乳酸菌發(fā)酵對曲奇餅干品質的影響

須瑛敏， 孫圣濤， 夏 紅

（蘇州農業(yè)職業(yè)技術學院，江蘇 蘇州 215000）

曲奇餅干味道甜香、口感脆酥，被人熟知并喜愛，但油脂、糖分含量較高，并且在烘焙的過程中由于美拉德反應會形成丙烯酰胺等有害物質[1]。根據(jù)文獻報道，有些乳酸菌具有降解膽固醇的功能[2-4]，有些乳酸菌能降低烘焙過程中餅干中丙烯酰胺的含量[5-8]，乳酸菌發(fā)酵還能形成抗菌肽，對多種細菌和霉菌都有抑制作用[9-13]。國外對于乳酸菌的研究應用較為深入。近年來，乳酸菌發(fā)酵生產的烘焙谷物食品已被發(fā)現(xiàn)在產品的風味、質構、貨架期等諸多理化特性方面具有積極作用。國內對于乳酸菌的研究應用主要集中在乳制品、蔬菜、肉制品等行業(yè)，而對于烘焙行業(yè)中的應用研究較少[14]。林欣梅等[15]利用乳酸菌和酵母菌相互依存、共生發(fā)酵的特點，以乳酸菌和酵母菌混合作為發(fā)酵劑，研制營養(yǎng)保健型面包；方靖等[8]在直接發(fā)酵法生產面包時添加乳酸菌，實驗結果表明發(fā)酵劑能促進面團酸化，利于面團發(fā)酵，增大面團體積，增加面包風味，使面包更加柔軟有彈性，有利于提高面包品質；張均葉等[5]對乳酸菌降低發(fā)酵餅干中丙烯酰胺含量的機制進行初步探討。而把乳酸菌發(fā)酵應用于曲奇餅干國內尚少見報道。本研究用乳酸菌發(fā)酵曲奇面團，考查乳酸菌發(fā)酵對曲奇餅干感官、還原糖含量、pH、蛋白質含量、脂肪、膽固醇含量、丙烯酰胺含量以及保藏過程中微生物數(shù)量的影響。

1 材料與方法

1.1 主要材料

低筋面粉，威士寶無鹽黃油，白砂糖，一級糖粉，純牛奶，食用葡萄糖，安琪10菌（1號），安琪8菌（2號），川秀雙歧桿菌（3號），丹尼斯克雙菌

（4 號）。

1.2 主要設備

自動打蛋器，英國凱伍德有限公司產品；培養(yǎng)箱，力辰科技有限公司產品；培養(yǎng)箱，力辰科技有限公司產品；面團醒發(fā)箱，康庭君威食品有限公司產品；烘焙烤爐，松下電子有限公司產品。

1.3 實驗方法

1.3.1 曲奇餅干的制作 乳酸菌發(fā)酵組餅干：按照表1所示配方，乳酸菌粉溶解在牛奶中，加葡萄糖，攪拌均勻，40℃活化1 h，黃油軟化，加入白砂糖等輔料，打發(fā)，之后加入牛奶攪打，低筋面粉過篩，與黃油和勻，將面團置于潔凈器皿中，用保鮮膜封口，放于40℃，濕度70%的醒發(fā)箱中醒發(fā)4 h，冷凍成型，取出切成2 mm厚，3 cm×5 cm的薄片，180℃烘烤10 min，冷卻后得到發(fā)酵組餅干。

表1 發(fā)酵餅干制作配方Table 1 Recipes of fermented cookies

對照組餅干：不加乳酸菌粉，黃油軟化后加糖粉、白砂糖打發(fā)，加牛奶攪打，之后加面粉和勻，冷凍成型，取出切片，入爐烘焙。

1.3.2 發(fā)酵條件的優(yōu)化 單因素實驗優(yōu)化了面團發(fā)酵的溫度、時間、接種量，正交實驗考查因素間的交互影響，進一步優(yōu)化了發(fā)酵條件。

1.3.3 曲奇餅干感官品質評分標準 由10名食品感官評定專業(yè)人員組成評定小組，對產品的色澤、形態(tài)、雜質、組織、滋味口感等5項進行小組打分，評分總分為100分，取小組評分總分的平均值。產品感官品質評分標準見表2。

