冷凍和凍干處理對酸面團中乳酸菌活力的影響

盧幫貴 陳迪

摘要 [目的]研究冷凍及凍干處理對酸面團中乳酸菌活力的影響。[方法]選取植物乳酸菌M616為發酵菌株制作酸面團，分別進行冷凍（-80 ℃）和凍干預處理，-20 ℃凍藏30 d，考察凍藏期內乳酸菌的存活率、產酸能力及酸面團的pH、總酸度（TTA）的變化。[結果]隨著凍藏時間的延長，冷凍和凍干酸面團中乳酸菌的存活率均顯著下降，但相同凍藏時間下，冷凍酸面團中的乳酸菌存活率顯著高于凍干酸面團中的乳酸菌存活率；凍藏第0、7天時，冷凍和凍干酸面團中乳酸菌的產酸能力無顯著差異，凍藏第14、21和28天時，冷凍處理條件下乳酸菌的產酸能力高于凍干處理條件。[結論]冷凍處理更有利于保持酸面團中乳酸菌的活力。

關鍵詞 酸面團；植物乳酸菌；冷凍

中圖分類號 TS201.3 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）25-0096-03

Abstract [Objective]To study the effect of frozen and freezedrying on the activity of Lactobacillus in sourdough. [Method]The Lactobacillus plantarum M616 was used as the fermentation strain to make sourdough. Then the sourdough were frozen （-80 ℃） and freezedried respectively， and were stored at -20 ℃ for 30 days. The survival rate and acidproducing capacity of L. plantarum M616， pH and TTA of sourdough were determined. [Result]The results showed that the survival rate of L. plantarum M616 in frozen and freezedried sourdough was significantly decreased with the prolongation of storage time， but the survival rate of L. plantarum M616 in frozen sourdough was significantly higher than that in freezedried dough at the same storage time. There was no significantly different between frozen and freezedried sourdough on the acidproducing capacity of L. plantarum M616 at 0th and 7th day of storage. While on the 14th， 21st and 28th day of storage， the acidproducing ability of L. plantarum M616 in frozen sourdough was higher than that of freezedrying. [Conclusion]Frozen treatment is more conducive to maintaining the activity of L. plantarum M616 in sourdough.

Key words Sourdough；Lactobacillus plantarum；Frozen

酸面團是由面粉和水混合、在微生物作用下形成的傳統面制食品（面包、饅頭等）發酵劑。酸面團中微生物種類繁多，乳酸菌是其中典型且重要的一類微生物，乳酸菌在面團發酵過程中產生乳酸等有機酸，賦予食品特有的酸味，同時降低面團pH，激活面粉中內源蛋白酶，從而產生各類風味物質[1]，酸面團發酵會降低本身的黏性和彈性，提高面團的延伸性和松軟度，改善食品的質構[2-3]。另外，在酸面團發酵過程中，乳酸菌可以產生多種抗菌物質，抑制面包、饅頭中多種霉菌的生長，從而延長食品的貨架期[4-5]。最近研究表明，酸面團還可用于制作適合“乳糜瀉”人群食用的無面筋食品[6-7]。然而由于乳酸菌代謝的活躍性和酸面團組成成分的復雜性，使酸面團在保存過程中難以實現穩定的品質控制，制約其商品化生產。

目前酸面團在生產中有3種常見存在形式：液體、糊狀和干燥粉末狀，按照發酵工藝的不同又可以分為Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型。與Ⅰ、Ⅱ型酸面團不同，Ⅲ型酸面團為干燥的粉狀物，多為商業化產品，常用于面包制品的酸味劑、補充劑和香味攜帶物[4，8]。這種粉末狀形式一般通過冷凍干燥或噴霧干燥工藝制備得到，這種方法較好地延長了酸面團的保質期[9]。但是在除去水分的過程中，酸面團中部分風味物質隨之減少，乳酸菌的生物活性也會降低[10]。有研究者借鑒冷凍面團技術，將冷凍凍藏工藝應用到酸面團的保存中，這種方法也較好地解決了酸面團不易儲藏的問題，但是在凍藏過程中乳酸菌的存活率和產酸能力均有所下降[11]。為了解決上述問題，大量研究集中在抗凍劑或保護劑的篩選和復配方面，并且取得了一定成效。谷胱甘肽、谷氨酸鈉、海藻酸鈉等一系列添加劑有效地保護了乳酸菌在低溫下的生理活性[12-13]。然而，添加劑的使用可能會影響酸面團制品的風味，同時提高了生產成本。

