混菌發(fā)酵酸面團(tuán)對(duì)全麥面包風(fēng)味與烘焙特性的影響

鄒奇波 - 程 新 陳 誠(chéng), , 楊文丹 - 張賓樂(lè) -周黎源 - 黃金鑫 - 陳軍民 - 黃衛(wèi)寧, -,

(1. 張家港福吉佳食品股份有限公司暨江南大學(xué)福臨門(mén)烘焙研究所，江蘇 無(wú)錫 214122；2. 江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無(wú)錫 214122；3. 山東稻香村食品工業(yè)有限公司，山東 菏澤 274000；4. 無(wú)錫麥吉貝可生物食品有限公司，江蘇 無(wú)錫 214131)

全麥粉含有較多的維生素、礦物質(zhì)、纖維(如非淀粉多糖，包括阿拉伯木聚糖)、抗氧化劑和有益于人體健康的酚類(lèi)化合物[1]，近年來(lái)在烘焙行業(yè)的應(yīng)用研究備受關(guān)注。但全麥面粉中的麩皮單獨(dú)使用會(huì)對(duì)面團(tuán)和面包特性產(chǎn)生負(fù)面影響[2]，其中主要原因在于麩皮成分破壞面筋網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致面團(tuán)持氣能力較差，降低了其在發(fā)酵和烘烤過(guò)程中保持面包結(jié)構(gòu)的功能[3]。同時(shí)纖維與其他聚合物對(duì)水分的競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致面筋蛋白和淀粉的水化不足，破壞了面團(tuán)的黏彈性[4]。在現(xiàn)代烘焙技術(shù)中，利用酸面團(tuán)發(fā)酵技術(shù)[5]能改善面包的感官品質(zhì)、風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[6-7]，延長(zhǎng)了產(chǎn)品保質(zhì)期[8]。

現(xiàn)代酸面團(tuán)發(fā)酵技術(shù)在全麥面團(tuán)中應(yīng)用具有明顯優(yōu)勢(shì)，其部分乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的胞外多糖可提高面團(tuán)的吸水性，從而改善面團(tuán)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和面包的烘焙品質(zhì)及老化特性[9]。楊文丹[10] 40-41采用馬克斯克魯維酵母分泌的多種纖維素水解酶水解面團(tuán)中的麥麩，可有效改善全麥面包的烘焙特性。Tang等[11-12]研究表明，高產(chǎn)EPS的融合魏斯氏菌可以改善面團(tuán)持水性，從而改善面包面團(tuán)品質(zhì)。蔣慧等[13]研究發(fā)現(xiàn)融合魏斯氏菌和生香酵母混菌發(fā)酵可改善蕎麥饅頭的品質(zhì)，但是產(chǎn)胞外多糖乳酸菌和馬克斯克魯維酵母混菌發(fā)酵在全麥面包體系中的應(yīng)用尚未見(jiàn)報(bào)道。

試驗(yàn)擬采用課題組分離自酒曲的產(chǎn)胞外多糖食竇魏斯氏菌T5(WeissellacibariaT5)和馬克斯克魯維酵母ATCC36534(KluyveromycesmarxianusATCC36534)為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)比單菌發(fā)酵與混菌發(fā)酵的區(qū)別，研究酸面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中的生化變化及其對(duì)面包面團(tuán)的影響，評(píng)估混菌發(fā)酵全麥酸面團(tuán)對(duì)面包品質(zhì)的影響，以期為工業(yè)化開(kāi)發(fā)天然、營(yíng)養(yǎng)的高膳食纖維面包提供一定的理論支持與技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

全麥粉：山東省食安心安生態(tài)農(nóng)場(chǎng)；

黃油：中糧東海糧油工業(yè)(張家港)有限公司；

即發(fā)性活性干酵母：法國(guó)樂(lè)斯福(上海)有限公司；

高筋粉：鵬泰(秦皇島)面粉有限公司；

食竇魏斯氏菌T5：分離自酒鬼酒曲；

馬克斯克魯維酵母ATCC36534：上海一研生物科技有限公司；

YM肉湯培養(yǎng)基、MRS肉湯培養(yǎng)基：杭州百思生物技術(shù)有限公司；

對(duì)硝基苯基-β-D-吡喃葡萄糖苷、對(duì)硝基苯纖維二糖苷、對(duì)硝基苯：分析純，阿拉丁試劑(上海)有限公司；

木糖、羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)、氯化鈉、間苯三酚、瓊脂粉、冰乙酸、苯酚、濃硫酸、三氯乙酸、無(wú)水乙醇：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

