不同添加量產胞外多糖蕎麥酸面團對面包烘焙和老化特性的影響

陳佳芳 湯曉娟 蔣慧

摘要 [目的] 研究不同添加量的產EPS蕎麥酸面團對面包烘焙和老化特性的影響。[方法]應用分離自酒曲中的產胞外多糖食竇魏斯氏菌T5發酵蕎麥粉制成產胞外多糖蕎麥酸面團和不產胞外多糖蕎麥酸面團，比較2種酸面團的添加量對面包烘焙和老化特性的影響。[結果]食竇魏斯氏菌T5在添加蔗糖的條件下，發酵蕎麥酸面團產生EPS的含量為9.36 g/kg；含有酸面團（20%和30%）的面包比容、硬度和感官評分都優于空白不含酸面團面包，且含有產EPS酸面團的面包品質更佳；隨著酸面團添加量的增加，添加30%不產EPS酸面團對面包比容和硬度產生消極作用，而添加30%產EPS酸面團能改善新鮮面包品質；在相同貯藏期，含有不產EPS酸面團的蕎麥面包隨著酸面團添加量的增加，面包芯硬度和支鏈淀粉老化焓值顯著增加，而添加30%產EPS酸面團對面包老化具有改善作用。[結論] 該研究為開發營養、健康的高品質綠色烘焙發酵食品提供理論依據。

關鍵詞 食竇魏氏菌；胞外多糖；酸面團；烘焙；老化

中圖分類號 TS213.21 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）18-0097-04

Abstract [Objective] To study effects of EPSproducing sourdough at different addition levels on the baking and staling properties of bread.[Method] Effects of two kinds of buckwheat sourdough fermented by EPSproducing Weissella cibaria T5 at different addition levels on the baking and staling

properties of bread were studied.[Result] The amount of EPS in buckwheat sourdough was 9.36 g/kg sourdough under the condition of adding sucrose； The bread containing 20% and 30%sourdough had better specific volume，hardness and sensory score than control bread without sourdough； With the increase of sourdough ，the addition of 30% sourdough in the absence of EPS had negative effects on the specific volume and hardness of fresh bread ，while the addition of 30% EPSproducing sourdough could improve the quality of fresh bread； In the same storage period，with the increase of sourdough addition ，the hardness and amylopectin aging enthalpy of buckwheat sourdough bread in the absence of EPS significantly increased，while the addition of 30% EPSproducing sourdough could improve the quality of bread during storage.[Conclusion] The study provides theoretical basis for developing nutritional，healthy and highquality green baking fermented foods.

Key words Weissella cibaria；Exopolysaccharide；Sourdough；Baking；Staling

蕎麥作為一種藥食同源的食品原料，營養價值豐富，富含優質蛋白質、膳食纖維、脂質、礦物質、B族維生素和黃酮類化合物，同時還有防癌、抗衰老等保健功能。但蕎麥粉的添加使面包呈現較差的比容、質地、風味和口感，還會增加面包老化速率[1-2]。

酸面團是指在一定條件下，面粉和水經過乳酸菌或者酵母菌發酵而形成的混合物[3]；作為一種天然發酵劑，其不僅能改善面包比容和質構，提升面包口感、風味和營養價值，還能延緩面包老化[4-6]。

乳酸菌胞外多糖（Exopolysaccharide，EPS）是乳酸菌在生長代謝過程中產生并分泌到細胞壁外的黏液多糖或莢膜多糖[7]。乳酸菌EPS是一種生理活性物質，具有抗腫瘤[8-10]、抗氧化[11-12]、降血壓、降膽固醇、增加機體免疫力和調節消化道腸道[13-14]等生理功能。此外，乳酸菌EPS還能用天然面包改良劑替代親水膠體改善面團黏彈性，增加面包比容和柔軟度，延長面包貨架期[15-16]。目前關于應用從酒曲中分離出的產EPS魏斯氏菌發酵蕎麥酸面團制作小麥面包的研究鮮見報道。筆者以從酒曲中分離的產葡聚糖食竇魏斯氏菌（T5）作為研究對象，發酵蕎麥酸面團制作面包，研究不同添加量（20%和30%）的產EPS蕎麥酸面團對面包烘焙和老化特性的影響，以期為開發營養、健康的高品質綠色烘焙發酵食品提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

食竇魏斯氏菌（T5），從酒曲中分離的產葡聚糖乳酸菌；小麥粉， 秦皇島鵬泰面粉有限公司；蕎麥粉，產地為吉林省吉林市的蕎麥米，經打粉過篩制成；起酥油，中糧東海糧油工業（張家港）有限公司；即發活性干酵母，廣東省梅山馬利酵母有限公司；MRS 肉湯培養基，杭州百思生物技術有限公司。

