担子菌门食用型真菌发酵改良大豆膳食纤维风味研究

高天宇

江南大学

     大豆膳食纤维作为国内水不溶性膳食纤维的最大用量品种,主要来源于大豆加工过程中的副产物。由于豆腥味的存在,大豆膳食纤维大量作为低附加值的饲料或肥料使用。目前有较多改善豆制品中豆腥味的方法,包括灭酶法、发酵法等,但能够良好改善膳食纤维风味的方法却有限。基于此,本研究以2种常见大豆膳食纤维:豆渣和水不溶性大豆膳食纤维（S-IDF）及其原料豆粕为研究对象,探索基于食用菌发酵方法改善大豆膳食纤维风味的途径。首先筛选发酵菌种,获得菌种后详细探索影响风味改良的因素,并初步探索了风味改良后膳食纤维在发酵酸乳中的应用,以期为大豆膳食纤维风味改良提供新的菌种选择与技术支持。主要研究内容与结果如下:通过感官评价与气相色谱-质谱联用（GC-MS）、气相色谱-嗅闻仪联用（GC-O）探讨了豆粕和2种大豆膳食纤维在4种食用菌（5.466银耳、5.528茯苓、5.78茯苓与5.55茯苓）发酵前后风味轮廓与挥发性化合物的变化。结果显示,豆粕、豆渣和S-IDF中主要的豆腥味挥发性化合物为:己醛、反-2-己烯醛、1-辛烯-3-醇、癸醛、顺-6-壬烯醛等,总相对含量超过60%,造成了3种原料青草味、青涩味与土腥味的不良风味。4种食用菌在3种原料中均有较好的发酵产香、伴香现象出现,各发酵产物的风味轮廓中豆腥味特征均减弱,并产生了花香味、甜香味等良好的风味特征。GC-MS结果显示,发酵后产物中豆腥味挥发性化合物的总相对含量减少,其中5.55茯苓菌发酵豆渣降幅最大,达到99.52%;同时发酵新生成了芳樟醇、苯乙酸甲酯、苯乙醇等具良好风味的挥发性化合物,其中5.55茯苓菌发酵豆渣产物中良好风味挥发性化合物总相对含量最大,为93.76%。这说明食用菌发酵通过削减豆腥味化合物的含量同时生成具有良好风味的挥发性化合物来改良风味。选用的4种食用菌中,5.78茯苓菌发酵后产物的感官接受度最高,风味改良效果最好。其次,以5.78茯苓菌为发酵菌株,考察其部分生物学特性并将其接种到3种原料中,考察不同培养时间下风味改良的效果。通过收集5.78茯苓菌在PDA培养基中3 d、5 d、7d、9 d的发酵液同时测定了其生长曲线、发酵液p H与挥发性化合物,确定了5.78茯苓菌在PDA培养基的最佳培养时间为5 d～10 d,最适生长p H为3.0～5.0,发酵液中的主要挥发性化合物为芳樟醇、苯乙酸甲酯、苯乙醇与2-十一酮。随着培养时间的延长,挥发性化合物质量浓度均升高,且花香味、茶香味与甜香味的风味特征不断加强。GC-MS结果显示,在3种原料的发酵产物中,发酵豆粕5 d产物中豆腥味挥发性化合物总相对含量降幅最大,由70.01%下降至12.89%,良好风味化合物总相对含量在发酵7 d产物中由5.74%提高至63.11%。在发酵豆渣9 d产物中豆腥味挥发性化合物总相对含量降幅最大,由77.33%下降至14.88%,良好风味挥发性化合物总相对含量在发酵9 d产物中由6.16%提高至69.83%。在发酵S-IDF 9 d产物中豆腥味挥发性化合物总相对含量降幅最大,由60.14%下降至21.53%,良好风味挥发性化合物总相对含量在发酵7 d产物中由3.17%提高至46.18%。所有发酵产物均在培养时间为7 d时风味轮廓最佳,感官接受度最高,其中芳樟醇在发酵产物中均具有较高的风味活度值（OAV）,是主要的良好风味挥发性化合物,并在发酵豆渣7 d产物中OAV值最高,为34.13。综合感官评定结果与挥发性化合物种类,将豆渣作为发酵基质进行后续研究。通过额外添加葡萄糖与氨基酸含量后发现,额外的葡萄糖添加会在一定程度加快5.78茯苓菌的生长代谢,在添加量为0.5%时有积极作用,但在2.0%以上时会造成发酵体系p H的快速下降,阻碍5.78茯苓菌的正常生长。额外添加苯丙氨酸能够促进5.78茯苓菌合成苯乙醇,在额外添加0.1%时,苯乙醇生成含量最大,为27.56μg/L。额外添加谷氨酸并没有引起发酵豆渣中挥发性化合物的显著变化。固态发酵不同于液态发酵,水分含量的减少使得大部分菌丝体覆盖在豆渣表面,造成1-辛烯-3-醇含量的显著升高。通过测定发酵后产物中蛋白质、膳食纤维、氨基酸的含量,研究5.78茯苓菌发酵除风味改良效果外对豆渣作为膳食纤维的品质的影响。结果显示,随着发酵时间的延长,蛋白质和膳食纤维含量均呈现先减少后增加趋势,蛋白质含量在发酵5 d时最低,为13.51%。随着发酵时间延长,发酵豆渣中可溶性膳食纤维（SDF）与不溶性膳食纤维（IDF）比例趋于均衡。在发酵7 d时,IDF/SDF达到2.88。发酵产物中氨基酸种类全面,但所有氨基酸含量均在呈味阈值之下,对体系的滋味影响较小。通过将风味改良豆渣添加入风味发酵酸乳体系,研究风味改良豆渣作为膳食纤维补充剂的应用效果。感官评定结果显示,在添加量为0.4%时,在搅拌型与凝固型酸乳中均不再具有豆腥味,且口感较添加原始豆渣有所提升,风味改良效果较好。GC-MS结果也印证了感官评定结果,即添加风味改良豆渣的产品中没有检出豆腥味化合物,同时检出了芳樟醇、苯乙醇等风味改良豆渣中的典型挥发性化合物。这说明基于食用菌风味改良的途径能够较好解决豆腥味的问题。