鑒于此，筆者比較了冷凍和凍干2種處理方式對酸面團凍藏過程中乳酸菌的存活率及產酸能力的影響，探討前處理對酸面團凍藏過程中乳酸菌活力的影響，為實現酸面團的穩定品質控制及工業標準化生產提供一定依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗用菌株及面粉。

植物乳酸菌M616，為實驗室保藏菌種；面粉，金苑精制粉。

1.1.2 主要儀器和設備。

Forma 88000超低溫冰箱，賽默飛世爾科技（中國）有限公司；BTP-3ESOOX冷凍干燥機，美國Virtis公司；BCD-227CHT冰箱，河南新飛電器有限公司；SW-CJ-1F單人雙面凈化工作臺，蘇州凈化設備有限公司；IXFD7醒發箱，北京東孚久恒儀器技術有限公司；SPX-150BS-Ⅱ生化培養箱，上海新苗醫療器械制造有限公司；FE20 pH計，梅特勒-托利儀器（上海）有限公司；HQ-60-Ⅱ漩渦混合器，北方同正生物科技有限公司；X1臺式離心機，賽默飛世爾科技有限公司。

1.1.3 培養基。

MRS液體培養基：蛋白胨1.0 g，酵母膏0.5 g，葡萄糖2.0 g，三水合乙酸鈉0.5 g，七水合硫酸鎂0.058 g，牛肉膏1.0 g，檸檬酸氫二胺0.2 g，吐溫-80 0.1 mL，磷酸氫二鉀0.2 g，一水合硫酸錳0.025 g，蒸餾水100 mL，調節pH 6.2～6.6[14]。

MRS固體培養基：MRS液體培養基的基礎上加入瓊脂15 g/L，調節pH 6.2～6.6。

1.2 方法

1.2.1 乳酸菌的活化及酸面團制備。

在無菌條件下吸取植物乳酸菌M616于MRS液體培養基37 ℃恒溫培養16 h，然后以1%的接種量轉接到100 mL的MRS液體培養基中，37 ℃恒溫培養8 h后取35 mL培養基3 000 r/min離心洗滌2次備用。將上述乳酸菌與無菌水混合形成150 g菌懸液，并與300 g面粉均勻混合后切塊，分成每個10 g，放入醒發箱30 ℃發酵24 h，制成酸面團。

1.2.2 冷凍酸面團及凍干酸面團的制備。

將發酵后的酸面團放入-80 ℃超低溫冰箱冷凍30 min，取出稱量記錄，放入-20 ℃冰箱中備用。將發酵后的酸面團放入-20 ℃冰箱進行12 h的預凍，預凍完成后放入冷凍干燥機進行冷凍干燥，直至樣品完全干燥后取出，放入自封袋中稱量記錄。

1.2.3 乳酸菌存活率的測定。

按照國標GB 4789.2—2010方法測定活菌落數[15]。

乳酸菌存活率=（凍藏后乳酸菌的活菌數/凍藏前乳酸菌的活菌數）×100%

1.2.4 pH及總酸度（TTA）的測定。

分別測定2種面團第0、7、14、28天時的pH及TTA。稱取0.1 g上述2種面團，接入150 mL MRS液體培養基，測定培養液pH。每隔3 h，分別吸取2種乳酸菌菌液5 mL，用酸度計測定pH；吸取10 mL菌液，加入酚酞，用0.5 mol/L氫氧化鈉滴定，連續測定36 h。以測定時間為橫坐標、氫氧化鈉消耗的體積為縱坐標繪制菌體TTA曲線，同時繪制pH隨時間變化的曲線。

