植物乳桿菌發(fā)酵對(duì)小麥糊粉層粉營(yíng)養(yǎng)組分的影響

耿浩，張智，溫紀(jì)平*，石松業(yè)，展小彬

（1.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，河南鄭州 450000；2.國(guó)家小麥加工技術(shù)研發(fā)專業(yè)中心，河南鄭州 450000；3.黑龍江省北大荒米業(yè)集團(tuán)有限公司，黑龍江哈爾濱 150000）

近年來(lái)，越來(lái)越多的研究表明，全谷物食品在預(yù)防慢性疾病中起重要作用[1]，許多流行病學(xué)研究表明，全谷物攝入量的增加能夠有效降低2 型糖尿病、心腦血管疾病和癌癥的發(fā)病率[2]。雖然這些作用的潛在機(jī)制尚未完全闡明，但是谷物麩皮層中含有針對(duì)代謝疾病的化學(xué)物質(zhì)這一概念已經(jīng)被更多的人認(rèn)識(shí)和接受[3]。

小麥?zhǔn)侨澜绶秶鷥?nèi)的主要糧食作物，且具有一定的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，糊粉層是小麥麩皮的主要成分，糊粉層亦稱外胚乳，是位于籽粒皮層的內(nèi)層細(xì)胞[4]，糊粉層細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中包含了大量礦物質(zhì)（占小麥籽?？偟V物質(zhì)含量的40%～60%）、蛋白質(zhì)（約占小麥總蛋白質(zhì)含量的15%）、B 族維生素、植物甾醇和植酸鹽[5-6]。小麥籽粒的硫胺素、核黃素以及大部分的類胡蘿卜素也主要存在于糊粉層粉中[7]，同時(shí)，小麥糊粉層也是木質(zhì)素的主要來(lái)源，尤其是丁香樹脂醇。由于其營(yíng)養(yǎng)豐富和潛在的健康作用，以及新型制粉技術(shù)的發(fā)展，小麥糊粉層在食品加工領(lǐng)域逐漸被用作代替麩皮的新型原料，因此在研究和開發(fā)全麥面包領(lǐng)域進(jìn)行了較多應(yīng)用，已有研究表明，以小麥糊粉層添加量為20% 制作面包，營(yíng)養(yǎng)成分與全麥面包相當(dāng)，但風(fēng)味和外觀更接近精致小麥粉制作的面包，并且添加糊粉層粉的產(chǎn)品品質(zhì)高于全麥面包[8]。然而，在小麥粉相關(guān)的產(chǎn)品中添加糊粉層，會(huì)表現(xiàn)出比市售白面包更小的比容和更粗糙的質(zhì)地，這可能會(huì)影響消費(fèi)者的感官接受度[9]。

酸面團(tuán)發(fā)酵技術(shù)能夠?qū)⒐任锓坜D(zhuǎn)化為口感好、易消化的產(chǎn)品。其產(chǎn)生作用的關(guān)鍵在于乳酸菌或酵母菌的應(yīng)用，其中，乳酸菌在酸面團(tuán)生產(chǎn)中起核心作用[10]。乳酸菌發(fā)酵是一種天然且可持續(xù)的方法，通過發(fā)酵處理能夠確保適當(dāng)?shù)男l(wèi)生、感官和良好的保質(zhì)期，同時(shí)提高食品的功能或營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[11]。在酸面團(tuán)發(fā)酵過程中，乳酸菌主要負(fù)責(zé)酸化和蛋白質(zhì)水解，這兩種現(xiàn)象在不同方面廣泛影響酸面團(tuán)的感官和營(yíng)養(yǎng)特性，通過生產(chǎn)有機(jī)酸使原料快速酸化，并通過合成乙醇、芳香化合物、細(xì)菌素、胞外多糖和酶，提升產(chǎn)品的綜合競(jìng)爭(zhēng)力[12]。