恒溫恒濕培養(yǎng)箱：SPX-150C型，上海遜博實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；

醒發(fā)箱：SPC-40SP型，新麥機(jī)械(無(wú)錫)有限公司；

冷凍離心機(jī)：1850R型，湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開(kāi)發(fā)有限公司；

切片機(jī)：SM-302型，新麥機(jī)械(無(wú)錫)有限公司；

攪拌機(jī)：TDL-5SM-25型，新麥機(jī)械(無(wú)錫)有限公司；

烤箱：SM-503型，新麥機(jī)械(無(wú)錫)有限公司；

全溫振蕩培養(yǎng)箱：HZL-F160型，太倉(cāng)市強(qiáng)樂(lè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；

pH計(jì)：FE-20型：梅特勒—托利多國(guó)際貿(mào)易(上海)有限公司；

紫外分光光度計(jì)：TU-1810型，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；

全質(zhì)構(gòu)分析儀：CT3型，美國(guó)Brookfield公司；

超快速氣相色譜電子鼻：HeraclesⅡ型，上海瑞玢貿(mào)易公司。

1.3 方法

1.3.1 全麥酸面團(tuán)的制備

(1) 采用食竇魏斯氏菌單菌發(fā)酵的全麥酸面團(tuán)(WCF)：將食竇魏斯氏菌接入MRS培養(yǎng)基中，活化2代后(37 ℃培養(yǎng)24 h為活化一代)，離心(6 000 r/min，5 min)，洗滌2次后得到T5菌泥。按照DY值(面團(tuán)與面粉質(zhì)量之比乘以100)為200制作100 g全麥酸面團(tuán)WCF，接種量7.7 lg (CFU/g)，添加5 g蔗糖后混合均勻，置于恒溫培養(yǎng)箱(30 ℃)中發(fā)酵24 h。

(2) 采用馬克斯克魯維酵母單菌發(fā)酵的全麥酸面團(tuán)(KMF)：將馬克斯克魯維酵母接入至YM肉湯培養(yǎng)基中進(jìn)行活化，后續(xù)步驟同1.3.1(1)。

(3) 采用混菌發(fā)酵的全麥酸面團(tuán)(MBF)：將經(jīng)活化的培養(yǎng)基體積比為1∶50的食竇魏斯氏菌和馬克斯克魯維酵母接種制作混菌發(fā)酵酸面團(tuán)MBF，其接種量7.7 lg (CFU/g)、蔗糖添加量10%(以全麥粉為基礎(chǔ))、DY值為200的條件接種制作酸面團(tuán)，發(fā)酵方式同1.3.1(1)。

1.3.2 發(fā)酵過(guò)程中全麥酸面團(tuán)的菌株生長(zhǎng)曲線和酸度變化

(1) 全麥酸面團(tuán)菌落總數(shù)：通過(guò)每隔2 h監(jiān)測(cè)酸面團(tuán)中食竇魏斯氏菌和馬克斯克魯維酵母的菌落數(shù)反映菌株生長(zhǎng)特性及其相互作用。將10 g樣品放入90 mL無(wú)菌生理鹽水中搖勻，稀釋至合適的濃度，分別取樣品液100 μL涂布接種于MRS和YM固體培養(yǎng)基，于37 ℃與30 ℃的環(huán)境下培養(yǎng)48 h后，進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)，樣品重復(fù)計(jì)數(shù)3次。

(2) 全麥酸面團(tuán)pH和TTA：通過(guò)每隔2 h監(jiān)測(cè)酸面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程pH值和總可滴定酸度(TTA)的變化來(lái)反映食竇魏斯氏菌和馬克斯克魯維酵母的酸化作用。其測(cè)試方法參照AACC方法(2000)02-52。

1.3.3 纖維素酶(內(nèi)、外切葡聚糖酶，β-葡萄糖苷酶)、木聚糖酶活力測(cè)定

(1) 粗酶液的提?。簠⒄諚钗牡10]11-14的方法。

(2) 內(nèi)切葡聚糖酶活力測(cè)定：參照Dhillon等[14]的方法。以2.0～12.0 μmol/mL葡萄糖繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算內(nèi)切葡聚糖酶酶活。

