《Foods》：Integrated Strategy for Low-FODMAP Bread Formulation: Selection of Wheat Flours and Microbial Starter
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肠易激综合征（IBS）症状通常由可发酵低聚糖、二糖、单糖和多元醇（FODMAPs）的摄入引发，这些物质广泛存在于谷物类食品、乳制品、水果、豆类和蔬菜中。其中，谷物类产品是果聚糖（fructans）的主要膳食来源之一。因此，低FODMAP饮食策略作为管理IBS症
肠易激综合征（IBS）症状通常由可发酵低聚糖、二糖、单糖和多元醇（FODMAPs）的摄入引发，这些物质广泛存在于谷物类食品、乳制品、水果、豆类和蔬菜中。其中，谷物类产品是果聚糖（fructans）的主要膳食来源之一。因此，低FODMAP饮食策略作为管理IBS症状的有效方法日益受到关注。本研究采用了一种整合策略，基于低FODMAP面粉的平行选择以及乳酸菌（LAB）和酵母的筛选，旨在确定最佳性能的面粉和微生物发酵剂，以支持低FODMAP面包配方的开发。研究人员对16种软质和硬质小麦粉进行了果聚糖含量、化学、物理和流变学特性的表征，揭示样品间存在显著差异，并强调了原料选择的重要性。同时，研究人员评估了150株乳酸菌和7种商业酵母在24小时模型面团发酵过程中调节果聚糖、果糖、葡萄糖和甘露醇的能力。大多数菌株促进了FODMAP水平的显著降低，但变化取决于微生物、接种浓度和发酵时间。总体而言，本研究的发现为后续研究奠定了基础，这些研究将集中于使用所选面粉-发酵剂组合开发和表征低FODMAP面包。
**论文解读**
**研究背景与目的**
肠易激综合征（IBS）是一种影响全球9–23%人口的慢性胃肠道疾病，其症状常由可发酵低聚糖、二糖、单糖和多元醇（FODMAPs）的摄入诱发。FODMAPs广泛存在于谷物类食品中，其中果聚糖是小麦制品的主要FODMAP组分。低FODMAP饮食虽被公认为管理IBS症状的有效策略，但长期限制可能导致膳食多样性和肠道菌群组成方面的挑战。因此，通过技术手段直接降低面包等主食的FODMAP含量，成为一种更可持续的补充方法。然而，小麦粉的果聚糖含量因品种、基因型、环境条件和碾磨程度而异，且常规烘焙品质参数无法可靠预测果聚糖水平。此外，乳酸菌（LAB）和酵母在发酵过程中对果聚糖的降解作用具有菌株依赖性，且果聚糖水解后释放的果糖可能被进一步代谢为甘露醇等FODMAP组分，这要求综合评估发酵过程中的碳水化合物平衡。基于上述问题，本研究采用整合策略，平行筛选低FODMAP面粉和微生物发酵剂，以确定最佳面粉-发酵剂组合，为开发低FODMAP面包提供依据。该论文发表在《Foods》期刊。
**主要技术方法**
研究人员采用以下关键方法：1）面粉分析：对16种商业软质和硬质小麦粉（来自不同供应商）测定水分、灰分、蛋白质、黄色指数、面筋指数、水活度（a
w），并利用Farinograph和Alveograph评估流变学参数（吸水率、稳定性、面团强度W、P/L比），以及酶法（K-FRUC试剂盒）测定总果聚糖含量。2）乳酸菌筛选：选用150株LAB（来自ISA-CNR微生物保藏中心），在模型面团中于28℃发酵24小时，监测pH、总可滴定酸度（TTA）、LAB计数和果聚糖含量；随后对25株果聚糖降解能力强的菌株进一步分析果糖、葡萄糖和甘露醇水平，并计算葡萄糖/果糖比率。3）酵母筛选：评估7种商业烘焙酵母（压缩和干燥形式），在模型面团中发酵至体积加倍，测定果聚糖、pH和酵母计数。4）混合发酵剂优化：将选定的LAB菌株（Lactiplantibacillus plantarum 1004和1014）与商业酵母以不同接种浓度组合发酵，测定上述参数及碳水化合物谱。
