副干酪乳桿菌對(duì)小麥發(fā)酵面團(tuán)流變特性與風(fēng)味的影響

王立峰，厲 珺，徐斐然，閆宇軒，肖 香，王世杰，艾連中，王海鷗

（1南京財(cái)經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院 江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心 南京 210023 2南京曉莊學(xué)院食品科學(xué)學(xué)院 南京 211171 3江蘇大學(xué)食品與生物工程學(xué)院 江蘇鎮(zhèn)江 212013 4 石家莊君樂(lè)寶乳業(yè)有限公司 石家莊 050221 5 上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院 上海 200093）

酸面團(tuán)歷史悠久且深受人們喜愛(ài)。酸面團(tuán)主要是由小麥、水、乳酸菌或酵母菌經(jīng)揉合后發(fā)酵制成。酸面團(tuán)中的乳酸菌具有蛋白質(zhì)水解活性，其蛋白質(zhì)水解生成的氨基酸和小肽成分，可以改善面包的口感[1-2]。酸面團(tuán)還可以提高面包的品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)，延緩面包老化，延長(zhǎng)保質(zhì)期[3-4]。國(guó)外對(duì)酸面團(tuán)的研究主要集中在分離新型乳酸菌并探究其對(duì)酸面團(tuán)品質(zhì)的影響[5]。相較于西方國(guó)家，我國(guó)對(duì)酸面團(tuán)的研究較少，主要原因是酸面團(tuán)對(duì)菌種要求高，發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)，不易實(shí)現(xiàn)商品化[6]。由于現(xiàn)代生活節(jié)奏快，市面上的面包大多為商業(yè)酵母發(fā)酵而成，這種酵母雖然發(fā)酵時(shí)間較短，但是制成的面包口味和品質(zhì)都不及酸面團(tuán)，因此選取一種穩(wěn)定且益于人體健康的乳酸菌應(yīng)用于酸面團(tuán)研究，對(duì)于我國(guó)面包行業(yè)具有一定指導(dǎo)意義。

在面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中，微生物起到非常重要的作用。Mantzourani 等[7]在面團(tuán)中加入副干酪乳桿菌K5 制成的酸面團(tuán)芳香化合物多，品質(zhì)好而且儲(chǔ)藏時(shí)間長(zhǎng)。Abedfar 等[8]研究發(fā)現(xiàn)，在面團(tuán)中添加乳酸菌NR_104573.1 制成的面包不論是彈性還是咀嚼性都要明顯好于對(duì)照組，酸面團(tuán)的微觀表現(xiàn)中也顯示出良好的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。Sun 等[9]的研究發(fā)現(xiàn)，向面團(tuán)中添加從泡菜中分離的乳酸菌后，面團(tuán)的G' 和G'' 都顯著增加，并表現(xiàn)出良好的黏彈性。Fujimoto 等[10]研究發(fā)現(xiàn)乳酸菌種類以及乳酸菌與酵母菌的比例都可能對(duì)面包的香味及品質(zhì)產(chǎn)生影響。

副干酪乳桿菌N1115 和N3117（以下簡(jiǎn)稱N1115 和N3117）耐酸、耐膽鹽，是兩種具有輔助降血脂和增強(qiáng)機(jī)體免疫力作用的菌株。本試驗(yàn)研究N1115 和N3117 對(duì)酸面團(tuán)制作的適宜性。探究?jī)煞N菌的添加比例及協(xié)同酵母發(fā)酵對(duì)小麥面團(tuán)的流變特性及風(fēng)味的影響，改良技術(shù)參數(shù)，以期得到最佳原料配比，提高面包的感官品質(zhì)及風(fēng)味特性，為乳酸菌發(fā)酵小麥面包生產(chǎn)加工工藝的優(yōu)化提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新良面包粉，新鄉(xiāng)市新良糧油加工有限責(zé)任公司；吳香香高活性耐高糖干酵母，黑龍江九鼎酵母有限公司；副干酪乳桿菌N1115、副干酪乳桿菌N3117，石家莊君樂(lè)寶乳業(yè)有限公司。

