冷凍和凍干處理對(duì)酸面團(tuán)中乳酸菌活力的影響

盧幫貴 陳迪

摘要 [目的]研究冷凍及凍干處理對(duì)酸面團(tuán)中乳酸菌活力的影響。[方法]選取植物乳酸菌M616為發(fā)酵菌株制作酸面團(tuán)，分別進(jìn)行冷凍（-80 ℃）和凍干預(yù)處理，-20 ℃凍藏30 d，考察凍藏期內(nèi)乳酸菌的存活率、產(chǎn)酸能力及酸面團(tuán)的pH、總酸度（TTA）的變化。[結(jié)果]隨著凍藏時(shí)間的延長，冷凍和凍干酸面團(tuán)中乳酸菌的存活率均顯著下降，但相同凍藏時(shí)間下，冷凍酸面團(tuán)中的乳酸菌存活率顯著高于凍干酸面團(tuán)中的乳酸菌存活率；凍藏第0、7天時(shí)，冷凍和凍干酸面團(tuán)中乳酸菌的產(chǎn)酸能力無顯著差異，凍藏第14、21和28天時(shí)，冷凍處理?xiàng)l件下乳酸菌的產(chǎn)酸能力高于凍干處理?xiàng)l件。[結(jié)論]冷凍處理更有利于保持酸面團(tuán)中乳酸菌的活力。

關(guān)鍵詞 酸面團(tuán)；植物乳酸菌；冷凍

中圖分類號(hào) TS201.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2017）25-0096-03

Abstract [Objective]To study the effect of frozen and freezedrying on the activity of Lactobacillus in sourdough. [Method]The Lactobacillus plantarum M616 was used as the fermentation strain to make sourdough. Then the sourdough were frozen （-80 ℃） and freezedried respectively， and were stored at -20 ℃ for 30 days. The survival rate and acidproducing capacity of L. plantarum M616， pH and TTA of sourdough were determined. [Result]The results showed that the survival rate of L. plantarum M616 in frozen and freezedried sourdough was significantly decreased with the prolongation of storage time， but the survival rate of L. plantarum M616 in frozen sourdough was significantly higher than that in freezedried dough at the same storage time. There was no significantly different between frozen and freezedried sourdough on the acidproducing capacity of L. plantarum M616 at 0th and 7th day of storage. While on the 14th， 21st and 28th day of storage， the acidproducing ability of L. plantarum M616 in frozen sourdough was higher than that of freezedrying. [Conclusion]Frozen treatment is more conducive to maintaining the activity of L. plantarum M616 in sourdough.

Key words Sourdough；Lactobacillus plantarum；Frozen

酸面團(tuán)是由面粉和水混合、在微生物作用下形成的傳統(tǒng)面制食品（面包、饅頭等）發(fā)酵劑。酸面團(tuán)中微生物種類繁多，乳酸菌是其中典型且重要的一類微生物，乳酸菌在面團(tuán)發(fā)酵過程中產(chǎn)生乳酸等有機(jī)酸，賦予食品特有的酸味，同時(shí)降低面團(tuán)pH，激活面粉中內(nèi)源蛋白酶，從而產(chǎn)生各類風(fēng)味物質(zhì)[1]，酸面團(tuán)發(fā)酵會(huì)降低本身的黏性和彈性，提高面團(tuán)的延伸性和松軟度，改善食品的質(zhì)構(gòu)[2-3]。另外，在酸面團(tuán)發(fā)酵過程中，乳酸菌可以產(chǎn)生多種抗菌物質(zhì)，抑制面包、饅頭中多種霉菌的生長，從而延長食品的貨架期[4-5]。最近研究表明，酸面團(tuán)還可用于制作適合“乳糜瀉”人群食用的無面筋食品[6-7]。然而由于乳酸菌代謝的活躍性和酸面團(tuán)組成成分的復(fù)雜性，使酸面團(tuán)在保存過程中難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的品質(zhì)控制，制約其商品化生產(chǎn)。

