復(fù)合菌發(fā)酵苦蕎麩皮饅頭的工藝優(yōu)化

何 瑞,廖鈺婷,王雪婷,李玉珠,Zsolt Zalan,杜木英,,*

(1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院,重慶 400715;2.重慶啤酒股份有限公司,重慶 400080;3.匈牙利國家農(nóng)業(yè)研究與創(chuàng)新中心,布達(dá)佩斯 H-1022)

復(fù)合菌發(fā)酵苦蕎麩皮饅頭的工藝優(yōu)化

何 瑞1,廖鈺婷2,王雪婷1,李玉珠1,Zsolt Zalan3,杜木英1,2,*

(1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院,重慶 400715;2.重慶啤酒股份有限公司,重慶 400080;3.匈牙利國家農(nóng)業(yè)研究與創(chuàng)新中心,布達(dá)佩斯 H-1022)

選取從酸面團(tuán)篩選的酵母YCY5-2,ZKY7-1及乳酸菌YCL7-3,ZKL10-4進(jìn)行組合發(fā)酵苦蕎麩皮饅頭,以饅頭黃酮含量和感官評(píng)定分?jǐn)?shù)作為指標(biāo),篩選出發(fā)酵苦蕎麩皮饅頭的最適菌種組合。實(shí)驗(yàn)采用響應(yīng)面法對(duì)菌株比例,菌株接種量,發(fā)酵時(shí)間和醒發(fā)時(shí)間進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明:最佳組合菌種為YCY5-2和ZKL10-4,苦蕎麩皮添加量為20%,最佳工藝條件為YCY5-2∶ZKL10-4=2∶1,菌種添加量為3%,發(fā)酵時(shí)間為5 h、醒發(fā)時(shí)間40 min。此條件下苦蕎麩皮饅頭黃酮含量為(211.33±1.34) mg Rutin/100 g,感官評(píng)分為(82.2±2.30)。與安琪酵母發(fā)酵的苦蕎麩皮饅頭的黃酮含量((189.70±3.66 mg) Rutin/100 g),感官評(píng)價(jià)(77.1±1.4)及質(zhì)構(gòu)相比可知,復(fù)合菌饅頭的功能和品質(zhì)均比安琪酵母的好。結(jié)論：復(fù)合菌發(fā)酵的苦蕎麩皮饅頭具有開發(fā)利用的價(jià)值。

乳酸菌,酵母菌,苦蕎麩皮,饅頭,黃酮含量,優(yōu)化

用傳統(tǒng)酸面團(tuán)發(fā)酵的饅頭由于獨(dú)特的口感和風(fēng)味受到人們的青睞,但是用傳統(tǒng)酸面團(tuán)作為發(fā)酵劑實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)面臨著一系列難題,如菌種不穩(wěn)定,容易污染[1]?，F(xiàn)在市場(chǎng)上大多數(shù)利用干酵母生產(chǎn)饅頭,但其口感和風(fēng)味較差,不能滿足消費(fèi)者的要求。目前利用從傳統(tǒng)酸面團(tuán)中篩選出的優(yōu)勢(shì)酵母菌和乳酸菌復(fù)合發(fā)酵饅頭成為國內(nèi)研究的熱點(diǎn)[2-5],乳酸菌和酵母是在酸面團(tuán)發(fā)酵過程中對(duì)面團(tuán)營養(yǎng)價(jià)值和風(fēng)味提高起主導(dǎo)作用的微生物,他們能分解面團(tuán)里蛋白質(zhì),糖類等物質(zhì)產(chǎn)生肽類、氨基酸、多聚糖、苯乳酸等化合物[6-7],此外乳酸菌在發(fā)酵過程中還可以改善面團(tuán)的發(fā)酵性能,增加面團(tuán)的產(chǎn)氣和持氣性能[8],具有改善面團(tuán)質(zhì)構(gòu)[9]和延緩貨架期[10]等的重要作用。為此,研究利用復(fù)合菌發(fā)酵饅頭顯得尤為重要。