1.2.5 數據分析。

該試驗中數據均為3次平行試驗計算得出的平均值，用SPSS 17.0及Origin 8.5.1進行數據處理及繪圖。

2 結果與分析

2.1 冷凍和凍干處理對酸面團形態的影響

由圖1可以看出，凍干組酸面團的形態表面皺縮、干燥，從剖視圖以看出內部因脫去水分形成許多不規則氣孔，質地較脆；冷凍組酸面團的表面光滑有光澤，從剖視圖可以看出面團內部光滑有水分，質地較密，黏性較大。

冷凍和凍干的區別在于凍結速度的差異[16]，凍干時凍結速度遠大于冷凍，從而導致面團內部水分來不及滲出，截留在細胞內，形成大量冰晶，而后的脫水就使得面團形成氣孔狀結構。

2.2 冷凍和凍干處理對酸面團中乳酸菌存活率的影響

酸面團經過凍干和冷凍處理后乳酸菌活菌數有顯著差異。凍藏7 d后，稀釋度為10-3，凍干和冷凍的活菌落數如圖2所示。

從圖2中可以看出，冷凍組活菌落數顯著高于凍干組，凍干處理的酸面團中乳酸菌的活菌落數為68個，而冷凍組的為182個。這說明凍干會使酸面團中大量乳酸菌失活。2種處理方式對酸面團中乳酸菌存活率的影響如圖3所示。酸面團經過凍干處理，冷藏7、14、21、28 d后測得的乳酸菌的存活率分別為12.3%、10.7%、8.6%、7.0%，而經過冷凍處理的酸面團冷藏7、14、21、28 d后測得的乳酸菌的存活率分別為42.3%、20.0%、15.3%、12.7%。可以看出，2種處理方式乳酸菌存活率均逐漸下降，隨著凍藏時間的延長，兩者差異逐漸縮小，但冷凍組乳酸菌存活率均顯著高于凍干組。

凍干處理時凍結速度較快，由此產生的機械損傷和溶質效應會損傷細胞膜，造成乳酸菌的死亡[17]，同時冷凍處理也會由于溶質效應損傷乳酸菌。從圖3可以看出，凍干過程中已經造成了大量的乳酸菌失活，而冷凍處理乳酸菌失活較少，在凍藏過程中由于復水及凍融影響，乳酸菌逐漸失活[18-19]。這可以從存活率的變化上清晰看出，凍干組存活率降低幅度較小，而冷凍組第14天的存活率較第7天下降了52.7%，而冷凍組僅下降了11.4%。

2.3 冷凍和凍干處理對酸面團中乳酸菌產酸能力的影響

選取-20 ℃凍藏第0、7、14、21及28天的2組樣品面團進行pH及TTA的測定，結果如圖4所示。

由圖4可以看出，隨著時間的延長，面團pH逐漸降低，TTA逐漸升高。第0天及第7天時的pH及TTA前9 h變化幅度較第14、21及28天大，說明第0天及第7天面團中乳酸菌活性較高，產酸能力強，第14、21及28天時面團pH及TTA變化趨勢基本一致，說明此時的乳酸菌產酸能力差異不大，這個結果印證了圖3中數據。隨著凍藏時間的延長，pH及TTA數值在0、24、36 h時差異不顯著，冷凍組pH及TTA數值在3～9 h時均存在顯著差異，說明乳酸菌產酸階段集中在3～9 h[11]，此時冷凍組面團中乳酸菌產酸能力強于凍干組。

3 結論

該研究通過比較-80 ℃冷凍及凍干2種處理方式對酸面團外觀形態及凍藏期內其中乳酸菌存活率及產酸能力，認為冷凍處理更有利于酸面團實現穩定品質控制。冷凍處理不僅可以維持酸面團良好的形態，更有利于保持乳酸菌的活力，獲得良好的品質。

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