植物乳桿菌屬于革蘭氏陽(yáng)性菌株，以葡萄糖、果糖及乳糖等為原料進(jìn)行新陳代謝，同時(shí)產(chǎn)酸，由于其較好的益生菌特性（良好的附著力、抗氧化性和抗菌特性），植物乳桿菌在食品工業(yè)中具有許多功能特性，例如提升營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、風(fēng)味特性、抗氧化活性、抗菌活性，延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期[13-14]，因此，植物乳桿菌常被用作食品微生物發(fā)酵劑，例如腌制酸菜、酸面團(tuán)等[15]。使用植物乳桿菌對(duì)小麥糊粉層粉進(jìn)行酸面團(tuán)發(fā)酵，將明顯提高其抗氧化特性、風(fēng)味物質(zhì)含量以及營(yíng)養(yǎng)功能特性，具有十分重要的意義。

本文以小麥糊粉層粉為原料，接種植物乳桿菌進(jìn)行發(fā)酵，利用響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)探究酸面團(tuán)發(fā)酵對(duì)小麥糊粉層粉營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響，以期為糊粉層粉產(chǎn)品的開發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小麥糊粉層粉：山東知食坊食品科技有限公司；植物乳桿菌JCM1149 菌種：保藏于河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院；MRS 肉湯、MRS 培養(yǎng)基：北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司；福林酚：上海麥克林生化科技股份有限公司；無(wú)水乙醇（分析純）：天津天力化學(xué)試劑有限公司；碳酸鈉（分析純）：天津科密歐化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

手提式壓力蒸汽滅菌器（DSX-280B 型）：上海申安醫(yī)療器械廠；生化培養(yǎng)箱（SPX-250B-Z 型）：上海博迅醫(yī)療生物儀器股份有限公司；恒溫水浴振蕩器（THZ-82A 型）：江蘇杰瑞爾電器有限公司；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（DHG-9023A 型）：上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；單人單面垂直凈化工作臺(tái)（SW-CJ-1D 型）：蘇州智凈凈化設(shè)備有限公司；超聲波清洗器（KQ-500DE 型）：昆山市超聲儀器有限公司；紫外分光光度計(jì)（UV2150）：尤尼柯（上海）儀器有限公司；冷凍干燥機(jī)（Freezone6 plus型）：美國(guó)Labconco 有限公司；高速離心機(jī)（LXJ-IIB）：上海安亭科學(xué)儀器廠。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 JCM1149 菌株活化

挑取斜面保藏的JCM1149 菌株接種至10 mL 無(wú)菌MRS 液體培養(yǎng)基中，之后將其放置于37 ℃生化培養(yǎng)箱恒溫培養(yǎng)24 h，吸取1 mL 接種于100 mL MRS 培養(yǎng)基中，厭氧培養(yǎng)24 h 后，將菌液吸取至10 mL 離心管中，加入5 mL 滅菌生理鹽水，搖勻后，2 500 r/min 離心5 min，棄上清液，重復(fù)洗滌3 次后，加入5 mL 無(wú)菌水，搖勻，得到JCM1149 菌液。

1.3.2 酸面團(tuán)及凍干樣品的制備

稱取100.0 g 小麥糊粉層粉，加入菌液和一定量的水，和面5 min，之后放置于恒溫培養(yǎng)箱中厭氧發(fā)酵，發(fā)酵完成后即為JCM1149 糊粉層粉酸面團(tuán)，將酸面團(tuán)裝在小型自封袋中，于-40 ℃冰箱中預(yù)凍備用。

將自封袋中預(yù)凍完成的酸面團(tuán)樣品掰成小塊，放置于冷凍干燥機(jī)中凍干2 d，取出凍干樣品研磨成粉，用于后續(xù)試驗(yàn)。

1.3.3 小麥糊粉層粉酸面團(tuán)發(fā)酵單因素試驗(yàn)

以發(fā)酵溫度35 ℃、發(fā)酵時(shí)間20 h，JCM1149 接種量1.4×107CFU/g 為基礎(chǔ)配方，分別對(duì)發(fā)酵溫度（25、30、35、40、45 ℃）、發(fā)酵時(shí)間（12、16、20、24、28 h）、JCM1149 接種量（1.4×105、1.4×106、1.4×107、1.4×108、1.4×109CFU/g）進(jìn)行單因素試驗(yàn)，研究各因素對(duì)發(fā)酵小麥糊粉層粉中多酚含量的影響。

1.3.4 小麥糊粉層粉酸面團(tuán)發(fā)酵響應(yīng)面試驗(yàn)

