酸面团中乳酸菌与酵母共发酵对全麦面包品质的影响

《Food Bioscience》：Effects of lactic acid bacteria and yeast co-fermentation in sourdough on the quality of whole-wheat bread

　　

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  酵母-乳酸菌联合发酵以菌株依赖的方式改善了全麦面包的品质。
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  Y1+HN14组合增强了面团结构，并实现了最高的面包比容。
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  Y1+HN5组合在储存期间有效延缓了面包老化。
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  联合发酵重塑了风味特征并增强了营养功能性。
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  乳酸菌发酵增加了全麦面包中的膳食纤维含量。

引言

全麦面包因其保留了富含膳食纤维、酚类化合物和微量营养素的麸皮和胚芽成分，且与降低慢性代谢疾病风险相关，而日益受到关注（Schulz等，2026）。然而，全麦粉的加入通常会损害面包品质。麸皮颗粒可物理性破坏面筋网络的连续性，而麸皮相关成分可能参与蛋白-多糖相互作用并影响淀粉糊化，导致面包体积减小、质地硬实、加速老化以及产生不良风味（Gómez等，2020；Yang等，2026）。这些品质缺陷仍是限制全麦面包消费者接受度的重要因素。

酸面团发酵被认为是一种提升全麦面包加工、感官和营养品质的清洁标签策略（Zadeike等，2025）。通过微生物代谢，酸面团发酵可改善面团加工性能，改变面筋和淀粉行为，延缓淀粉回生，并促进风味化合物的形成（Wang等，2022）。在全谷物基质中，发酵还可能促进与纤维结合的酚类和其他生物活性化合物的释放或转化，从而影响抗氧化特性（Tomassi等，2025）。乳酸菌（LAB）和酵母是酸面团中的主要功能微生物，其技术效果在很大程度上取决于菌株特异性的代谢特性。例如，Weissella cibaria是一种异型发酵乳酸菌，可产生胞外多糖（EPS），可改善面团的粘弹性和持气性（Zhang等，2025）。据报道，Pediococcus pentosaceus表现出β-葡萄糖苷酶和蛋白水解活性，参与蛋白质水解和酚类化合物的转化（Liang等，2022；Turksoy等，2024）。乳酸菌与Saccharomyces cerevisiae协同作用时，后者主要贡献于面团的发酵膨胀以及乙醇和高级醇等挥发性前驱物的形成（Sun等，2023；Tebben等，2018）。因此，选择具有互补代谢功能的酸面团衍生菌株对于改善全麦面包品质至关重要。

基于上述微生物功能，近期研究已探索了乳酸菌-酵母联合发酵作为整合互补代谢活性的策略。例如，Zhang、Hu等（2023）报道了S. cerevisiae与Lactobacillus plantarum联合发酵产生的风味活性代谢物谱比单菌株培养更为丰富，而Zhu等（2023）通过全麦馒头面团的转录组分析证明，乳酸菌-酵母互作上调了与挥发性化合物合成相关的通路。Fu等（2023）进一步揭示，酵母-细菌间的交叉信号加速了面筋的解聚和水解，从而降低了免疫原性。尽管取得了这些进展，但目前关于乳酸菌-酵母协同作用的研究证据仍主要来源于蒸制面包、面团模型或精制小麦体系，而其在全麦烤面包中的作用尚缺乏充分表征。此外，组合多种功能乳酸菌菌株（如EPS产生菌株和β-葡萄糖苷酶活性菌株）是否会导致加性、协同或拮抗效应仍不确定，因为代谢竞争和交叉供养可能改变最终品质。

在我们先前的筛选中，从中国传统酸面团中分离出两株本地乳酸菌：W. cibaria HN5（EPS产生型）和 HN14（β-葡萄糖苷酶活性型），以及S. cerevisiae Y1。除所用菌株外，本研究的核心问题是：不同菌株组合发酵的酸面团能否显著改善全麦烤面包矩阵的整体品质。我们假设乳酸菌和酵母的联合发酵效应具有功能特异性，并预期三元菌群组合通过整合EPS产生和β-葡萄糖苷酶活性可能优于二元菌群组合。然而，我们也考虑到不同乳酸菌物种间的代谢竞争或对全麦基质的干扰可能会抵消这些优势，导致非加性结果，即三元菌群组合不超过最佳二元组合。为验证该假设，我们建立了六个酸面团发酵体系，包括单菌株酸面团发酵（Y1、HN5和HN14）、二元酸面团联合发酵（Y1+HN5和Y1+HN14）以及三元酸面团联合发酵（Y1+HN5+HN14）。从面团流变学、储存期间的面包品质、膳食纤维组成、酚类含量、抗氧化活性和挥发性风味特征等方面对这些体系进行了评估。

章节摘要

材料与试剂

全麦粉购自潍坊凯特面粉有限公司（山东，中国）。小麦粉购自河南金源粮油有限公司（河南，中国）。糖购自太古糖业（中国）有限公司（广东，中国）。盐购自中盐集团公司（北京，中国）。黄油购自恒天然贸易（上海）有限公司（上海，中国）。MRS琼脂培养基和YPD琼脂培养基购自北京爱博星

微生物计数

乳酸菌和酵母是酸面团发酵中的关键功能微生物，其活菌数反映发酵体系的发展状况。如图1A所示，乳酸菌数量在最初8-12小时内迅速增加，随后增速减缓。24小时时，HN5和HN14分别达到8.89和8.38 log CFU/g，而Y1组中的乳酸菌生长可能归因于全麦粉中的内源乳酸菌。在混合培养中，Y1+HN5和Y1+HN5HN14维持了相对较高的乳酸菌

结论

本研究系统比较了单菌株和混合菌株酸面团发酵在全麦面包生产中的应用，揭示二元菌种组合通过酸面团介导的菌株特异性调节作用对多种品质属性产生了影响。Y1+HN5组合倾向于延缓面包老化，而Y1+HN14则促进了更大的面包膨胀。与单酵母（Y1）处理相比，混合酸面团发酵增加了TDF含量，其中含HN5的组合

CRediT作者贡献声明

Jing Han（韩晶）：撰写——审阅与编辑、监督、资金获取、概念化。Wenchao Sun（孙文超）：撰写——初稿、验证、数据管理。Zhihao Zong（宗志豪）：验证、数据管理。Bo Huang（黄博）：方法论、数据管理。Binghua Sun（孙炳华）：验证、调查研究。Lingfang Zhang（张菱芳）：验证、调查研究。Sen Ma（马森）：撰写——审阅与编辑、监督。Xueling Zheng（郑雪玲）：方法论、资金获取。Binkun Liu（刘斌坤）：撰写——审阅与编辑、概念化。

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我们确认所有署名作者均已阅读并批准本手稿，且没有其他符合作者资格标准但未列名的人员。我们进一步确认，手稿中列出的作者顺序已获所有人批准。

我们确认

致谢

本研究得到河南省高校重点科研项目（25A550009）、河南省自然科学基金项目（青年类C）（252300423558）、河南工业大学拓薪团队培育项目（2025TXTD09）、大学生创新训练计划项目（202610463061）、河南工业大学博士基金项目（2023BS059）以及科技创新绩效专项的资助

Jing Han|Wenchao Sun|Zhihao Zong|Bo Huang|Binghua Sun|Lingfang Zhang|Sen Ma|Xueling Zheng|Binkun Liu