综述：传统与新兴的面包保鲜策略：以酸面团为中心的批判性综述

《JOURNAL OF FOOD SCIENCE》：Traditional and Emerging Strategies for Bread Preservation: A Sourdough-Centered Critical Review

　　

面包极易受到微生物腐败和质量劣变的影响，因此持续需要有效且消费者可接受的保鲜策略。本批判性综述考察了面包保鲜的传统与新兴方法，包括物理、化学和生物方法，并以酸面团（sourdough）作为核心的清洁标签（clean-label）策略。物理方法如冷冻和先进包装对于延缓腐败有效，但其保护常受限于成本、冷链依赖或开封后效果降低。化学防腐剂仍然非常实用且有效，但其使用日益受到清洁标签期望的挑战。生物方法提供了有前景的替代方案，特别是通过乳酸菌（lactic acid bacteria, LAB）和发酵衍生的代谢物。在这些策略中，酸面团（sourdough）因其结合了酸化、抗真菌代谢物（antifungal metabolites）以及乳酸菌-酵母互作（LAB-yeast interactions）于一个多栅栏系统（multi-hurdle system）中，能够抑制腐败，同时有助于面包的质地、风味和延缓老化，因而脱颖而出。然而，其大规模应用仍受限于微生物群变异性、发酵时间长、干燥形式中活性丧失以及工艺标准化不足。总体而言，酸面团代表了现代面包保鲜中最有前景的清洁标签工具之一，但其更广泛的工业应用将依赖于改进的发酵剂设计、更严格的过程控制以及与其他保鲜栅栏的整合。

1 引言
面包因其较高的水分活度和近中性pH，极易受到微生物腐败和质量劣变的影响。主要腐败途径包括霉菌（如青霉属Penicillium和曲霉属Aspergillus）、 rope形成细菌（芽孢杆菌属Bacillus）以及污染酵母。这些因素缩短了货架期，增加了食物浪费。目前的保鲜方法分为物理、化学和生物三大类。物理方法如冷冻和先进包装可延缓腐败，但常受限于成本和开封后效果。化学防腐剂（如丙酸盐、山梨酸盐）虽有效，但日益受到清洁标签（clean-label）期望的挑战。生物方法，尤其是酸面团（sourdough），因其结合防腐与品质提升而备受关注。酸面团是乳酸菌（lactic acid bacteria, LAB）和酵母共生的发酵生态系统，可抑制腐败并改善质地与风味，但存在微生物群变异、发酵时间长和标准化不足等问题。

2 面包的物理保鲜技术
2.1 冷冻
冷冻能有效抑制微生物和酶活性，通过将生产与销售分离提供灵活性，适用于部分烘焙产品和冷冻面团。其效果依赖于冷冻速率、储存稳定性和配方支持。快速冷冻、抗冻剂和屏障包装可改善品质，但冷冻仍面临冷链依赖、能耗高和感官劣变的权衡。冷藏则因加速淀粉回生而不适用于成品面包的长期保存。

2.2 先进包装
气调包装（modified atmosphere packaging, MAP）通过CO₂/N₂混合气体降低顶空氧气，抑制霉菌生长，但无法延缓淀粉回生，且开封后保护效果丧失。活性包装（active packaging, AP）通过释放抗菌剂（如植物提取物、精油）在面包表面提供局部保护，但受感官影响、迁移问题和成本限制。智能包装（intelligent packaging, IP）监测温度、湿度等参数，但不直接防腐，主要用于高附加值产品或长链物流。总体而言，物理方法需与配方栅栏结合才能发挥最佳效果。

3 面包的化学保鲜技术
化学防腐剂在商业烘焙中仍占核心地位。丙酸钙（calcium propionate, E282）是酵母面包的参考选择，因其广谱抗霉和抗rope活性，且对面包酵母干扰小，常用量为面粉重量的0.1%-0.3%，但高剂量可能影响风味。山梨酸钾（potassium sorbate, E202）主要针对烘烤后表面污染，在预包装未切片面包中常与丙酸盐联用（如0.2%山梨酸钾+0.3%丙酸钙）。苯甲酸钠（sodium benzoate, E211）因强抗酵母活性而不适用于标准酵母面包，常用于酸性馅料。防腐剂的选择需匹配基质和工艺，且其使用受清洁标签趋势压力增大。

4 面包的生物保鲜技术
4.1 动物源面包防腐剂
发酵乳清和壳聚糖是两类主要动物源防腐剂。1%冻干发酵乳清可延长货架期1-2天，5%则提高乳酸和苯乳酸含量延缓霉菌生长，但10%会降低比容。壳聚糖（如壳聚糖乳酸盐）在0.5%-1%（w/w）时能延缓霉菌和rope腐败，但不影响体积，更高水平可降低膨胀度。两者均受过敏原和饮食接受度限制。

4.2 植物源面包防腐剂
大蒜粉在1%-2%（w/w）时减少水分损失和表面霉菌，且感官可接受。迷迭香提取物兼具抗氧化和抗霉作用，热处理后仍保持活性。精油（如丁香、百里香、肉桂）体外抗菌活性强，但感官挑战大，常需通过封装或包装系统实现可控释放。

4.3 微生物源面包防腐剂
乳酸菌（LAB）产生的有机酸如乳酸、乙酸和苯乳酸，通过酸化抑制霉菌（如青霉属和曲霉属），部分酸在烘烤后仍残留。细菌素（如乳链菌肽nisin）对rope形成芽孢杆菌具靶向抑制效果，在酸面团发酵中应用时可降低变质风险。有机酸适用于广谱抗菌，细菌素则更适合对症干预。

