李 萌，徐一涵，张建华

（上海交通大学 农业与生物学院，上海 200240）

作为主食，淀粉类食品消费量大，因原料或工艺等方面的差异，淀粉类食品品质存在诸多不足，如面包和馒头的比容小、硬度大、易老化和风味不足；米粉和面条的弹性不足、咀嚼性不佳和口感不够滑爽等。因此，通过改进加工工艺来提高淀粉类食品品质尤为重要。尽管添加剂可以改善淀粉类食品品质，但随着生活水平的提高和对食品安全的重视，消费者更倾向于微生物发酵等技术生产的天然、健康食品。乳酸菌发酵淀粉类食品不仅品质佳，而且安全性高。

国内外已经有很多关于乳酸菌发酵改善淀粉类食品品质的研究报道，如增加比容[1-2]、改善质构[3]、提升感官品质[4-5]、延缓老化[6]等，改善效果与采用的原料[7]、菌种[8-9]和工艺[10]等因素密切相关。本文系统地总结了乳酸菌发酵对馒头、面包、米粉和面条的质构、感官品质和抗老化性质的影响，为淀粉类食品的发酵生产提供参考。

1 乳酸菌发酵对馒头和面包比容的影响

比容表征了馒头和面包的松软度，比容越大，越柔软[11]，比容增大是微生物产气和面团面筋强度共同作用的结果[12]。

1.1 乳酸菌发酵对馒头比容的影响

酵母菌发酵可增加馒头比容，但受工艺的影响较大，如和面次数、面团大小、醒发和汽蒸时间等[13]。

乳酸菌纯种发酵对小麦粉馒头比容的改善效果优于酵母。程晓燕[4]利用植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）ZS3-11和旧金山乳杆菌（Lactobacillussanfranciscensis）XD1-4纯种发酵馒头，比容分别为2.7 mL/g和2.8 mL/g；刘娜[5]利用植物乳杆菌Biogreen300、短乳杆菌（Lactobacillus brevis）ZL6和植物乳杆菌XL3发酵，比容分别为2.42 mL/g、2.59 mL/g和2.46 mL/g；吕莹果等[13]利用植物乳杆菌发酵馒头，比容为2.1 mL/g。上述乳酸菌纯种发酵的馒头的比容均大于相应的酵母菌发酵对照品。乳酸菌和酵母菌混合发酵对馒头比容的增加效果更好。陈军丽[14]研究发现，植物乳杆菌和嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）分别与酵母菌混合发酵馒头的比容高于酵母菌单独发酵馒头的比容，且三种菌混合发酵比容更高。

乳酸菌发酵馒头比容增加的机理可能为：①乳酸菌和酵母菌等微生物协同生长，产生更多气体[15-16]。②乳酸产生的较低pH值环境激活了基质中的蛋白酶和淀粉酶，改变了蛋白质和淀粉的结构，进而改善了面团的持气性；另外，适度的酸化使面团面筋结构软化且弹性增强[1]。③乳酸菌等微生物产生的胞外多糖可以形成网络结构，并且与面筋网络相互作用，从而提高了持气稳定性[17-18]。

1.2 乳酸菌发酵对面包比容的影响

乳酸菌发酵和酸处理均会使面包比容增加，但发酵效果更好[4]。ADEDIWURA T F等[3]利用乳酸、玉米粉和水制成的pH为3.4的酸面团制作玉米面包，比容为1.9 mL/g，小于植物乳杆菌发酵玉米面包的2.3 mL/g。DAL BELLO F等[19]向面团中加入0.433%的乳酸/乙酸混合液（4∶1，V/V），制成酸处理小麦粉面包，测得比容为3.04 mL/g，显著小于植物乳杆菌FST1.7和旧金山乳杆菌LTH2581发酵面包的4.02 mL/g和3.54 mL/g（P＜0.05）。

面包的比容还与乳酸菌的种类和添加量有关。MARKLINDER I等[8]分别利用植物乳杆菌、短乳杆菌和旧金山乳杆菌发酵大麦粉面包，测得比容大小各异。方靖[10]将保加利亚乳杆菌（Lactobacillus bulgaricus）、嗜热链球菌、干酪乳杆菌（Lactobacillus casei）接种到10%奶粉溶液中制成发酵剂，将其添加到面包中，在0～40%的范围内，比容随添加量的增加而增大。但如果乳酸菌发酵产生过多的酸，则会水解面筋蛋白，导致面团面筋网络变弱，使面包比容变小，因此，植物乳杆菌发酵荞麦面包的比容可能比酵母发酵的反而小[20-21]。

