不同粒径的超细籼米粉和干酪乳杆菌对丹陵东巴酒发酵及风味特性的影响

《Food Science & Nutrition》：Effects of Different Particle Sizes of Ultrafine Indica Rice Flour and Lactobacillus casei on the Fermentation and Flavor Characteristics of Danling Dongba

传统发酵食品Dongba的工艺优化研究。通过流体床气流粉碎制备三种粒径（20.16,17.16,12.22μm）的超细粳米 flour，结合乳酸菌（L. plantarum550、L. fermentum GF1800、L. paracasei S6）共培养发酵，分析其理化特性与挥发性成分。结果表明：12.22μm面粉的理化指标最优（WAI 2.32g/g，PV 7632.53cP），且发酵后挥发性物质增至72种，其中L. plantarum550显著增加果香酯类（如乙基辛酯1.18%），L. paracasei S6富集乳脂酮类（3-羟基-2-丁酮1.54%）。SPME-GC×GC-MS分析显示微生物共培养可增强风味复杂性，为工业化生产提供依据。

　　本研究聚焦于一种传统的发酵米制品——丹灵东巴，旨在通过优化其原料的物理特性与发酵工艺，进一步提升其风味与品质。丹灵东巴源自中国四川丹灵地区，因其独特的风味和质地而受到人们的喜爱。作为一种天然的无麸质食品，它在满足麸质不耐受人群的饮食需求方面具有重要价值，尤其是对患有乳糜泻的人群而言。然而，传统的生产方式依赖于经验性操作，并且由于“老浆”起始菌群中微生物组合的不稳定，导致产品在风味和质地方面存在较大差异，同时也带来了食品安全风险，如霉变和过度发酵等问题。此外，丹灵东巴的高糖和高脂肪含量与其当前的健康趋势不一致，而其较短的保质期则限制了其市场推广。

为了克服这些挑战，研究团队在优化的发酵参数基础上，建立了一种稳定且可重复的发酵体系。在该体系中，采用直接罐种（DVS）起始菌种作为核心策略，以提高产品的质量和安全性。已有研究表明，酵母与特定乳酸菌（如乳酸杆菌、发酵乳酸杆菌和副干酪乳酸杆菌）之间的协同作用可以将发酵时间缩短约50%，同时改善质地特性。这种微生物应用模式已被广泛应用于工业规模的发酵食品生产，如酸奶和面包等。

尽管DVS起始菌种和工艺稳定性已取得技术成熟，但特定微生物组合对挥发性风味物质的影响——这被认为是丹灵东巴品质的核心属性之一——仍不清楚。当前的研究主要集中在工艺优化或原料改良上，缺乏对菌种特异性代谢对风味发展系统性分析的深入探讨。因此，本研究的目标是探讨超细籼米粉粒径对籼米浆体物性的影响，首先确定适用于工业生产的最佳粒径范围；然后，基于团队之前建立的标准发酵体系，进一步分析定义的酵母-乳酸菌共培养（直接罐种）对丹灵东巴发酵籼米浆体挥发性风味物质的影响，采用固相微萃取结合综合二维气相色谱-质谱（SPME-GC×GC–MS）技术进行分析。

研究团队首先通过气流粉碎技术制备了三种不同粒径的超细籼米粉，分别对应粒径为20.16 μm、17.16 μm和12.22 μm的样品。这些粒径的优化是通过调整气流粉碎机的关键参数实现的，包括喷嘴静压、喷嘴与板之间的间隙距离以及进料速率。这一过程成功生成了三种粒径可控的超细籼米粉，进一步提升了其物理特性。随后，通过激光粒径分析仪对样品的粒径分布进行了测定，验证了粒径控制的可靠性。结果显示，粒径越小，样品的比表面积越大，这不仅增强了颗粒间的接触，还促进了颗粒间的相互作用，如范德华力、静电相互作用和液桥力，从而显著提高了浆体的粘度。

在发酵过程中，研究团队选择了三种乳酸菌株进行实验，包括乳酸杆菌550（L. plantarum 550）、发酵乳酸杆菌GF1800（L. fermentum GF1800）和副干酪乳酸杆菌S6（L. paracasei S6）。这些菌株与酵母共同作用，通过其特定的代谢途径，显著增加了挥发性风味物质的种类和含量。例如，L. plantarum 550通过酯酶和酸化酶的活动，促进了酯类和醛类挥发性物质的生成，如乙基辛酸酯（1.18%），这些物质赋予产品果香、花香、香草和苹果的风味特征。而L. paracasei S6则通过其酶促反应，将丙酮酸转化为乙偶姻，再进一步转化为3-羟基-2-丁酮（1.54%），这种物质具有奶香和奶油的风味，增强了发酵米浆的奶香味。这些发现表明，优化粉体细度和乳酸菌种类可以显著提升丹灵东巴的风味复杂性，为该产品的标准化生产和工业发展提供了科学依据。

研究还采用了多种方法对超细籼米粉的物性进行了系统分析，包括水吸收指数、水溶性指数、膨胀力和油吸收能力等。结果显示，粒径越小，样品的水吸收指数和水溶性指数越高，这可能与粒径的减小和粒度的均匀性有关。粒径的减小也促进了淀粉颗粒的释放，从而增强了水和油的吸收能力。此外，通过动态流变学分析，研究团队评估了不同粒径样品的流变特性，包括粘弹性参数、粘度和凝胶形成能力等。结果表明，粒径越小，样品的粘度越高，这可能是由于颗粒之间的相互作用增强所致。而在冷却过程中，粘度再次上升，因为颗粒破裂释放了线性淀粉链，促进了淀粉分散体系的凝胶化。

进一步的热特性分析显示，粒径越小，样品的糊化温度越低，这可能与更小的颗粒尺寸导致的更高的淀粉密度和更易接触的水分有关。这种特性不仅有助于降低糊化的能量需求，还可能影响产品的质地和口感。同时，研究团队还通过主成分分析（PCA）和正交偏最小二乘法判别分析（OPLS-DA）等多元统计方法，对不同乳酸菌株发酵后的样品进行了风味物质的分类和对比。结果表明，L. plantarum、L. fermentum和L. paracasei三种菌株在风味物质的种类和相对含量上表现出显著的差异，其中L. paracasei在酮类物质的生成上尤为突出，而L. plantarum则在酯类物质的生成上具有明显优势。这些差异进一步支持了乳酸菌株在风味修饰中的关键作用。

研究结果不仅揭示了粒径优化对丹灵东巴风味和质地的积极影响，还为该产品的工业化生产提供了理论依据。通过精确控制粒径和选择合适的乳酸菌株，可以显著提升丹灵东巴的风味复杂性和感官特性，使其更符合现代消费者对健康和风味的双重需求。此外，该研究还为其他发酵米制品的品质提升提供了可借鉴的方法，为发酵食品的科学研究和工业应用开辟了新的方向。