苦蕎麩皮是一種成本低,營養(yǎng)價(jià)值高的膳食纖維食品,含有維生素B6、天然氨基酸、不飽和脂肪酸、礦物質(zhì)以及生物類黃酮,苦蕎麩皮總黃酮含量約為6%～7%[11-12],這些黃酮具有抗自由基活性、調(diào)節(jié)血糖和血脂代謝紊亂等藥理作用。本文將苦蕎麩皮作為輔料添加到主食饅頭當(dāng)中,利用從酸面團(tuán)篩選出來的釀酒酵母YCY5-2、畢赤酵母ZKY7-1、植物乳干菌YCL7-3和面包乳桿菌ZKL10-4組合發(fā)酵苦蕎麩皮饅頭,篩選出最優(yōu)發(fā)酵組合,并通過響應(yīng)面法優(yōu)化蕎麩皮饅頭發(fā)酵的主要工藝條件,旨在增加饅頭黃酮含量和營養(yǎng)價(jià)值,為市場(chǎng)開發(fā)一種適合高血脂、高血糖、高血壓等人群食用的新型饅頭提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

釀酒酵母(Saccharomycescerevisiae,GenBank登錄號(hào):KX197410)YCY5-2,畢赤酵母(Pichia kudriavzevii strain,GenBank登錄號(hào):KX197411)ZKY7-1,植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum,GenBank登錄號(hào):KX197412)YCL7-3和面包乳桿菌(Lactobacilluscrustorum,GenBank登錄號(hào):KX197413)ZKL10-4 從酸面團(tuán)中篩選鑒定得來;小麥粉 市售五得利面粉集團(tuán)有限公司;苦蕎麩皮 四川市西昌市大涼山。

甲醇、亞硫酸鈉、三氯化鋁、氫氧化鈉、瓊脂、葡萄糖、MRS培養(yǎng)基 成都科龍化工試劑廠;蛋白胨、牛肉膏、酵母膏 北京奧博星生物技術(shù)有限公司。

Q10809ROS型恒溫發(fā)酵箱 龍涌一達(dá)電器廠;R-215型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 瑞士布奇公司;UV-2450S(E)紫外分光光度計(jì) 日本島津公司;SB25-12 DTD型超聲波清洗儀 寧波新芝生物科技股份有限公司;PB-10型精密pH計(jì) 德國Sartorius公司;HPX-9052MBE電熱恒溫培養(yǎng)箱 上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 苦蕎麩皮饅頭制作 通過預(yù)實(shí)驗(yàn)以及對(duì)何學(xué)勇[13]的方法稍做修改可以得到苦蕎麩皮饅頭的發(fā)酵工藝:稱取小麥粉160 g和苦蕎麩皮粉40 g,加入110 g溫度為30 ℃水,再加入復(fù)合菌種,然后將混合粉搓揉成面團(tuán),至表面光滑無生粉,然后分別放置于2 L燒杯中,蓋上保鮮膜,置于溫度(38±1) ℃,濕度85%的恒溫發(fā)酵箱中發(fā)酵,發(fā)酵完后取出加入40 g小麥粉和10 g苦蕎麩皮粉后搓揉成型,再放于溫度(38±1) ℃,濕度85%的恒溫發(fā)酵箱中醒發(fā),醒發(fā)完后放置于蒸鍋中,蒸30 min后取出,室溫冷卻10 min。

1.2.2 苦蕎麩皮饅頭總黃酮含量的測(cè)定 苦蕎麩皮饅頭甲醇提取液的制備,按照許芳溢[14]的方法進(jìn)行制備。總黃酮含量的測(cè)定采用NaNO2-Al(NO)3方法測(cè)定[15]。以蘆丁含量(μg/mL)為標(biāo)品,樣品總黃酮含量用100 g干基所含蘆丁的當(dāng)量毫克數(shù)表示(mg Rutin/100 g),所得回歸方程為:y=0.0118x-0.017(R2=0.9996)。

1.2.3 復(fù)合菌發(fā)酵苦蕎麩皮饅頭工藝的優(yōu)化

1.2.3.1 4株純種菌株的最優(yōu)組合 制作面團(tuán)發(fā)酵劑所需要純株酵母菌和乳酸菌各一株,優(yōu)勢(shì)菌種組合共有四種情況:組合(1)YCY5-2+YCL7-3;組合(2)YCY5-2+ZKL10-4;組合(3)ZKY7-1+YCL7-3;組合(4)ZKY7-1+ZKL10-4。按照組合(1)、(2)、(3)、(4)組合,以2∶1的比例,3%(v/v,酵母菌數(shù)量級(jí)濃度107cfu/mL;乳酸菌108cfu/mL)的接種量,20%的苦蕎麩皮添加量,進(jìn)行饅頭發(fā)酵,(38±1) ℃,濕度85%發(fā)酵5 h,然后搓揉成型,上鍋蒸制40 min,冷卻5 min后,進(jìn)行感官評(píng)價(jià),并測(cè)定總黃酮含量,篩選出最優(yōu)的菌株組合。

