钟 京，王 凤，刘 娜，贾春利，黄卫宁，* ，RAYAS-DUARTE Patricia

(1.江南大学，食品科学与技术国家重点实验室，江苏无锡214122;2.无锡麦吉贝可生物食品有限公司，江苏无锡214131;3.美国俄克拉荷马州立大学农产品与食品研究中心，美国俄克拉荷马州斯蒂尔沃特74078-6055)

食品中膳食纤维的营养重要性越来越受到消费者的关注，因其能够防止很多现代病，如便秘、糖尿病、肥胖症、冠心病等［1］。烘焙食品已成为世界主流食品是膳食纤维的良好载体［2］。麸皮是一种成本低且富含膳食纤维的食品原料，例如大麦麸皮和小麦麸皮等［3-4］。然而，麸皮作为配料在食品中的应用会对产品的品质产生一定的影响，大量麸皮的添加会使得面包比容、质构等特性变差［5-6］。酸面团技术研究是烘焙食品研究领域的一个热门课题［7］。在酸面团发酵中，乳酸菌通过产生有机酸将原材料快速酸化［8］，同时还产生多种风味成分、细菌素、胞外多糖［9］和酶，具有增强面包风味［10］、改善质构［11］、延缓货架期［12］等重要作用。目前，有学者将酸面团技术应用于富含膳食纤维的面包中，研究发现利用酸面团发酵的水解作用可软化麸皮颗粒，改变麸皮的流变特性［13］。Salmenkallio-Marttila 等［14］利用酵母和短乳杆菌对麦麸进行预发酵，改善了富含麦麸的面包的质构和货架期。此外，通过酸面团发酵还可进一步提高发酵基质的营养特性［15］。植物乳杆菌作为酸面团发酵中的最主要菌种［16］，关于其发酵麸皮酸面团对麦麸面包制作特性影响的相关研究还尚未见报道。本文将植物乳杆菌发酵的大麦和小麦麸皮酸面团添加到面包面团中，增加面包中膳食纤维的含量，并研究麸皮酸面团的发酵条件和添加量对面包面团流变发酵特性以及对面包烘焙品质(包括面包比容、硬度和面包芯结构)和感官特性的影响，为开发营养价值高，品质特性好的高纤维面包提供一定基础理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

小麦粉中粮面业鹏泰有限公司;大麦麸皮 大丰市大德麦仁厂;小麦麸皮 徐州远大粮食有限公司;植物乳杆菌Biogreen300 丹尼斯克(中国)有限公司;即发活性干酵母 番禺梅山-马利酵母有限公司;起酥油 江门市百鲜食品有限公司;白砂糖、盐 市售。

5K5SSWH 搅拌机 美国Kitchenaid 公司;醒发箱、烤箱、SM-302 切片机 新麦机械(无锡)有限公司;FE20 实验室pH 计 梅特勒仪器(上海)有限公司;SPX-150C 型恒温恒湿培养箱 上海博迅实业有限公司医疗设备厂;TH-B-402 型超净台 无锡一净净化仪器设备厂;手提式灭菌锅 上海三申医疗器械有限公司;F3 流变发酵测定仪 法国Chopin 公司;TA-XT2i 质构仪 英国Stable Micro System 公司;KX-MB228CN 型平板扫描仪 松下电器(中国)有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 植物乳杆菌发酵麸皮的制备 将植物乳杆菌经两次活化培养至对数后期，取20mL 菌液(菌体浓度＞108cfu/mL)在4500r/min 转速下离心15min，用无菌生理盐水冲洗两次后，加入300g 水中，与200g麸皮混合均匀，放入恒温恒湿培养箱(28℃)中分别培养0、8、16、24h。

1.2.2 添加麸皮酸面团的面包面团的制备 面包面团制作配方为高筋粉(100%)、食盐(1.5%)、酵母(1.5%)、白砂糖(6%)、起酥油(4%)、水(61%)和发酵麸皮(0%、10%、20%、30%)。以未加麸皮酸面团的面包面团为空白组。大麦和小麦麸皮酸面团分别按高筋粉重量的10%、20%和30%加入。将除麸皮酸面团以外的所有原料倒入搅拌缸，经过搅拌至面筋完全形成，再加入麸皮酸面团，慢搅5min 后取出，在室温下静置10min。

1.2.3 麸皮酸面团面包制备 将1.2.2 所得面团分割90g/个，搓圆并成型，于醒发箱内(38℃、RH85%)醒发1.5h，将醒好的面团烘焙22min，上/下火温度为170/210℃。

