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冷冻面团是含有酵母的面团经切块、成型、速冻加工的产品,可以长期冻藏。采用冷冻面团,可以保证面包的新鲜度和品质稳定性,节约劳力和成本。随着烘焙行业的不断发展,烘焙理念的不断进步,冷冻面团技术的研究越来越得到人们的重视。然而冷冻面团加工中,酵母在胞外冻结和胞内冻结的作用下,细胞膜受到损伤,代谢途径、酶活力也受到影响,存活率和发酵性能大大降低。目前,提高面包酵母耐冻能力的研究主要集中在两方面,一是添加外源抗冻剂;二是选育耐冻能力强的面包酵母。然而,现有抗冻剂中存在有味道、价格过高等问题;另外,适用于冷冻面团生产的抗冻酵母非常有限,且耐冻能力不强,而基因工程酵母又威胁着食品安全。本论文旨在探明γ-PGA钠对面包酵母的抗冻作用,选育发酵能力强、冻藏性能稳定的抗冻酵母菌株,并解明酵母的耐冻性与胞内成分含量的相关关系。主要研究内容包括,①γ-聚谷氨酸钠对面包酵母的抗冻作用及其机理;②抗冻酵母的选育及发酵性能的研究;③酵母耐冻机理分析。得到的结论如下: (1)在一定温度条件下冻藏酵母菌液时,酵母细胞存活率在冻藏初期逐渐下降,6天后趋于稳定。酵母细胞存活率受冷冻速率和冻藏温度的影响。在冷冻速率大于0.27℃/min、冻藏温度低于-30℃、冻藏时间6d的条件下,添加1%的γ-PGA钠使酵母细胞存活率从无γ-PGA钠时的36.5%上升到67.5%。γ-PGA钠抑制了冷冻和冻藏过程中大冰晶的产生、以及冰晶的重结晶。γ-PGA钠对酵母的抗冻作用明显高于葡萄糖和谷氨酸。 (2)γ-PGA钠、葡萄糖和谷氨酸的抗冻活性分别为2.48、2.03和1.42。细胞存活率随抗冻活性的增加呈线性增加。γ-PGA钠具有较大抗冻活性的机理是,γ-PGA钠的解离度较大,并且Na+能够固定较多的水分子。 (3)以面包酵母(S.cerevisiae,CGMCC2.1423)为原始酵母,在诱变功率360W、处理时间90 s条件下进行等离子体诱变,选育得到一株抗冻酵母菌株LTP-1。该菌株的菌液在-20℃、-80℃条件下冻藏120天后,细胞存活率仍有83.2%、82.0%。 (4)新鲜面团醒发过程中,抗冻酵母LTP-1面团的最大体积、平均醒发速度和发酵力分别为170 mL、1.26 mL/min、700 mL,其发酵能力与原始酵母、市售酵母相似。随着冷冻面团冻藏时间延长,原始酵母和市售酵母的发酵性能逐渐下降,而抗冻酵母LTP-1则保持稳定。在冻藏(35 d)面团醒发过程中,抗冻酵母LTP-1面团的最大体积、平均醒发速度和发酵力分别为新鲜面团中的97.1%、84.1%、86.4%,其发酵能力明显高于原始酵母和市售酵母。 (5)新鲜状态时,抗冻酵母LTP-1胞内海藻糖和氨基酸的含量分别为3.25%,d.b.、12.98 mg/g-DM,远高于其它酵母。其胞内甘油含量为0.23%,d.b.,略高于原始酵母。特别是,谷氨酸、精氨酸、天冬氨酸和丝氨酸在原始酵母中无检出,而在抗冻酵母LTP-1中的含量分别达到5.10、1.80、0.59、0.15 mg/g-DM。抗冻酵母胞内脯氨酸含量为0.97 mg/g-DM,而原始酵母仅为0.26 mg/g-DM。 (6)酵母冷冻后,细胞内海藻糖、甘油和氨基酸的含量都有所增加。其中,抗冻酵母LTP-1胞内海藻糖、甘油和氨基酸含量分别增加到3.62%,d.b.、0.55%,d.b.和17.51 mg/g-DM,明显高于其它酵母。其胞内谷氨酸、精氨酸、脯氨酸、天冬氨酸和丝氨酸的含量在冷冻后大幅度增加。酵母细胞存活率随胞内海藻糖含量的增加呈线性增加。这充分证明,抗冻酵母LTP-1通过增加胞内海藻糖、甘油和氨基酸的含量来提高其耐冻性。 本研究揭示了γ-聚谷氨酸钠对面包酵母的抗冻作用,开发了一株发酵能力强的抗冻酵母菌株,阐明了抗冻酵母在冷冻面团加工中应用的有效性,为冷冻面包、冷冻面点等冷冻生胚的产业化生产提供了核心技术和材料。