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面团冷冻是烘焙食品工业化发展的革新技术。酵母在冻藏过程中活性下降被认为是导致冷冻发酵面团品质劣变的最关键因素之一。目前多以酵母悬浮液体系中的酵母冻藏作为评测其性质变化的文献研究结果不能完全反映酵母在真实冻藏面团中性质变化及其对面团性质影响。此外,冻藏期间酵母性质对面包质构、风味、色度及储藏期面包老化行为的影响也鲜有报道,这些缺失很难从根本上清晰地揭示酵母对冷冻面团品质劣变的影响。因此,本课题拟通过探究面团冻藏过程中与酵母稳定性相关的酵母活性及代谢产物等性质变化及其对面团和面包品质的影响,从本质上全面揭示酵母引起冷冻面团品质劣变作用的机理,为推动冷冻面团技术在发酵面制品的应用和冷冻面团品质改良提供理论指导和技术支持。主要研究内容和结论如下:(1)酵母在面团中比在悬浮液中更易冻伤,其冻伤程度同酵母性质相关。以酵母悬浮液作对照,考察了耐高糖高活性干酵母(ST-IDY)与普通高活性干酵母(IDY)在冻藏面团中的稳定性变化。采用扫描电子显微镜(SEM)和激光共聚焦显微镜(CLSM)观察酵母细胞的形态结构和生理状态,发现冻藏诱导酵母细胞产生不同程度的变形,细胞表面出现褶皱、孔洞,细胞膜结构已丧失完整性;其中,耐渗能力较差的IDY细胞结构破损严重。对比酵母悬浮液和面团中的细胞存活率和产气能力发现,冻藏90天后,面团中的ST-IDY细胞存活率和产气能力比悬浮液中分别降低56.3%和64.4%,IDY分别降低69.8%和66.5%。利用高效液相色谱(HPLC)对酵母胞外应激代谢产物进行定性定量分析,结果表明冻藏90天后,ST-IDY悬浮液中的GSH、海藻糖、游离氨基酸和还原糖含量显著增加。面团中的GSH含量呈显著增加趋势;而海藻糖含量则呈下降趋势。其中,与酵母悬浮液相比,含ST-IDY的面团GSH含量增加了 81.0%,差异显著(p<0.05)。(2)面团冻藏过程中酵母的稳定性变化将导致面团pH下降,促进面包风味、质构等品质劣变。冻藏90天后,含酵母面团(YD)的pH值由冻藏前的5.67降低至5.37,未添加酵母面团(NYD)的pH值由6.07降至6.00。与冻藏前相比,冻藏90天后YD面团中的乳酸、乙酸、柠檬酸和丁二酸含量皆显著增加(p<0.05),而NYD面团的有机酸含量无显著差异(p>0.05)。气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析面包芯挥发性风味物质表明,冻藏90天后,YD面团中产生令人愉悦气味的醇类、醛类和酯类物质总含量降低了 76.7%,具有汗酸味、腐败味以及类似泥土气味的物质如乙酸、辛酸、2-甲基丁酸、己酸、3-辛烯-2-酮等总含量增加了 460.74%。以冻藏后的NYD面团添加新鲜酵母制作的面包(NYD-FY)为对照,通过质构仪、图像扫描和色度计对比分析YD面包品质,证明冻藏诱导酵母性质变化是引起面包比容下降、面包芯干硬、色泽变化、加速老化的重要因素。冻藏90天后,YD面包比容与NYD-FY相比降低8.7%,硬度增加15.1%,面包表皮色泽由黄褐色变为浅黄色,面包芯由浅黄色变为黄褐色;储藏期间YD面包芯老化速率比NYD-FY增加19.9%,水分散失速率增大19.4%,回生热焓值提高9.68%。(3)冻藏过程中酵母对面筋蛋白的解聚具有促进作用,但其促进能力弱于冷冻本身破坏面筋蛋白的程度。