Mixolab 混合試驗(yàn)儀，法國(guó)肖邦技術(shù)公司；醒發(fā)箱，北京東方孚德技術(shù)發(fā)展中心；旋轉(zhuǎn)流變儀MCR302，奧地利安東帕公司；LABCONCO 真空冷凍干燥機(jī)，北京照生行儀器設(shè)備有限公司；粉碎機(jī)，浙江屹立工貿(mào)有限公司；Agilent 7890A/5975C GC-MS 氣質(zhì)聯(lián)用儀，安捷倫（Agilent）科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 小麥面團(tuán)的制備流程 小麥面粉及菌粉→預(yù)處理→Mixolab 混合儀處理→醒發(fā)→發(fā)酵面團(tuán)

1.2.2 小麥粉的水分含量測(cè)定 稱取50 g 小麥面粉，使用快速水分儀測(cè)定面粉的含水量，重復(fù)3 次取平均值作為小麥面粉的含水量。

1.2.3 原料分組和菌粉添加比例設(shè)計(jì) 分別稱取43.68 g 小麥面粉，取一組作為對(duì)照，參照中種發(fā)酵法[11]的原料配比制作種面團(tuán)，小麥高筋面粉、水、糖、鹽、起酥油按100∶60∶2∶5∶3 的質(zhì)量比配制，各菌粉的配比參照表1，混合均勻，得到調(diào)制好的原料粉。酵母混合N1115 記為MixN1115，酵母混合N3117 記為MixN3117。

表1 原料分組及成分配比Table 1 Raw material group and composition ratio

1.2.4 添加菌粉對(duì)面團(tuán)揉混特性的影響 使用混合試驗(yàn)儀，對(duì)原料粉進(jìn)行相同時(shí)間的加水?dāng)嚢?。根?jù)對(duì)照組結(jié)果，設(shè)定原料粉含水量12.41%，吸水率59.1%，在20 ℃下攪拌4 min，得到混合均勻的面團(tuán)。測(cè)定攪拌過(guò)程中的扭矩大小，得到攪拌阻力隨時(shí)間變化的粉質(zhì)曲線，并記錄面團(tuán)形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間。

1.2.5 面團(tuán)的醒發(fā) 將混合均勻的面團(tuán)置于37℃，相對(duì)濕度85%的醒發(fā)箱中醒發(fā)1 h，觀察面團(tuán)的發(fā)酵情況。

1.2.6 流變學(xué)特性測(cè)定 取一小塊醒發(fā)好的面團(tuán)樣品置于流變儀檢測(cè)臺(tái)面進(jìn)行流變學(xué)特性測(cè)定。選用PP25 探針，在25 ℃、應(yīng)變?chǔ)?1%的條件下，進(jìn)行角頻率ω 在10-1～10 rad/s 范圍內(nèi)的動(dòng)態(tài)頻率掃描，得到樣品的動(dòng)態(tài)頻率掃描曲線。

1.2.7 冷凍干燥 將面團(tuán)平鋪在培養(yǎng)皿中放入-4℃冰箱里冷凍12 h 后取出，放入真空冷凍干燥機(jī)中。在-20 ℃中干燥24 h，得到冷凍干燥的小麥面團(tuán)。將冷凍干燥后的小麥面團(tuán)放入粉碎機(jī)中磨碎成均勻粉狀固體，裝入體積約為進(jìn)樣瓶容積1/4的粉狀樣品以備檢測(cè)。

1.2.8 風(fēng)味物質(zhì)的組成及含量測(cè)定 運(yùn)用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）對(duì)面團(tuán)中風(fēng)味物質(zhì)的組成及含量進(jìn)行測(cè)定，采用HS-SPME-GC-MS 法[12]。萃取頭：50/30 μm，DVB/Carboxen/PDMS。頂空條件：平衡溫度80 ℃，平衡時(shí)間20 min；活化溫度250 ℃，活化時(shí)間20 min；萃取時(shí)間20 min；解吸溫度250 ℃，解吸時(shí)間5 min。氣質(zhì)條件：GC：HP-5MS 色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm），不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣口溫度250 ℃；檢測(cè)器溫度250 ℃；載氣為He，流速1.0 mL/min；電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度450 ℃；升溫程序：40 ℃保持2.5 min，以5 ℃/min 的速率升至200 ℃后，以10 ℃/min 升至240 ℃，保持5 min。MS：電離方式EI，電子能量70 eV。離子源溫度230 ℃，四極桿溫度250 ℃。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用 Microsoft Excel 2010 和IBM SPSS Statistics 23.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，Origin 2019進(jìn)行相關(guān)圖形的繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥面團(tuán)粉質(zhì)曲線和揉混特性分析