1.2.3.2 苦蕎麩皮饅頭麩皮添加量的確定 按照上述發(fā)酵工藝,用篩選出的組合菌種發(fā)酵添加5%、10%、15%、20%、25%的苦蕎麩皮粉饅頭,進(jìn)行感官評(píng)價(jià)和黃酮含量測(cè)定。

1.2.3.3 復(fù)合菌發(fā)酵苦蕎麩皮饅頭單因素實(shí)驗(yàn) 按照上述發(fā)酵工藝,固定接種量3%,發(fā)酵時(shí)間5 h,醒發(fā)時(shí)間40 min,考察用篩選出的組合菌株不同配比(1∶1、2∶1、3∶2、1∶2、2∶3)對(duì)苦蕎麩皮饅頭感官和黃酮含量的影響;固定復(fù)合菌種配比2∶1,發(fā)酵時(shí)間5 h,醒發(fā)時(shí)間40 min,考察組合菌種添加量(1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%)對(duì)苦蕎麩皮饅頭感官和黃酮含量的影響;固定組合菌株接種量3%,配比2∶1,醒發(fā)時(shí)間40 min,考察發(fā)酵時(shí)間(3、4、5、6、7 h)對(duì)苦蕎麩皮饅頭感官和黃酮含量的影響;固定組合菌株接種量3%,配比2∶1,發(fā)酵時(shí)間5 h,考察醒發(fā)時(shí)間(20、30、40、50、60 min)對(duì)苦蕎麩皮饅頭感官和黃酮含量的影響。

1.2.4 Box-Behnken的中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,確定中心組合實(shí)驗(yàn)因素與水平,以苦蕎麩皮饅頭的總黃酮含量和感官評(píng)分為響應(yīng)值,實(shí)驗(yàn)及水平編碼如表所示。

表1 響應(yīng)面設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)因素水平和編碼

注：X1表示酵母菌:乳酸菌。

1.2.5 苦蕎麩皮饅頭的感官評(píng)定 經(jīng)實(shí)驗(yàn)前培訓(xùn)篩選10人,其中女生6位,男生4位,組成評(píng)分小組。在飯后2 h,按表所示感官評(píng)分的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)苦蕎麩皮饅頭進(jìn)行評(píng)價(jià)。按照許芳溢等人[14]的評(píng)價(jià)方法,稍做修改。

表2 苦蕎麩皮饅頭感官評(píng)分表

圖1 組合菌種發(fā)酵苦蕎麩皮饅頭總黃酮含量Fig.1 Total flavonoid content in combination strains fermentation on buckwheat bran streamed bread注：不同字母表示具有顯著性差異(p<0.05)。 圖3、圖5、圖7、圖9、圖11、圖15同。

圖2 組合菌種發(fā)酵苦蕎麩皮饅頭感官評(píng)分Fig.2 Sensory evaluation of combination strains fermentation on buckwheat bran steamed bread

1.3 數(shù)據(jù)分析與處理

利用Excel2010和SPSS 17.0軟件對(duì)單因素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析;響應(yīng)面優(yōu)化采用Design Expert8.05軟件進(jìn)行多元回歸擬合及工藝參數(shù)優(yōu)化;每個(gè)實(shí)驗(yàn)平行測(cè)定3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵劑菌種組合篩選結(jié)果

從圖1和圖2可以看出,組合(1)YCY5-2+YCL7-3的總黃酮含量較低,且在感官評(píng)分總體上低于其余組合,同樣組合(3)ZKY7-1+YCL7-3的總黃酮含量也較低,但在內(nèi)部結(jié)構(gòu)和色澤上評(píng)分較好,組合(4)ZKL7-1+ZKL10-4的總黃酮含量比較高,苦味適中,但是苦蕎香味不夠,而組合(2)YCY5-2+ZKL10-4發(fā)酵的苦蕎麩皮饅頭的總黃酮含量較高,苦味較重,但是苦蕎香味較明顯,色澤、外觀形狀以及咀嚼度都較好。因此,選擇組合(2)作為發(fā)酵苦蕎麩皮饅頭的優(yōu)良組合發(fā)酵劑。

