面团预发酵联合冷藏用于富硒馒头：协调硒生物转化与品质的平衡策略

《Food Chemistry: X》：Dough pre-fermentation combined with refrigeration for selenium-enriched steamed bread: A balanced strategy to coordinate selenium biotransformation and quality

　　

注：上传文本未附独立摘要；以下依据题录、Highlights及正文首段与结论中明确信息作摘要性翻译。硒（Se）参与抗氧化防御、免疫调节和甲状腺激素代谢，慢性硒摄入不足可增加慢性疾病和认知下降风险；全球约十亿人面临硒缺乏，中国约50%人群每日硒摄入低于世界卫生组织（WHO）推荐水平。与无机硒相比，有机硒具有更高生物利用度和更低毒性，富硒农产品被推荐为人群硒摄入的重要来源。酵母可在面团发酵过程中将外源无机硒生物转化为有机硒；馒头（CSB）作为中国广泛消费的传统发酵主食，其发酵步骤为硒生物转化提供条件，并可作为日常膳食补硒载体。现有利用酵母制备富硒面包或馒头的研究主要涉及富硒原料、富硒酵母和外源硒添加。富硒原料策略常依赖较高替代比例，可能损害产品品质；富硒酵母富集过高可抑制发酵活性并削弱面团黏弹性；外源亚硒酸钠（Na₂SeO₃）添加研究中，发酵时间是硒代蛋氨酸（SeMet）形成的主要影响因素，添加水平作用较小，而现有研究多采用30 °C单一连续发酵，单纯追求高有机硒转化可能导致过发酵并损害品质。预发酵冷藏面团（PRD）在低温下抑制酵母活性但仍维持一定代谢活性，可能成为平衡有机硒转化与产品品质的策略。不同发酵工艺下富硒CSB研究有限，缺乏对硒形态、产品品质、面团发酵性能和流变学的系统评价。研究人员比较两种Na₂SeO₃水平（500和1500 μg Se/kg）对直接发酵面团（DFD）和PRD制备CSB的硒形态、质构特征和内部微结构的影响，并利用流变发酵仪、3D X射线计算机断层扫描（X-ray CT）和吹泡仪分析面团发酵性能与流变特性；目标为阐明硒代氨基酸（SeAA）生物转化规律，揭示硒添加与冷藏共同作用下面团流变特性、发酵行为与CSB品质的内在关联，并评估PRD作为富硒CSB潜在加工方式的可行性。

研究背景与问题：硒（Se）参与抗氧化防御、免疫调节和甲状腺激素代谢，慢性硒摄入不足可增加慢性疾病和认知下降风险；全球约十亿人面临硒缺乏，中国约50%人群每日硒摄入低于世界卫生组织（WHO）推荐水平。有机硒较无机硒具有更高生物利用度和更低毒性，富硒农产品被推荐为人群硒摄入的重要来源。酵母可在面团发酵中将外源无机硒转化为有机硒；馒头（CSB）是中国广泛消费的传统发酵主食，其发酵步骤为硒生物转化提供条件，并可作为日常膳食补硒载体。现有利用酵母制备富硒面包或馒头的研究主要涉及富硒原料、富硒酵母和外源硒添加。富硒原料策略常依赖较高替代比例，可能损害产品品质；富硒酵母富集过高可抑制发酵活性，降低面团产气速率并削弱黏弹性；外源亚硒酸钠（Na₂SeO₃）添加研究中，发酵时间是硒代蛋氨酸（SeMet）形成的主要因素，添加水平作用较小，而现有研究多采用30 °C单一连续发酵，单纯追求高有机硒转化可能导致过发酵并损害品质。预发酵冷藏面团（PRD）在低温下抑制酵母活性但维持一定代谢活性，可能平衡有机硒转化与产品品质。不同发酵工艺下富硒CSB研究有限，缺乏对硒形态、产品品质、面团发酵性能和流变学的系统评价。因此，研究人员比较两种Na₂SeO₃水平（500和1500 μg Se/kg）对直接发酵面团（DFD）和PRD制备CSB的硒形态、质构和内部微结构的影响，并分析面团发酵性能与流变特性；目标为阐明硒代氨基酸（SeAA）生物转化规律，揭示硒添加与冷藏共同作用下流变特性、发酵行为与CSB品质的关联，并评估PRD作为富硒CSB加工方式的可行性。该研究结论指出，PRD在24–48 h结合500 μg Se/kg时可在SeAA积累与CSB品质间取得较好平衡；过久冷藏及1500 μg Se/kg结合48 h后出现壳瓤分离，限制直接工业应用；两种工艺无普遍优越性，选择冷藏条件需同时考虑发酵动力学和面团流变学。其意义在于为富硒馒头加工提供兼顾硒生物转化与品质控制的策略依据。

关键技术方法：采用DFD在30 °C、80%相对湿度下发酵4、8、16 h；PRD先于30 °C、80%相对湿度发酵2 h，再于4 °C冷藏24、48、72 h，回温松弛后制备CSB；Na₂SeO₃设500和1500 μg Se/kg及空白。用质构剖面分析（TPA）测质构，3D X射线计算机断层扫描（X-ray CT）测比容、孔隙率和孔参数；流变发酵仪（rheofermentometer）测最大膨胀高度（H_m）、达到H_m时间（T₁）、总产气量（V_t）和气体保留率（V₁/V_t）；吹泡仪（Alveograph）测韧性（P）、延展性（L）、变形能（W）和应变硬化系数（SH）；高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱（HPLC-ICP-MS）测硒代胱氨酸（SeCys₂）、硒代甲基半胱氨酸（MeSeCys）和SeMet；平板计数测酵母细胞数。小麦粉和富硒小麦粉由新疆丰毅农业发展有限公司提供，酵母由安琪酵母股份有限公司提供；富硒小麦粉仅作硒形态参照。