N1115 和N3117 對(duì)小麥面團(tuán)粉質(zhì)曲線的影響如圖1所示。在小麥粉中添加了菌粉的各組面團(tuán)的粉質(zhì)曲線較對(duì)照組更加穩(wěn)定，即其加工穩(wěn)定性優(yōu)于對(duì)照組，其中添加N3117 和MixN3117 的小麥面團(tuán)的粉質(zhì)曲線較其它試驗(yàn)組更加穩(wěn)定。C1 為面筋形成最大化時(shí)的扭矩，可以表示面粉的吸水能力和面團(tuán)的最大稠度[13-14]。由表2可知，除單獨(dú)添加N1115 組外，其余各組最大稠度都高于對(duì)照組，其中酵母1%組和MixN3117 2%組面團(tuán)的C1值較高，面團(tuán)表現(xiàn)出較高的稠度。形成時(shí)間即面團(tuán)達(dá)到C1 時(shí)所需的時(shí)間，面筋越強(qiáng)，所需時(shí)間越長(zhǎng)。酵 母2% 組，N3117 2% 組，MixN1115 2% 組，MixN3117 2%組的形成時(shí)間明顯長(zhǎng)于其它各組，不難發(fā)現(xiàn)當(dāng)菌粉添加量增加時(shí)，面筋強(qiáng)度也隨之增強(qiáng)。由于N1115 2%組的形成時(shí)間只是略微高于N1115 1%組而MixN1115 2%組較MixN1115 1%組增加明顯，故MixN1115 2%組面筋強(qiáng)度的增強(qiáng)主要可歸因于菌粉中的酵母，因此較高添加量的酵母以及N3117 可以增強(qiáng)面團(tuán)的面筋強(qiáng)度。穩(wěn)定時(shí)間表示小麥粉的耐攪拌特性，添加了菌粉的面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間都低于對(duì)照組。萬(wàn)晶晶[15]和蘇雪倩[16]的研究均指出，酸性條件可以弱化面筋蛋白結(jié)構(gòu)，使面筋蛋白的溶解度增加從而破壞面團(tuán)的穩(wěn)定性，縮短穩(wěn)定時(shí)間。

表2 N1115 和N3117 對(duì)小麥面團(tuán)的揉混特性的影響Table 2 Effects of N1115 and N3117 on the kneading and mixing characteristics of wheat dough

圖1 N1115 和N3117 對(duì)小麥面團(tuán)粉質(zhì)曲線的影響Fig.1 Effects of N1115 and N3117 on the farinograph of wheat dough

