乳酸菌發(fā)酵酸面團對青麥仁面包品質(zhì)的影響

郭東旭，張康逸，高玲玲，張 燦，趙 迪

(河南省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究中心，河南省全谷物小麥制品加工國際聯(lián)合實驗室，河南省全谷物鮮食加工工程技術(shù)研究中心，河南鄭州450002)

酸面團是由谷物、水和具有活性的微生物經(jīng)自 然發(fā)酵制得的一種面團［1］，是谷物食品生產(chǎn)中應(yīng)用最古老的加工技術(shù)之一。酸面團發(fā)酵技術(shù)可以改善面團流變學特性，提高面團加工特性，改善面包質(zhì)構(gòu)［2］，延長產(chǎn)品貨架期［3］，賦予面包特殊風味［4］，同時能夠改善面包的營養(yǎng)價值［5］，減輕過敏體質(zhì)人群不適癥狀［6］等。酸面團中微生物種類繁多，各成分之間相互作用產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物，其中乳酸菌是酸面團發(fā)酵中的主要微生物［7］，乳酸菌在面團發(fā)酵過程中通過降解蛋白質(zhì)、糖類等使原料酸化，產(chǎn)生胞外多糖、氨基酸、乳酸、細菌素等［8］，從而影響面團的發(fā)酵、流變、烘焙特性等。

近年來，國內(nèi)外學者對酸面團發(fā)酵技術(shù)及其制品進行了深入的研究。Katina等［9］研究認為乳酸菌發(fā)酵可以提高全谷物面團的營養(yǎng)價值;Rizzello等［10］研究發(fā)現(xiàn)酸面團發(fā)酵能改善面包的營養(yǎng)、質(zhì)構(gòu)等特性;Thiele等［11］研究了酸面團中不同組分對面包風味物質(zhì)中氨基酸形成的影響;劉若詩等［12］研究了酸面團發(fā)酵劑對燕麥面包風味的影響，發(fā)現(xiàn)乳酸菌酸面團發(fā)酵能顯著提高面包中揮發(fā)性物質(zhì)的含量，使面包具有更濃郁的風味;鐘京等［13］研究發(fā)現(xiàn)添加適量麩皮酸面團能改善高纖維面包面團的流變發(fā)酵特性，乳酸菌發(fā)酵能顯著影響面包烘焙品質(zhì)，改善麩皮添加對面團流變發(fā)酵特性和烘焙品質(zhì)產(chǎn)生的不良影響;莊靚等［14］研究發(fā)現(xiàn)添加乳酸菌蕎麥酸面團后，面團的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)得到強化，制作的蕎麥酸面團面包比容增大，硬度降低，改善效果最明顯。

青麥仁是已經(jīng)生長飽滿、處于乳熟期的小麥粒，富含α、β淀粉酶和膳食纖維等多種營養(yǎng)成分，有助人體消化、降低血糖的功能。由于青麥仁中面筋蛋白含量較少，且膳食纖維含量較高，將其添加到面包中，往往會對產(chǎn)品品質(zhì)有一定的影響，比如面包硬度較大、比容小、口感較差等，而有關(guān)酸面團對青麥仁面包品質(zhì)影響的研究尚未見報道，因此本文研究了乳酸菌發(fā)酵酸面團對青麥仁面包品質(zhì)的影響，以期為開發(fā)營養(yǎng)健康、品質(zhì)優(yōu)良的青麥仁面包提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新良原味面包粉(水分含量12.69%，灰分含量0.52%，蛋白含量13.98%，膳食纖維含量8.64%)新鄉(xiāng)良潤全谷物食品有限公司;青麥仁粉(水分含量10.31%，灰分含量1.7%，蛋白含量11.74%，膳食纖維含量12.56%)河南省農(nóng)科院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究所;燕牌高活性干酵母(耐高糖，發(fā)酵力1380)廣西丹寶利酵母有限公司;植物乳桿菌標準菌株Biogreen300 丹尼斯克(中國)有限公司;MRS肉湯培養(yǎng)基 北京奧博星生物技術(shù)有限公司;黃油 南海油脂工業(yè)有限公司;食鹽、白砂糖等 均為市售食品級。