1.3.4 理化檢測方法 1）pH測定。稱取10 g樣品，加入100 mL蒸餾水中，用玻璃棒攪拌5 min，待樣液沉淀后，pH計測定，記錄數(shù)據(jù)。2）還原糖測定。參考GB/T 5009.7—2008食品中還原糖的測定。3）蛋白質測定。凱氏定氮法，具體參考GB/T 5009.5—2010。4）脂肪測定。取500 g實驗組曲奇樣品用無水乙醚抽提后，蒸發(fā)所得溶液中多余物質從而獲取粗脂肪。采用索氏抽提法來測定曲奇餅干中脂肪含量。具體參考GB/T 5009.6—2003。5）膽固醇測定。RP-HPLC法[16]。6）丙烯酰胺的測定。在曲奇試樣中加入13C3標記的丙烯酰胺內標溶液，以蒸餾水為提取溶劑，經凈化后，以液相色譜-質譜的多反應離子監(jiān)測進行檢測[17]。

1.3.5 微生物計數(shù)方法 曲奇樣品中菌落總數(shù)計數(shù)參考GB 4789.2—2010，曲奇樣品中大腸桿菌計數(shù)參考GB 4789.3—2010，曲奇樣品中霉菌計數(shù)參考 GB/T 4789.15—2010。

表2 感官品質評分標準Table 2 Sensory quality score standard

2 結果與討論

2.1 乳酸菌發(fā)酵單因素實驗

2.1.1 發(fā)酵劑的選擇 分別采用安琪10菌（1號）、安琪8菌（2號）、川秀雙歧桿菌（3號）、丹尼斯克雙菌（4號），對發(fā)酵劑進行了編號，在100 g的面粉中加入質量分數(shù)2%的菌粉 （以低筋面粉100 g為基準，菌粉分別以低筋面粉的質量計），在40℃、4 h條件下發(fā)酵面團?？疾椴煌l(fā)酵劑對面團pH及曲奇餅干感官評分的影響，以不加發(fā)酵劑的面團作為對照（5號）。由圖1可知，4號發(fā)酵劑發(fā)酵面團pH降低最多，曲奇餅干感官評分最高，選定4號發(fā)酵劑為后續(xù)實驗的發(fā)酵劑。

圖1 不同發(fā)酵劑發(fā)酵感官評分與pHFig.1 Sensory score and pH of cookies with different youghort starters

2.1.2 發(fā)酵時間 100 g的面粉中加入2%的4號發(fā)酵劑，40 ℃分別發(fā)酵 3、4、5、6、7、8 h，考查發(fā)酵不同時間對面團pH變化及曲奇餅干感官評分的影響。由圖2可知面團發(fā)酵6 h，pH變化下降最為明顯，6 h之后pH變化趨于平緩，曲奇餅干感官評分發(fā)酵5 h分數(shù)最高，5 h后餅干酸味較強，確定最佳發(fā)酵時間為5 h。

圖2 不同發(fā)酵時間感官評分與pHFig.2 Sensory scores and pH of cookies with different fermentation time

2.1.3 發(fā)酵溫度 100 g的面粉中加入質量分數(shù)2%的 4號發(fā)酵劑， 分別在 35、37、40、42、45 ℃發(fā)酵6 h，考查不同發(fā)酵溫度對面團pH變化的影響。由圖3可知，面團在40℃條件下發(fā)酵pH變化明顯，感官評分最高，確定最佳發(fā)酵溫度為40℃。

2.1.4 接種量 100 g的面粉中分別加入質量分數(shù)2%、3%、4%、5%、6%的4號發(fā)酵劑，在40℃條件下，發(fā)酵5 h，考查不同接種量對面團pH變化的影響。由圖4可知，接種量大于4%感官評分下降，確定最佳接種量為4%。

圖3 不同發(fā)酵溫度感官評定與pHFig.3 Sensory scores and pH of cookies with different fermentation temperature

圖4 不同接種量感官評定與pHFig.4 Sensory scores and pH of cookies with different inoculum concentration

2.2 乳酸菌發(fā)酵正交實驗

采用三因素三水平的正交實驗對發(fā)酵條件進一步優(yōu)化，因素與水平表如表3，實驗結果見表4。

表3 正交試驗因素與水平表Table3 Table offactorsand levelsoforthogonal experiment

由表4可知，感官評分最佳的條件為A1B3C3，由極差R值可知對發(fā)酵影響程度為A＞B=C，確定最佳的發(fā)酵條件為發(fā)酵時間4 h，發(fā)酵溫度42℃，接種量4.5%。

