乳酸菌發酵對曲奇餅干品質的影響

須瑛敏， 孫圣濤， 夏 紅

（蘇州農業職業技術學院，江蘇 蘇州 215000）

曲奇餅干味道甜香、口感脆酥，被人熟知并喜愛，但油脂、糖分含量較高，并且在烘焙的過程中由于美拉德反應會形成丙烯酰胺等有害物質[1]。根據文獻報道，有些乳酸菌具有降解膽固醇的功能[2-4]，有些乳酸菌能降低烘焙過程中餅干中丙烯酰胺的含量[5-8]，乳酸菌發酵還能形成抗菌肽，對多種細菌和霉菌都有抑制作用[9-13]。國外對于乳酸菌的研究應用較為深入。近年來，乳酸菌發酵生產的烘焙谷物食品已被發現在產品的風味、質構、貨架期等諸多理化特性方面具有積極作用。國內對于乳酸菌的研究應用主要集中在乳制品、蔬菜、肉制品等行業，而對于烘焙行業中的應用研究較少[14]。林欣梅等[15]利用乳酸菌和酵母菌相互依存、共生發酵的特點，以乳酸菌和酵母菌混合作為發酵劑，研制營養保健型面包；方靖等[8]在直接發酵法生產面包時添加乳酸菌，實驗結果表明發酵劑能促進面團酸化，利于面團發酵，增大面團體積，增加面包風味，使面包更加柔軟有彈性，有利于提高面包品質；張均葉等[5]對乳酸菌降低發酵餅干中丙烯酰胺含量的機制進行初步探討。而把乳酸菌發酵應用于曲奇餅干國內尚少見報道。本研究用乳酸菌發酵曲奇面團，考查乳酸菌發酵對曲奇餅干感官、還原糖含量、pH、蛋白質含量、脂肪、膽固醇含量、丙烯酰胺含量以及保藏過程中微生物數量的影響。

1 材料與方法

1.1 主要材料

低筋面粉，威士寶無鹽黃油，白砂糖，一級糖粉，純牛奶，食用葡萄糖，安琪10菌（1號），安琪8菌（2號），川秀雙歧桿菌（3號），丹尼斯克雙菌

（4 號）。

1.2 主要設備

自動打蛋器，英國凱伍德有限公司產品；培養箱，力辰科技有限公司產品；培養箱，力辰科技有限公司產品；面團醒發箱，康庭君威食品有限公司產品；烘焙烤爐，松下電子有限公司產品。

1.3 實驗方法

1.3.1 曲奇餅干的制作 乳酸菌發酵組餅干：按照表1所示配方，乳酸菌粉溶解在牛奶中，加葡萄糖，攪拌均勻，40℃活化1 h，黃油軟化，加入白砂糖等輔料，打發，之后加入牛奶攪打，低筋面粉過篩，與黃油和勻，將面團置于潔凈器皿中，用保鮮膜封口，放于40℃，濕度70%的醒發箱中醒發4 h，冷凍成型，取出切成2 mm厚，3 cm×5 cm的薄片，180℃烘烤10 min，冷卻后得到發酵組餅干。

表1 發酵餅干制作配方Table 1 Recipes of fermented cookies

對照組餅干：不加乳酸菌粉，黃油軟化后加糖粉、白砂糖打發，加牛奶攪打，之后加面粉和勻，冷凍成型，取出切片，入爐烘焙。

1.3.2 發酵條件的優化 單因素實驗優化了面團發酵的溫度、時間、接種量，正交實驗考查因素間的交互影響，進一步優化了發酵條件。

1.3.3 曲奇餅干感官品質評分標準 由10名食品感官評定專業人員組成評定小組，對產品的色澤、形態、雜質、組織、滋味口感等5項進行小組打分，評分總分為100分，取小組評分總分的平均值。產品感官品質評分標準見表2。