以NYD及添加冷冻酵母悬浮液提取物的新鲜面团(YLD)为对照,通过分子排阻色谱(SE-HPLC)、可见光分光光度计、傅立叶红外光谱仪(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC)和流变仪考察冻藏过程中YD面团的蛋白分子量分布、游离巯基含量、蛋白二级结构、可冻结水含量及流变学特性。结果表明,酵母性质变化促进大分子谷蛋白聚合体(GMP)以分子间二硫键断裂等形式解聚。冻藏90天后,YD、NYD和YLD面团的SDS可溶性蛋白相对含量比冻藏前分别增加5%、4%和3%,SDS-DTT可溶性蛋白含量分别降低17%、12%和8%;游离巯基含量分别提高46.3%、35.0%和25.8%,冻藏本身对面筋蛋白的破坏程度大于酵母性质变化对面筋的影响。这种性质变化同蛋白质二级结构由较为有序的α-螺旋和β-转角结构部分转化为β-折叠结构有关。可冻结水含量与面团流变特性表明,酵母性质变化弱化了面筋蛋白和水分的结合作用,导致蛋白脱水,降低面团粘弹性。冻藏90天后,YD、NYD和YLD可冻结水含量比冻藏前分别提高47.7%、33.2%和21.3%,YD的粘弹性相比NYD显著减弱,YLD粘弹性也有所降低。(4)冻藏期间酵母死亡释放GSH的含量与冷冻面团及其面包品质劣变程度呈正相关。以酵母面团和酵母悬浮液体系中GSH释放含量范围为依据,通过外加GSH的梯度实验,考察面包品质、面团蛋白分子量分布、游离巯基、面团水分分布及流变学特性。结果表明,面包烘焙损失随GSH添加量的增加呈线性增加趋势(R2=0.95,p<0.05),而面包比容与GSH添加量呈现显著线性负相关(R2=0.92,p<0.05)。GSH促使新鲜面包芯内部结构更加粗糙,气孔增大。SE-HPLC结果表明,SDS可溶性蛋白含量与GSH添加量的增加呈线性正相关(R2=0.96,p<0.05),SDS-DTT可溶性蛋白的相对含量随GSH含量的增加呈显著线性下降趋势(R2=0.98,p<0.01)。应用低场核磁共振(LF-NMR)和DSC研究面团中水分状态及分布,发现GSH弱化了面筋蛋白的水合能力,水分子由固定在面筋蛋白中的刚性水转变为与蛋白结合较松散的可冻结水。流变学分析结果表明,GSH通过诱导面筋蛋白解聚和水分迁移降低了面团的稳定性和粘弹性,对面团的持气能力具有负面影响。面包储藏实验表明GSH加速淀粉重结晶,促进面包老化。(5)GSH加快面包老化的原因同GSH解聚面筋蛋白,促使面团中淀粉与蛋白相分离,加快淀粉长期回生相关。以小麦面粉(WF)和小麦淀粉(WS)为研究对象,利用快速粘度分析仪(RVA)测定二者糊化性质发现,0.1%GSH使WF的峰值粘度减小19.3%,回生值降低19.6%,而WS的峰值黏度无显著差异(p>0.05),回生值下降6.8%。结合WF蛋白相对分子质量分布结果表明,GSH引起WF蛋白的解聚行为削弱了凝胶网络强度,解聚后的蛋白嵌入糊化淀粉链间,抑制直链淀粉短期回生。通过DSC、流变仪和LF-NMR分析表明,GSH对WF蛋白的解聚作用减缓了蛋白对淀粉颗粒的阻碍作用,促进水与淀粉结合,使淀粉更易糊化;促进回生过程中支链淀粉分子链间的重新聚合,加速WF凝胶的长期回生。GSH减弱了 WF凝胶的持水能力和凝胶强度。4℃储藏7天,GSH显著增加了 WF的回生热焓值(ΔHret),而略降低WS的ΔHret。GSH降低了 WF凝胶的水分运动性,加速凝胶回生。