混合发酵剂与发酵时间对埃塞俄比亚英吉拉品质及保质期的协同调控机制研究

本研究针对传统英吉拉（Injera）自然发酵（使用ersho）存在发酵时间长、产品品质不稳定的问题，系统分离鉴定了埃塞俄比亚画眉草（teff）面团发酵过程中的优势乳酸菌（LAB）和酵母菌，并应用四种LAB-酵母混合菌剂（Limosilactobacillus fermentum–Saccharomyces cerevisiae, L. fermentum–Pichia kudriavzevii, Lactiplantibacillus plantarum–S. cerevisiae, L. plantarum–P. kudriavzevii）在5%接种量下进行控时发酵（18、30、42 h）。结果表明，L. plantarum–S. cerevisiae组合发酵30 h制得的英吉拉感官接受度最佳（评分4.45），且产品pH（3.40-3.85）、总酸、质构等指标显著改善。尽管感官品质在5天内保持可接受，但微生物安全标准仅能维持3天，明确了其在测试储存条件下的安全货架期。该研究为利用可控混合发酵剂提升英吉拉品质、缩短发酵时间、改善产品一致性提供了科学依据，对传统发酵食品的工业化生产与安全保障具有重要指导意义。

　　

在埃塞俄比亚和厄立特里亚，一种名为英吉拉（Injera）的发酵薄饼是当地人民餐桌上不可或缺的主食。这种以画眉草（teff，学名Eragrostis tef）为主要原料制成的圆形、柔软且带有独特蜂窝状孔洞的食品，占据了埃塞俄比亚人日常饮食的三分之二。传统的英吉拉制作依赖于一种称为“ersho”的天然混合发酵剂进行自然发酵，这个过程充满了不确定性。发酵时间往往过长，并且由于微生物群的复杂性和不可控性，最终产品的酸度、风味、质地乃至保质期常常波动很大，难以实现标准化生产。这不仅影响了家庭制作的效率，更制约了英吉拉的工业化发展和市场推广。因此，寻找一种能够稳定、高效地引导发酵过程，并最终获得高品质、安全且货架期更长的英吉拉的方法，成为了研究人员和食品工业界关注的焦点。

为了攻克这一难题，来自埃塞俄比亚食品与饮料工业研发中心的研究团队在《Applied Food Research》上发表了一项重要研究。他们从传统的画眉草发酵面团中分离并分子鉴定了其中的优势乳酸菌（Lactic Acid Bacteria, LAB）和酵母菌，并尝试将这些纯化的微生物以特定组合作为可控的发酵剂，替代传统的ersho，系统性地研究不同菌种搭配和不同发酵时间对英吉拉最终品质的影响。

研究人员主要运用了几项关键技术方法。首先，他们从传统发酵面团中分离并纯化得到两株乳酸菌（Lactiplantibacillus plantarum 和 Limosilactobacillus fermentum）和两株酵母菌（Saccharomyces cerevisiae 和 Pichia kudriavzevii）。其次，他们设计了包含四种LAB-酵母组合（L1Y1: L. fermentum + S. cerevisiae; L1Y2: L. fermentum + P. kudriavzevii; L2Y1: L. plantarum + S. cerevisiae; L2Y2: L. plantarum + P. kudriavzevii）以及一个传统自然发酵对照组的三因素实验（5种发酵处理 × 3个发酵时间 × 3次重复）。研究在白画眉草（Tseday品种）面粉制成的面团中进行，接种量为5%（v/w，以面粉计），发酵时间设定为18、30和42小时，发酵温度为26°C。发酵完成后，按照传统工艺制备英吉拉，包括弃去表面酸性黄水、制作阿布西特（absit，部分面团糊化后回添）以及最终烘焙。对制成的英吉拉，研究人员系统评估了其理化性质（pH值、总酸度（Titratable Acidity, TA）、水分含量、色泽、质构）、微生物品质（总需氧菌落数（Aerobic Plate Count, APC）、酵母和霉菌计数）以及感官特性（采用5点享乐标度由30名未经培训的品评员进行评价）。所有数据采用Minitab 21软件进行统计分析。

