发酵是微生物活动的一种体现，自然发酵过程中环境条件、地域差异的不同，对产品的安全、质构、色泽、风味起着至关重要的作用。利用微生物发酵技术调控和提升产品品质的关键在于要了解自然发酵食品中微生物群落结构，高通量测序方法不仅不需要对微生物进行分离培养，就能够检测到较低丰度的微生物，还能更加全面而准确地展示样品微生物的群落结构。
因此，吉林农业大学食品科学与工程学院的张大力、冯艳鹤、刘炳利等人拟对自然发酵糯玉米碴中的细菌多样性进行分析，揭示其中的优势菌群，然后对优势菌株进行分离鉴定，获得优势菌株后进行糯玉米粉的微生物改性处理，比较纯种发酵和自然发酵对糯玉米粉加工特性的影响。为今后工业化生产质量稳定、健康安全的发酵糯玉米粉为主要原料的产品提供基本理论和实践依据。
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发酵液中细菌多样性分析
结果可知，自然发酵的菌液中菌群组成为：乳杆菌属（Lactobacillus）65.14%、肠杆菌属（Enterobacter）23.85%、魏斯氏菌属（Weissella）7.09%、明串珠菌属（Leuconostoc）0.9%、未分类（unclassified）0.96%、克雷伯菌属（Klebsiella）0.45%、微小杆菌属（Exiguobacterium）0.42%、勒克菌属（Leclercia）0.23%、不动杆菌属（Aci n e tobact er）0.19%、肠球菌属（Enterococcus）0.14%、铜绿假单胞菌属（Pseudomonas）0.14%、泛菌属（Pantoera）0.14%、葡萄球菌属（Staphylococcus）0.14%。
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乳酸菌的生理生化及16S rDNA分析
细菌生理生化鉴定
菌落颜色为乳白色、凸起不透明、光滑湿润、边缘整齐、无芽孢杆状、直径在1.0～2.0 mm、革兰氏染色呈阳性，排列方式为单个或多个短链。
菌株液体培养基的最终pH值与生长量测定结果
菌株的pH值在24 h内下降均比较明显，菌体生长速率在18 h左右达到最大值。但菌株FL-0616的pH值最低3.87，OD600 nm为2.155，更加适合做发酵剂，因此对其进行16S rDNA鉴定。
分子生物学鉴定
菌株FL-0616扩增产物序列长度为1 435 bp，与预期结果一致。根据FL-0616的16SrDNA序列与NCBI数据库上Lactobacillus fermentum（MF3551691.1）、L. ingluviei（AB911500.1）、L. equigenerosi（NR041566.1）等不同种乳杆菌构建系统发育树，结果显示FL-0616与发酵乳杆菌（L. fermentum）自然聚为一支，且自展值为100，综合形态学观察，生理生化特征及分子生物学序列分析，最终确定菌株FL-0616为发酵乳杆菌。
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糊化特性分析
两种方式均可显着提高糯玉米粉的峰值黏度，自然发酵和纯菌种发酵分别提高1 480 cP和1 565 cP。峰值黏度反映淀粉颗粒的膨胀性能，而影响淀粉膨胀性能的因素为支链淀粉的分子结构、淀粉的亲水性，乳酸菌纯菌种发酵使支链淀粉的含量降低，而中间及短链的支链淀粉含量相对增加，且发酵使蛋白质、脂肪明显减少，淀粉颗粒在糊化的过程中更易吸水膨胀至更大的体积，故峰值黏度增加。自然发酵和纯菌种发酵对糯玉米粉的衰减值分别显着提高了834 cP和864 cP，衰减值可以评价淀粉热糊的稳定性，衰减值越大，表明淀粉颗粒越不稳定，其颗粒内部分子间结合力减弱，这使得颗粒更容易在剪切作用下发生破裂和瓦解。自然发酵和纯菌种发酵对糯玉米粉的回生值分别显着降低了132 cP和195 cP，回生值可以评价淀粉的抗老化性能，回生值小，抗老化性能提高。由于糯玉米的胚乳中100%的淀粉是支链淀粉，支链淀粉的平均外支链长度对糯玉米粉回生速率有重要影响，随着发酵的进行，支链淀粉的分支被适度降解，使回生速率降低。综上所述，纯菌种发酵和自然发酵都能够对糯玉米粉起到一定的改性作用。与自然发酵相比，乳酸菌发酵显着提高糯玉米粉峰值黏度，降低回生值，改性效果较好。
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质构特性分析
乳酸菌纯菌种发酵将糯玉米粉的硬度提高1 070 g，而自然发酵可提高275 g。硬度是描述与食品变形或穿透产品所需的力有关机械质地特性，是食品保持形状的内部结合力，发酵能够提高糯玉米粉熟面团的硬度可能是由于自然发酵液中乳酸菌生长代谢利用了糯玉米粉的营养物质，降低蛋白含量并促进支链淀粉短链的水解从而导致淀粉凝胶网络结构加强。乳酸菌发酵将糯玉米粉的黏附性提高332、胶着性提高600，黏附性和胶着性的增大表明面团更有韧性，在一定程度上补充了糯玉米粉类食品相对缺乏黏弹性的缺点。咀嚼性在数值上等于硬度、弹性、内聚性的乘积，原则上咀嚼性的变化受到3 个因素的影响，但结果中弹性和内聚性差异不显着，因此咀嚼性与硬度呈正相关。纯菌种发酵改性的糯玉米粉熟面团的胶着性和咀嚼性显着（P＜0.05）高于未发酵及自然发酵。乳酸菌对糯玉米粉起到改性作用可能是因为糯玉米淀粉中含有利于乳酸菌生长代谢的营养物质，乳酸菌代谢产生的二氧化碳增多致使糯玉米粉熟面团弹性和回复性的增加，人工添加的乳酸菌含量要比自然发酵产生的乳酸菌含量多，因此改性效果优于自然发酵。
结
论
本研究采用MiSeq技术对自然发酵菌液中细菌16S rDNA的V3～V4区进行测序分析，分析结果显示自然发酵糯玉米碴中的细菌以乳杆菌属为主，占65.14%，与其他人研究相符。通过稀释涂布平板筛选出1 株产酸能力最快、繁殖能力最佳的菌株进行鉴定，经测序比对鉴定其为发酵乳杆菌（L. fermentum），同时符合细菌多样性分析结果。通过对糊化特性和质构特性的测定，结果证明纯种发酵会显着提高峰值黏度、谷值黏度和最终黏度，显着降低回生值；蒸制前后对比显着增加硬度、黏附性、胶着性和咀嚼性从而改善糯玉米粉的粉质特性。为制作一种以发酵糯玉米粉为主要原料的食品且能够缩短自然发酵周期的发酵剂提供理论依据。此研究仅证明了乳酸菌发酵对糯玉米粉及糯玉米熟面团的改性作用，而对自然发酵过程中酵母菌对其加工特性的影响、以及发酵后糯玉米的熟面团进一步应用还有待研究。