2.2 苦蕎麩皮粉添加量的確定

將麩皮作為配料在食品中應(yīng)用會(huì)對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)產(chǎn)生一定的影響,如大量麩皮的添加會(huì)使面團(tuán)比容、質(zhì)構(gòu)等特性變差[16-17],而且苦蕎麩皮饅頭中的總黃酮含量和感官評(píng)分與苦蕎麩皮的添加量有關(guān),因此需要通過實(shí)驗(yàn)確定苦蕎麩皮的添加量。從圖3可以看出,隨著苦蕎麩皮添加量的增加,苦蕎麩皮饅頭中總黃酮的含量是隨之增高的。而從圖4得到,隨著苦蕎麩皮添加量的增加,饅頭苦味增濃,彈韌性降低,內(nèi)部結(jié)構(gòu)評(píng)分降低。綜合總黃酮含量和感官評(píng)分,選擇苦蕎麩皮添加量20%。

圖3 不同苦蕎麩皮添加量的總黃酮含量Fig.3 Total flavonoid content in different bran amount on buckwheat bran streamed bread

圖4 不同苦蕎麩皮添加量饅頭的感官評(píng)分Fig.4 Sensory evaluation of different bran amount on buckwheat bran steamed bread

2.3 單因素實(shí)驗(yàn)

2.3.1 組合2不同菌種配比對(duì)苦蕎麩皮饅頭感官和黃酮含量的影響 通過圖5可以看出,不同的菌種比例對(duì)苦蕎麩皮饅頭總黃酮含量有明顯的差異。隨著乳酸菌添加量的增加,總黃酮含量有所降低,感官評(píng)分也逐漸降低,主要表現(xiàn)在彈韌性、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外觀形狀上。原因是乳酸菌能利用葡萄糖等產(chǎn)生乳酸、乙酸等有機(jī)酸,對(duì)面團(tuán)中的酵母菌有抑制作用,使面團(tuán)發(fā)酵不完全,以至于感官評(píng)分偏低。綜合上圖,可以選菌種比例2∶1,此時(shí)總黃酮含量為(214.67±3.38) mg Rutin/100 g,均明顯高于其余菌種配比。

圖5 不同菌種比例對(duì)總黃酮含量的影響Fig.5 Effect of different rates on total flavonoid content in buckwheat bran steamed bread注：菌種比例表示YCY5-2∶ZKL10-4，圖6同。

圖6 不同菌種比例的感官評(píng)分的影響Fig.6 Effect of different rates on sensory evaluation in buckwheat bran steamed bread

2.3.2 復(fù)合菌種添加量對(duì)苦蕎麩皮饅頭感官和黃酮含量的影響 通過圖7和圖8可以看出,不同的菌種添加量對(duì)總黃酮含量和感光評(píng)分有一定的影響。其中,隨著菌種添加量的增加,總黃酮含量是先增加后下降的趨勢(shì),在添加量為2.5%的時(shí)候達(dá)到最大值(211.64±3.58 mg Rutin/100 g);同樣,隨著菌種添加量的增加,總體的感官評(píng)分也是先增加后下降的,添加量為3%時(shí)感官評(píng)分最高(81.9±1.4),隨著菌種添加量的增加,適量的酵母菌能很好的起到發(fā)酵面團(tuán)的作用,使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外觀形狀的評(píng)分都有所增加,但菌種添加過量,會(huì)使面團(tuán)內(nèi)部孔洞變大,外表容易塌陷,過多的乳酸菌和酵母菌的相互作用會(huì)對(duì)面團(tuán)的質(zhì)構(gòu)和營養(yǎng)成分產(chǎn)生不良的影響。在添加量為2.5%時(shí)，雖然黃酮含量最高，但感官評(píng)分(80.2±1.8)沒有3%時(shí)高。因此綜合考慮,選擇菌種添加量為3%。

圖7 不同菌種添加量總黃酮含量的含量Fig.7 Effect of different strain additions on total flavonoid content in buckwheat bran steamed bread

圖8 不同菌種添加量對(duì)感官評(píng)分的影響Fig.8 Effect of different strain additions on sensory evaluation in buckwheat bran steamed bread

