复配乳酸菌发酵苦荞酸面团及其冷冻面团抗冻性能的研究

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随着烘焙食品产业对新鲜、营养、方便、安全、规模化的发展需求不断提升,冷冻面团技术凭借生产成本低、货架期长等诸多优点成为最具发展潜力的新技术。但冷冻面团在冻藏过程中因水分迁移、冰晶形成及重结晶等因素会引起面筋蛋白结构和理化性质的改变,进而造成后续面包等产品品质劣变和风味缺失,寻求改善冷冻面团内在质量的关键技术,已成为亟待解决的问题。酸面团作为一种能够提高烘焙食品品质、营养和风味的天然生物改良剂,将其应用在改善冷冻面团面包品质方面的研究也越来越多。然而,目前关于酸面团的研究主要以小麦面粉或全麦粉为主要原料,并以自然发酵或单菌发酵为主,选用苦荞等杂粮原料,并通过复配菌种发酵制作酸面团应用于改良冷冻面团面包的研究尚未有报道。本研究利用植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum,简称LP)、发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum,简称LF)和融合魏斯氏菌(Weissella confusa,简称WC)单菌或两两复配发酵的苦荞酸面团,用于冷冻面团及面包的制备,对延缓冻藏对冷冻面团及面包品质的损伤控制具有重大意义,同时也为进一步制定杂粮营养冷冻面团工业化生产标准和推广应用提供科学依据和指导。研究主要结论如下:(1)分别将植物乳杆菌(LP)、发酵乳杆菌(LF)和融合魏斯氏菌(WC)3种乳酸菌单菌及两两复配菌株用于制备苦荞酸面团,利用菌落计数、HPLC分析、SDS-PAGE等研究方法对菌株生长、酸和糖等主要代谢产物、蛋白酶活力及蛋白分布等理化指标的变化进行研究。研究结果表明,单菌和复配菌株发酵均在2-12 h达到乳酸菌的对数生长期,且复配菌株在苦荞基质中菌落生长情况较单菌更好,存在一定的协同作用。尤其是LF+WC复配发酵苦荞酸面团中乳酸菌生长速率最快,菌落数在发酵12 h时达到9.18 log CFU/g酸面团,且有大量果糖(11.82 mmol/kg)和胞外多糖(EPS)(3.132 g/kg)生成,相比其他组别而言,具有产酸缓慢,乙酸含量较高,蛋白酶活力较低,蛋白降解速率较慢等特点,不仅有利于延缓面团酸化,避免面筋过度酸化造成的品质下降,还可以提升面团自身的保水性和营养品质。(2)通过对发酵12 h的7组乳酸菌发酵苦荞酸面团所制作的冷冻面团在冻藏过程中发酵力、水合作用和微观特性及其面包品质、风味的比较发现,添加了乳酸菌发酵苦荞酸面团后的冷冻面团的酵母发酵性能较好,能够有效保护酵母产气能力,提升面团持气性。尤其是添加了LF+WC组苦荞酸面团的冷冻面团酵母发酵力相较于其他6组冷冻面团而言变化幅度小,其结合水含量仅减少了0.48%,且不易流动的水和自由水含量仅分别增加了0.18%、0.3%,说明受到胞外多糖(EPS)的束缚,有利于减缓冷冻面团的水分迁移,弱化冷冻贮藏对面团中面筋蛋白网络结构的破坏。同时,LF+WC组在冻藏13周后所制作的面包烘焙品质下降幅度较小,其烘焙损失率仅下降了5.3%,硬度上升了33%,特别是通过GC-MS香气成分分析发现,LF+WC组冷冻面团面包中的挥发性化合物经冻藏13周后增加了8种,使面包制品能够呈现出花香、热带水果类、椰奶类等令人愉悦的香气,而其他样品组的挥发性化合物种类则下降显著。(3)通过测定新鲜和冻藏13周的冷冻面团面筋含量、游离巯基含量,以及对面筋蛋白解聚情况进行分析,同时利用傅里叶变换红外光谱对面筋蛋白二级结构进行解析,结合面团的水合特性,进一步探究冷冻过程中复配乳酸菌苦荞酸面团与面筋蛋白的相互作用情况。研究表明,LF+WC组的冷冻面团在冻藏13周后面筋损失率仅为15.41%,且谷蛋白亚基降解较少,可冻结水含量上升68.17%,游离巯基含量增加了3.92%,α-螺旋和β-转角含量分别减少了0.43%和2.34%,下降速率缓慢,较多的O-H键存在于LF+WC组冷冻面团面筋蛋白中,使其仍能保持较为均匀和规则的网络结构,有利于EPS包裹住面筋蛋白中的水分子,束缚并延缓面筋蛋白中水分子的迁移。综上所述,本文采用复配乳酸菌发酵技术制备苦荞酸面团能够产生一定量具有抗冻性能的胞外多糖(EPS),且其中发酵乳杆菌(LF)和融合魏斯氏菌(WC)具有较好的协同作用,其中所生成的胞外多糖、果糖等代谢产物可通过不同的途径保护面筋蛋白空间构象并延缓水分的迁移和结晶,冻藏13周后还保持较好的品质和风味特性,可为今后杂粮酸面团作为天然抗冻改良剂及苦荞酸面团冷冻面团的规模化制备技术提供一定的理论基础。
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