(3) 外切葡聚糖酶活力測(cè)定：參照楊文丹[10]11-12的方法。以0.01～0.06 μmol/mL對(duì)硝基苯酚溶液繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算外切葡聚糖酶酶活。

(4)β-葡萄糖苷酶活力測(cè)定：結(jié)合錢(qián)超的方法[15]。使用0.01～0.06 μmol/mL對(duì)硝基苯酚為標(biāo)樣繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算酶活。

(5) 木聚糖酶活力測(cè)定：結(jié)合Chapla等[16]的方法測(cè)定木聚糖酶活力。采用0.2～0.8 μmol/mL木糖繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算木聚糖酶酶活。

1.3.4 可溶/不溶阿拉伯木聚糖測(cè)定 采用Zhao等[17]的方法將1.0 g全麥酸面團(tuán)與20 mL去離子水震蕩提取可溶性阿拉伯木聚糖(WEAX)。使用Kiszonas等[18]的方法對(duì)總阿拉伯木聚糖含量(AX)進(jìn)行測(cè)定。采用Douglas[19]的方法繪制AX標(biāo)準(zhǔn)曲線。水不溶性阿拉伯木聚糖(WUAX)為AX與WEAX的差值。

1.3.5 胞外多糖(EPS)產(chǎn)量測(cè)定 采用Tang等[12]的方法對(duì)EPS進(jìn)行提取后，利用苯酚硫酸法[20]測(cè)定溶液中多糖的含量。

1.3.6 全麥面包的制備 表1展示了普通小麥面包(KBB)、對(duì)照全麥面包(QBB)、采用食竇魏斯氏菌T5發(fā)酵的全麥酸面團(tuán)面包(WCB)、采用馬克斯克魯維酵母發(fā)酵的全麥酸面團(tuán)面包(KMB)、采用混菌發(fā)酵的全麥酸面團(tuán)面包(MBB)的制作配方。

不同面包的制作工藝為：將除黃油外的原料投入攪面缸，提前將鹽和糖溶解到水中，慢速混合攪拌3 min再快速攪拌1 min 形成少量面筋。加入黃油，慢速混合3 min，高速攪拌2 min 至面筋完全擴(kuò)展完成。松弛面團(tuán)5 min后分割成90 g/個(gè)的面團(tuán)，面團(tuán)搓圓后繼續(xù)松弛10 min，放進(jìn)溫度為38 ℃，RH為85%的恒溫恒濕箱發(fā)酵120 min，取出后在上火210 ℃、底火170 ℃的烤箱中焙烤22 min，取出后脫模冷卻2 h得到成品面包。

1.3.7 全麥酸面團(tuán)面包烘焙和風(fēng)味特性

(1) 比容測(cè)定：待面包冷卻后，參照楊文丹[10]14-16的方法測(cè)定，重復(fù)3次取平均值。

(2) 全質(zhì)構(gòu)測(cè)定：面包冷卻1 h后，使用切片機(jī)切成10 mm的均勻薄片，全質(zhì)構(gòu)測(cè)定參數(shù)設(shè)置：P/36，壓縮程度40%，測(cè)試間隔時(shí)間1 s。每組面包重復(fù)3次試驗(yàn)取平均值[10]14-16。

(3) 超快速電子鼻HeraclesⅡ分析：取全麥面包樣品3 g，置于20 mL頂空瓶中，于50 ℃烘箱中30 min。采用Yang等[21]的方法分析全麥面包樣品，得到電子鼻數(shù)據(jù)輸出雷達(dá)指紋圖譜和PCA分析圖。

(4) 感官品評(píng)得分：選取24位經(jīng)過(guò)感官品評(píng)訓(xùn)練的人員通過(guò)9分嗜好評(píng)分法對(duì)面包外觀、色澤、口感、風(fēng)味及整體可接受度五維度進(jìn)行感官品評(píng)分析[22]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016、Origin 9.1和SPSS來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、繪圖、顯著性分析和主成分分析(PCA)，數(shù)據(jù)、圖表中均采用字母上標(biāo)來(lái)表示顯著性分析結(jié)果，字母不同表示具有顯著性差異(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 全麥酸面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中菌株的生長(zhǎng)情況及酸度變化