乳酸菌发酵面包的比容还与原料和制作工艺相关。RIEDER A等[7]利用植物乳杆菌发酵的高直链淀粉大麦粉、全麦高直链淀粉大麦粉、普通大麦粉、全麦普通大麦粉和燕麦麸制作面包，比容大小各异。PONTONIO E等[22]分别以5种伊朗小麦酸面团制作面包，其比容大小差异明显。FISHER A等[23]利用马克斯克鲁维酵母（Kluyveromyces marxianus）、保加利亚乳杆菌和瑞士乳杆菌（Lactobacillushelveticus）混合发酵制作小麦粉面包，当前两者比例为1∶4、发酵温度为30 ℃和酸面团添加量为小麦粉质量30%时，面包的比容最大。SALOVAARA H等[24]研究发现，当使用酸面包发酵剂A和白麦面粉制作面包时，25 ℃发酵的比容最大。

将麸糠添加到面包中可增加膳食纤维，但因其不含面筋蛋白，弱化了面筋网络结构，使面包比容减小。研究发现，自然发酵对增加麸糠面包的比容作用不大，而酵母菌发酵尽管改善效果明显，但酵母菌不产酸、风味物质产生较少、产品保质期也较短。而添加乳酸菌与酵母协同发酵16 h的麸糠面包的比容增大了14%左右[25]，说明两种菌株协同作用，对面包的品质提升更有利。

2 乳酸菌发酵对淀粉类食品质构的影响

乳酸菌发酵可以改善馒头、面包、面条、米粉等淀粉类食品的质构。如使馒头更柔软、不粘牙、更有弹性和劲道；使面包更柔软、更有弹性、组织更细腻；使面条咀嚼性更好、弹性更佳、口感更滑爽；使米粉更有劲道、更耐咀嚼、更有弹性、口感更佳等。

2.1 乳酸菌发酵对馒头质构的影响

馒头品质与质地性状呈负相关，与压缩张驰性呈正相关。其中，质地性状用硬度、胶粘性和咀嚼性的乘积表示；压缩张驰性用弹性、内聚性和回复性的乘积表示[26]。

乳酸菌发酵馒头的品质与原料有关。李晨[27]使用类食品乳杆菌（Lactobacillus paralimentarius）和安琪酵母混合发酵面粉筋力由大到小的大磨房特级一等粉、黑马面粉和黑马全麦面粉，制作的馒头弹性也是由大到小，且前者内部蜂孔更细密。刘娜[5]研究发现，添加荞麦会使乳酸菌发酵小麦粉馒头的质地性状值更大，压缩张驰性值更小。在一定的范围内，面筋含量越高，馒头的面筋网络结构越好，持气能力越强，其质构越佳[28]。

乳酸菌发酵馒头的品质还与菌种种类、比例和添加量有关。如植物乳杆菌XL3和Biogreen300产酸能力较强，利用其发酵馒头时，过量的酸会破坏面筋网络结构，使质构变差[5]；明登乳杆菌（Lactobacillus mindii）Z4、植物乳杆菌S1和戊糖片球菌（Pediococcus pentosaceus）S2中任一种与酵母菌按10∶1接种发酵的馒头，与其他接种比例相比，弹性较大且硬度较小[29]；乳酸菌、根霉和双歧杆菌（Bifidobacterium）复合发酵剂的添加量占面粉量为50%时，馒头的质构最好[30]。

乳酸菌发酵馒头的品质还与发酵时间、温度等发酵条件有关。吕莹果等[13]研究表明，利用0.7%的高活性干酵母和0.3%的植物乳杆菌发酵馒头的最佳发酵时间为25 min；郭吴琼等[30]研究表明，当乳酸菌和根霉菌发酵温度为38 ℃、发酵时间为50 min时，馒头的质构最佳。