研究结果

3.1. 画眉草英吉拉的理化性质

3.1.1. 混合发酵剂和发酵时间对英吉拉pH和总酸度（TA）的影响

发酵时间和混合发酵剂对英吉拉的pH和TA有显著影响（p ≤ 0.05）。随着发酵时间从18小时延长至42小时，pH值总体呈下降趋势，而TA则相应升高。这表明微生物在发酵过程中代谢碳水化合物产生了有机酸，主要是乳酸。具体而言，使用L2Y1（L. plantarum + S. cerevisiae）发酵30小时的样品pH最低（3.85），符合埃塞俄比亚国家英吉拉标准（pH 3.45-4.0）。而对照组（自然发酵）在18小时时的pH较高（4.57），略超出标准上限。TA值在1.24%至1.68%之间，最高值出现在对照组发酵42小时的样品中。研究证实，混合发酵剂的使用能更有效地促进酸度发展，使产品pH更快达到理想范围。

3.1.2. 混合发酵剂和发酵时间对英吉拉水分含量的影响

发酵时间对英吉拉的水分含量有显著影响（p < 0.05），而混合发酵剂的主效应不显著。水分含量在3.08%至6.58%之间变化，处于典型的画眉草英吉拉水分范围（5.55%-8.25%）内。发酵时间从30小时增加到42小时，水分含量显著增加。水分含量的差异可能与面粉的吸水能力、发酵时间、发酵剂组成和面团稠度有关。

3.1.3. 混合发酵剂和发酵时间对英吉拉仪器质构测量的影响

质构分析表明，混合发酵剂和发酵时间对英吉拉的硬度（以切割力表示）有显著影响（p < 0.05）。在烘焙当天（0天），L1Y2（L. fermentum + P. kudriavzevii）发酵18小时的样品所需切割力最高（29.54 N），而L2Y1（L. plantarum + S. cerevisiae）发酵18小时的样品最低（13.34 N）。随着储存时间延长（第2天和第4天），所有样品的切割力均下降，表明英吉拉在储存过程中发生老化，变得更容易断裂。较短的发酵时间和特定的发酵剂组合会导致英吉拉硬度增加，这与淀粉回生和水分分布的变化有关。

3.1.4. 混合发酵剂和发酵时间对英吉拉色泽的影响

色泽是英吉拉重要的感官属性。发酵剂和发酵时间的交互作用对英吉拉储存期间（第1、2、4天）的L（亮度）、a（红绿值）、b（黄蓝值）值有显著影响（p < 0.05）。L值随储存时间延长而降低，表明英吉拉颜色变深，这可能与美拉德反应和焦糖化作用有关。例如，在第1天，L2Y2发酵18小时的样品正面L值最高（54.94），而对照组发酵30小时的样品L值最低（43.77）。a值和b值也呈现复杂的变化模式，反映了不同发酵处理对英吉拉色泽特征的差异化影响。

3.2. 制备英吉拉的微生物品质

3.2.1. 制备英吉拉的总需氧菌落数（APC）

总需氧菌落数（APC）随储存时间延长而增加。混合发酵剂和发酵时间对APC有显著影响（p < 0.05）。在第3天，APC值在2.07至2.56 log CFU/g之间；在第5天，升至2.43至3.96 log CFU/g。最高的APC值出现在对照组发酵42小时（3.52 log CFU/g）和L2Y1发酵30小时（3.96 log CFU/g）的样品中。乳酸菌在发酵剂中通过竞争营养和产生代谢产物，有助于抑制其他需氧菌的生长。