SPX-150C 型恒溫恒濕培養箱，上海博迅實業有限公司醫療設備廠； SPC-40SP 醒發箱、TDL-5SM-25攪拌機、SM-302 切片機和SM-503 烤箱，新麥機械（無錫）公司；CT3 質構儀，美國Brookfield 公司； H1850R臺式高速冷凍離心機和H1650-W離心機，湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司；差示掃描量熱儀（DSC），美國 PerkinElmer 公司。

1.2 方法

1.2.1 乳酸菌菌株的生長曲線。

乳酸菌經過2次活化后，按2%（V/V）的接種量接種至MRS液體培養基，37 ℃培養24 h，每2 h取出一次在600 nm下測定發酵液的OD值，并用pH計測定pH，確定乳酸菌菌株進入對數后期時間。

1.2.2 蕎麥酸面團的制作。

取出貯存在-80 ℃冰箱的菌株T5，在MRS液體培養基活化后培養至對數后期，離心（5 000 r/min，10 min）取菌泥。將菌泥和等質量的蕎麥粉及水混合，使面團初始接種量達107CFU/g酸面團，攪拌均勻于30 ℃培養箱發酵24 h。以空白蕎麥面包和不產EPS酸面團（T5-）作為對照組，以產EPS酸面團（T5+）作為試驗組。關于產EPS酸面團，用蔗糖替代10%的蕎麥粉。

1.2.3 蕎麥酸面團中EPS含量測定。

1.2.3.1 EPS提取純化。10 g蕎麥酸面團加入2倍蒸餾水，攪拌均勻，離心（8 000 r/min，10 min）取上清液。加入80%三氯乙酸至終濃度為4%，磁力攪拌器攪拌3 h，離心（10 000 r/min，20 min）取上清液，加入3倍體積95%乙醇，4 ℃靜置過夜，離心（10 000 r/min，20 min）取沉淀。將沉淀溶于水，裝入透析袋（8 000～14 000 Da），4 ℃透析2 d，凍干，用封口袋密封置于干燥器中。

1.2.3.2 EPS含量測定。酸面團中提取出的EPS樣品，利用苯酚硫酸法[17]進行測定。首先配制不同梯度的葡萄糖濃度，制作標準曲線，然后根據曲線，計算乳酸菌產生EPS的含量。

1.2.4 蕎麥酸面團中有機酸含量的測定。

取“1.2.3.1”的酸面團上清液樣品，過0.45 μm濾膜，通過HPLC測定酸面團中乳酸和乙酸的含量。色譜條件：以甲醇-水-磷酸 （體積比5.00∶95.00∶0.05）為流動相，柱溫30 ℃，流速0.8 mL/min，進樣量10 μL，利用Diamonsil C18色譜柱，紫外檢測器下進行測定。

1.2.5 蕎麥酸面團面包的制作。

以制作面包所用蕎麥粉和小麥粉總質量百分比計算，空白面包（KB）即不含蕎麥酸面團面包的配方：小麥粉（80.0%）、蕎麥粉（20.0%）、水（55.0%）、酵母（1.5%）、鹽（1.0%）、白砂糖（6.5%）、黃油（4.0%）；4種酸面團面包：①添加20%產EPS酸面團面包（T5+20%）；②添加20%不產EPS酸面團面包（T5-20%）；③添加30%不產EPS酸面團面包（T5-30%）；④添加30%產EPS酸面團面包（T5+30%）。為了保持恒定的蕎麥粉-小麥粉-水比值，酸面團中的蕎麥粉和水用來替代空白面包配方中的水和蕎麥粉。

按上述配方，將除黃油外的所有原料加入攪拌機攪拌成團，然后加入黃油攪拌至面筋網絡良好。取出面團于室溫下用保鮮膜覆蓋靜置10 min，分割成型（90 g/個），醒發箱（34 ℃，相對濕度85%）內醒發60 min 后烘烤20 min。上、下火溫度分別為170和210 ℃。

1.2.6 面包比容的測定。

烘焙完成的面包樣品放置在室溫下冷卻1 h 后，用油菜籽替代法測定面包體積，并測定面包質量，然后計算比容，每組樣品做3次平行，取平均值。

1.2.7 面包感官評定。采用9 分嗜好評分法[18]對面包進行感官評定。由20 位經過培訓的評委分別對面包的外觀、色澤、口感、風味和整體可接受度進行評分。

1.2.8 蕎麥酸面團面包貯藏期老化特性。

1.2.8.1 蕎麥面包在貯藏期內硬度的變化。

選取冷卻后的面包樣品，將中間兩片疊加，在TPA模式下測定面包貯存0、1、3和5 d的硬度，每組樣品重復3 次，取平均值。測試參數參照蘇曉琴等[19]的方法，略有改動。