2.2 乳酸菌发酵对面包质构的影响

面包品质与硬度、胶粘性和咀嚼性呈负相关[31]，与弹性呈正相关[32]。乳酸菌发酵工艺对面包质构的影响明显。方靖[10]在利用保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌和干酪乳杆菌混合发酵面包时发现，只要发酵剂添加适量，无论是快速发酵法、中种发酵法，还是冷藏发酵法，均能降低面包硬度和咀嚼性值，增加其弹性值。RIZZELLO C G等[33]研究发现，植物乳杆菌T6B10和红乳杆菌（Lactobacillus rossiae）T0A16混合发酵藜麦面包的硬度为7 700 g，显著小于酵母发酵的10 111 g（P＜0.05）。FLANDER L等[34]研究发现，植物乳杆菌发酵小麦粉面包质构最佳的生产工艺是酸面团添加量10%、发酵温度40 ℃、发酵20 h。KLUPSAITE D等[35]利用戊糖片球菌发酵羽扇豆酸面团，往小麦粉中添加3%该酸面团制作面包，结果其硬度和咀嚼性值减少46%，弹性值增加5%，而更高的酸面团添加量对面包的质构影响不明显。

乳酸菌发酵对面包质构的影响与有机酸和胞外多糖等因素有关。酸处理面粉可提高面包的质构，但乳酸菌发酵面包比酸处理面包的疏松度更好、硬度更小、质地更均匀细腻[19]。TORRIERI E等[36]利用产胞外多糖的明串珠乳杆菌（Lactobacillus oryzae）95A和弯曲乳杆菌（Lactobacillus curvatus）69B2发酵小麦粉酸面团制作面包，发现酸面团添加量为30%时对质构改善作用明显，但20%酸面团添加量作用不明显，且利用不产胞外多糖的明串珠乳杆菌68A和弯曲乳杆菌69A2发酵面包的作用也不明显，说明一定含量的胞外多糖可以改善面包的持气性和持水性。

2.3 乳酸菌发酵对面条质构的影响

面条口感与硬度、弹性和咀嚼性呈正相关，与黏度呈负相关，最大剪切力较大的面条具有更好的筋道感和弹性[37]。乳酸菌发酵可以改善面条的质构，徐一涵等[38]利用植物乳杆菌发酵的马铃薯面条与未发酵面条相比，硬度和最大剪切力增大、黏度减小，说明发酵面条品质较好。保加利亚乳杆菌、植物乳杆菌、短乳杆菌和旧金山乳杆菌发酵12 h，可增加燕麦面条的硬度，且耐咀嚼性提高，蒸煮损失率降低，其中，植物乳杆菌的改善效果最佳[39]。袁美兰等[40]研究表明，发酵使支链淀粉平均链长增加，分支密度下降，使得其对长链的空间阻碍作用减弱；直链淀粉含量增加可促进交联缠绕，利于形成更强的凝胶，从而提高面条品质。

发酵时间对面条的品质也有影响。LIAO L等[41]测定了发酵0～3 d的甘薯淀粉面条的硬度、延展性值和断条率，发现发酵1 d的面条硬度和延展性最大、断条率最低，说明其质构最好；而随着发酵时间延长，酸度过大，面筋蛋白被破坏，面条质构反而变差。

2.4 乳酸菌发酵对米粉质构的影响

米粉品质与硬度、咀嚼性、弹性和回复性呈正比。乳酸菌发酵可以改善米粉品质，且与菌种组成、比例和发酵时间有关。ZHU J H等[42]利用植物乳杆菌、发酵乳杆菌（Lactobacilus fermentum）和罗伊氏乳杆菌（Lactobacilus reuteri）单独和混合（1∶1∶1，V/V）发酵米粉，除了发酵乳杆菌外，其他发酵米粉的硬度、咀嚼性、弹性和回复性均显著增加（P＜0.05），单菌种发酵时，罗伊氏乳杆菌发酵变化最大；另外，发酵使米粉复水率增大、蒸煮损失率和断条率减小。LI N等[9]研究发现，不同比例的发酵乳杆菌与假丝酵母Candida santamariae混合发酵可提高米粉的硬度和咀嚼性值，其中5∶5和8∶2的效果最佳，检测发现在该比例下淀粉颗粒结构完整性破坏较少，使米粉淀粉颗粒膨胀稳定性较好，从而增加了米粉的硬度，提高了其咀嚼性和口感。闵伟红[43]研究发现，发酵0～12 h米粉的硬度、弹性和回复性变化明显，由于支链淀粉被水解，其平均聚合度降低，使米粉硬度减小，还有直链淀粉含量增加，强化的凝胶网络增强了保水性，使米粉弹性增加。12～84 h米粉质构变化不明显，但84～96 h米粉硬度和回复性显著增加（P＜0.05）。