圖9 不同的發(fā)酵時(shí)間對(duì)總黃酮含量的影響Fig.9 Effect of different fermentation time on total flavonoid content in buckwheat bran steamed bread

2.3.3 發(fā)酵時(shí)間對(duì)苦蕎麩皮饅頭感官和黃酮含量的影響 從圖9和圖10可以看出,不同發(fā)酵時(shí)間對(duì)苦蕎麩皮饅頭總黃酮含量和感官評(píng)分有很大的差異。隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng),總黃酮含量是先上升后下降的趨勢(shì),在發(fā)酵時(shí)間為5 h時(shí)達(dá)到最高值(212.36±2.18) mg Rutin/100 g;同時(shí),感官評(píng)分也有著同樣的趨勢(shì),可以明顯看出,發(fā)酵時(shí)間為3 h時(shí),總黃酮含量最低(172.73±3.17 mg Rutin/100 g),同時(shí)感官評(píng)分也是最低的,這是由于組合菌種是菌體,需要一段時(shí)間的適應(yīng)才能快速繁殖,發(fā)酵時(shí)間不夠,其中的微生物數(shù)量不夠,其發(fā)酵性能也為得到完全發(fā)揮,面團(tuán)容易成為死面,因此整體得分上最低;但發(fā)酵時(shí)間過長(zhǎng),會(huì)使面團(tuán)中的乳酸菌過量生長(zhǎng),產(chǎn)生大量有機(jī)酸,對(duì)苦蕎麩皮饅頭的風(fēng)味產(chǎn)生一定影響,同時(shí)對(duì)麩皮中的營養(yǎng)物質(zhì)造成破壞。綜上,可以選擇發(fā)酵時(shí)間為5 h。

圖10 不同發(fā)酵時(shí)間對(duì)感官評(píng)分的影響Fig.10 Effect of different fermentation time on sensory evaluation in buckwheat bran steamed bread

2.3.4 醒發(fā)時(shí)間對(duì)苦蕎麩皮饅頭感官和黃酮含量的影響 從圖11和圖12可以看出,不同的醒發(fā)時(shí)間對(duì)苦蕎麩皮饅頭的總黃酮含量和感官評(píng)分的影響差異很大。隨著醒發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng),總黃酮含量是先增加后降低的,在醒發(fā)時(shí)間為50 min時(shí)含量達(dá)到最大值(206.30±4.44 mg Rutin/100 g);感官評(píng)分也是先增加后下降。由于醒發(fā)時(shí)間對(duì)饅頭的品質(zhì)影響較大,醒發(fā)時(shí)間不足,蒸出來的饅頭體積小,內(nèi)部組織不良;醒發(fā)時(shí)間過度,饅頭酸味大,內(nèi)部孔洞粗大。因此綜上,可以選擇醒發(fā)時(shí)間為40 min。

圖11 不同醒發(fā)時(shí)間對(duì)總黃酮含量的影響Fig.11 Effect of different proofing time on total flavonoid content in buckwheat bran steamed bread

圖12 不同醒發(fā)時(shí)間對(duì)感官評(píng)分的影響Fig.12 Effect of different proofing time on sensory evaluation in buckwheat bran steamed bread

2.4 復(fù)合菌發(fā)酵苦蕎麩皮饅頭工藝參數(shù)的響應(yīng)面優(yōu)化

2.4.1 響應(yīng)面設(shè)計(jì)及結(jié)果 在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上根據(jù)Box-Behnken中心組合設(shè)計(jì)原理進(jìn)行響應(yīng)面實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 苦蕎麩皮饅頭的響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.4.2 回歸方程的擬合和方差分析 將所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用Design Expert 軟件進(jìn)行多元回歸擬合,得到以黃酮含量(Y1)和感官評(píng)分(Y2)為目標(biāo)函數(shù)的二次多項(xiàng)回歸方程,Y1=212.14+7.86X1-1.71X2-2.91X3+4.29X4+5.79X1X2-4.39X1X3+2.18X1X4-4.39X2X3-0.76X2X4-1.09X3X4-9.68X12-14.27X22-17.01X32-14.90X42,Y2=85.0-3.06X1+0.24X2+1.3X3-1.10X4-1.88X1X2+2.22X1X3+0.32X1X4+2.20X2X3+3.15X2X4-0.33X3X4-6.98X12-5.88X22-3.62X32-4.29X42。