目前酸面團(tuán)在生產(chǎn)中有3種常見存在形式：液體、糊狀和干燥粉末狀，按照發(fā)酵工藝的不同又可以分為Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型。與Ⅰ、Ⅱ型酸面團(tuán)不同，Ⅲ型酸面團(tuán)為干燥的粉狀物，多為商業(yè)化產(chǎn)品，常用于面包制品的酸味劑、補(bǔ)充劑和香味攜帶物[4，8]。這種粉末狀形式一般通過冷凍干燥或噴霧干燥工藝制備得到，這種方法較好地延長了酸面團(tuán)的保質(zhì)期[9]。但是在除去水分的過程中，酸面團(tuán)中部分風(fēng)味物質(zhì)隨之減少，乳酸菌的生物活性也會(huì)降低[10]。有研究者借鑒冷凍面團(tuán)技術(shù)，將冷凍凍藏工藝應(yīng)用到酸面團(tuán)的保存中，這種方法也較好地解決了酸面團(tuán)不易儲(chǔ)藏的問題，但是在凍藏過程中乳酸菌的存活率和產(chǎn)酸能力均有所下降[11]。為了解決上述問題，大量研究集中在抗凍劑或保護(hù)劑的篩選和復(fù)配方面，并且取得了一定成效。谷胱甘肽、谷氨酸鈉、海藻酸鈉等一系列添加劑有效地保護(hù)了乳酸菌在低溫下的生理活性[12-13]。然而，添加劑的使用可能會(huì)影響酸面團(tuán)制品的風(fēng)味，同時(shí)提高了生產(chǎn)成本。

鑒于此，筆者比較了冷凍和凍干2種處理方式對(duì)酸面團(tuán)凍藏過程中乳酸菌的存活率及產(chǎn)酸能力的影響，探討前處理對(duì)酸面團(tuán)凍藏過程中乳酸菌活力的影響，為實(shí)現(xiàn)酸面團(tuán)的穩(wěn)定品質(zhì)控制及工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)提供一定依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗(yàn)用菌株及面粉。

植物乳酸菌M616，為實(shí)驗(yàn)室保藏菌種；面粉，金苑精制粉。

1.1.2 主要儀器和設(shè)備。

Forma 88000超低溫冰箱，賽默飛世爾科技（中國）有限公司；BTP-3ESOOX冷凍干燥機(jī)，美國Virtis公司；BCD-227CHT冰箱，河南新飛電器有限公司；SW-CJ-1F單人雙面凈化工作臺(tái)，蘇州凈化設(shè)備有限公司；IXFD7醒發(fā)箱，北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司；SPX-150BS-Ⅱ生化培養(yǎng)箱，上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司；FE20 pH計(jì)，梅特勒-托利儀器（上海）有限公司；HQ-60-Ⅱ漩渦混合器，北方同正生物科技有限公司；X1臺(tái)式離心機(jī)，賽默飛世爾科技有限公司。

1.1.3 培養(yǎng)基。

MRS液體培養(yǎng)基：蛋白胨1.0 g，酵母膏0.5 g，葡萄糖2.0 g，三水合乙酸鈉0.5 g，七水合硫酸鎂0.058 g，牛肉膏1.0 g，檸檬酸氫二胺0.2 g，吐溫-80 0.1 mL，磷酸氫二鉀0.2 g，一水合硫酸錳0.025 g，蒸餾水100 mL，調(diào)節(jié)pH 6.2～6.6[14]。

MRS固體培養(yǎng)基：MRS液體培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上加入瓊脂15 g/L，調(diào)節(jié)pH 6.2～6.6。

1.2 方法

1.2.1 乳酸菌的活化及酸面團(tuán)制備。

在無菌條件下吸取植物乳酸菌M616于MRS液體培養(yǎng)基37 ℃恒溫培養(yǎng)16 h，然后以1%的接種量轉(zhuǎn)接到100 mL的MRS液體培養(yǎng)基中，37 ℃恒溫培養(yǎng)8 h后取35 mL培養(yǎng)基3 000 r/min離心洗滌2次備用。將上述乳酸菌與無菌水混合形成150 g菌懸液，并與300 g面粉均勻混合后切塊，分成每個(gè)10 g，放入醒發(fā)箱30 ℃發(fā)酵24 h，制成酸面團(tuán)。

1.2.2 冷凍酸面團(tuán)及凍干酸面團(tuán)的制備。

將發(fā)酵后的酸面團(tuán)放入-80 ℃超低溫冰箱冷凍30 min，取出稱量記錄，放入-20 ℃冰箱中備用。將發(fā)酵后的酸面團(tuán)放入-20 ℃冰箱進(jìn)行12 h的預(yù)凍，預(yù)凍完成后放入冷凍干燥機(jī)進(jìn)行冷凍干燥，直至樣品完全干燥后取出，放入自封袋中稱量記錄。