SM－25攪拌機、SPC－40SP醒發(fā)箱 無錫新麥機械有限公司;7890A－5975C氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國Agilent公司;DB－5MS毛細管色譜柱(60 m×0.32 mm，1μm)美國J＆W公司;SPME57348－U頂空固相微萃取裝置 美國Supelco公司;THB－402型超凈工作臺 無錫一凈凈化儀器設(shè)備廠;TMS－Pro型食品物性分析儀 美國Food Technology Corporation公司;APX－150C型恒溫恒濕培養(yǎng)箱 上海博訊實業(yè)集團有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 乳酸菌發(fā)酵酸面團的制備 將植物乳桿菌接入MRS肉湯培養(yǎng)基，在恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h(37℃)，吸取100μL混勻后的菌液到5 mL液體培養(yǎng)基中，2次活化后培養(yǎng)至對數(shù)生長期后期(菌體濃度＞108CFU/mL)，在4000 r/min條件下離心20 min，用無菌生理鹽水洗滌2次得到菌泥。按m(青麥仁粉)∶m(水)=1∶1，加入質(zhì)量分數(shù)0.25%上述菌泥，混合均勻后于恒溫恒濕培養(yǎng)箱中培養(yǎng)(培養(yǎng)溫度30℃，相對濕度85%)，發(fā)酵至pH4.0［15］。

1.2.2 面包的制備 不同面包的制作配方見表1(以總粉質(zhì)量為100%，其他配料按其與總粉質(zhì)量分數(shù)比例添加)［14］，制作工藝為:將除黃油外的各種配料加入到攪拌機中，將面團攪打至面筋擴展階段，再加入黃油，繼續(xù)攪拌至面筋完全階段后，面團蓋上保鮮膜，于室溫下松弛15 min，分割面團150 g/個，搟成牛舌裝，3個一組放入吐司盒中，于醒發(fā)箱中醒發(fā)100 min(38℃，RH 85%)，待面團發(fā)至吐司盒八分滿時取出，烘烤(上火200℃、下火160℃、40 min)得到成品，待面包冷卻后裝入密封袋中，置于4℃條件下貯藏。

表1 不同面包樣品配方(%)Table 1 The formulation of different kinds of bread(%)

1.2.3 面包質(zhì)構(gòu)特性的測定 將面包樣品從4℃冰箱取出后在室溫下恢復1 h后，將面包均勻切成20 mm厚度的面包片，分別測定不同樣品儲藏1、2、3、4、5、6、7 d時面包的質(zhì)構(gòu)參數(shù)，每個樣品平行測定3次，結(jié)果取平均值，選取硬度、彈性、咀嚼性為分析指標。參數(shù)設(shè)置:選擇TPA模式，探頭型號P/50，測前速 率1.0 mm/s，測 試 速 率3.0 mm/s，測 后 速 率1.0 mm/s，兩次壓縮時間間隔5 s，下壓距離40 mm，感應(yīng)力5 g，壓縮比50%［16－17］。

1.2.4 面包感官評價 選取10名經(jīng)過培訓的專業(yè)評價員(5男、5女)組成評價小組，分別對面包的色澤、組織結(jié)構(gòu)、風味、口感等進行綜合評價，結(jié)果取平均值，評價標準見表2。

1.2.5 酶法測定面包貯藏過程的老化度 取面包芯適量，用粉碎機粉碎過100目篩后備用。通過α－淀粉酶與葡萄糖淀粉酶作用于樣品，測定葡萄糖含量。取100 mg樣品，加入15 mL p H=6.9的磷酸緩沖液，隨后加入2 mLα－淀粉酶(250 U)與1 mL葡萄糖淀粉酶(100 U)，置于37℃下水浴。利用DNS法測定反應(yīng)過程中生成的葡萄糖的含量，計算出面包的老化度［18］。每個樣品測試3次，取平均值。樣品中淀粉的老化度可通過慢消化性淀粉(SDS)的質(zhì)量分數(shù)來表征:

表2 面包感官評價標準Table 2 The sensory evaluation grading of bread

式中:SDS為樣品中慢消化性淀粉質(zhì)量分數(shù)，%;G為水解12 h后產(chǎn)生的葡萄糖質(zhì)量，mg;D為水解20 min后產(chǎn)生的葡萄糖質(zhì)量，mg;F為淀粉理論上水解產(chǎn)生的葡萄糖質(zhì)量，mg。

1.2.6 面包中揮發(fā)性風味物質(zhì)分析

1.2.6.1 揮發(fā)性成分的頂空固相微萃取 將制作好的面包芯分割成約5 mm×5 mm×3 mm的碎片，放入15 mL SPME樣品瓶中，樣品約占瓶子體積的3/5，蓋上瓶蓋，把樣品瓶置于60℃恒溫水浴中，并將已老化好的萃取頭插入到樣品瓶的上空，頂空萃取40 min，然后使纖維頭退回到針頭內(nèi)，拔出萃取頭進樣。