5 酸面团作为面包生物保鲜平台概述
酸面团是以乳酸菌（LAB）和酵母共生为核心的复合微生态系统。LAB产乳酸、乙酸等降低pH并生成抗菌物质，酵母提供CO₂起发并合成维生素、氨基酸促进LAB生长。酸面团分为三种技术类型：I型传统（室温、高固形物，pH 3.8-4.5）、II型工业（半液态、高温、长发酵，常与活性干酵母联用）和III型干燥（喷雾或滚筒干燥粉末）。工业化面临三个挑战：批次稳定性波动（受面粉和环境影响）、工艺节律控制（发酵时间敏感）及干燥形式再活化性能不均。酸面团通过共生微生态和多机制协同，为面包保鲜和质量提升提供了可持续、清洁标签的路线。

6 酸面团中的抗菌物质
6.1 胞外多糖（exopolysaccharides, EPS）
LAB在酸面团发酵中将蔗糖转化为同多糖（homopolysaccharides, HoPS），包括右旋糖酐（dextran）、鲁特兰多糖（reuteran）、阿尔特兰（alternan）和左聚糖（levan）等。这些EPS改善面团流变性和持水性，形成扩散限制屏障抑制微生物附着，并促进抗真菌代谢物产生。不同EPS功能分化：右旋糖酐增稠基质，阿尔特兰稳定面筋-淀粉网络，鲁特兰多糖提升弹性并抑制微生物，左聚糖贡献抗真菌效果。

6.2 有机酸
LAB产乳酸、乙酸、丙酸和丁酸，通过降低pH形成酸性环境抑制霉菌和细菌。乳酸是最主要的有机酸，赋予酸面包特征酸味。乙酸和苯乙酸提供额外抗菌作用，但单独浓度不足。有机酸的非解离形式可穿透微生物细胞破坏pH平衡，过量积累则导致过酸化，影响风味和质地。

6.3 抗菌蛋白和肽
特定LAB菌株（如乳酸乳球菌Lactococcus lactis、植物乳植杆菌Lactiplantibacillus plantarum等）产生九类抗菌蛋白和肽，包括细菌素（如nisin）。Wickerhamomyces anomalus与植物乳植杆菌共培养可产生多种抗菌蛋白（如乙酰乳酸合酶1等）。细菌素通过破坏细菌细胞膜引起胞质泄漏和死亡，有效抑制腐败微生物，同时提升酸面包风味和货架期，但其效力受pH和温度影响。

6.4 H₂O₂和挥发性有机物（VOCs）
LAB产生的过氧化氢（H₂O₂）在酸面团中作用有限且短暂，易分解且烘烤后残留极低，不致消费者危害。挥发性化合物如双乙酰（diacetyl）可提供补充抗真菌效果，如副干酪乳植杆菌Lactiplantibacillus paracasei产生的双乙酰抑制青霉属。

6.5 LAB-酵母互作增强面包保鲜
LAB-酵母联盟构成代谢互补的多栅栏系统：酵母提供生长因子、抗真菌VOC（如乙酸乙酯）和细胞壁水解酶（如外-β-1,3-葡聚糖酶）；碳交叉喂养促使LAB利用麦芽糖释放葡萄糖供酵母利用，酵母水解果聚糖释放果糖作为外部电子受体，引导LAB代谢转向乙酸产量增加；氮源利用分工明确：酵母同化铵和氨基酸，而营养缺陷型LAB依赖肽和游离氨基酸。这些互作增强了抗霉效果并延长货架期。

6.6 综合：酸面团如何形成多栅栏抗菌系统
酸面团保鲜不依赖单一因子，而是有机酸、肽/细菌素、EPS以及氧化代谢物和VOC的协同作用。有机酸提供主要防腐效果，肽和细菌素靶向抑制rope细菌，EPS间接通过持水和流变改善支持保鲜，LAB-酵母互作强化整体系统。整体酸面团系统比单独化合物更稳健，但部分化合物（如有机酸）可作为单独防腐剂使用，其效果取决于终pH和感官耐受性。细菌素（如nisin）更适合与酸化结合用于抗rope。

7 酸面团生物保鲜在面包制作中的应用
酸面团重新受到关注，因其提供清洁标签的天然保鲜和品质提升。工业应用需适应消费者期望、生产速度和产品一致性。实用路线包括温和酸化酸面团、发酵剂标准化系统、干燥酸面团成分、酸面团-酵母混合配方和部分添加策略。主要挑战在于微生物组成和发酵条件的变异性导致抗真菌性能不稳定。未来需改进发酵剂设计、工艺控制、成分稳定性以及与其他栅栏（如包装）的整合。

8 结论与未来方向
酸面团是清洁标签面包保鲜的有前景策略，具备多机制抗菌和质构风味益处，但工业应用受微生物组成和发酵条件变异所限。当前证据表明酸面团可减少化学防腐剂依赖，但其防腐效能具菌株和配方依赖性，且缺乏中试和工厂规模验证。关键研究空白包括：需标准化比较研究确定最可靠的菌株和工艺条件；需明确整体基质中各组分的相对贡献；需关注干燥酸面团、混合体系和部分添加策略的工业化适用性；需强调可重复性、感官接受度及与其他栅栏的整合。未来需从描述微生物学转向受控、应用导向的设计，以实现酸面团从传统实践到稳健可扩展保鲜平台的转化。