1.3.4 理化檢測方法 1）pH測定。稱取10 g樣品，加入100 mL蒸餾水中，用玻璃棒攪拌5 min，待樣液沉淀后，pH計測定，記錄數據。2）還原糖測定。參考GB/T 5009.7—2008食品中還原糖的測定。3）蛋白質測定。凱氏定氮法，具體參考GB/T 5009.5—2010。4）脂肪測定。取500 g實驗組曲奇樣品用無水乙醚抽提后，蒸發所得溶液中多余物質從而獲取粗脂肪。采用索氏抽提法來測定曲奇餅干中脂肪含量。具體參考GB/T 5009.6—2003。5）膽固醇測定。RP-HPLC法[16]。6）丙烯酰胺的測定。在曲奇試樣中加入13C3標記的丙烯酰胺內標溶液，以蒸餾水為提取溶劑，經凈化后，以液相色譜-質譜的多反應離子監測進行檢測[17]。

1.3.5 微生物計數方法 曲奇樣品中菌落總數計數參考GB 4789.2—2010，曲奇樣品中大腸桿菌計數參考GB 4789.3—2010，曲奇樣品中霉菌計數參考 GB/T 4789.15—2010。

表2 感官品質評分標準Table 2 Sensory quality score standard

2 結果與討論

2.1 乳酸菌發酵單因素實驗

2.1.1 發酵劑的選擇 分別采用安琪10菌（1號）、安琪8菌（2號）、川秀雙歧桿菌（3號）、丹尼斯克雙菌（4號），對發酵劑進行了編號，在100 g的面粉中加入質量分數2%的菌粉 （以低筋面粉100 g為基準，菌粉分別以低筋面粉的質量計），在40℃、4 h條件下發酵面團。考查不同發酵劑對面團pH及曲奇餅干感官評分的影響，以不加發酵劑的面團作為對照（5號）。由圖1可知，4號發酵劑發酵面團pH降低最多，曲奇餅干感官評分最高，選定4號發酵劑為后續實驗的發酵劑。

圖1 不同發酵劑發酵感官評分與pHFig.1 Sensory score and pH of cookies with different youghort starters

2.1.2 發酵時間 100 g的面粉中加入2%的4號發酵劑，40 ℃分別發酵 3、4、5、6、7、8 h，考查發酵不同時間對面團pH變化及曲奇餅干感官評分的影響。由圖2可知面團發酵6 h，pH變化下降最為明顯，6 h之后pH變化趨于平緩，曲奇餅干感官評分發酵5 h分數最高，5 h后餅干酸味較強，確定最佳發酵時間為5 h。

圖2 不同發酵時間感官評分與pHFig.2 Sensory scores and pH of cookies with different fermentation time

2.1.3 發酵溫度 100 g的面粉中加入質量分數2%的 4號發酵劑， 分別在 35、37、40、42、45 ℃發酵6 h，考查不同發酵溫度對面團pH變化的影響。由圖3可知，面團在40℃條件下發酵pH變化明顯，感官評分最高，確定最佳發酵溫度為40℃。

2.1.4 接種量 100 g的面粉中分別加入質量分數2%、3%、4%、5%、6%的4號發酵劑，在40℃條件下，發酵5 h，考查不同接種量對面團pH變化的影響。由圖4可知，接種量大于4%感官評分下降，確定最佳接種量為4%。

圖3 不同發酵溫度感官評定與pHFig.3 Sensory scores and pH of cookies with different fermentation temperature

圖4 不同接種量感官評定與pHFig.4 Sensory scores and pH of cookies with different inoculum concentration