研究结果：
3.1 不同发酵方式和时间下CSB中硒的转化：通过HPLC-ICP-MS测定硒形态，发现两种硒水平下SeAA总量均随发酵或冷藏延长显著增加；1500 μg Se/kg组SeAA含量较高，但其转化效率约为500 μg Se/kg组的50%；500 μg Se/kg组中PRD-48和PRD-72的SeAA显著高于DFD-8和DFD-16，1500 μg Se/kg组两种工艺间无显著差异；DFD以SeMet为主，PRD以SeCys₂为主，未定量到MeSeCys。结论为加工方式改变硒形态谱，补硒增加并不成比例增加SeAA。
3.2 不同发酵方式和时间下CSB的质构、比容和孔隙率：通过TPA和X-ray CT分析，DFD-4硬度最低、比容和孔隙率最高，为DFD最佳；DFD延长至8和16 h后硬度和结构劣化。PRD-CSB总体质构优于DFD-CSB，PRD在24–48 h维持较低硬度和较稳定回复性，延长冷藏则比容和孔隙率下降，PRD-72高硒组硬度显著增加。结论为适度冷藏改善质构，过久冷藏不利。
3.3 不同发酵方式和时间下CSB的重构图像：通过3D X-ray CT二维壁厚切片重构，PRD-CSB孔分布更均匀、支撑壁更薄且密度较低；PRD-24和PRD-48保留较多低密度区域；PRD-72所有组及PRD-48的1500 μg Se/kg组出现壳瓤分离和片状大孔。结论为适度冷藏有利内部结构，过久冷藏削弱面筋网络约束。
3.4 面团发酵性能：
3.4.1 面团发酵特性：通过流变发酵仪测定，DFD-4达到H_m较早，T₁为75.0–79.5 min，但H_m显著低于PRD-24和PRD-48；PRD随冷藏延长T₁延迟、V_t下降，PRD-72未在120 min内达到H_m；同工艺下Na₂SeO₃对H_m、T₁和V_t无显著影响。结论为冷藏时长对发酵行为的影响大于补硒。
3.4.2 面团酵母细胞数：通过平板计数，4 °C冷藏后PRD-24、PRD-48、PRD-72酵母数均值分别为5.76–6.13、5.53–5.93、4.53–4.73×10⁶ CFU/g，差异不显著；终醒后DFD-4为8.17–8.83×10⁶ CFU/g，显著高于PRD-48和PRD-72；补硒引起数值下降但不显著。结论为冷藏时长对酵母数影响更大。
3.4.3 蒸制前醒发面团的孔隙特征：通过X-ray CT定量，同发酵条件下补硒组与对照的比容和孔隙率无显著差异；DFD-4比容和孔隙率显著高于PRD-48和PRD-72；PRD随冷藏延长孔数下降，PRD-72孔数最少但平均孔面积、体积和直径显著增大，大于0.5 mm³孔的累积体积比例升高，外层片状大孔随高硒和冷藏延长更明显。结论为产气量不能完全解释孔形态，需结合流变特性。
3.5 吹泡仪测定的面团流变学特性：通过Alveograph测定，PRD的SH显著高于DFD-4；PRD-24的P低于DFD-4，L随Na₂SeO₃浓度增加显著增加；PRD-48的1500 μg Se/kg组P下降、L增加并伴片状大孔和轻微壳瓤分离；PRD-72各组P和L均下降。结论为适度冷藏提高SH并有利均匀结构，过久冷藏弱化面筋和流变性能。

讨论部分总结：讨论指出冷藏时长和补硒水平共同影响硒形态、质构、孔隙、发酵和流变特性；适度PRD可改善结构，过久冷藏弱化面筋并导致片状大孔和壳瓤分离；较高补硒不按比例增加SeAA；工艺选择需兼顾发酵动力学、流变学和品质。

研究结论翻译：DFD与PRD产生不同的实测硒谱，DFD以SeMet为主，PRD以SeCys₂为主。将硒补充量从500提高至1500 μg Se/kg增加了SeAA含量，但使转化效率约减半，表明较高补充量的收益递减。将DFD从4 h延长至16 h使CSB硬度由5.35–6.01 N增至9.57–11.08 N，比容由2.75–2.77 mL/g降至2.02–2.11 mL/g；而PRD在24–48 h维持相对较低硬度（4.76–5.39 N）和总体均匀的孔结构。与DFD-4相比，PRD-24和PRD-48显示延迟的产气释放峰和更高的应变硬化系数。这些发现突出表明，在选择冷藏条件时需同时考虑发酵动力学和面团流变学。然而，所有PRD-72组以及1500 μg Se/kg组在48 h后的壳瓤分离限制了这些条件直接工业应用的适宜性。鉴于二者硒谱和加工限制不同，没有一种工艺普遍优越。在测试范围内，500 μg Se/kg补充结合24–48 h冷藏在SeAA积累与CSB品质之间提供有利平衡，突出控制冷藏时长和补充水平的重要性。未来研究应建立完整的硒质量平衡，阐明酵母-面筋相互作用机制，并评估硒生物利用度和产品感官接受度，以验证所提出的加工策略。