2.1.1 菌落總數(shù) 圖1展示了酸面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中食竇魏斯氏菌和馬克斯克魯維酵母的生長(zhǎng)曲線，結(jié)果表明在WCF中的食竇魏斯氏菌穩(wěn)定期菌落數(shù)達(dá)到9.51 lg (CFU/g)，而MBF中食竇魏斯氏菌T5的菌落數(shù)達(dá)到9.61 lg (CFU/g)，原因在于馬克斯克魯維酵母在酸面團(tuán)發(fā)酵代謝過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生食竇魏斯氏菌生長(zhǎng)代謝所需的維生素與氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而促進(jìn)其更好的生長(zhǎng)[23]。相比于食竇魏斯氏菌，馬克斯克魯維酵母的生長(zhǎng)穩(wěn)定性較強(qiáng)，KMF和MBF組中馬克斯克魯維酵母穩(wěn)定期的菌落數(shù)分別為8.21，8.09 lg (CFU/g)，原因在于食竇魏斯氏菌產(chǎn)生的低pH值環(huán)境或食竇魏斯氏菌與馬克斯克魯維酵母競(jìng)爭(zhēng)碳源，從而一定程度上抑制馬克斯克魯維酵母的生長(zhǎng)[24]。

圖1 全麥酸面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中食竇魏斯氏菌和馬克斯克魯維酵母的生長(zhǎng)曲線

Figure 1 The growth curve ofWeissellacibariaandKluyveromycesmarxianusduring the fermentation of whole wheat sourdough

2.1.2 pH和TTA 由圖2可知，全麥酸面團(tuán)的pH值隨發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)，TTA與pH值呈反相關(guān)。比較混菌發(fā)酵和單菌發(fā)酵組結(jié)果，混菌發(fā)酵的酸面團(tuán)酸化速率介于兩種單菌發(fā)酵之間。隨著食竇魏斯氏菌的引入，相比于僅含馬克斯克魯維酵母的酸面團(tuán)，混菌組的酸化速率顯著上升。低pH環(huán)境有利于激活全麥粉中的內(nèi)源性蛋白酶和淀粉酶活性以及β-葡萄糖苷酶活力，有利于游離氨基酸和可溶性糖的代謝，改善酵母產(chǎn)氣從而改善全麥面團(tuán)的面筋結(jié)構(gòu)。

TTA是評(píng)價(jià)面團(tuán)酸化動(dòng)力學(xué)的有力指標(biāo)，酸面團(tuán)發(fā)

圖2 WCF、KMF和MBF全麥酸面團(tuán)的pH與TTAFigure 2 The pH and TTA of WCF, KMF and MBF

酵過(guò)程中有機(jī)酸的積累是造成TTA增大的主要原因之一，在最后發(fā)酵階段TTA存在增加趨勢(shì)，但體系中pH無(wú)明顯變化。其原因在于全麥粉中灰分含量高，對(duì)pH具有緩沖作用，從而維持體系的pH穩(wěn)定。

2.2 纖維素酶(內(nèi)、外切葡聚糖酶，β-葡萄糖苷酶)、木聚糖酶活力

圖3展示了全麥酸面團(tuán)在單菌與混菌發(fā)酵作用24 h后纖維素酶(內(nèi)切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶)及木聚糖酶活力。WCF組發(fā)酵后的內(nèi)、外切葡聚糖酶活力最低，而KMF與MBF中的內(nèi)、外切葡聚糖酶活力無(wú)顯著性差異。MBF組發(fā)酵24 h后內(nèi)切葡聚糖酶活力達(dá)到7.33 U/g，外切葡聚糖酶活力達(dá)到1.35 U/g。圖3(c)表明KMB組中β-葡萄糖苷酶活力最高，24 h后達(dá)到14.41 U/g。其原因主要為兩方面：① 由于內(nèi)、外葡聚糖酶活力較高，能為β-葡萄糖苷酶提供充分的底物；② 由于馬克斯克魯維酵母自身能分泌較多的胞外β-葡萄糖苷酶[10] 3-4。而MBF組中β-葡萄糖苷酶活力為略低于KMB組，為13.59 U/g，其原因?yàn)樗崦鎴F(tuán)發(fā)酵后期的乳酸菌酸性較強(qiáng)，從而抑制酵母菌生長(zhǎng)。