參考1.3.3 單因素試驗(yàn)結(jié)果，按照Box-Behnken 中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，選擇發(fā)酵溫度（A）、發(fā)酵時(shí)間（B）、JCM1149 接種量（C）為自變量，以JCM1149 糊粉層粉酸面團(tuán)的多酚含量（R1）為響應(yīng)值，進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 1 Levels of response surface factors

1.3.5 酸面團(tuán)總多酚含量的測(cè)定

參照徐小娟[16]的方法并稍作修改，準(zhǔn)確稱取0.4 g酸面團(tuán)凍干樣品于離心管中，加入80% 乙醇30 mL，磁力攪拌30 min，35 ℃超聲提取30 min 后2 500 r/min離心10 min，取上清液，再向離心管中加入20 mL 80%乙醇，重復(fù)上述操作，2 次上清液合并，乙醇定容于50 mL 容量瓶，搖勻待測(cè)。取1 mL 待測(cè)液加入0.5 mL福林酚混勻靜置5 min，加入3 mL 10%Na2CO3溶液搖勻，30 ℃水浴振蕩2 h，于740 nm 處測(cè)定吸光度。結(jié)果以沒食子酸當(dāng)量表示mg/mL。測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)曲線為Y=29.091X+0.000 5，R2=0.999 8。

1.3.6 營(yíng)養(yǎng)物含量的測(cè)定

膳食纖維含量：測(cè)定方法參照GB/T 5009.88—2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中膳食纖維的測(cè)定》；粗蛋白含量：測(cè)定方法參照GB/T 5009.5—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》；鈣含量：測(cè)定方法參照GB 5009.92—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中鈣的測(cè)定》；鉀含量：測(cè)定方法參照GB 5009.91—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中鉀、鈉的測(cè)定》；鎂含量：測(cè)定方法參照GB 5009.241—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中鎂的測(cè)定》；錳含量：測(cè)定方法參照GB 5009.242—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中錳的測(cè)定》；鈉含量：測(cè)定方法參照GB 5009.91—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中鉀、鈉的測(cè)定》；鐵含量：測(cè)定方法參照GB 5009.90—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中鐵的測(cè)定》；銅含量：測(cè)定方法參照GB 5009.13—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中銅的測(cè)定》；鋅含量：測(cè)定方法參照GB 5009.14—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中鋅的測(cè)定》；氨基酸組成：測(cè)定方法參照GB 5009.124—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中氨基酸的測(cè)定》；維生素B1；測(cè)定方法參照GB 5009.84—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中維生素B1的測(cè)定（含第一號(hào)修改單）》第一法；維生素B2：測(cè)定方法參照GB 5009.85—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中維生素B2的測(cè)定》第一法；維生素B6：測(cè)定方法參照GB 5009.154—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中維生素B6的測(cè)定》第一法；維生素E：測(cè)定方法參照GB 5009.82—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中維生素A、D、E 的測(cè)定》第一法；煙酸：測(cè)定方法參照GB 5009.89—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中煙酸和煙酰胺的測(cè)定》第一法；葉酸：測(cè)定方法參照GB 5009.211—2022《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中葉酸的測(cè)定》。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel、Design-Expert 13.0.1.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，Origin 2019 軟件進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 發(fā)酵溫度單因素試驗(yàn)

在JCM1149 接種量為1.4×107CFU/g、發(fā)酵時(shí)間為20 h 的條件下，不同發(fā)酵溫度對(duì)JCM1149 酸面團(tuán)中多酚含量的影響見圖1。

圖1 發(fā)酵溫度對(duì)JCM1149 酸面團(tuán)多酚含量的影響Fig.1 Effect of fermentation temperature on the content of total polyphenols in the sour dough fermented with JCM1149

由圖1 可知，微生物在發(fā)酵酸面團(tuán)的過程中，代謝產(chǎn)生的蛋白酶、纖維素酶和果膠酶可從不溶解基質(zhì)中釋放出結(jié)合酚類化合物，并將其水解為游離形式，從而提高發(fā)酵產(chǎn)物中的多酚含量[17]。結(jié)合發(fā)酵溫度對(duì)酸面團(tuán)多酚含量的影響，最終選用30、35、40 ℃的溫度范圍進(jìn)行后續(xù)響應(yīng)面發(fā)酵試驗(yàn)。