1.2.3 乳酸菌存活率的測定。

按照國標(biāo)GB 4789.2—2010方法測定活菌落數(shù)[15]。

乳酸菌存活率=（凍藏后乳酸菌的活菌數(shù)/凍藏前乳酸菌的活菌數(shù)）×100%

1.2.4 pH及總酸度（TTA）的測定。

分別測定2種面團(tuán)第0、7、14、28天時(shí)的pH及TTA。稱取0.1 g上述2種面團(tuán)，接入150 mL MRS液體培養(yǎng)基，測定培養(yǎng)液pH。每隔3 h，分別吸取2種乳酸菌菌液5 mL，用酸度計(jì)測定pH；吸取10 mL菌液，加入酚酞，用0.5 mol/L氫氧化鈉滴定，連續(xù)測定36 h。以測定時(shí)間為橫坐標(biāo)、氫氧化鈉消耗的體積為縱坐標(biāo)繪制菌體TTA曲線，同時(shí)繪制pH隨時(shí)間變化的曲線。

1.2.5 數(shù)據(jù)分析。

該試驗(yàn)中數(shù)據(jù)均為3次平行試驗(yàn)計(jì)算得出的平均值，用SPSS 17.0及Origin 8.5.1進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 冷凍和凍干處理對(duì)酸面團(tuán)形態(tài)的影響

由圖1可以看出，凍干組酸面團(tuán)的形態(tài)表面皺縮、干燥，從剖視圖以看出內(nèi)部因脫去水分形成許多不規(guī)則氣孔，質(zhì)地較脆；冷凍組酸面團(tuán)的表面光滑有光澤，從剖視圖可以看出面團(tuán)內(nèi)部光滑有水分，質(zhì)地較密，黏性較大。

冷凍和凍干的區(qū)別在于凍結(jié)速度的差異[16]，凍干時(shí)凍結(jié)速度遠(yuǎn)大于冷凍，從而導(dǎo)致面團(tuán)內(nèi)部水分來不及滲出，截留在細(xì)胞內(nèi)，形成大量冰晶，而后的脫水就使得面團(tuán)形成氣孔狀結(jié)構(gòu)。

2.2 冷凍和凍干處理對(duì)酸面團(tuán)中乳酸菌存活率的影響

酸面團(tuán)經(jīng)過凍干和冷凍處理后乳酸菌活菌數(shù)有顯著差異。凍藏7 d后，稀釋度為10-3，凍干和冷凍的活菌落數(shù)如圖2所示。

從圖2中可以看出，冷凍組活菌落數(shù)顯著高于凍干組，凍干處理的酸面團(tuán)中乳酸菌的活菌落數(shù)為68個(gè)，而冷凍組的為182個(gè)。這說明凍干會(huì)使酸面團(tuán)中大量乳酸菌失活。2種處理方式對(duì)酸面團(tuán)中乳酸菌存活率的影響如圖3所示。酸面團(tuán)經(jīng)過凍干處理，冷藏7、14、21、28 d后測得的乳酸菌的存活率分別為12.3%、10.7%、8.6%、7.0%，而經(jīng)過冷凍處理的酸面團(tuán)冷藏7、14、21、28 d后測得的乳酸菌的存活率分別為42.3%、20.0%、15.3%、12.7%。可以看出，2種處理方式乳酸菌存活率均逐漸下降，隨著凍藏時(shí)間的延長，兩者差異逐漸縮小，但冷凍組乳酸菌存活率均顯著高于凍干組。

凍干處理時(shí)凍結(jié)速度較快，由此產(chǎn)生的機(jī)械損傷和溶質(zhì)效應(yīng)會(huì)損傷細(xì)胞膜，造成乳酸菌的死亡[17]，同時(shí)冷凍處理也會(huì)由于溶質(zhì)效應(yīng)損傷乳酸菌。從圖3可以看出，凍干過程中已經(jīng)造成了大量的乳酸菌失活，而冷凍處理乳酸菌失活較少，在凍藏過程中由于復(fù)水及凍融影響，乳酸菌逐漸失活[18-19]。這可以從存活率的變化上清晰看出，凍干組存活率降低幅度較小，而冷凍組第14天的存活率較第7天下降了52.7%，而冷凍組僅下降了11.4%。

2.3 冷凍和凍干處理對(duì)酸面團(tuán)中乳酸菌產(chǎn)酸能力的影響

選取-20 ℃凍藏第0、7、14、21及28天的2組樣品面團(tuán)進(jìn)行pH及TTA的測定，結(jié)果如圖4所示。

由圖4可以看出，隨著時(shí)間的延長，面團(tuán)pH逐漸降低，TTA逐漸升高。第0天及第7天時(shí)的pH及TTA前9 h變化幅度較第14、21及28天大，說明第0天及第7天面團(tuán)中乳酸菌活性較高，產(chǎn)酸能力強(qiáng)，第14、21及28天時(shí)面團(tuán)pH及TTA變化趨勢(shì)基本一致，說明此時(shí)的乳酸菌產(chǎn)酸能力差異不大，這個(gè)結(jié)果印證了圖3中數(shù)據(jù)。隨著凍藏時(shí)間的延長，pH及TTA數(shù)值在0、24、36 h時(shí)差異不顯著，冷凍組pH及TTA數(shù)值在3～9 h時(shí)均存在顯著差異，說明乳酸菌產(chǎn)酸階段集中在3～9 h[11]，此時(shí)冷凍組面團(tuán)中乳酸菌產(chǎn)酸能力強(qiáng)于凍干組。