由表4可知2個(gè)數(shù)學(xué)擬合模型Y1和Y2的R2值分別為0.9689和0.9282,其值均接近1,表明模型與實(shí)驗(yàn)擬合度較好,結(jié)果具有較高的可靠性,可用于分析和預(yù)測(cè)發(fā)酵苦蕎麩皮饅頭工藝中的黃酮含量和感官評(píng)定分?jǐn)?shù)。

表4 回歸模型方差分析

注：p<0.05表示差異顯著,p<0.01表示差異極顯著。由回歸方程系數(shù)顯著性檢驗(yàn)可知,各因素存在交互作用的影響。有表4可知,黃酮含量模型的一次項(xiàng)X2、X3、X4極顯著,X1不顯著;交互項(xiàng)X1X2,X1X4顯著,X3X4極顯著,其余不顯著;二次項(xiàng)都極顯著。感官評(píng)定模型的一次項(xiàng)X1極顯著,X3顯著,X2,X4不顯著;交互項(xiàng)X2X4極顯著,X1X4、X1X2和X3X4不顯著,其余均顯著;二次項(xiàng)都極顯著。結(jié)合F值大小,可知影響麩皮饅頭黃酮含量的主效應(yīng)關(guān)系菌種比例>醒發(fā)時(shí)間>發(fā)酵時(shí)間>菌種添加量。影響感官評(píng)定分?jǐn)?shù)的主效應(yīng)關(guān)系為菌種比例>發(fā)酵時(shí)間>醒發(fā)時(shí)間>菌種添加量。

表5 安琪和復(fù)合菌苦蕎饅頭的全質(zhì)構(gòu)分析

注：每一列中的字母不同表示在p<0.05范圍內(nèi)有顯著性差異。2.4.3 響應(yīng)面分析及最優(yōu)條件的確定 根據(jù)回歸方程作出模型的響應(yīng)曲面(如圖13,圖14),響應(yīng)面圖的曲面性狀可以看出影響因素的顯著水平,曲面較陡說明影響顯著。圖13,圖14直觀地反映了任何兩因素的交互影響,以及各因素對(duì)2個(gè)響應(yīng)值的影響。從圖13可看出,除了發(fā)酵時(shí)間與醒發(fā)時(shí)間,菌種比例與菌種添加量和菌種比例與醒發(fā)時(shí)間交互作用對(duì)黃黃酮含量影響顯著外,其余各因素交互作用不顯著。發(fā)酵時(shí)間與醒發(fā)時(shí)間的響應(yīng)面的等高線成橢圓形,說明它們之間具有非常顯著的交互作用,也反映了這幾個(gè)因素對(duì)于饅頭里黃酮含量的影響程度較高。這和表4得出的結(jié)果一致。

通過回歸模型的預(yù)測(cè),得出的最佳工藝條件為:菌種比例為2.01∶1,菌種添加量為2.99%,發(fā)酵時(shí)間為5.01 h,醒發(fā)時(shí)間為40.32 min,此時(shí),苦蕎麩皮饅頭的總黃酮含量預(yù)測(cè)值為212.367 Rutin mg/100 g,感官評(píng)分預(yù)測(cè)值為84.642。從實(shí)際操作方面考慮,最佳工藝條件修改為:菌種比例為2∶1,菌種添加量為3%,發(fā)酵時(shí)間為5 h,醒發(fā)時(shí)間為40 min。

圖13 各因素對(duì)黃酮含量影響的響應(yīng)面Fig.13 Response surface plots showing the effect of four factors on the flavonoids

圖14 各因素對(duì)感官評(píng)定分?jǐn)?shù)影響的響應(yīng)面Fig.14 Response surface plots showing the effect of four factors on the sensory evaluation scores

為檢驗(yàn)響應(yīng)面分析法的可靠性,采用上述最優(yōu)條件進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),實(shí)際測(cè)得的總黃酮含量為(211.33±1.34) mg Rutin/100 g,預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的相對(duì)誤差為0.49%,而實(shí)際測(cè)得的感官評(píng)分為(82.2±2.30),預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的相對(duì)誤差為2.97%,兩個(gè)指標(biāo)的相對(duì)誤差都在可取范圍之內(nèi),表明模型建立合理,預(yù)測(cè)的結(jié)果較為準(zhǔn)確。