2.1.2 發(fā)酵時(shí)間單因素試驗(yàn)

在發(fā)酵溫度為35 ℃、JCM1149 接種量為1.4×107CFU/g 時(shí)，發(fā)酵時(shí)間對(duì)JCM1149 酸面團(tuán)中總多酚含量的影響見圖2。

圖2 發(fā)酵時(shí)間對(duì)JCM1149 酸面團(tuán)多酚含量的影響Fig.2 Effect of fermentation time on the content of total polyphenols in the sour dough fermented with JCM1149

如圖2所示，隨著發(fā)酵時(shí)間逐漸延長(zhǎng)，酸面團(tuán)內(nèi)的微生物開始大量繁殖，分泌的酶量增加，促進(jìn)了多酚類化合物的形成[18]，并在發(fā)酵時(shí)間為20 h 時(shí)達(dá)到最大值，之后，由于發(fā)酵菌株的生長(zhǎng)活力開始下降，部分菌株死亡，細(xì)胞內(nèi)的多種酶被釋放出來(lái)，導(dǎo)致了酸面團(tuán)內(nèi)的多酚物質(zhì)被氧化、消化或降解[19]。結(jié)合發(fā)酵時(shí)間對(duì)酸面團(tuán)多酚含量的影響，選用16、20、24 h 的發(fā)酵時(shí)間進(jìn)行后續(xù)響應(yīng)面試驗(yàn)。

2.1.3 JCM1149 接種量單因素試驗(yàn)

JCM1149 接種量對(duì)JCM1149 酸面團(tuán)多酚含量的影響見圖3。

圖3 JCM1149 接種量對(duì)JCM1149 酸面團(tuán)多酚含量的影響Fig.3 Effect of JCM1149 inoculum amount on the content of total polyphenols in the sour dough fermented with JCM1149

由圖3 可知，在發(fā)酵過程中，微生物能以芳香氨基酸（如酪氨酸和苯丙氨酸）為前體物質(zhì)，在生物酶的作用下合成多酚、黃酮等次級(jí)產(chǎn)物[20]。當(dāng)JCM1149 接種量增加，超出了適度范圍，此時(shí)由于發(fā)酵菌數(shù)量較多，使得酸面團(tuán)培養(yǎng)基無(wú)法提供足夠的生長(zhǎng)底物，反而增加了酒精和酸類產(chǎn)物的積累，限制了多酚、黃酮等產(chǎn)物的合成[21]。因此，選用1.4×106、1.4×107、1.4×108CFU/g的JCM1149 接種量進(jìn)行后續(xù)響應(yīng)面試驗(yàn)。

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化小麥糊粉層粉酸面團(tuán)發(fā)酵工藝

2.2.1 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

以JCM1149 糊粉層粉酸面團(tuán)多酚含量（R1）為響應(yīng)值，建立小麥糊粉層粉酸面團(tuán)的發(fā)酵工藝，試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果如表2所示。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Result of response surface

對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行多項(xiàng)回歸擬合，得到回歸方程：多酚含量=-16.369 43+0.684 6A+0.164 2B+0.214 9C+0.003 0AB+0.003 4AC-0.006 1BC-0.010 9A2-0.005 4B2-0.156 4C2。

響應(yīng)面二次模型的變量回歸分析見表3。

表3 響應(yīng)面二次模型的變量回歸分析Table 3 Variable regression analysis of response surface quadratic model

由表3 可知，本試驗(yàn)?zāi)Ｐ虵值為315.93，p值＜0.000 1，說明回歸方程模擬性極顯著，失擬項(xiàng)p值為0.078 4＞0.05，說明方程擬合性良好，因此模型可靠。R2=0.997 5，R2Adj=0.994 4，說明試驗(yàn)擬合性良好，試驗(yàn)誤差較小，可以良好地反映試驗(yàn)各因素與響應(yīng)值之間的關(guān)系。得出主次因素為發(fā)酵時(shí)間＞發(fā)酵溫度＞JCM1149 接種量，響應(yīng)值為多酚含量時(shí)，發(fā)酵的最佳條件為發(fā)酵時(shí)間22 h、發(fā)酵溫度38 ℃、JCM1149 接菌量1.4×107CFU/g，發(fā)酵后JCM1149 酸面團(tuán)多酚含量為（2.31±0.01）mg/g。