1.2.4 麸皮酸面团pH、TTA 值的测定 根据AACC方法［17］，称取1.2.2 中制备好的面包面团10g，加入90mL 无CO2的蒸馏水混合均匀。用磁力搅拌器搅拌30min，静置10min 后，用pH 计测定面包面团的pH;并用0.1mol/L NaOH 溶液滴定，用pH 计测定滴定终点pH8.6，所需0.1mol/L NaOH 溶液的毫升数即为总酸度。重复三次取平均值。

1.2.5 麸皮酸面团流变发酵特性的测定 采用F3流变发酵仪对面包面团的流变发酵特性进行测定。取1.2.2 方法制备的面团150g，放入发酵篮中进行测定。测试条件为:温度38℃，面团重量150g，砝码重2kg，测试时间3h。每个样品至少重复2 次，取平均值。

1.2.6 面包比容的测定 将醒发、烘焙后的面包于室温下冷却2h，用油菜籽置换法测定面包体积，用电子天平称量面包质量。

1.2.7 面包质构的测定 面包烘焙后冷却2h，取同批面包切片，厚度为1cm，选取中间两片面包叠加，采用TA-XT2i 质构仪测定面包芯的全质构，每个样品重复4 次取平均值。参数设定:探头型号为P/25，测试前速率1.0mm/s，测试速率3.0mm/s，测试后速率3.0mm/s，压缩程度50%，感应力5g，两次压缩间隔时间5s。

1.2.8 面包芯气孔结构成像分析 对Semin 等人［18］的研究方法稍作修改后对每组面包芯气孔结构进行成像解析，具体步骤为:将厚度为1cm 的面包片用松下KX-MB228CN 型平板扫描仪进行扫描，设定分辨率为300dpi，得到的图像取中心部位3 ×3cm2大小用Image J 软件进行分析，设定可分辨直径范围为100μm～100mm，分析可得的参数包括单位面积气孔的个数和气孔的表面积分率。每组选两个面包进行实验，每组取三到四片面包芯进行分析取平均值。

1.2.9 面包感官评定 面包烘好3～5h 后进行评定。采用9 分嗜好评分法［19］分别对不同组麸皮酸面团面包的外观、颜色、风味、口感以及整体可接受度进行喜好评分。评委共12 人，女性7 位，年龄范围为20～35岁。结果取平均。

1.2.10 数据分析 采用SPSS 16.0 及Microsoft Office Excel 2007 分析软件进行数据统计分析，运用方差分析法(ANOVA)进行显著性分析，显著差异水平取p ＜0.05。

2 结果与分析

2.1 麸皮酸面团对面包面团pH 和总酸度(TTA)的影响

添加未发酵(发酵时间为0h)的大麦或小麦麸皮酸面团的面包面团pH 和TTA 值随添加量的增加而增加，均比空白组(pH5.51;TTA:5.25)高。pH 的增加可能是因为面团中麸皮含量的增多减少了游离氢离子;Kim 等［20］研究发现全麦粉的TTA 值远比普通小麦粉大，全麦粉中高灰份对酸具有良好的缓冲能力。如表1 和表2 所示，随着麦麸酸面团发酵时间的延长和添加量的增加，面包面团pH 明显降低，总酸度TTA 值则逐渐升高。这与乳酸菌在麸皮基质中的生长情况密切相关。发酵前期(0～8h)乳酸菌经过短暂的停滞期随即进入对数初期，活菌总数不断增加，产酸量也在积累，添加量为20%和30%时，发酵8h的大麦或小麦麸皮酸面团面包面团pH 均明显低于相应的0h 组。发酵中期(8～16h)，乳酸菌的生长处于对数生长期，此时菌体活力高，生长速度快，活菌总数持续增加并达到较高水平，代谢产酸量增加并大量积累，pH 显著降低，TTA 增加较显著。当酸面团发酵时间为16h 时，添加20%和30%大麦麸皮酸面团的面包面团TTA 值分别增加了9.7%和37.5%，而小麦麸皮组分别增加了42.9%和40.7%;发酵至24h 时，乳酸菌的生长进入稳定后期，此时细胞代谢产物总量不断增多，酸积累量最大，故加酸面团的面包面团pH 最低，TTA 值最高。

表1 麸皮酸面团发酵时间和添加量对面包面团pH 的影响Table 1 Effect of fermentation time and amount of barley bran sourdough on the pH of dough

表2 麸皮酸面团发酵时间和添加量对面包面团总酸度(TTA)的影响Table 2 Effect of fermentation time and amount of bran sourdough on the TTA of dough

表3 麸皮酸面团对面包面团流变发酵特性的影响Table 3 Effect of bran sourdough on the rheological and fermentation properties of dough