圖3(d)展示了不同類(lèi)型酸面團(tuán)發(fā)酵24 h的木聚糖酶活力，MBF>KMB>WCF，且混菌發(fā)酵與單菌發(fā)酵具有顯著性差異。Dhillon等[14]和Hansen等[25]研究結(jié)果表明麥麩本身含有一定量的木聚糖酶。木聚糖酶活力在發(fā)酵前期由于內(nèi)源性酶被激活會(huì)有明顯的上升，后期活力有所下降，可能與底物限制以及產(chǎn)物的反饋抑制有關(guān)[26]。而混菌發(fā)酵24 h后木聚糖酶活力達(dá)到2.81 U/g，表明可能混菌發(fā)酵過(guò)程中反饋抑制作用較弱，更有利于木聚糖酶保持活力。

2.3 全麥酸面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中可溶性/不溶性阿拉伯木聚糖組成變化

阿拉伯木聚糖是全麥粉中重要的組分，未發(fā)酵前的AX的初始平均含量為8.95%，其中WEAX含量為0.77%。經(jīng)過(guò)24 h酸面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程，體系中的WEAX含量都有所增加(見(jiàn)圖4)。其中KMF和MBF中的WEAX含量增加明顯，MBF組和KMF組WEAX含量分別為1.89，1.75 g/100 g，WEAX含量分別增加了145.5%，127.2%，結(jié)合木聚糖酶酶活的結(jié)果說(shuō)明，體系中的WEAX含量與木聚糖酶活力直接呈正相關(guān)[如圖3(d)]，其原因在于木聚糖酶通過(guò)切割阿拉伯木聚糖的主鏈，降低其聚合度，生成小分子片段木寡糖、木聚糖以及游離木糖等可溶性阿拉伯木聚糖[27]。而WCF組發(fā)酵24 h后WEAX含量最低，為1.20 g/100 g，僅增加55.8%，其原因可能是乳酸菌發(fā)酵24 h后過(guò)度產(chǎn)酸，過(guò)低的pH抑制了大部分木聚糖酶酶活，降低AX降解。此外，無(wú)論在單菌與混菌酸面團(tuán)的發(fā)酵，WUAX含量均出現(xiàn)下降。

圖3 含有不同菌種的全麥酸面團(tuán)發(fā)酵24 h后各纖維素酶酶活活力Figure 3 The cellulase activity of whole wheat sourdough containing different strains after 24 h fermentation

2.4 發(fā)酵全麥酸面團(tuán)EPS產(chǎn)量

圖5展示了利用苯酚硫酸法測(cè)定的EPS含量標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=0.043 6x-0.044 7 (R2=0.999 1)。圖6結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)24 h發(fā)酵后，WCF組與MBF組的EPS產(chǎn)量分別為6.57，7.54 g/kg，遠(yuǎn)大于KMF的EPS產(chǎn)量(2.51 g/kg)。食竇魏斯氏菌以蔗糖作為糖基供體，通過(guò)葡糖基轉(zhuǎn)移酶合成葡聚糖，從而增加EPS產(chǎn)量[28]。相比于WCF組，MBF組的EPS產(chǎn)量較高結(jié)合菌落數(shù)結(jié)果，其原因可能在于馬克斯克魯維酵母在酸面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)生的氨基酸、維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可供食竇魏斯氏菌更好的生產(chǎn)[24]，進(jìn)而促進(jìn)全麥酸面團(tuán)體系中的EPS生成。

圖4 全麥酸面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中可溶性/不可溶性阿拉伯木聚糖含量變化

Figure 4 Content changes WEAX and WUAX during fermented process of whole wheat sourdoughs

2.5 全麥酸面團(tuán)面包烘焙和風(fēng)味特性

2.5.1 比容 表2中的面包比容結(jié)果顯示，QBB面包比容最小，為5.20 mL/g。因?yàn)槿湻鄣募尤霚p少了高筋粉比例，面筋含量大幅度減少，并且全麥粉中的膳食纖維破壞了面團(tuán)面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)連續(xù)性，影響面包中氣泡的穩(wěn)定性，導(dǎo)致其持氣性差[3]。相比QBB，添加全麥酸面團(tuán)后面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)得到強(qiáng)化，全麥面包比容得到明顯提升，KMB組比容增加18.84%，原因在于酵母產(chǎn)氣促進(jìn)面團(tuán)膨松，很大程度上可歸因于木聚糖酶對(duì)AX組分的降解。Courtin等[29]認(rèn)為木聚糖酶促進(jìn)WUAX溶解，釋放WEAX，從而降低WUAX對(duì)面團(tuán)面筋體系的消極影響，進(jìn)而增加面筋得率。MBB組的比容最大，達(dá)到6.47 mL/g，除WEAX和WUAX含量變化作用外，食竇魏斯氏菌的高產(chǎn)EPS特性在全麥面包體系中起到了關(guān)鍵作用，EPS作為生物親水膠體能促進(jìn)其與谷蛋白之間的交聯(lián)作用，增強(qiáng)面團(tuán)穩(wěn)定性和持氣能力，從而改善全麥面包的烘焙特性[30]。

