基苯甲醛帶有一種溫和微甜的苦杏仁氣味，是、和發(fā)酵漿液中的主要醛類(lèi)物質(zhì)；糠醛具有類(lèi)似苯甲醛的杏仁味，是發(fā)酵漿液中的主要醛類(lèi)物質(zhì)。

乙酸是不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液中主要揮發(fā)性酸類(lèi)物，被認(rèn)為是發(fā)酵食品中的一種主要特色風(fēng)味化合物，可以幫助產(chǎn)生尖銳、辛辣和醋味，而乙酸的生成可能是由于微生物通過(guò)磷酸葡萄糖途徑的醋酸鹽激酶途徑和檸檬酸代謝產(chǎn)生。酯類(lèi)、酮類(lèi)和烯類(lèi)物質(zhì)可以給食品賦予令人愉悅的氣味，發(fā)酵后主要的酯類(lèi)物質(zhì)為苯乙酸香葉酯，主要的酮類(lèi)物質(zhì)為大馬酮和乙偶姻，主要的烯類(lèi)物質(zhì)為白菖烯，這幾類(lèi)風(fēng)味物質(zhì)共同賦予甘薯淀粉加工漿液花香和奶油氣味。

圖4 不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分布圖Fig. 4 Composition of volatile compounds in sweet potato starch slurry fermented by different LAB starter cultures

2.6.4 感官評(píng)價(jià)

產(chǎn)品的風(fēng)味受呈味物質(zhì)和揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類(lèi)及含量的影響，會(huì)直接影響消費(fèi)者的喜好和選擇，因此本研究采用分析型感官評(píng)價(jià)對(duì)不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液的香氣、口感、色澤、風(fēng)味及整體可接受度進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)合圖5，不同乳酸菌發(fā)酵的甘薯淀粉加工漿液之間整體感官得分有顯著差異（＜0.05），可能是由于不同菌種的代謝途徑及生長(zhǎng)速率不同，從而產(chǎn)生不同的風(fēng)味物質(zhì)引起，結(jié)合電子舌分析（圖3），經(jīng)不同乳酸菌發(fā)酵后，甘薯淀粉加工漿液的鮮味和酸味有很大的提升，咸味有不同程度下降；同時(shí)，經(jīng)揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)和游離氨基酸分析可以發(fā)現(xiàn)，、、SZ發(fā)酵的甘薯淀粉加工漿液中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相對(duì)含量較高，且由、SZ發(fā)酵的甘薯淀粉加工漿液鮮味氨基酸和甜味氨基酸含量較高，因此、、SZ發(fā)酵的甘薯淀粉加工漿液在感官評(píng)價(jià)中具有最高得分。

圖5 不同乳酸菌發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液的總體感官得分Fig. 5 Overall sensory scores of sweet potato starch slurry fermented by different LAB starter cultures

3 結(jié) 論

系統(tǒng)研究了不同種類(lèi)乳酸菌發(fā)酵對(duì)甘薯淀粉加工漿液營(yíng)養(yǎng)功能成分及感官特性的影響規(guī)律。結(jié)果顯示，與未發(fā)酵甘薯淀粉加工漿液相比，不同乳酸菌發(fā)酵均可顯著降低漿液pH值，提高總酸、乳酸、短鏈脂肪酸、總酚和必需游離氨基酸的含量。同時(shí)，乳酸菌發(fā)酵可使?jié){液中風(fēng)味物質(zhì)的種類(lèi)及含量提高，酸味和鮮味增大，咸味降低，整體可接受度提高。因此，乳酸菌發(fā)酵可為實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)甘薯淀粉加工漿液全利用的新方法提供思路和理論支撐。