表4 正交實驗結果表Table 4 Table of orthogonal experiment results

2.3 乳酸菌發(fā)酵對曲奇餅干感官品質的影響

曲奇餅干感官品質分析，一組加入乳酸菌，一組則為普通曲奇。加入乳酸菌的一組黃油味稍淡，色澤相對較白，口感更清脆。感官品質評分見表5。

表5 曲奇餅干感官評分Table 5 Sensory score of cookies

2.4 乳酸菌發(fā)酵對曲奇餅干理化性質的影響

分別測定對照組和發(fā)酵組曲奇餅干的還原糖質量分數(shù)、pH、蛋白質質量分數(shù)、脂肪質量分數(shù)、膽固醇質量分數(shù)及丙烯酰胺質量分數(shù)，結果見表6。發(fā)酵組的理化指標較對照組均有所降低，發(fā)酵組還原糖質量分數(shù)比對照組低2.67 g/hg，脂肪質量分數(shù)低 6 g/hg，膽固醇低205 mg/kg，丙烯酰胺質量分數(shù)也有所下降，這與張均葉等[5]的研究結果一致，這些物質質量分數(shù)的降低可為研制更健康的曲奇餅干打下理論基礎。

2.5 乳酸菌發(fā)酵對曲奇餅干微生物數(shù)量的影響

分別測定 30 ℃下保存 5、10、15、20、25、30 d 的曲奇餅干中的菌落總數(shù)、大腸菌群、霉菌的數(shù)量，分析乳酸菌發(fā)酵的抑菌效果。結果見圖5-7。

由圖5可知，隨著時間的延長，對照組和發(fā)酵組的菌落總數(shù)都呈上升趨勢，對照組的20 d后就已超過國標（10000 CFU/g），發(fā)酵組菌落總數(shù)上升較對照組慢，說明乳酸菌發(fā)酵對菌落總數(shù)有抑制作用，抑菌機制可能是由于乳酸菌發(fā)酵產生了乳酸和乳酸菌細菌素[13，18]，但具體抑制了哪些種類的細菌，還有待進一步研究。

圖5 不同儲存時間兩組曲奇餅干菌落總數(shù)的變化Fig.5 Change of total colony counts of cookies withdifferent storage time

由表6可知，隨著時間的延長，對照組和發(fā)酵組的大腸菌群數(shù)量都在上升，對照組的15 d后就已超過國標 （10 CFU/g），發(fā)酵組的25 d后才超過國標，可見乳酸菌發(fā)酵對大腸菌群也有抑制作用。劉晶等[11]的實驗也發(fā)現(xiàn)了乳酸菌對大腸菌群的抑制作用。

表6 曲奇餅干理化測定結果Table 6 Determination results of physicochemical indexes of cookies

由圖7可知，隨著時間的延長，對照組和發(fā)酵組的霉菌總數(shù)都在上升，但是短時間內均未超過國標（50 CFU/g），而發(fā)酵組的霉菌總數(shù)上升較對照組慢。李院等[9]從醬菜中分離得到的乳酸菌對青霉菌具有明顯的抑制效果，但本實驗中抑菌效果不太明顯，對于焙烤食品來說抑制霉菌滋生可大大延長保質期，后續(xù)實驗中可嘗試添加對霉菌有抑制作用的乳酸菌進行發(fā)酵。

圖6 不同儲存時間兩組曲奇餅干大腸菌群的變化Fig.6 Change of Escherichia coli groups of cookies with different storage time

圖7 不同儲存時間曲奇餅干霉菌總數(shù)的變化Fig.7 Change of total molds of cookies with different storage time

3 結 語

選用了4種酸乳發(fā)酵劑進行曲奇面團發(fā)酵，確定4號為最佳發(fā)酵劑，單因素和正交實驗優(yōu)化了發(fā)酵條件，最終確定發(fā)酵條件為：發(fā)酵溫度42℃、發(fā)酵時間4 h、接種量4.5%。感官分析發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵組較對照組口感更加香脆、清新，外觀更加完整；理化測定發(fā)酵組還原糖含量比對照組低2.67 g/hg，脂肪質量分數(shù)低6 g/hg，膽固醇低205 mg/kg，丙烯酰胺質量分數(shù)也有所下降；微生物測定發(fā)現(xiàn)短時間內乳酸菌對菌落總數(shù)的抑制效果明顯，對大腸菌群也有一定抑制效果，而對霉菌總數(shù)的抑制效果則不是很明顯。后續(xù)的研究中可嘗試用不同的乳酸菌組合來發(fā)酵曲奇面團，優(yōu)化發(fā)酵曲奇的配方及工藝，以期能進一步降低還原糖、油脂、膽固醇、丙烯酰胺的質量分數(shù)，降低餅干中微生物數(shù)量，延長貨架期，為乳酸菌應用于曲奇餅干生產工業(yè)化打下理論基礎。