酸面团发酵剂与面包制作工艺对全麦面包淀粉消化特性的影响机制研究

本研究针对酸面团对全麦面包淀粉消化特性的影响机制不明确的问题，通过系统分析三种酸面团发酵剂（含特定乳酸菌和酵母菌组合）和两种发酵时长（100 min vs. 530 min）对面包特性（比容、pH、TTA、WE-AX等）及体外淀粉消化动力学的影响。结果表明，长时发酵酸面团面包具有更高的乳酸含量和WE-AX水平，但体外淀粉消化速率无显著差异，提示酸面团可能通过延缓胃排空等机制而非直接改变淀粉消化性来影响血糖反应，为优化低GI面包提供了新思路。

　　

近年来，全麦面包因其较高的膳食纤维和营养素含量而被视为健康食品，但其淀粉的快速消化可能导致餐后血糖急剧上升，与糖尿病等代谢性疾病风险相关。酸面团（sourdough）技术作为一种传统发酵工艺，被广泛认为可能通过改变面包结构和成分来调节淀粉消化特性，但现有研究结果存在矛盾：部分临床试验显示酸面团面包可降低餐后血糖反应，而另一些研究则未观察到显著差异。这种不一致性可能源于酸面团发酵剂菌种组成、面包制作工艺参数（如发酵时间）以及面包特性（如酸度、纤维溶解性）的差异，但具体机制尚未明确。

为深入探究酸面团对全麦面包淀粉消化特性的影响，Celine Verdonck等人在《Current Research in Food Science》上发表了一项系统研究，通过结合微生物学、食品化学和体外消化模拟技术，揭示了酸面团发酵剂类型和面包发酵时间对面包特性及淀粉消化动力学的综合作用。

研究采用了三种不同的酸面团发酵剂组合：（i）Fructilactobacillus sanfranciscensis（果糖乳杆菌）和Maudiozyma humilis（酵母菌），（ii）Pediococcus pentosaceus（戊糖片球菌）和M. humilis，以及（iii）Companilactobacillus crustorum（壳状伴乳杆菌）和Wickerhamomyces anomalus（异常威克汉姆酵母），并以商业面包酵母（Saccharomyces cerevisiae）作为对照。面包制作分为短时发酵（100分钟）和长时发酵（530分钟）两种工艺。关键实验技术包括： pilot-scale（中试规模）酸面团和面包制备、面包特性分析（比容、pH、总可滴定酸度TTA、有机酸和WE-AX含量测定）、静态INFOGEST 2.0体外消化协议模拟小肠淀粉消化、离子排斥HPLC（高效液相色谱）定量有机酸、气相色谱分析阿拉伯木聚糖（AX）、以及一级动力学模型拟合淀粉消化曲线。所有面包使用同一批全麦粉制作，以控制原料变异。

3.1. 酸面团发酵剂和面包发酵时间对全麦面包特性的影响

3.1.1. 面包比容

面包比容范围在1.57–2.90 mL/g之间。短时发酵面包中，使用P. pentosaceus和M. humilis酸面团的面包比容最高（2.90 mL/g），而长时发酵面包中，使用C. crustorum和W. anomalus酸面团的面包比容最低（1.57 mL/g）。表明发酵剂类型和发酵时间显著影响面包蓬松度，长时发酵结合同型发酵乳酸菌可能导致二氧化碳产生不足，降低比容。

3.1.2. 面包酸度水平

酸面团面包的pH值（4.1–5.6）显著低于酵母面包（6.0–6.2），TTA值更高。长时发酵面包中，C. crustorum和W. anomalus酸面团面包的酸度最高（pH 4.1，TTA 11.9 mL），乳酸浓度达23.5 mg/g dm。乙酸浓度在F. sanfranciscensis面包中最高（3.76 mg/g dm）。结果表明，长时发酵和同型发酵乳酸菌（如C. crustorum）可显著增强面包酸度，这可能通过促进淀粉-麸质相互作用影响消化。

3.1.3. 水可提取阿拉伯木聚糖（WE-AX）含量

WE-AX水平在面包中（0.64–1.23% dm）高于全麦粉（0.52% dm）。长时发酵面包的WE-AX含量更高，其中C. crustorum和W. anomalus酸面团面包的WE-AX最高（1.23% dm）。表明长时发酵和酸度提升可能促进AX的溶出，或增强内核微生物木聚糖酶活性，从而增加可溶性纤维含量。

3.2. 酸面团和发酵时间对体外淀粉消化动力学的影响

尽管面包特性存在差异，所有面包的体外淀粉消化均在30分钟内达到平台期，最终消化率在89.1%–96.4%之间。长时发酵面包的消化率略低（89.1%–92.9%），尤其是C. crustorum和W. anomalus酸面团面包的抗性淀粉（resistant starch）含量略高（10.9% vs. 酵母面包7.1%），但统计学差异不显著。一级动力学模型显示，消化速率常数（k）在0.12–0.18 min^-1之间，无组间显著差异。表明在INFOGEST 2.0高酶活条件下，酸面团和发酵时间对淀粉消化速率和程度的影响有限，提示体外消化模型可能高估了淀粉可及性。

4. 讨论与结论

本研究通过多维度分析表明，酸面团发酵剂和长时发酵工艺可显著改变全麦面包的酸度、WE-AX含量和比容，但这些变化并未导致体外淀粉消化动力学的显著差异。这可能源于体外协议的局限性（如高酶活掩盖了细微差异），或提示酸面团对血糖的影响主要通过其他机制（如延缓胃排空、抑制唾液淀粉酶等）实现。近期一项人体试验（Bib68）发现，食用C. crustorum和W. anomalus酸面团面包可延迟胃排空、降低餐后血糖和C肽反应，支持了乳酸介导的生理调节机制。

总之，本研究强调了优化酸面团发酵工艺（如菌种选择、发酵时间）对增强面包健康属性的潜力，尤其是通过提高酸度和可溶性纤维来调节血糖反应。未来研究需结合体内模型和机制探索，以明确酸面团面包降低血糖的具体通路，为开发低GI（血糖指数）功能性食品提供科学依据。