2.5 安琪酵母和復(fù)合菌發(fā)酵苦蕎麩皮饅頭質(zhì)構(gòu),黃酮含量及感官評(píng)定分析

按安琪酵母的說明書發(fā)酵苦蕎麩皮饅頭,如表5所示,在質(zhì)構(gòu)分析方面,質(zhì)地性狀定義為硬度、膠粘性、咀嚼性這三個(gè)指標(biāo)的乘積,壓縮張弛性定義為彈性、內(nèi)聚性、回復(fù)性這三個(gè)指標(biāo)的乘積[18],通常采用這兩個(gè)綜合指標(biāo)來對(duì)饅頭進(jìn)行全質(zhì)構(gòu)分析。其中質(zhì)地性狀與饅頭品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)性,壓縮張弛性與饅頭品質(zhì)呈正相關(guān)性,由表5計(jì)算可知質(zhì)地性狀大小為:復(fù)合菌種(0.1×109)<安琪(1.2×109),壓縮張弛性大小為:復(fù)合菌種(0.262)>安琪(0.236),說明了復(fù)合菌饅頭品質(zhì)總體上比安琪酵母的好,這與圖15所示的感官評(píng)分的結(jié)果一致。有圖15可知安琪酵母饅頭的黃酮含量為(189.70±3.66) mg Rutin/100,感官評(píng)分77.1±1.4,黃酮含量和感官評(píng)分顯著低于了復(fù)合菌發(fā)酵的苦蕎麩皮饅頭,綜上所述可知復(fù)合菌饅頭感官和功能品質(zhì)均比安琪的好,品質(zhì)得到了提升。

圖15 安琪和復(fù)合菌饅頭的黃酮含量及感官評(píng)分Fig.15 Sensory evaluation and total flavonoid content in buckwheat bran steamed bread from Angel and combination strain

3 結(jié)論

采用了響應(yīng)面法對(duì)復(fù)合菌發(fā)酵苦蕎麩皮饅頭的工藝進(jìn)行了優(yōu)化,建立了黃酮含量和感官評(píng)分回歸模型,模型優(yōu)化的工藝條件是菌種比例為2∶1,菌種添加量為3%,發(fā)酵時(shí)間為5 h,醒發(fā)時(shí)間為40 min。此條件下得到的黃酮含量是(211.33±1.34) mg Rutin/100 g,感官評(píng)分(82.2±2.30),與模型預(yù)測(cè)值相近,說明了該模型的可靠性。

復(fù)合菌饅頭比單獨(dú)采用安琪酵母發(fā)酵的饅頭品質(zhì)要好,這與復(fù)合菌里乳酸菌有一定關(guān)系。黃酮含量的提升,可能與乳酸菌發(fā)酵對(duì)谷物中的內(nèi)源性酶活性有激活作用有關(guān),酶活性的提高促進(jìn)了黃酮類物質(zhì)的合成和釋放。

[1]楊敬雨,劉長(zhǎng)虹. 中國傳統(tǒng)酵子的工業(yè)化[J]. 食品研究與開發(fā),2007,28(2):164-166.

[2]胡麗花,蘇東民,蘇東海,等. 混合發(fā)酵生產(chǎn)饅頭菌種的篩選[J]. 食品工業(yè)科技,2010(11):203-205.

[3]王金水,楊森,尹艷麗,等. 植物乳酸菌 M616 對(duì)發(fā)酵酸面團(tuán)發(fā)酵特性的影響[J]. 現(xiàn)代食品科技,2015,4:14.

[4]徐瑩. 乳酸菌和酵母菌混合發(fā)酵饅頭的工藝優(yōu)化研究[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械,2012,21:022.

[5]李自紅,蘇東民,蘇東海. 復(fù)合菌種對(duì)饅頭品質(zhì)影響研究[J]. 食品科技,2011,36(4):131-135.

[6]Ganzie M G,Vermeulen N,Vogel R F. Carbohydrate,peptide and lipid metabolism of lactic acid bacteria in sourdough[J]. Food microbiology,2007,24(2):128-138.

[7]Van H S,Kralj S,Ozimek L K,et al. Structure-function relationships of glucansucrase and fructansucrase enzymes from lactic acid bacteria[J]. Microbiology and Molecular Biology Reviews,2006,70(1):157-176.