2.2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)各因素交互作用

響應(yīng)面試驗(yàn)中不同因素間交互作用見圖4。

不同因素間的交互作用AB、AC、BC對(duì)響應(yīng)值均有顯著性影響（p＜0.05），由圖4 可知，各因素坐標(biāo)點(diǎn)均位于響應(yīng)面及等高線中心區(qū)域，進(jìn)一步表明該模型擬合性良好，各因素對(duì)多酚含量有顯著提升作用。

2.3 植物乳桿菌發(fā)酵對(duì)小麥糊粉層粉營(yíng)養(yǎng)物含量的影響

2.3.1 植物乳桿菌發(fā)酵對(duì)小麥糊粉層粉粗蛋白質(zhì)及膳食纖維含量的影響

小麥糊粉層粉的蛋白質(zhì)及膳食纖維含量見表4。

表4 小麥糊粉層粉的蛋白質(zhì)及膳食纖維含量Table 4 Protein and dietary fiber content in the powder of wheat aleurone layer

由表4 可知，經(jīng)植物乳桿菌發(fā)酵，小麥糊粉層粉中蛋白質(zhì)含量有所降低，有研究表明，基質(zhì)在發(fā)酵過程中粗蛋白含量出現(xiàn)小幅度下降，可能是由于基質(zhì)中存在的霉菌將蛋白類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)氨態(tài)氮[22]，并且在發(fā)酵過程中，植物乳桿菌的生長(zhǎng)繁殖也會(huì)消耗一定量的蛋白，因此，乳酸菌發(fā)酵導(dǎo)致的粗蛋白含量變化是微生物消耗蛋白和產(chǎn)生菌體蛋白的共同結(jié)果。

研究發(fā)現(xiàn)，不溶性膳食纖維會(huì)明顯降低面粉制品的產(chǎn)品性質(zhì)，如硬度增加、色澤下降、口感粗糙等[23]。在膳食纖維含量分析中，發(fā)酵過的小麥糊粉層粉與未發(fā)酵相比，不溶性膳食纖維和總膳食纖維含量明顯降低，而可溶性膳食纖維含量明顯增加，這是因?yàn)樵诎l(fā)酵過程中，纖維組分的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，部分不溶性膳食纖維被轉(zhuǎn)化為可溶性膳食纖維，并且乳酸菌發(fā)酵可以激活雜糧基質(zhì)中的天然纖維素酶，其中內(nèi)切葡聚糖酶可將不溶性膳食纖維長(zhǎng)鏈降解為小分子的可溶性膳食纖維[24-25]，乳酸菌在生長(zhǎng)過程中產(chǎn)生的纖維素水解酶如β-葡聚糖酶和木聚糖酶可以降解麩皮類基質(zhì)中纖維素成分的β-糖苷鍵，從而增加糊粉層中可溶性膳食纖維的含量。此外，乳酸菌發(fā)酵后，基質(zhì)中乳酸含量增加，pH 值降低，在酸性條件下糖苷鍵斷裂產(chǎn)生新的還原性末端，降低了纖維類大分子的聚合度，同時(shí)增加了可溶性膳食纖維的含量[26]。這一變化使得纖維組分功能更優(yōu)，且面團(tuán)的加工適應(yīng)性更好。

2.3.2 植物乳桿菌發(fā)酵對(duì)小麥糊粉層粉礦物質(zhì)含量的影響

小麥糊粉層粉的礦物質(zhì)含量見表5。

表5 小麥糊粉層粉的礦物質(zhì)含量Table 5 Mineral content in the powder of wheat aleurone layer