2.2 麸皮酸面团对面团流变发酵特性的影响

表3 显示了麸皮酸面团对面包面团流变发酵特性各参数的影响。Hm 为面包面团发酵过程中最大膨胀高度，综合反映酵母产气能力和面团持气力，正相关于面包比容;R 为保留系数，Tx 为面包面团开始泄漏二氧化碳的时间，均反映了面团的持气性。与空白组相比，添加10%～30%的大麦与小麦麸皮酸面团分别使面包面团的Hm 下降了1.3% ～72.7% 和3.3%～66.5%。酸面团发酵时间为0h 时，随着酸面团添加量的增加，Tx 提前，R 值有一定程度下降。这可能是因为麸皮中的膳食纤维破坏了淀粉-面筋结构，对面团的持气能力、加工特性等产生影响［21］。酸面团发酵8h，添加量为20%(20%-8h)的大麦麸皮酸面团组和20%-16h 小麦麸皮酸面团组的Hm、Tx和R 值最接近空白组，由此可见，对麸皮酸面团发酵条件进行优化，可以提高富含麸皮的面包面团的产气并改善面团的持气性。

2.3 麸皮酸面团对面包比容的影响

如图1 和图2 所示，酸面团发酵时间为0h 时，面包比容随麸皮添加量的增加而显著减小。这与Maleki 等［22］的研究结论一致。这可能是由于麸皮中膳食纤维的存在破坏了面筋网络结构，致使面包持气率降低。Korus 等［23］认为在烘焙过程中，膳食纤维不易糊化且不易被酶分解，也不易为酵母利用，这就延缓了发酵过程，这些粒径较大的纤维颗粒会导致气胞的不稳定，分布不均匀，从而影响了面包比容。

图1 大麦麸皮酸面团面包比容Fig.1 Specific volume of barley bran sourdough breads

图2 小麦麸皮酸面团面包比容Fig.2 Specific volume of wheat bran sourdough breads

随着麦麸酸面团发酵时间的延长，面包比容呈现先上升再下降的趋势。添加10%大麦麸皮酸面团的面包比容随着发酵时间的增加而下降，发酵24h的面包比容明显小于发酵0、8 和16h 的面包。添加了20%和30%的大麦麸皮酸面团面包比容则先增大再减小，均在发酵8h 时达到最大比容。添加小麦麸皮酸面团的面包比容也随着发酵时间的增加而先增大后减小，且均在发酵16h 时比容达到最大，添加量在20%时甚至比空白组比容(5.90mL/g)略大。

酸化的类型和程度直接决定了面包比容，当酸化程度适中时，面筋软化且弹性增强，面包的比容随之增大，减少了引入麸皮对体系的破坏作用［24］。此外，酸面团发酵过程中产生的大分子物质如胞外多糖等对面包的比容也起到了积极作用［25］。但酸度过强时，形成面包结构的物质包括面筋蛋白、淀粉、阿拉伯木聚糖等会在一定程度上发生水解和解聚［26］，导致面包结构弱化进而使面包比容下降。

2.4 麸皮酸面团对面包硬度的影响

由图3 和图4 可见，酸面团发酵0h 的面包硬度随着大麸皮酸面团添加量的增加而略有增加，Stojceska 等［27］也得到了添加膳食纤维增加面包芯硬度的结论。很可能是由于麸皮本身的硬度较大，使面包芯整体硬度较大。不论是大麦麸皮酸面团还是小麦麸皮酸面团，随着酸面团发酵时间的增加，面包硬度呈现先减小后增大的趋势，对于大麦麸皮酸面团面包，发酵时间为8 或16h 的面包硬度比空白组小或接近空白组，20%-8h 组最低，减小了33.87%;小麦麸皮酸面团面包的硬度在酸面团添加量为20%，发酵时间为16h 时达到最小，减小幅度为9.36%;而发酵时间为24h 的面包硬度随麸皮酸面团添加量的增加而先减小后增大，在20%添加量时较低，但仍均高于空白组。

图3 大麦麸皮酸面团面包硬度Fig.3 Hardness of barley bran sourdough breads

图4 小麦麸皮酸面团面包硬度Fig.4 Hardness of wheat bran sourdough breads

2.5 麸皮酸面团对面包气孔的影响

气孔稠密度(CD)为气孔总个数与图像面积的比值，反映了单位面积气孔的个数，它与体系中是否含有乳化剂等脂类物质、面筋网络结构以及蛋白质与淀粉之间的相互作用有关;气孔表面积分率(AF)为气孔表面积和图像面积的比值，可以间接的反映气孔的持气率和稳定性，与气孔的界面性质有关［28-29］。