1.2.8.2 蕎麥面包在貯藏期內老化焓值的變化。

通過差示掃描量熱儀（DSC）測定面包樣品在貯存3和5 d時面包芯的老化焓值。用鑷子取15 mg左右面包芯于樣品盒中密封，以空盒作為參照，進行測定。測定條件：升溫速率為10 ℃/min掃描溫度為25～100 ℃。

1.3 數據分析

采用Origin 8.6、Microsoft Office Excel 2013和SPSS 16.0對試驗數據進行統計分析，運用方差分析方法（ANOVA）進行顯著性分析（P≤0.05）。

2 結果與分析

2.1 乳酸菌菌株的生長曲線

食竇魏斯氏菌（T5）在37 ℃培養的生長曲線見圖1。由圖1可知，經過2 h的延滯期，迅速進入對數期，且在8 h時進入對數后期。因此，選取發酵10 h的菌泥制作蕎麥酸面團，此時其活力最大。

利用苯酚-硫酸法測定EPS含量，制作標準曲線，方程為y=15.64x+0.016 2（R2=0.999 2）（圖2）。由此曲線測得，經過24 h發酵后，T5+組酸面團樣品的EPS含量為9.36 g/kg，遠大于T5-組酸面團樣品的產糖能力0.90 g/kg（表1）。表明食竇魏斯氏菌T5利用葡糖基轉移酶以蔗糖作為糖基供體合成葡聚糖。這與目前研究者認為乳酸菌利用蔗糖合成同多糖的能力較強相一致[20-21]，因為雜多糖的產量一般小于0.5 g/L[8，22]。

乳酸和乙酸是乳酸菌發酵產生的主要有機酸。乳酸菌發酵蕎麥酸面團24 h后，T5+組和T5-組酸面團的EPS和有機酸含量見表1。由表1可知，經過24 h的發酵，T5+酸面團的乙酸和乳酸含量顯著減少，表明T5產生的葡聚糖可以降低酸面團的酸化能力，而酸化會對面包品質產生一定影響。

2.3 面包比容

由圖3可知，相對于不含酸面團的空白蕎麥面包，酸面團面包的比容均增大。可能原因是蕎麥粉作為一種無麩質原料，會破壞面團的持氣能力，而使面包呈現較小的比容。對于添加T5-組酸面團的面包，面包比容隨著酸面團添加量的增加而顯著下降。 Torrieri等[23]研究表明，添加30%的不產EPS高粱酸面團會對面包品質產生消極的影響，而添加30%的產EPS高粱酸面團能增加面包的比容、水分含量以及機械加工性能。Katina等[24]研究發現，與不含酸面團的空白面包相比，添加40%的酸面團會使面包比容下降約10%。酸化對面包品質影響較大，溫和的酸化會改善面包品質，而強烈的酸化會使面筋網絡結構弱化，從而降低面包比容[25]。而對于添加T5+酸面團的面包，隨著酸面團添加量由20%增加至30%，面包比容顯著增加，表明酸面團發酵產生的EPS可以抵消酸化帶來的不利影響。對于相同的酸面團添加量，含有T5+酸面團的面包比容顯著大于添加不產EPS酸面團的面包。表明食竇魏斯氏菌T5發酵蕎麥酸面團產生的葡聚糖可以替代親水膠體用于改善富含膳食纖維面包的比容。

2.4 不同配方面包感官評定

由圖4可知，相對于不含酸面團的蕎麥面包，蕎麥酸面團的添加能顯著改善面包的外觀、色澤、口感、風味以及整體接受度。對于添加不產EPS酸面團的蕎麥面包，T5-20%組面包比T5-30%組面包更受消費者的歡迎，主要是T5-30%組面包酸化相對較強，對面包品質產生了消極影響。對于添加產EPS酸面團的蕎麥面包，T5+20%組面包和T5+30%組面包整體接受度均較高，但T5+20%相對更受消費者的歡迎，可能是T5+30%組面包酸味更濃郁，從而影響消費者對其整體評價。含有產EPS酸面團的面包整體接受度均高于添加不產EPS酸面團的蕎麥面包，表明EPS能通過改善面團面筋網絡結構而顯著改善面包品質，增加面包的整體可接受度。