1.2.6.2 GC－MS分析 GC條件:DB－5MS毛細管色譜柱(60 m×0.32 mm，1μm);升溫程序:起始溫度40℃，保留1 min，然后以6℃/min升溫至160℃，接著以10℃/min升溫至250℃，保留10 min。

MS條件:電子電離源;電子能量70 eV;進樣孔溫度250℃;發(fā)射電流200μA;離子源溫度200℃;采集方式設(shè)定為全掃描;質(zhì)量掃描范圍m/z 33～495。

對GC－MS圖譜進行計算機分析和人工檢索，把每個峰與NIST 08和Wiley 7.0譜庫相匹配檢索定性，參考匹配度、純度大于800作為鑒定依據(jù)，采用峰面積歸一化法計算相對含量［19］。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所得數(shù)據(jù)均為3次實驗的平均值，采用Excel 2010和SPSS 19.0對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計處理、差異顯著性分析，其中顯著性差異水平為P＜0.05，用Origin 8.0進行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同面包質(zhì)構(gòu)分析

不同面包樣品在貯藏期間質(zhì)構(gòu)指標如表3所示，由表3可以看出，3種面包樣品的硬度都隨貯藏時間的延長而增大，這是由于面包在貯藏過程中發(fā)生淀粉老化，導致樣品硬度增大，口感變差;貯藏1～7 d，添加了酸面團的面包與青麥仁面包的硬度存在顯著性差異(P＜0.05)，第5 d開始，小麥面包與青麥仁酸面團面包的硬度不存在顯著性差異(P＞0.05)，兩者與青麥仁面包的硬度均存在顯著性差異(P＜0.05)，貯藏第7 d時，青麥仁面包、青麥仁酸面團面包的硬度與小麥面包相比分別增加了23.59%、7.25%，這表明加入青麥仁粉后，樣品的硬度明顯增大，這是因為青麥仁粉中幾乎不含面筋蛋白，且膳食纖維含量較高，添加青麥仁粉后，面團的面筋含量與面筋指數(shù)均降低，影響了面團面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，從而影響了面包的質(zhì)地;而加入酸面團后，則能明顯改善樣品的硬度，這與張思佳等［20］的研究一致，這可能是因為在發(fā)酵過程中，青麥仁粉中的膳食纖維被酸面團中的酶作用而降解，減少了對面團面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的破壞，同時酸面團能改善面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的持氣性，進而改善面團的發(fā)酵特性，提高青麥仁面包的比容，而面包的比容與硬度存在一定的負相關(guān)性，面包比容越大，硬度越小，因此青麥仁酸面團面包質(zhì)地松軟，品質(zhì)較青麥仁面包得到明顯改善［21］。

由表3可以看出，3種樣品的彈性都隨貯藏時間的延長呈下降趨勢，其中青麥仁面包的彈性下降幅度最大，而彈性與面包品質(zhì)成正相關(guān)，數(shù)值越大，樣品口感越好，筋道爽口［22］。同一貯藏天數(shù)下，3種樣品的彈性大小為:小麥面包＞青麥仁酸面團面包＞青麥仁面包，與小麥面包相比，加入青麥仁粉后，面包的彈性顯著下降(P＜0.05)，而加入酸面團后貯藏4～7 d，則與小麥面包不存在顯著性差異(P＞0.05)，表明酸面團的加入能顯著改善樣品的彈性，在第7 d時，青麥仁酸面團面包的彈性比青麥仁面包高11.11%。

由表3可以看出，3種樣品的咀嚼性都隨貯藏時間的延長呈上升趨勢，且與貯藏期間樣品硬度的變化趨勢類似，咀嚼性與面包品質(zhì)成負相關(guān)，其數(shù)值越大，面包吃起來越硬，口感品質(zhì)越差［23］。3種樣品中，青麥仁面包的咀嚼性最大，而加入酸面團后，樣品的咀嚼性顯著下降(P＜0.05)，在第7 d時，青麥仁面包的咀嚼性比青麥仁酸面團面包高16.41%，青麥仁粉的添加使得樣品質(zhì)地變差，咀嚼性增大，降低了面團中面筋蛋白含量，影響了面團面筋網(wǎng)絡(luò)的形成，影響面團發(fā)酵時的膨發(fā)力與持氣力，從而導致面包組織結(jié)構(gòu)緊實，咀嚼性增大;而酸面團作為一種天然面團改良劑，在發(fā)酵過程中，其酸性環(huán)境能促進蛋白水解作用，促進面筋擴展，改變面團持氣性，提高面團延展性，改善面包質(zhì)地。