3 結(jié)論

該研究通過比較-80 ℃冷凍及凍干2種處理方式對(duì)酸面團(tuán)外觀形態(tài)及凍藏期內(nèi)其中乳酸菌存活率及產(chǎn)酸能力，認(rèn)為冷凍處理更有利于酸面團(tuán)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定品質(zhì)控制。冷凍處理不僅可以維持酸面團(tuán)良好的形態(tài)，更有利于保持乳酸菌的活力，獲得良好的品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

[1] GNZLE M G.Enzymatic and bacterial conversions during sourdough fermentation [J].Food microbiology，2014，37（2）：2-10.

[2] SCHOBER T J，BEAN S R，BOYLE D L.Glutenfree sorghum bread improved by sourdough fermentation：Biochemical，rheological，and microstructural background[J].Journal of agricultural and food chemistry，2007，55（13）：5137-5146.

[3] TORRIERI E，PEPE O，VENTORINO V，et al.Effect of sourdough at different concentrations on quality and shelf life of bread [J].LWTfood science and technology，2014，56（2）：508-516.

[4] CHAVAN R S，CHAVAN S R.Sourdough technology—A traditional way for wholesome foods：A review [J].Comprehensive reviews in food science and food safety，2011，10（3）：169-182.

[5] BLACK B A，ZANNINI E，CURTIS J M，et al.Antifungal hydroxy fatty acids produced during sourdough fermentation：Microbial and enzymatic pathways，and antifungal activity in bread [J].Applied and environmental microbiology，2013，79（6）：1866-1873.

[6] NIONELLI L，RIZZELLO C G.Sourdoughbased biotechnologies for the production of glutenfree foods [J].Foods，2016，5（3）：65-78.

[7] CAPPA C，LUCISANO M，RAINERI A，et al.Glutenfree bread：influence of sourdough and compressed yeast on proofing and baking properties [J].Foods，2016，5（4）：69-80.

[8] 熊順強(qiáng).食品基質(zhì)對(duì)酸面團(tuán)發(fā)酵過程中酵母菌和乳酸菌多樣性的影響[D].南昌：南昌大學(xué)，2012.

[9] DECOCK P，CAPPELLE S.Bread technology and sourdough technology [J].Trends in food science & technology，2005，16（1/2/3）：113-120.

[10] BRANDT M J.Sourdough products for convenient use in baking [J].Food microbiology，2007，24（2）：161-164.

[11] 段立，黃衛(wèi)寧，堵國成.提高冷凍酸面團(tuán)中乳酸菌抗凍性的研究[J].食品科學(xué)，2006，27（10）：151-154.

[12] MOMOSE Y，MATSUMOTO R，MARUYAMA A，et al.Comparative analysis of transcriptional responses to the cryoprotectants，dimethyl sulfoxide and trehalose，which confer tolerance to freezethaw stress in Saccharomyces cerevisiae[J].Cryobiology，2010，60（3）：245-261.

[13] STREIT F，CORRIEU G，BAL C.Acidification improves cryotolerance of Lactobacillu sdelbrueckii subsp.bulgaricus CFL1 [J].Journal of biotechnology，2007，128（3）：659-667.

[14] 劉變芳，雒丹，石磊.乳酸菌的分離篩選及其微生態(tài)制劑的制備[J].中國釀造，2011，30（10）：90-94.

[15] 中華人民共和國衛(wèi)生部.食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測定：GB 4789.2—2010[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

[16] 李寶坤.乳酸桿菌冷凍干燥生理損傷機(jī)制及保護(hù)策略的研究[D].無錫：江南大學(xué)，2011.

[17] 朱琳，劉寧，張英華，等.乳酸菌細(xì)胞膜的凍干損傷[J].食品科學(xué)，2006，27（2）：266-269.

[18] BOSMANS G M，LAGRAIN B，DELEU L J，et al.Assignments of proton populations in dough and bread using NMR relaxometry of starch，gluten，and flour model systems [J].Journal of agricultural and food chemistry，2012，60（21）：5461-5470.

[19] RIBOTTA P D，LEN A E，APN M C.Effect of freezing and frozen storage of doughs on bread quality [J].Journal of agricultural and food chemistry，2001，49（2）：913-918.