2.2 乳酸菌發酵正交實驗

采用三因素三水平的正交實驗對發酵條件進一步優化，因素與水平表如表3，實驗結果見表4。

表3 正交試驗因素與水平表Table3 Table offactorsand levelsoforthogonal experiment

由表4可知，感官評分最佳的條件為A1B3C3，由極差R值可知對發酵影響程度為A＞B=C，確定最佳的發酵條件為發酵時間4 h，發酵溫度42℃，接種量4.5%。

表4 正交實驗結果表Table 4 Table of orthogonal experiment results

2.3 乳酸菌發酵對曲奇餅干感官品質的影響

曲奇餅干感官品質分析，一組加入乳酸菌，一組則為普通曲奇。加入乳酸菌的一組黃油味稍淡，色澤相對較白，口感更清脆。感官品質評分見表5。

表5 曲奇餅干感官評分Table 5 Sensory score of cookies

2.4 乳酸菌發酵對曲奇餅干理化性質的影響

分別測定對照組和發酵組曲奇餅干的還原糖質量分數、pH、蛋白質質量分數、脂肪質量分數、膽固醇質量分數及丙烯酰胺質量分數，結果見表6。發酵組的理化指標較對照組均有所降低，發酵組還原糖質量分數比對照組低2.67 g/hg，脂肪質量分數低 6 g/hg，膽固醇低205 mg/kg，丙烯酰胺質量分數也有所下降，這與張均葉等[5]的研究結果一致，這些物質質量分數的降低可為研制更健康的曲奇餅干打下理論基礎。

2.5 乳酸菌發酵對曲奇餅干微生物數量的影響

分別測定 30 ℃下保存 5、10、15、20、25、30 d 的曲奇餅干中的菌落總數、大腸菌群、霉菌的數量，分析乳酸菌發酵的抑菌效果。結果見圖5-7。

由圖5可知，隨著時間的延長，對照組和發酵組的菌落總數都呈上升趨勢，對照組的20 d后就已超過國標（10000 CFU/g），發酵組菌落總數上升較對照組慢，說明乳酸菌發酵對菌落總數有抑制作用，抑菌機制可能是由于乳酸菌發酵產生了乳酸和乳酸菌細菌素[13，18]，但具體抑制了哪些種類的細菌，還有待進一步研究。

圖5 不同儲存時間兩組曲奇餅干菌落總數的變化Fig.5 Change of total colony counts of cookies withdifferent storage time

由表6可知，隨著時間的延長，對照組和發酵組的大腸菌群數量都在上升，對照組的15 d后就已超過國標 （10 CFU/g），發酵組的25 d后才超過國標，可見乳酸菌發酵對大腸菌群也有抑制作用。劉晶等[11]的實驗也發現了乳酸菌對大腸菌群的抑制作用。

表6 曲奇餅干理化測定結果Table 6 Determination results of physicochemical indexes of cookies

由圖7可知，隨著時間的延長，對照組和發酵組的霉菌總數都在上升，但是短時間內均未超過國標（50 CFU/g），而發酵組的霉菌總數上升較對照組慢。李院等[9]從醬菜中分離得到的乳酸菌對青霉菌具有明顯的抑制效果，但本實驗中抑菌效果不太明顯，對于焙烤食品來說抑制霉菌滋生可大大延長保質期，后續實驗中可嘗試添加對霉菌有抑制作用的乳酸菌進行發酵。

圖6 不同儲存時間兩組曲奇餅干大腸菌群的變化Fig.6 Change of Escherichia coli groups of cookies with different storage time

圖7 不同儲存時間曲奇餅干霉菌總數的變化Fig.7 Change of total molds of cookies with different storage time

3 結 語

選用了4種酸乳發酵劑進行曲奇面團發酵，確定4號為最佳發酵劑，單因素和正交實驗優化了發酵條件，最終確定發酵條件為：發酵溫度42℃、發酵時間4 h、接種量4.5%。感官分析發現，發酵組較對照組口感更加香脆、清新，外觀更加完整；理化測定發酵組還原糖含量比對照組低2.67 g/hg，脂肪質量分數低6 g/hg，膽固醇低205 mg/kg，丙烯酰胺質量分數也有所下降；微生物測定發現短時間內乳酸菌對菌落總數的抑制效果明顯，對大腸菌群也有一定抑制效果，而對霉菌總數的抑制效果則不是很明顯。后續的研究中可嘗試用不同的乳酸菌組合來發酵曲奇面團，優化發酵曲奇的配方及工藝，以期能進一步降低還原糖、油脂、膽固醇、丙烯酰胺的質量分數，降低餅干中微生物數量，延長貨架期，為乳酸菌應用于曲奇餅干生產工業化打下理論基礎。