2.5 面包貯藏期品質

2.5.1 面包芯硬度的變化。

4 ℃條件下貯藏5 d，不同配方面包面包芯硬度的變化見圖5。由圖5可知，對于新鮮的不同配方面包（0 d），含有酸面團的面包與空白對照組不添加酸面團的面包硬度具有顯著差異，表明酸面團的添加能不同程度地改善面包的柔軟性。鐘京等[26]研究表明，當添加20%的發酵時間為8～16 h的麩皮酸面團時，面包的比容和硬度均得到改善。張思佳等[4]研究表明，添加蕎麥粉的小麥面包硬度顯著增加，而酸面團的添加可以增加面包的硬度，但改善效果與乳酸菌發酵酸面團酸化程度相關。

不同配方面包的硬度均隨著貯藏期的增加而呈顯著增加趨勢，表明面包品質隨著貯藏時間的延長而顯著下降。在相同的貯藏時間，除T5-30%組面包，含有酸面團的面包硬度均顯著低于空白面包，表明酸面團的添加可以延緩面包的老化，但受到酸化的影響。在相同貯藏時間，對于添加不產EPS酸面團的面包，添加30%酸面團的蕎麥面包硬度顯著高于添加20%酸面團的蕎麥面包。而對于添加產EPS酸面團的面包，在0～3 d貯藏期間，添加30%酸面團的面包硬度均顯著低于添加20%酸面團的蕎麥面包；而在第5天，T5+30%組面包的硬度低于T5+20%組面包，但無顯著差異。此外，對比相同酸面團添加量的產EPS蕎麥酸面團和不產EPS蕎麥酸面團面包在同一貯藏時間的硬度差異，T5+30%組面包硬度均顯著低于T5-30%組面包；T5+20%組面包相對于T5-20%面包，其整體品質也較佳。表明食竇魏氏菌T5產生的葡聚糖可抵消酸化對面包帶來的消極作用，并對面包貯藏期品質具有改善作用。這種積極的作用效果主要與胞外多糖對面團面筋網絡的改善緊密相關[27]。

2.5.2 老化焓值的變化。

面包老化是一個復雜的過程，其中淀粉回升是導致面包老化的主要原因，而支鏈淀粉的回升在貯藏期內變化更加明顯。由圖6可知，隨著貯藏時間的延長，面包老化焓值迅速增加，可能是貯藏期內淀粉聚合物的逐漸形成，導致面包老化。與空白不含酸面團的蕎麥面包相比，所有酸面團面包的老化焓值相對較低，可能原因是乳酸菌產生的代謝產物，延緩了面包的老化[28-29]。對于含有不產EPS酸面團的蕎麥面包，酸面團的增加對面包產生了消極影響；而對于含有產EPS酸面團的蕎麥面包，添加30%產EPS酸面團的蕎麥面包老化焓值較低，但無顯著差異。當酸面團添加量為20%時，貯藏期內T5+20%組面包的老化焓值低于T5-20%組面包，但無顯著差異；當酸面團添加量為30%時，T5+30%組面包老化焓值顯著低于T5-30%組面包。表明酸面團的添加量和乳酸菌發酵蕎麥酸面團產生的EPS對面包老化產生重要作用。添加30%產EPS酸面團的蕎麥面包作用效果更明顯。主要原因可能是蕎麥酸面團中EPS的產生，增加了面包的持水性，減少了貯藏期內水分在淀粉和蛋白質之間的遷移，從而影響支鏈淀粉的回升。

3 結論與討論

該研究利用分離自酒曲中的產葡聚糖食竇魏斯氏菌發酵蕎麥酸面團，以空白蕎麥面包和含有不產EPS酸面團的蕎麥面包作為對照，研究產EPS酸面團的添加量對蕎麥酸面包烘焙和老化特性的影響。結果表明，食竇魏斯氏菌在添加蔗糖的條件下，發酵蕎麥酸面團的EPS產量為9.36 g/kg；相對于空白不含酸面團蕎麥面包，含有酸面團（20%和30%）的蕎麥面包比容更大，面包芯更加柔軟；與添加不產EPS酸面團面包相比，含有產EPS酸面團的新鮮面包品質更佳，更受消費者歡迎；隨著酸面團添加量的增加，添加30%不產EPS酸面團對面包比容和硬度產生消極作用，而添加30%產EPS酸面團能改善新鮮面包品質；在相同貯藏期，含有不產EPS酸面團的蕎麥面包隨著酸面團添加量的增加，硬度和支鏈淀粉老化焓值顯著增加，而添加30%產EPS酸面團對面包老化具有改善作用。

綜上所述，添加產EPS酸面團能改善面包的烘焙和老化特性，特別是添加30%的酸面團改善效果更加明顯。該研究為利用產EPS乳酸菌作為發酵劑替代用做面包改良劑的親水膠體生產天然的發酵烘焙食品提供理論基礎。

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