**研究结果**
**3.1 面粉表征（Flour Characterization）**
通过比较软质和硬质小麦粉的化学、物理和流变学参数发现：硬质小麦粉的灰分（1.35% vs 0.63%）、蛋白质（13.47% vs 11.16% d.m.）、黄色指数、面团强度W（212 vs 171）和P/L比（2.26 vs 1.01）均显著高于软质小麦粉；吸水率也更高（64.72% vs 55.22%）。但果聚糖含量在两组间无显著差异（1.26 vs 1.65 g/100 g d.m.），且组内变异显著（0.93–2.14 g/100 g d.m.）。主成分分析（PCA）显示样品沿第一主成分（54.91%）按面粉类型分离，灰分与果聚糖含量呈正相关（R=0.797），吸水率与灰分和果聚糖均呈正相关。基于果聚糖含量和流变学性能，筛选出6个软质小麦粉（2,3,4,7,8,9）和2个硬质小麦粉（10,15）用于后续试验。
**3.2 乳酸菌的筛选（Selection of LAB）**
**3.2.1 24小时发酵过程中pH、TTA、LAB计数和果聚糖变化**
150株LAB在模型面团中发酵24小时后，pH从约6.3降至3.5–3.6，TTA从1.2–1.3 mL升至9–10 mL，LAB计数从约7.0 Log CFU/g增至9.1–9.2 Log CFU/g。果聚糖中位数从1.25 g/100 g降至0.5 g/100 g（降幅>50%），但菌株间差异显著。未接种对照也因内源微生物和酸化作用导致果聚糖降至约0.7 g/100 g，表明酸化和内源酶活性贡献了部分降解。
**3.2.2 乳酸菌的高级筛选**
基于果聚糖浓度低于0.5 g/100 g的阈值，选出25株菌株进行进一步分析。热图显示异型发酵菌株（如Levilactobacillus brevis、Furfurilactobacillus rossiae、Leuconostoc mesenteroides）产生高浓度甘露醇（最高0.495 g/100 g），而低甘露醇积累的菌株主要为同型发酵的Lactiplantibacillus plantarum。结合葡萄糖/果糖比率（高值表示低残留果糖），最终选择L. plantarum 1004（LA1）和1014（LA2）作为候选菌株，因其低甘露醇、可接受的果聚糖降解及平衡的糖代谢。
**3.3 商业烘焙酵母的筛选（Selection of Commercial Bakery Yeasts）**
7种商业酵母发酵后，果聚糖均显著降低。压缩酵母A发酵时间最短（3.5 h），果聚糖残留最低（0.2056 g/100 g）；活性干酵母G果聚糖类似（0.2078 g/100 g）但酵母计数低。综合考虑，选择压缩酵母A（Y）与LA1、LA2进行混合发酵。混合发酵剂（LA1+LA2+Y）在高LAB浓度（约9.7 Log CFU/g）下，果聚糖降至0.1747 g/100 g，pH降至3.84，TTA达5.60 mL，且未检测到甘露醇，表明协同作用增强降解。
**总结与结论**
研究讨论部分指出，果聚糖降解受酸化和酶活性双重驱动：酸化激活面粉内源转化酶并直接催化酸水解；异型发酵LAB将果糖还原为甘露醇，导致FODMAP总量未成比例降低，因此需关注整体FODMAP平衡。混合发酵剂中LAB与酵母的联合作用通过增强酸化促进酵母转化酶活性，从而更彻底降解果聚糖。结论部分：该工作是为生产低FODMAP烘焙产品选择合适原料和微生物发酵剂的初步筛选阶段。本研究全面表征了软质和硬质小麦粉，揭示了化学、物理、流变学特性及果聚糖含量的显著变异。灰分与果聚糖及流变参数（尤其是吸水率）的相关性证实了面粉成分对FODMAP含量和技术性能的影响。后续发酵试验表明，FODMAP水平的变化高度依赖于发酵过程，所选混合LAB和酵母培养物相比单一菌株表现出更强的FODMAP降解能力，暗示潜在的协同作用。基于结果，确定了一种面粉和一种发酵剂为最有前景的候选，将用于后续烘焙试验以评估其技术性能和降低FODMAP含量的有效性。该整合筛选方法对于开发低FODMAP发酵烘焙产品、同时保持面团功能和产品质量至关重要。本发现为开发低FODMAP面包作为IBS患者的潜在饮食选择提供了有希望的基础。未来研究将集中于使用优化发酵条件生产面包，并包括质构分析（TPA）、感官评价和顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用（HS-GC-MS）挥发性化合物表征，以评估发酵策略对最终产品技术和感官特性的影响。