3 乳酸菌发酵对淀粉类食品感官的影响

食品的感官品质（如外形、色泽、滋味、气味、均匀性等）是描述和判断产品质量最直观的指标，可体现食品的享受性和可食用性的要求。

3.1 乳酸菌发酵对馒头感官的影响

馒头内部结构越细腻，馒头越白[44-45]。与普通的酵母馒头相比，乳酸菌发酵馒头白度更大，表皮更光滑，内部结构更细腻[46-47]。馒头风味物质主要来源有：①原料本身带有的；②微生物发酵产生的醇、酸、酯、醛和酮等；③馒头蒸制过程中，醇类和有机酸反应生成的酯类芳香物质；④蛋白质降解生成风味前体物质，如可供微生物代谢转化为挥发性风味的氨基酸[48-50]。

乳酸菌发酵馒头的挥发性风味物质含量是普通馒头的1.60～1.85倍，且种类也显著增多，其中包括一些独特的挥发性物质，如2-乙基己醇、棕榈酸、乙酸己酯、4-庚烯醛等[4]。刘娜[5]研究发现，乳杆菌发酵不但使小麦粉馒头和荞麦馒头的风味物质总量分别提高了53.11%～61.06%和24.16%～36.29%，还促进了馒头中内酯化合物5-苯基-2（3H）呋喃酮、5-丁基-2（3H）呋喃酮、壬酮和2-壬烯醛等的生成。KIM Y等[51]也得出相似的结果。乳酸菌与酵母协同发酵的馒头风味物质含量和感官评分均比酵母菌单独发酵的高。蒋慧等[52]研究发现，融合魏斯氏菌（Weissella confusa）和异常威克汉姆酵母（Wickerhamomyces anomalus）混合发酵馒头的风味强度明显高于酵母菌单独发酵，且使馒头酒香和果香更浓郁。王雪婷等[53]利用酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）与面包乳杆菌（Lactobacilus panis）混合（2∶1）发酵苦荞麸皮馒头的感官评分也比酵母菌单独发酵的高。

不同发酵类型的乳酸菌对馒头风味的影响不同。何晓赟等[54]研究发现，异型发酵的短乳杆菌、罗伊氏乳杆菌、干酪乳杆菌和鼠李糖乳杆菌（Lactobacillus rhamnosus）等比同型发酵的格氏乳杆菌（Lactobacillus gasseri）、戊糖片球菌和乳糖乳球菌（Lactococcus lactose）更有助于馒头风味的改善，前者有更强的麦芽味、水果气味、酒味和乳酸味，主要风味物质是乙醇、乙酸和酯类，而后者主要是壬醛和2,3-丁二酮等醛类和酮类[55]。

3.2 乳酸菌发酵对面包感官的影响

乳酸菌发酵可改善面包的色、香、味。CORONA O等[56]研究发现，食窦魏斯氏菌（Weissella cibaria）和肠膜明串珠菌（Leuconostoc mesenteroides）发酵面包比传统酸面团面包的甜度大、酸味小。RIZZELLO C G等[33]研究发现，植物乳杆菌和红乳杆菌混合发酵藜麦面包的色泽、咸味等感官特性有所提升。植物乳杆菌发酵的大豆面包可消除其豆腥味，其外观、色泽、风味和口感均比酵母发酵的感官评分高[57]。植物乳杆菌发酵的紫薯粉面包色泽由浅紫色变为浅红色，其颜色评分比未发酵的紫薯粉面包的高[58]。PLESSAS S等[59]研究发现，嗜酸乳杆菌（Lactobacillus acidophilus）和米酒乳酸菌（Lactobacillus sakei）混合发酵的面包比单株乳酸菌发酵或酵母发酵的酸度高、挥发性风味物质多。EDEMA M O A[60]研究发现，植物乳杆菌、短乳杆菌和肠膜明串珠菌发酵玉米面包的表观、质构、口感和总体可接受性评分比单一菌发酵高。