2.2 小麥面團(tuán)流變學(xué)特性分析

面團(tuán)是一種介于固體和液體之間的物質(zhì)，面團(tuán)的流變性質(zhì)可以影響面團(tuán)的最終品質(zhì)。圖2顯示了添加不同菌粉小麥面團(tuán)的動(dòng)態(tài)流變情況。儲(chǔ)能模量G' 表示面團(tuán)存儲(chǔ)彈性能量的能力，損耗模量G'' 表示黏性性質(zhì)[17]。所有面團(tuán)的G' 都大于G''，且G' 和G'' 都隨著頻率的升高而增大，即所有面團(tuán)都呈現(xiàn)出一種彈性大于黏性的流體特性，對(duì)面團(tuán)的切塊、整形加工工序有積極作用[18-19]。隨著MixN1115 和MixN3117 添加量的增加，G' 和G'' 數(shù)值變小，說(shuō)明面團(tuán)的黏彈性減弱。這是由于低pH 條件會(huì)對(duì)面團(tuán)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生負(fù)面影響，而N1115 和N3117 的發(fā)酵可產(chǎn)生乳酸等有機(jī)酸，激活了面團(tuán)中的內(nèi)源蛋白酶，使得蛋白質(zhì)溶解性增加，從而降低了面筋網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)度[20]。MixN1115 1%組的G' 和G'' 最大，而MixN1115 2%組G' 和G'' 的變化趨勢(shì)比較復(fù)雜，先快速上升介于酵母組和MixN3117 組之間而后上升緩慢變?yōu)樽畹?，可能是因?yàn)樗崦鎴F(tuán)是一個(gè)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，不同的菌粉添加比例會(huì)對(duì)面團(tuán)產(chǎn)生不同影響。N1115 的酸性較弱，當(dāng)MixN1115 添加量為1%時(shí)，對(duì)面團(tuán)黏彈性起主導(dǎo)作用的是菌粉中的酵母。而當(dāng)MixN1115 添加量為2%時(shí)，酵母對(duì)黏彈性不再起主導(dǎo)作用，從而影響了G'和G''。由于N3117 的酸性較強(qiáng)，所以MixN3117 組的G' 和G'' 一直處于較低水平。劉若詩(shī)[21]研究表明有機(jī)酸會(huì)降低面團(tuán)的黏彈性，尤其對(duì)高筋面粉制成的面團(tuán)的黏彈性影響較大，側(cè)面驗(yàn)證了MixN1115 添加量增多可影響面團(tuán)的黏彈性。

圖2 N1115 和N3117 對(duì)小麥面團(tuán)的流變特性的影響Fig.2 Effects of N1115 and N3117 on the rheological properties of wheat dough

tan δ=G''/ G'表示面團(tuán)的黏彈性比例，與面筋蛋白弱化程度有關(guān)。tanδ 數(shù)值越大，面筋蛋白弱化越明顯，面團(tuán)表現(xiàn)出流體性質(zhì)[22]。由圖2c 可知，酵母2%組的面團(tuán)弱化度最小，固體特性最明顯。隨著菌粉添加量的增多，其余各組面團(tuán)的弱化度都呈下降趨勢(shì)，原因可能是商業(yè)酵母對(duì)面筋蛋白有積極的強(qiáng)化作用，混合菌粉中商業(yè)酵母添加量增多降低了面筋蛋白弱化度。MixN1115 組tan δ值接近于酵母組，制成的面團(tuán)也表現(xiàn)出和商業(yè)酵母發(fā)酵面團(tuán)類似的硬度，易于加工成型。而MixN3117 1%組的tan δ 值最大，面團(tuán)的流動(dòng)性較強(qiáng)，不易成型。吳玉新等[23]的研究表明面團(tuán)在酸性條件下會(huì)使面筋蛋白帶正電荷，分子內(nèi)斥力增加導(dǎo)致蛋白質(zhì)展開(kāi)，從而使弱化程度加劇。

2.3 小麥面團(tuán)風(fēng)味物質(zhì)測(cè)定

對(duì)氣-質(zhì)譜聯(lián)用儀測(cè)定結(jié)果中的風(fēng)味物質(zhì)評(píng)價(jià)值進(jìn)行篩選，篩選出評(píng)價(jià)值≥80 的物質(zhì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表3。檢測(cè)出的風(fēng)味物質(zhì)主要由醇類、酯類、烷烴、醛類、酮類、烯烴以及吡啶類化合物組成。各種芳香成分總量雖只占面團(tuán)質(zhì)量的0.001%～0.01%，但對(duì)面團(tuán)的風(fēng)味有著重要影響，揮發(fā)性成分越復(fù)雜，香氣成分越好[24]。MixN3117組面團(tuán)中酯類物質(zhì)占比例較大，達(dá)到67.19%，較其它兩組占比提升明顯。MixN1115 組面團(tuán)中醇類物質(zhì)和烷烴類物質(zhì)占比較大，分別為38.96%和39.03%。在酵母組面團(tuán)中醇、烷烴以及吡啶類物質(zhì)占比較大，分別為36.86%，37%，15.18%。