圖5 EPS含量(葡萄糖)標(biāo)準(zhǔn)曲線(苯酚硫酸法)

Figure 5 Standard curve of EPS (glucose) production (Phenol-sulfuric acid method)

圖6 全麥酸面團(tuán)發(fā)酵24 h后EPS含量

Figure 6 The EPS content in whole wheat sourdoughs after 24 h fermentation

2.5.2 全質(zhì)構(gòu)分析 QBB面包芯硬度高達(dá)392.0 g，而酸面團(tuán)發(fā)酵全麥面包的面包芯結(jié)構(gòu)更加柔軟，這歸因于馬克斯克魯維酵母發(fā)酵全麥酸面團(tuán)中的纖維素酶、木聚糖酶酶活的提升及食竇魏斯氏菌產(chǎn)生的EPS。木聚糖酶可以改善全麥面包的質(zhì)構(gòu)特性，原因在于木聚糖酶水解阿拉伯木聚糖后，其持水能力降低，釋放的水分促進(jìn)了面團(tuán)體系中面筋蛋白的水合，酶解后產(chǎn)生的小分子WEAX以及少量寡糖、單糖可為酵母提供碳源用于面團(tuán)發(fā)酵產(chǎn)氣，增大了面包體積，導(dǎo)致硬度顯著降低，彈性顯著增加[31]。而乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的EPS能明顯改善面包的質(zhì)構(gòu)特性的原因在于其能提高面團(tuán)乳化特性、增加面筋網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)和增強(qiáng)面團(tuán)持水性[30]。

表2 不同類(lèi)型面包烘焙特性分析?Table 2 The baking characteristics analysis of different types of bread

2.5.3 HeraclesⅡ電子鼻香氣成分特征分析 圖7外圍表示14種檢測(cè)器下特征香氣成分的信號(hào)強(qiáng)度。相比于QBB組，檢測(cè)器1、4、5、9以及11的檢測(cè)信號(hào)在KMB和MBB組中明顯增強(qiáng)，而這些檢測(cè)器都能檢測(cè)出的特征性香味是芳香族化合物[21]。此外，檢測(cè)器4、5以及檢測(cè)器9還能檢測(cè)出有機(jī)酸酯、萜烯類(lèi)、醇類(lèi)以及脂肪烴類(lèi)。說(shuō)明在混菌發(fā)酵全麥酸面團(tuán)過(guò)程中，部分羰基類(lèi)以及烷烴類(lèi)的風(fēng)味化合物消失或轉(zhuǎn)化成風(fēng)味更強(qiáng)的醇類(lèi)、酸類(lèi)和酯類(lèi)等風(fēng)味化合物。WCB中由于乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的乙酸是引起差異的主要原因，KMB和MBB中由于酵母菌或酵母與乳酸菌的協(xié)同作用，合成了更多的醇類(lèi)、酯類(lèi)以及芳香族化合物。由于酯類(lèi)物質(zhì)閾值低，在相同含量下具有更濃郁的酒香、果香和花香[13]。KMB和MBB組的風(fēng)味化合物相對(duì)含量明顯高于QBB和WCB組，說(shuō)明含有馬克斯克魯維酵母的混菌發(fā)酵全麥面包的風(fēng)味強(qiáng)度優(yōu)于單一乳酸菌發(fā)酵的，而KMB與MBB的風(fēng)味強(qiáng)度差異不大。