由表5 可知，在小麥糊粉層中可檢測(cè)出多種礦物質(zhì)成分，其中，鎂元素含量最高，其次是鈣，鈉元素相對(duì)較低，通過植物乳桿菌發(fā)酵，多數(shù)礦物質(zhì)含量明顯上升，鐵元素與鉀元素含量略微降低，這其中包含了發(fā)酵與樣品凍干過程中水分變化造成的影響，以及部分微量元素隨水分流失而產(chǎn)生的差異。但在更多情況下，礦物質(zhì)含量的變化主要是因?yàn)楹蹖臃壑兄菜岷恳约爸菜崦富钚宰兓Ｖ菜崾枪任镏兄饕目範(fàn)I養(yǎng)因子之一，在小麥、黑麥和水稻中主要存在于糊粉層組織，約占總植酸含量的90%[27]，植酸對(duì)營(yíng)養(yǎng)屬性帶來(lái)的負(fù)面影響主要來(lái)自于它與鐵、鈣、鎂、鋅、錳等金屬離子都能形成不可溶解的螯合物，其中植酸與鋅形成的螯合物最為穩(wěn)定，正因這種螯合特性，導(dǎo)致金屬離子流動(dòng)性變差，妨礙人體吸收。植酸酶可將植酸去磷酸化，將植酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)由穩(wěn)定的六磷酸結(jié)構(gòu)降解為游離的無(wú)機(jī)磷酸鹽和肌醇磷酸酯[28]，從而釋放被植酸螯合的金屬離子，恢復(fù)其溶解性并提高生物利用率。植酸酶存在于谷物、乳酸菌和酵母菌中，且常伴隨環(huán)境表現(xiàn)出不同活性，而在發(fā)酵過程中，碳水化合物在沒有外部電子受體的情況下被氧化以釋放能量，同時(shí)，發(fā)酵過程中pH值逐漸降低，植酸酶活性在某一時(shí)刻達(dá)到最高，從而使原料中植酸含量明顯減少，礦物質(zhì)含量增加，因此，酸面團(tuán)發(fā)酵是溶解小麥面團(tuán)中礦物質(zhì)的有效手段。

2.3.3 植物乳桿菌發(fā)酵對(duì)小麥糊粉層粉B 族維生素含量的影響

維生素是維持人體代謝的重要營(yíng)養(yǎng)素，但因在人體內(nèi)合成受限，往往通過食物從外界獲取。谷物是維生素的優(yōu)質(zhì)天然來(lái)源，尤其是核黃素、煙酸、葉酸等B 族維生素含量豐富，對(duì)維持機(jī)體維生素平衡具有一定的積極作用[29]。B 族維生素含量的測(cè)定結(jié)果見圖5。

圖5 小麥糊粉層粉的B 族維生素含量Fig.5 Content of B vitamins in the powder of wheat aleurone layer

由圖5 可知，在檢測(cè)出的維生素中，煙酸和維生素E 含量最高，經(jīng)植物乳桿菌發(fā)酵處理，含量較之前相比分別提升了50.90% 和79.29%，此外VB1、VB2、VB6含量均有明顯提升，這可能由于發(fā)酵過程中有機(jī)酸不斷積累，造成酸度下降，維生素對(duì)發(fā)酵時(shí)期pH 值具有較強(qiáng)依賴性，B 族維生素產(chǎn)生的最佳pH6.5 左右[30]。在此過程中，葉酸含量無(wú)明顯變化，不同菌株對(duì)葉酸含量影響的差異性較大，具體原因有待進(jìn)一步研究。

2.3.4 植物乳桿菌發(fā)酵對(duì)小麥糊粉層粉游離氨基酸含量的影響

氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成單位，其含量和種類常作為食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和風(fēng)味的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。通過對(duì)游離氨基酸含量的檢測(cè)，結(jié)果如表6所示。

表6 小麥糊粉層粉發(fā)酵前后氨基酸含量Table 6 Content of amino acids in the powder of wheat aleurone layer before and after fermentation mg/g

由表6 可知，通過優(yōu)化過后的發(fā)酵條件對(duì)小麥糊粉層進(jìn)行發(fā)酵處理，其氨基酸總量和必需氨基酸含量相比發(fā)酵前分別提升了5.46% 和18.19%，其中，蘇氨酸（Thr）、絲氨酸（Ser）、甘氨酸（Gly）、纈氨酸（Val）、蛋氨酸（Met）、異亮氨酸（Ile）、亮氨酸（Leu）、酪氨酸（Tyr）、苯丙氨酸（Phe）、賴氨酸（Lys）、組氨酸（His）、精氨酸（Arg）含量與發(fā)酵前相比均顯著提升（P＜0.05）。