表3 不同面包質(zhì)構(gòu)分析Table 3 Texture analysis of different bread

2.2 不同面包感官評價分析

不同面包感官評分如表4所示，由表4可以看出，隨著貯藏時間的延長，3種樣品的感官得分均呈下降趨勢，從第3 d開始，青麥仁酸面團面包與小麥面包得分基本一致，且不存在顯著性差異(P＞0.05)，表明酸面團面包的品質(zhì)與小麥面包相差無幾。與第1 d相比，第7 d時3種樣品的感官得分分別下降了21.79%、19.04%、17.78%，其中添加了酸面團的樣品得分下降幅度最小，表明酸面團能有效延緩面包品質(zhì)的劣變。在同一貯藏時間條件下，加入青麥仁粉后，樣品的感官得分低于小麥面包，這是因為青麥仁中面筋蛋白含量較低，膳食纖維含量較高，添加之后樣品表皮顏色發(fā)暗，顆粒感較明顯，口感較硬，切開后內(nèi)部紋理粗糙，氣孔較大，組織結(jié)構(gòu)不細膩，因此感官得分較低，但加入青麥仁粉后，樣品具有青麥仁獨特的清香味，這是區(qū)別于小麥面包的一個特點。而在青麥仁面包中加入酸面團后，樣品的感官得分均高于青麥仁面包，品質(zhì)得到明顯改善，在外觀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、口感、風味等方面均有提高，這是因為加入酸面團后，面團的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)得到改善，持氣性增加，外觀更加飽滿，內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)細膩，疏松多孔，在保留青麥仁特有清香味的同時，又賦予樣品更為獨特的風味［24］，從而得到消費者認可。

表4 不同面包感官評分(分)Table 4 Sensory scores of different bread(score)

2.3 不同面包慢消化性淀粉含量(SDS)的變化

不同面包貯藏期間慢消化性淀粉含量(SDS)的變化如圖1所示，由圖1可知，在第1 d時，小麥面包、青麥仁面包、青麥仁酸面團面包的SDS分別為18.24%、15.88%、15.36%，3種面包樣品的SDS含量都隨貯藏時間的延長而升高，第7 d時3種樣品的SDS分別為43.25%、37.42%、35.23%，其中小麥面包的SDS變化幅度最高，與小麥面包相比，青麥仁面包的SDS升高較慢，這可能是因為青麥仁是在乳熟后期收割，此時小麥籽粒開始沉積淀粉，但尚未完全成熟進入蠟熟期，青麥仁中淀粉含量比小麥粉低，在老化過程中，淀粉酶可利用水解的淀粉較少;而添加了酸面團的樣品其SDS則升高最慢，在第7 d時分別比小麥面包、青麥仁面包低8.02%、2.19%，表明酸面團能有效延緩面包的老化，這可能是在發(fā)酵過程中乳酸菌能夠產(chǎn)生有機酸，形成一個酸化環(huán)境，面團的pH降低，進而影響面包中水分的分布［25］，降低面包的淀粉消化率，并且酸面團生成的胞外多糖能增加面包的持水性，減少貯藏期內(nèi)水分在淀粉和蛋白質(zhì)之間的遷移，從而抑制淀粉老化［26］。

圖1 不同面包慢消化性淀粉含量(SDS)的變化Fig.1 Change of SDSin different kinds of bread

2.4 不同面包揮發(fā)性風味物質(zhì)分析

采用計算機檢索和人工解析各峰相應(yīng)的質(zhì)譜圖，按面積歸一法計算相對含量，分析結(jié)果見表5;3個面包樣品中共檢測出68種風味物質(zhì)，主要包括醇類、醛類、酸類、酯類、酮類、烴類，以及芳香雜環(huán)類化合物，不同樣品中揮發(fā)性風味物質(zhì)種類和含量不同，其中小麥面包、青麥仁面包、青麥仁酸面團面包分別檢測出32種、42種、46種風味物質(zhì)，其中有15種化合物共同存在于3種面包中，其在小麥面包、青麥仁面包、青麥仁酸面團面包中分別占84.41%、74.90%、78.64%，表明酸面團的添加增加了面包中揮發(fā)性風味物質(zhì)種類，改善了面包的風味。