由表4 可知，麸皮酸面团发酵时间为0h 时，随着麸皮酸面团添加量的增加，面包芯CD 值逐渐减小，AF 值却显著增加，这就说明了相同面积的面包气孔数减少，但气孔面积增加，也就是面包芯气孔变得大而稀疏，这是因为麸皮的加入破坏了面筋网络结构。而在相同的大麦麦麸或小麦麦麸酸面团添加量下，随着发酵时间的延长，面包的CD 值和AF 值同时呈现先增加再降低的趋势，即面包芯气孔数量以及所占的面积比先增加再降低。当麦麸酸面团添加量为20%时，大麦麦麸和小麦麦麸面包CD 值和AF 值分别在酸面团发酵时间为8 和16h 时达到最大值，就说明在适当的发酵能够改善麸皮酸面包的面包芯气孔数目和分布，从而改善面包的质地口感，而过度的发酵将起到相反的作用。

表4 麸皮酸面团对面包芯气孔的影响Table 4 Effect of bran sourdough on the crumb structure of breads

图5 显示的是未添加麸皮酸面团、添加20%-8h和30%-8h 大麦麸皮酸面团以及添加20%-16h 和30%-16h 小麦麸皮酸面团的面包对比图，从图中能直观地看出空白组的气孔较小较细密，添加了麸皮酸面团的面包气孔较大较稀疏，对添加了大麦麸皮酸面团的面包，30%-8h 组比20%-8h 组的气孔大且数目少，小麦麸皮酸面团组中，20%-16h 组中气孔个数多，最接近于空白，30%-16h 组气孔又大又不均匀，严重的影响了面包的感官品质。

图5 大麦和小麦麸皮酸面团面包和空白组面包芯成像解析图Fig.5 Image analysis of wheat bran and barley bran sourdough bread and the control bread crumb structure

2.6 麸皮酸面团面包感官评定

如图6 和图7 所示，添加了酸面团发酵时间为0h 的面包风味得分并没有明显减少，可能是由于麸皮面包在焙烤的过程中产生浓郁的麦香味，受到消费者喜爱，而外观、内部结构以及口感得分均低于空白组面包，这是因为麸皮自身颜色较暗，面包表皮成黄褐色且表皮有花斑点，面包内部气孔较大，组织结构较粗糙，口感有颗粒感，不细腻。经过发酵的麸皮酸面团的添加在一定程度上增大了面包的外观、颜色、风味、口感以及内部结构评分。与发酵0h 的发酵麸皮面包相比，适当的发酵时间(8 或16h)能够使得面包表皮相对光滑、颜色更加诱人、风味更丰富，此外，口感和内部结构得分也较发酵0h 的高，对添加了大麦麸皮酸面团的面包来说，添加量为20%，发酵时间为8h 的各项指标得分均最高，添加20%小麦麸皮酸面团，发酵16h 时，面包感官得分最高，最受消费者喜爱。但当发酵过度时(24h)，不论添加了大麦麸皮还是小麦麸皮，各感官指标的得分均最低，且30%-24h 组的整体接受度也在5 分之下，这表示此时产品已经不能为消费者所接受。

图6 大麦麸皮酸面团对面包感官评定的影响Fig.6 Effect of barley bran sourdough on the sensory evaluation of breads

3 结论

3.1 添加未发酵(发酵时间为0h)的大麦或者小麦麸皮酸面团使面包面团的pH 和TTA 值增加;随酸面团发酵时间的延长和酸面团添加量的增加，面包面团pH 降低，TTA 值增加。适当发酵时间(8 或16h)和添加量(20%)的麸皮酸面团能在一定程度上改善面包面团流变发酵特性，Hm、Tx 和R 较大，但当酸面团发酵过时间过长(24h)或添加量过多(30%)时，面团产气力和持气力均受到破坏。

图7 小麦麸皮酸面团对面包感官评定的影响Fig.7 Effect of wheat bran sourdough on the sensory evaluation of breads

3.2 乳酸菌发酵麸皮酸面团对面包烘焙品质影响显著。随未发酵麸皮添加量的增加，面包比容减小，硬度增大，面包芯气孔大且分布不均匀。添加20%-8h大麦麸皮酸面团和20%-16h 小麦麸皮酸面团的面包的烘焙品质均得到了明显的改善，比容增加，硬度减小，面包芯气孔分布和大小最接近空白组，同时感官评分最高，更容易被消费者接受。因此，麸皮的添加对面团流变发酵特性和烘焙品质产生的不良影响，能够通过适当的乳酸菌发酵得到改善。

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