在圖8中，樣品間的DI值為98，說(shuō)明各樣品間風(fēng)味存在明顯差異。PCA總體貢獻(xiàn)率達(dá)到99.7%，說(shuō)明該P(yáng)CA分析方法能夠準(zhǔn)確描述樣品之間的差異。從圖8中結(jié)果表明，馬克斯克魯維酵母的引入是造成各樣品間風(fēng)味差異的主要原因，主要差距體現(xiàn)于PC1上；而引入食竇魏斯氏菌對(duì)全麥基質(zhì)的面包產(chǎn)品的風(fēng)味改善則是主要體現(xiàn)在PC2上。此外，可看出WCB組和QBB組在電子鼻檢測(cè)器下風(fēng)味化合物含量無(wú)明顯差異。而KMB組與MBB組比較相近，與風(fēng)味化合物的雷達(dá)圖結(jié)果一致。因此，不同酸面團(tuán)發(fā)酵形式對(duì)全麥酸面團(tuán)風(fēng)味有較大影響，混菌發(fā)酵組香氣明顯優(yōu)于單一乳酸菌發(fā)酵組。

圖7 全麥酸面團(tuán)面包樣品的Heracles Ⅱ雷達(dá)圖

Figure 7 The heracles Ⅱ radar image of whole wheat sourdough breads

圖8 全麥酸面團(tuán)樣品的Heracles Ⅱ 主成分分析圖

Figure 8 The heracles Ⅱ principal component analysis (PCA) of whole wheat sourdoughs

2.5.4 感官品評(píng) 圖9表明，全麥粉經(jīng)過(guò)酸面團(tuán)發(fā)酵處理后，其外觀、口感、色澤以及風(fēng)味得到顯著性改善，乳酸菌與酵母菌在酸面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中的獨(dú)特的生長(zhǎng)代謝特性起到了關(guān)鍵性的作用，主要是乳酸菌代謝產(chǎn)生的EPS以及酵母代謝激活的各種水解酶對(duì)面筋網(wǎng)絡(luò)的改善作用。對(duì)比QBB和KMB組發(fā)現(xiàn)，酵母菌發(fā)酵可改善全麥面包的風(fēng)味，但對(duì)其外觀無(wú)顯著影響；對(duì)比QBB和WCB發(fā)現(xiàn)，僅引入乳酸菌單菌發(fā)酵全麥酸面團(tuán)能明顯改善全麥面包的外觀、色澤、口感，但風(fēng)味改善效果不明顯，同時(shí)終產(chǎn)品的酸味較強(qiáng)。在整體接受度維度評(píng)分中，得分最高的組別為MBB，與電子鼻和質(zhì)構(gòu)分析測(cè)定結(jié)果相符，經(jīng)過(guò)食竇魏斯氏菌和馬克斯克魯維酵母的發(fā)酵協(xié)同作用后，所得的全麥面包香氣更加濃郁，質(zhì)構(gòu)柔軟，同時(shí)具有更加飽滿(mǎn)的外觀。

圖9 不同組別的全麥面包的感官品評(píng)

Figure 9 Sensory evaluation result of different whole wheat breads

3 結(jié)論

馬克斯克魯維酵母的存在能夠促進(jìn)食竇魏斯氏菌的生長(zhǎng)，二者在全麥酸面團(tuán)體系中具有共生作用。從烘焙特性角度來(lái)看，混菌發(fā)酵中的馬克斯克魯維酵母通過(guò)提升體系中的纖維素酶酶活促進(jìn)體系中阿拉伯木聚糖的降解，體系中的WXAX含量增加至1.89 g/100 g，WUAX含量降低，進(jìn)而保護(hù)面筋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和全麥面包的烘焙特性；而混菌發(fā)酵中的食竇魏斯氏菌提高了全麥酸面團(tuán)中的EPS含量，從而改善面包比容和質(zhì)構(gòu)。從風(fēng)味角度來(lái)看，混菌發(fā)酵中的馬克斯克魯維酵母大大改善了全麥面包的風(fēng)味強(qiáng)度，同時(shí)感官評(píng)定中取得最高的整體可接受度。結(jié)果表明，具有協(xié)同作用的混菌發(fā)酵更有利于改善全麥面包烘焙與風(fēng)味特性。

采用混菌發(fā)酵制作的全麥面包品質(zhì)和風(fēng)味較好，后續(xù)將研究蕎麥、藜麥等其他基質(zhì)中不同前體物質(zhì)經(jīng)過(guò)混菌發(fā)酵后對(duì)面包風(fēng)味的影響，為系統(tǒng)性開(kāi)發(fā)天然營(yíng)養(yǎng)的面包提供技術(shù)支撐。