添加酸面團后，樣品中的揮發(fā)性化合物增加到46種，其中丙基丙二酸、丁酸、3－癸烯－2－酮、庚酸、2，2，7，7－四甲基辛烷、壬烯、4－甲基十四烷、2－己基－1－辛醇、3－甲氧基十三烷基乙酸酯等物質(zhì)是青麥仁酸面團面包獨有的風味化合物，豐富了樣品的風味;同時，苯乙醇、癸酸乙酯、月桂酸乙酯等物質(zhì)含量也顯著升高，樣品中檢測出的5－戊基－2(3H)－二氫呋喃酮具有甜香、檸檬清香和可可香，癸醛具有柑橘的味道，3－羥基－2－丁酮具有淡奶油香，D－檸檬烯具有橙子及檸檬香氣，這些物質(zhì)均有助于樣品特殊風味的形成，改善青麥仁酸面團面包的風味。

不同面包揮發(fā)性風味物質(zhì)和類別統(tǒng)計結(jié)果見表6。研究表明當面粉灰分含量較高時，能增加其揮發(fā)性化合物的含量，影響面包的風味［27］。添加青麥仁粉后，樣品中揮發(fā)性化合物含量較高的是酯類、醇類、醛類，分別占比52.64%、13.12%、12.28%，其中，酯類、醇類、醛類物質(zhì)中相對含量最高的分別是辛酸乙酯、苯乙醇、庚醛。酯類物質(zhì)是一類闕值較低、易揮發(fā)的風味物質(zhì)，是發(fā)酵香氣成分中的主要呈香物質(zhì)［28］，而辛酸乙酯是其代表性物質(zhì)，一般有水果香氣，并有菠蘿、蘋果樣的香韻和果酒的酒香味;醇類物質(zhì)的風味閾值較高，通常具有芳香、植物香、酸敗和土氣味［29］。3種樣品所共有的醇類物質(zhì)主要是苯乙醇，苯乙醇是一種具有玫瑰花香、蜜香的芳香高級醇，具有柔和、愉快而持久的特點;醛類物質(zhì)屬于羰基化合物，閾值較低，在脂肪氧化中形成的速度很快，對風味貢獻也較大，正己醛具有青草味，這也是青麥仁面包區(qū)別于小麥面包特有的風味［30－31］。而添加酸面團后，樣品中揮發(fā)性化合物含量較高的是酯類、醇類、醛類，分別占比56.69%、13.72%、11.47%;與小麥面包、青麥仁面包相比，樣品中酸類物質(zhì)分別增加了72.1%、45.9%，這可能是因為在酸面團發(fā)酵過程，乳酸菌產(chǎn)生了有機酸，形成了一系列的酸類化合物，賦予樣品更柔和的酸味［12］;同時樣品中酯類、醇類物質(zhì)增加，而對面包風味貢獻不大的烴類則顯著下降，這與程曉燕的研究也一致［24］。

表5 不同面包揮發(fā)性風味物質(zhì)GC－MS分析結(jié)果Table 5 Composition of volatile flavor compounds in different breads determined by GC－MS

續(xù)表

表6 不同面包揮發(fā)性風味物質(zhì)分類統(tǒng)計結(jié)果Table 6 Analytical results of volatile flavor compound sorts in different kinds of bread

3 結(jié)論

將乳酸菌發(fā)酵后的酸面團添加到青麥仁面包中，能改善面團的發(fā)酵特性，面團的持氣性增大，樣品的硬度、咀嚼性顯著降低，彈性顯著增大(P＜0.05)，面包的品質(zhì)得到改善;加入酸面團后，樣品外觀飽滿，內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)細膩，疏松多孔，口感松軟，風味濃郁，感官評分更接近于小麥面包，與小麥面包不存在顯著性差異(P＞0.05);隨著貯藏時間的延長，第7 d時青麥仁酸面團面包中的SDS分別比小麥面包、青麥仁面包低8.02%、2.19%，酸面團生成的胞外多糖能增加面包的持水性，能有效延緩面包的老化;3種樣品分別檢測出32種、42種、46種風味物質(zhì)，有15種化合物共同存在于3種面包中，酸面團的添加引入了丙基丙二酸、丁酸、3－癸烯－2－酮、庚酸等9種酸面團面包獨有的風味物質(zhì)，與小麥面包、青麥仁面包相比，樣品中酯類、醇類物質(zhì)含量增加，烴類物質(zhì)含量下降，酸類物質(zhì)則分別增加了72.1%、45.9%，賦予了面包特有的酸味，5－戊基－2(3H)－二氫呋喃酮、癸醛、3－羥基－2－丁酮、D－檸檬烯等物質(zhì)則賦予了樣品多樣的風味;結(jié)果表明酸面團的添加對青麥仁面包的品質(zhì)有明顯的改善作用，為青麥仁面包的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。