[8]李自紅. 傳統(tǒng)發(fā)酵劑微生物的篩選,鑒定及對(duì)饅頭品質(zhì)的影響[D]. 鄭州:河南工業(yè)大學(xué),2011.

[9]Arendt E K,Ryan L A M,Dal Bello F. Impact of sourdough on the texture of bread[J]. Food microbiology,2007,24(2):165-174.

[10]Mosharraf L,Kadivear M,Shahedi M. Effect of hydrothermaled bran on physicochemical,rheological and microstructural characteristics of Sangak bread[J]. Journal of cereal science,2009,49(3):398-404.

[11]蘆淑娟. 苦蕎種籽抗氧化特性與麩皮膳食纖維研究[D]. 咸陽:西北農(nóng)林科技大學(xué),2010.

[12]中華食品質(zhì)量網(wǎng).蕎麥加工開發(fā)的意義現(xiàn)狀建議.2005,12.

[13]何學(xué)勇,劉長(zhǎng)虹,李志建. 不同發(fā)酵劑制作饅頭貯存品質(zhì)比較[J]. 食品工業(yè),2013,4:029.

[14]許芳溢. 苦蕎芽粉饅頭品質(zhì)及體外模擬消化研究[D]. 咸陽:西北農(nóng)林科技大學(xué),2014.

[15]Guo X D,Wang M,Gao J M,et al. Bioguided fraction of antioxidant activity of ethanol extract from tartary buckwheat bran[J]. Cereal Chemistry,2012,89(6):311-315.

[16]Noort M W J,Vanhaaster D,Hemery Y,et al. The effect of particle size of wheat bran fractions on bread quality-Evidence for fibre-protein interactions[J]. Journal of Cereal Science,2010,52(1):59-64.

[18]張國權(quán),葉楠,張桂英,等. 饅頭品質(zhì)評(píng)價(jià)體系構(gòu)建[J]. 中國糧油學(xué)報(bào),2011,26(7):10-14.

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Optimization of complex bacteria fermentation process for buckwheat bran steamed

HE Rui1,LIAO Yu-ting2,WANG Xue-ting1,LI Yu-zhu1,Zsolt Zalan3,DU Mu-ying1,2,*

(1.College of Food Science,Southwest University,Chongqing 400715,China;2.Chongqing Brewery Corporation,Chongqing 400080,China;3.National Agricultural Research and Innovation Center,Budapest H-1022,Hungary)

YCY5-2,ZKL7-1 and lactic acid bacterias YCL7-3,ZKL10-4 screening from the yeasts was combined to ferment the buckwheat bran steamed bread. Using flavonoid content and sensory evaluation as the main index,and select the optimum combination strain. Then,the parameters such as bacteria ratio,strain inoculation,fermentation time and proofing time were optimized by response surface methodology. The results showed the best combination strain was YCY5-2 and ZKL10-4,buckwheat bran addition was 20%,the optimum proportion was YCY5-2∶ZKL10-4=2∶1,the complex bacteria inoculum size was 3%,fermentation time was 5 h,proofing time was 40 min. Under the condition,the flavonoid content in buckwheat bran bread was(211.33±1.34) mg Rutin/100 g,the sensory evaluation was 82.2±2.30. Compared with the flavonoid content((189.70±3.66) mg Rutin/100 g),the sensory evaluation(77.1±1.4)and textural of Angel Yeast,the combination strain quality was better in general. The buck wheat bran steamed has the potential for further deveolpment.

lactic acid bacteria;yeast;buckwheat bran;steamed bread;flavonoids;optimization

2016-08-04

何瑞(1990-)，女，碩士研究生，研究方向：食品微生物與發(fā)酵工程，E-mail：18780660951@163.com。

*通訊作者:杜木英(1972-)，女，博士，副教授，研究方向：食品微生物與發(fā)酵工程，E-mail：muyingdu@swu.edu.cn。

重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心能力提升項(xiàng)目(cstc2014pt-gc8001)；中國與匈牙利政府間科技合作項(xiàng)目(國科外字[2013]83號(hào)，項(xiàng)目編號(hào)(No:6-30)。

TS213.2

B

1002-0306(2017)05-0238-08

10.13386/j.issn1002-0306.2017.05.037