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豆渣是生产传统大豆产品(例如豆浆,豆腐和干豆腐)的加工副产品。尽管豆渣营养丰富,但只有少量可作为食品被食用,这主要是由于豆渣口感粗糙,风味不佳,尤其是豆腥和草类的风味限制了豆渣作为食品及在加工食品中的应用。为了能够有效利用豆渣,减少资源浪费,本研究以豆渣为原料,以风味品质改进作为目标,通过微生物发酵对豆渣进行生物改性,为豆渣应用于食品及加工食品提供支持。主要研究内容如下:1.微生物发酵改性豆渣工艺优化(1)真菌发酵改性豆渣工艺优化:选择两种真菌总状毛霉和雅致放射毛霉,通过单因素试验研究发酵时间、发酵温度、初始含水量和真菌接种量对生物改性豆渣中滋味品质指标含量的变化趋势的影响,在单因素试验的基础上上以满意度值为响应值对真菌发酵改性豆渣发酵条件进行优化。结果表明四个单因素均对满意度值有显著性影响。M的发酵时间5.93 d、发酵温度27.87℃、含水量71.90%、接种量4.05%,预期满意度达96%,此时发酵出的M样品最佳;A的发酵时间2.77 d、发酵温度28.55℃、含水量69.49%、接种量2.71%,预期满意度为64.56%,此时微生物发酵改性豆渣A样品最佳。分别以优化工艺制备真菌发酵改性豆渣,命名为M和A。(2)真菌联合细菌发酵改性豆渣工艺优化:选择两种细菌保加利亚乳杆菌和枯草芽孢杆菌,以得到的最优真菌发酵改性豆渣(M和A)为基底,通过单因素试验研究发酵时间、发酵温度、初始含水量和真菌接种量对生物改性豆渣中滋味品质指标含量变化趋势的影响,在单因素试验的基础上以满意度值为响应值对真菌发酵改性豆渣发酵条件进行优化。结果表明四个单因素均对满意度值有显著性影响。总状毛霉联合保加利亚乳杆菌发酵豆渣(ML)的发酵时间2.08 d、发酵温度42℃、含水量68.03%、接种量2.84%,预期满意度函数为71.23%,此时发酵出的豆渣样品ML最佳;雅致放射毛霉联合保加利亚乳杆菌发酵豆渣(AL)的发酵时间3.56 d、发酵温度38.34℃、接种量1.80%、含水量59.42%,预期满意度值为85.5%,此时发酵出的豆渣样品AL最佳;总状毛霉联合枯草芽孢杆菌发酵豆渣(MB)的发酵时间2.9 d、发酵温度39.74℃、含水量51.26%、接种量2.97%,预期满意度函数为93.67%,此时发酵出的豆渣样品MB最佳;雅致放射毛霉联合枯草芽孢杆菌发酵豆渣(AB)的发酵时间2.10 d、发酵温度39.88℃、接种量1.95%、含水量50.49%,预期满意度值为77.2%,此时发酵出的豆渣样品AB最佳。分别以优化工艺制备真菌联合细菌发酵改性豆渣,命名为ML、MB以及AL和AB。2.微生物发酵生物改性豆渣比较分析以前述生物改性豆渣优化条件制备改性豆渣,包括真菌发酵改性豆渣(M和A)和真菌联合细菌发酵改性豆渣(ML、MB、AL和AB),比较分析不同微生物及组合改性豆渣的理化特性和风味品质。(1)微生物发酵改性豆渣理化特性比较分析:对不同微生物发酵改性豆渣的物理特性研究显示,与原豆渣相比经微生物发酵改性豆渣粒径显著降低(p<0.05),最高降低了近50%,提升了豆渣的感官品质,分别以M和AL的豆渣粒径最为细腻;微生物发酵改性提高了豆渣水合性质,特别是在持水力方面与未发酵豆渣相比提高了近4倍,分别以AB和ML联合菌种发酵效果最好。对不同微生物发酵改性豆渣的主要功能性成分研究显示,与原豆渣相比经过微生物发酵改性的豆渣其游离态多酚物质有了明显提升,增强了豆渣的功能性,游离态多酚含量增加最为明显的是ML和AL,游离态黄酮含量增加最为明显的是ML和AB;经过微生物发酵改性的豆渣粗多糖和低聚糖都有不同程度的增长,最高增加了近4倍,其中低聚糖以ML和AL最高,粗多糖以M和A最高;生物改性能够明显增加豆渣的SDF含量,降低IDF的含量,但总膳食纤维含量基本保持不变,其中以ML和AL的SDF含量增加最多,IDF含量降低最多;豆渣在微生物发酵改性期间,微生物酶和蛋白酶活性的提高可促进豆渣中蛋白质的降解,有利于游离氨基酸含量和低分子量肽的提高,这些指标代表着发酵豆渣的鲜味品质,其中经过微生物发酵改性后鲜味品质最好的为AL和AB;微生物改性后酸甜滋味也有了不同程度的提升,其中经过微生物发酵改性后甜味最好的是AL和AB、酸味最好的是ML和AL。(2)微生物发酵改性豆渣挥发性风味比较分析:采用GC-MS分离鉴定了6种不同微生物发酵改性豆渣,特征性风味物质分别有76、62、77、76、64、67种挥发性成分,香气成分种类含量各不相同。对不同发酵豆渣样品及未发酵豆渣样品进行气味活度值(OVA)分析,发现不同发酵豆渣样品及未发酵豆渣样品共有48种特征性风味物质,其中AL青草味和脂肪味最低,且雅致放射毛霉联合保加利亚乳杆菌发酵豆渣具有独特的白兰地酒香风味,且瓜果清香味道占主导位置,构成了发酵豆渣的独特风味。通过对不同发酵豆渣中挥发性风味物质主成分比较分析,第一第二第三主成分可以较好的比较不同微生物发酵的豆渣样品。第一主成分主要反应发酵豆渣的瓜果清香及花香,第二主成分主要反应发酵豆渣中烤香味,第三主成分主要反应醛香和花香。3.生物改性豆渣在面条中的应用以前述生物改性豆渣理化特性和风味品质特点,选用改性豆渣样品AL为原料,通过添加不同比例的发酵豆渣来制备面条,并研究其对面条品质的影响。结果显示添加适量发酵豆渣的混合面粉与未添加相比糊化特性增强有利于提升面团的品质;通过对生物改性豆渣面条的流变指标测定结果也表明添加适量的生物改性豆渣制作出的面条,弹性和黏性相较于普通面条更好;通过添加适量生物改性豆渣制作的面条相较于普通面条在感官评分、蒸煮损失、吸水率、延伸率等指标方面都有所提升,改性豆渣样品添加量以20%为宜。