3.2.2. 英吉拉的总酵母和霉菌计数

酵母和霉菌计数受混合发酵剂和发酵时间的显著影响（p < 0.05）。在第1天，计数为3.14-3.36 log CFU/g；第3天升至3.44-5.12 log CFU/g；第5天进一步增至4.52-6.04 log CFU/g。与埃塞俄比亚国家标准限值（1.8 × 103 CFU/g 或 3.25 log CFU/g）相比，第3天和第5天的酵母霉菌计数均超出了标准限值。最髙计数（6.04 log CFU/g）出现在L2Y1发酵30小时的样品中。这表明，尽管使用了可控发酵剂，但英吉拉在储存后期仍面临微生物腐败的风险。

3.2.3. 制备画眉草英吉拉的货架期

通过肉眼观察霉菌生长情况评估货架期。研究发现，所有英吉拉样品在室温下储存至第4天时，表面开始出现白色霉菌斑点。到第6天，样品已不适合食用。因此，在常规包装条件下，英吉拉的货架期约为4-5天。高水分含量和酸性环境（pH 3.5-5.5）使得英吉拉更容易受到霉菌而非细菌的腐败影响。

3.3. 制备画眉草英吉拉的感官接受度

3.3.1.-3.3.8. 各项感官属性

感官评价涵盖了颜色、香气、味道、质地（柔软度）、孔洞均匀性、可卷性、上下表面特性以及总体接受度。混合发酵剂和发酵时间对所有感官属性均有显著影响（p < 0.05）。总体而言，使用混合发酵剂制备的英吉拉在所有感官属性上的接受度均高于传统自然发酵的对照组。

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  颜色： L2Y1发酵42小时的样品颜色偏好度最高（4.85）。
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  味道： L2Y2发酵30小时的样品味道接受度最高（4.36），适度的酸味是关键。
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  质地： 对照组发酵30小时的样品质地（柔软度）得分最高（4.36）。
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  香气： L1Y1发酵42小时的样品香气得分最高（4.53）。
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  孔洞均匀性、可卷性、上下表面： 不同处理间存在差异，但多数样品得分在“既不喜欢也不讨厌”到“中等喜欢”之间（3分以上）。
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  总体接受度： L2Y2（L. plantarum + P. kudriavzevii）发酵30小时的英吉拉获得了最高的总体接受度评分（4.45），显著优于传统发酵产品。

3.3.9. 总体接受度与生化机制

最高的总体感官接受度与L. plantarum和S. cerevisiae或P. kudriavzevii的组合相关，特别是在30小时发酵条件下。这背后的生化机制在于乳酸菌和酵母的协同作用。乳酸菌产酸（如乳酸、乙酸）带来特征性酸味，并抑制腐败菌；酵母则产生二氧化碳形成孔洞，并合成酯类、醇类等挥发性风味物质，共同塑造了英吉拉复杂的香气和口感。同时，微生物代谢活动也会影响淀粉和蛋白质的水解程度，进而影响产品的质地和可卷性。

结论与意义

本研究清晰地表明，使用特定的乳酸菌-酵母混合发酵剂并控制发酵时间，能够显著改善埃塞俄比亚英吉拉的品质。与传统的自然发酵相比，可控发酵能有效降低产品pH，优化酸度和风味，改善质地和感官接受度，同时将发酵时间从传统上可能更长的周期缩短至30小时左右即可获得优质产品。尽管微生物安全货架期被确定为3天（基于酵母霉菌计数标准），但感官品质在5天内仍可接受。这为英吉拉的标准化、工业化生产提供了强有力的科学依据和技术路径。通过优化发酵剂组合和工艺参数，不仅可以提高产品质量的一致性和安全性，还能提升生产效率，减少浪费，对保障埃塞俄比亚及其周边地区的主食供应、促进食品产业发展和提升公共健康水平具有深远的意义。未来的研究可以进一步聚焦于特定菌株的功能表征、规模化生产条件下的工艺验证以及更有效的保鲜技术开发，以持续推动这一传统食品的现代化进程。