发酵工艺对面包的感官品质也有影响。孙国娟等[61]采用二次发酵工艺生产面包，确定最佳的工艺条件为白砂糖15%、即发活性干酵母2%、发酵乳杆菌JS 2%、发酵4 h。林欣梅等[62]利用保加利亚乳杆菌/嗜热链球菌（1∶1）混合菌与酵母菌共同发酵制作面包，发现最佳工艺为酵母与乳酸混合菌比例1∶7，白砂糖、黄油和鸡蛋添加量均为面粉量的20%，奶粉添加量与水的比例为1∶6。该条件下制作的面包风味、外观和质地等感官品质均较优。

3.3 乳酸菌发酵对面条和米粉感官的影响

乳酸菌发酵可以提高面条和米粉的感官评分。植物乳杆菌发酵马铃薯面条的色泽、外观、适口性、韧性、黏性和光滑性的得分均比未发酵的得分高[38]。SAWATARI Y等[63]研究发现，与其他几种戊糖乳杆菌（Lactobacillus pentosus）和植物乳杆菌相比，植物乳杆菌NRIC 0380发酵速率最高并对面条有良好的改善效果；与未发酵的对照品相比，其发酵面条的硬度和弹性增加，酸味减轻。LIAO L等[41]研究发现，当发酵乳杆菌∶假丝酵母为5∶5和8∶2时，发酵的米粉感官评分比0∶10、2∶8、10∶0、未发酵和自然发酵的高。YI C P等[64]研究发现，植物乳杆菌YI-Y2013发酵米粉的风味物质主要有壬醛、辛醛、2,4-戊二烯醛等醛类和己醇、1-正壬醇等醇类，其感官评分比未发酵的和另外5种混合发酵剂发酵的高。

4 乳酸菌发酵对馒头和面包储藏老化性质的影响

淀粉老化是淀粉溶液在较低温条件下放置时，溶液中有固体析出，浑浊度增加的过程，是糊化的逆过程[65]。淀粉的老化主要是因为直链淀粉双螺旋结构快速形成和支链淀粉侧链的缓慢结晶。馒头老化的主要表现有硬度、老化焓值增加和水分迁移等。

4.1 乳酸菌发酵对馒头储藏老化性质的影响

乳酸菌发酵可以延缓馒头的老化速度。随着储藏时间的延长，所有馒头老化焓值均增大，但是乳酸菌发酵馒头焓值变化速率较慢[6]；乳酸菌发酵对馒头水分的迁移影响不明显，但硬化速率明显降低[5，47]。

乳酸菌发酵延缓馒头老化的原因有：①乳酸菌代谢的酸类物质把支链淀粉水解成低分子量糊精，从而抑制支链淀粉回生[66]。②馒头基质中淀粉酶和蛋白酶活性被较低pH值环境激活，与乳酸菌产生的酶共同降解淀粉和蛋白质，使其交联作用减弱[67]。③乳酸菌分泌的胞外多糖可以作为增稠剂，减少水分的迁移[68]。

4.2 乳酸菌发酵对面包储藏老化性质的影响

乳酸菌发酵可以有效地减缓面包的老化进程。乳酸菌添加量分别为0、10%、20%、30%和40%的面包，储存7 d后的硬度值依次减小[10]。万晶晶[6]研究发现，面包在储藏过程中硬度值均变大，但乳酸菌发酵面包硬度变化速率较小、老化焓值较低，水分迁移的速率也明显低于酸化的和酵母发酵的面包。TORRIERI E等[36]研究发现，当产胞外多糖乳酸菌发酵酸面团的添加量为30%时，可以减缓面包老化焓值增加和水分迁移的速率。

5 结语与展望

乳酸菌发酵可以显著增加馒头和面包的比容、延缓其老化速率，还能改善馒头、面包、面条和米粉的质构，增加其风味物质的种类和总量，提高感官品质。但乳酸菌发酵对上述性质的改善机制，有些仍待进一步研究。前期研究中，单一菌种研究的比较多，但是混合菌种的效果更好，因此，对混合菌株在发酵过程中的生态变化及其对淀粉质食品品质的贡献，仍需要更多的探索。另外，对一些具有特色的自然发酵产品中微生物对风味、质构等方面的贡献及关键微生物在发酵过程中生态规律的研究，将有助于认识新的微生物资源，及实现特色传统产品的工业化。