表3 小麥面團(tuán)評(píng)價(jià)值≥80 的揮發(fā)性物質(zhì)含量Table 3 Volatile matter content of wheat dough with evaluation value≥80

由表4可知3 種小麥面團(tuán)共檢測(cè)出84 種風(fēng)味物質(zhì)，其中MixN3117 組、MixN1115 組、酵母組分別檢測(cè)出63，28，29 種風(fēng)味物質(zhì)，MixN3117 組中風(fēng)味物質(zhì)的種類較其它兩組增加明顯，說(shuō)明副干酪乳桿菌N3117 發(fā)酵后的面團(tuán)風(fēng)味物質(zhì)更加多樣。在風(fēng)味物質(zhì)中，苯乙醇具有清甜的玫瑰樣花香；正辛醇可以轉(zhuǎn)化為正辛醛，正辛醛有很強(qiáng)的水果香味，在極低含量時(shí)有令人愉快的甜橙香氣；2-乙基己醇是一種食用香料，多用于烘烤食品。該物質(zhì)在MixN1115 組和酵母組分別占25.02%和25.78%，而在MixN3117 中只占2.47%，說(shuō)明N3117 對(duì)該物質(zhì)的生成有抑制作用；棕櫚酸乙酯呈微弱蠟香，亞油酸乙酯是一種食品添加劑，這兩種物質(zhì)在MixN3117 組中大量存在而其它兩組中含量很少，說(shuō)明N3117 可促進(jìn)這兩種物質(zhì)的生成；正庚醛有果子香氣味，苯甲醛具有特殊的杏仁氣味，兩種物質(zhì)在MixN1115 組中較多說(shuō)明N1115對(duì)這兩種物質(zhì)生成有促進(jìn)作用；2-乙酰吡啶具有爆米花、堅(jiān)果樣的香氣，還有煙草香氣，該物質(zhì)只在酵母組中占比較大，說(shuō)明N3117 和N1115 對(duì)該物質(zhì)的產(chǎn)生有抑制作用[25-26]；王丹等[12]研究了不同菌種對(duì)小麥面團(tuán)香味成分的影響，發(fā)現(xiàn)了乳酸菌種類不同，面團(tuán)香味成分也有所差異。蔣慧等[27]研究了乳酸菌混合酵母發(fā)酵后風(fēng)味物質(zhì)的種類，發(fā)現(xiàn)混菌發(fā)酵比單一酵母發(fā)酵面團(tuán)香氣物質(zhì)種類多，且香味氣息濃厚，與本試驗(yàn)MixN3117 組結(jié)果一致。

表4 小麥面團(tuán)風(fēng)味物質(zhì)分析Table 4 Analysis of flavor compounds in wheat dough

（續(xù)表4）

（續(xù)表4）

3 結(jié)論

本試驗(yàn)研究了副干酪乳桿菌對(duì)小麥面團(tuán)的粉質(zhì)特性、流變學(xué)特性及芳香物質(zhì)組成及含量的影響。當(dāng)N1115 與酵母共同添加時(shí)，面團(tuán)黏度好，面筋蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以穩(wěn)定存在，且較為細(xì)密，面團(tuán)的加工特性增強(qiáng)，然而風(fēng)味物質(zhì)種類未得到明顯提升；當(dāng)N3117 與酵母共同使用時(shí)，面團(tuán)黏度總體處于正常范圍，面筋蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)較好，檢測(cè)出的風(fēng)味物質(zhì)種類也最多，共63 種，面團(tuán)的甜香氣味更加濃郁。本試驗(yàn)為酵母和副干酪乳桿菌共發(fā)酵小麥面團(tuán)產(chǎn)品的加工生產(chǎn)工藝奠定了理論基礎(chǔ)，一定程度上解決了目前面包風(fēng)味口感單一，營(yíng)養(yǎng)成分不夠全面的問(wèn)題，推動(dòng)了營(yíng)養(yǎng)健康型小麥面團(tuán)發(fā)酵食品的進(jìn)一步研究和發(fā)展。