氨基酸去向見圖6。

圖6 氨基酸去向Fig.6 Fates of amino acids

由圖6 可知，蛋白質(zhì)分解為多肽，在肽酶的作用下分解為Val、Leu、Phe，蛋白質(zhì)分解主要由于發(fā)酵過程中酸度上升，糊粉層組分中內(nèi)源性蛋白酶被激活導(dǎo)致的，Val、Leu 為支鏈氨基酸，Leu 能更快地分解、轉(zhuǎn)化為葡萄糖，減少運(yùn)動(dòng)過程中肌肉損傷和延遲疲勞[31]，而Val 作為肌肉代謝和協(xié)調(diào)所必需，在保持身體氮平衡上具有重要的作用[32]，蛋白質(zhì)分解導(dǎo)致Val、Leu 含量上升，這也與粗蛋白含量下降結(jié)果一致。Lys 和Thr 通過三羧酸循環(huán)（tricarboxylic acid cycle，TCA），由草酰乙酸分解轉(zhuǎn)化而來(lái)。Ser 通過糖酵解途徑，以3-磷酸甘油酸為碳骨架合成而來(lái)，作為一種功能性氨基酸，在調(diào)控機(jī)體免疫功能、抗氧化應(yīng)激和治療代謝疾病等方面發(fā)揮著重要的生物學(xué)作用[33]。Ile 作為動(dòng)物重要的必需氨基酸，能夠顯著提高小腸的絨毛高度，促進(jìn)腸道的吸收功能和屏障功能[34]。Phe 和Tyr 作為芳香族氨基酸，與發(fā)酵面團(tuán)的風(fēng)味密切相關(guān)，表明乳酸菌發(fā)酵能夠顯著提升食品的風(fēng)味物質(zhì)含量。此外，天冬氨酸（Asp）、谷氨酸（Glu）、脯氨酸（Pro）經(jīng)植物乳桿菌發(fā)酵后含量顯著降低，這可能是由于發(fā)酵過程中微生物生長(zhǎng)消耗以及發(fā)酵后期多種可揮發(fā)性酸形成。通過對(duì)氨基酸含量分析表明，植物乳桿菌發(fā)酵能夠一定程度上提升小麥糊粉層的營(yíng)養(yǎng)功能和感官風(fēng)味。

3 結(jié)論

本研究以小麥糊粉層粉為原料，以植物乳桿菌JCW1149 為發(fā)酵劑進(jìn)行酸面團(tuán)發(fā)酵，以小麥糊粉層粉多酚含量為指標(biāo)，通過單因素及響應(yīng)面試驗(yàn)得出最佳的發(fā)酵條件為發(fā)酵時(shí)間22 h、發(fā)酵溫度38 ℃、JCM1149接種量為1.4×107CFU/g，在此條件下測(cè)得的多酚含量為（2.31±0.01）mg/g，對(duì)今后糊粉層粉的生產(chǎn)應(yīng)用具有參考意義。通過對(duì)比發(fā)酵前后營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵后蛋白含量下降，可溶性膳食纖維含量提高，不溶性膳食纖維含量下降，總膳食纖維含量降低；多數(shù)礦物質(zhì)含量明顯上升，鐵元素與鉀元素含量略微降低，表明植物乳桿菌發(fā)酵對(duì)提升礦物質(zhì)含量具有一定的促進(jìn)作用。植物乳桿菌發(fā)酵處理能夠明顯提升維生素含量，促進(jìn)維生素的轉(zhuǎn)化，有效提高糊粉層粉的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。對(duì)游離氨基酸含量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明植物乳桿菌發(fā)酵能夠促進(jìn)粗蛋白分解，從而釋放多種功能性氨基酸，且芳香族氨基酸含量明顯提升，表明發(fā)酵處理對(duì)糊粉層食品的風(fēng)味有一定提升。綜上，植物乳桿菌發(fā)酵對(duì)小麥糊粉層粉的實(shí)際應(yīng)用有一定促進(jìn)作用，對(duì)于小麥制品的流變特性有一定程度的改良效果，且發(fā)酵后的糊粉層粉香氣濃郁，為后續(xù)將糊粉層粉的加工及應(yīng)用提供參考。