采用延迟海绵面团法制作的中国传统酸种馒头 II：醒发过程中主面团的流变特性与蛋白质变化

《Food Chemistry》：Chinese traditional sourdough steamed bread made by retarded sponge-dough method II: rheological properties and protein changes of main dough during proofing

　　

•主面团保持了良好的形状，而对照面团发生了结构坍塌。
•主面团表现出更高的发酵耐受性和更稳定的孔洞结构。
•主面团展现出优异的弹性、回复性和抗变形能力。
•二硫键交联主导了主面团中面筋蛋白的再聚合。

引言
酸面团发酵是应用于谷物基发酵产品生产的一种传统生物技术，并日益受到关注（Ma 等，2021）。普遍认为，酸面团发酵是一种通过优势微生物的协同代谢来改善发酵产品的技术、风味和营养质量的有前景的方法（Kim & Yoo, 2009）。研究人员已达成共识，认为酸面团发酵在改善面包内部结构、增强发酵面团的气泡保持能力（Jiang 等，2026）、增加比体积、增强风味和营养、延缓老化（Li 等，2024）以及延长保质期方面具有有益作用。在我们之前的研究中，采用冷藏海绵 - 面团法制备了 I 型酸面团馒头（SSB）（Wang 等，2020; Wang, Huangfu, Zhao, & Zhao, 2023; Wang, Zhao, & Yuan, 2020），其特点是比体积更大、孔壁更薄、孔洞结构更细腻，且感官评分高于酵母发酵馒头。发现海绵面团的冷藏主要有助于风味化合物的形成（Wang 等，2020b）。此外，值得注意的是，基于初步的试点实验，经验性地观察到在醒发过程中，主面团不易坍塌，并且与酵母发酵面团相比保持了更好的结构完整性。这一实际观察启发了研究假设，并指导了本研究对流变性能和蛋白质相关机制的系统调查。

通常，传统的 I 型酸面团由稳定的微生物群落（由乳酸菌和酵母组成）主导。正如我们在之前关于 SSB 的研究中报道的那样（Wang 等，2020b），旧金山乳杆菌和桥乳杆菌是主要的细菌物种，而弱 Kazachstania 酵母和酿酒酵母是主要的酵母物种。喜麦芽糖的旧金山乳杆菌和不耐麦芽糖的弱 Kazachstania 酵母之间存在典型的互利共生关系，这在整个发酵过程中维持了微生物群落的稳定性。在微生物代谢过程中，大量有机酸（乳酸、乙酸和琥珀酸）、乙醇和甘油不断积累。有机酸降低了面团 pH 值，且乳酸与乙酸的摩尔比维持在酸面团质量的最佳范围内。除了有助于风味发展外，这些发酵代谢物改变了面团微环境，从而调节面筋蛋白的交联行为和面团整体的粘弹性。然而，醒发过程中主面团的流变性能及其潜在的分子机制尚不清楚，需要进一步调查。

流变学测试对小麦面团的性能和蛋白质结构的变化高度敏感，已成为预测面团加工性能和控制最终产品质量（如馒头）的有力工具。在面团加工的不同阶段，样品经历各种机械变形，包括拉伸或压缩，这会影响面团流变学，进而影响最终产品的质地。面团的流变性能，包括流动行为、储能模量、损耗模量和延展性，是评估面团在各种加工阶段响应机械变形的重要指标（Zheng 等，2026）。通常，流变技术根据施加应变的类型进行分类，如压缩、拉伸、剪切、扭转。它们还根据施加变形的相对大小分为小变形或大变形测量，这与加工性能和最终产品质量密切相关。然而，在面团揉捏、成型、醒发和蒸制/烘焙过程中，很难在不破坏其结构的情况下处理面团。因此，测量特定条件（如发酵和醒发）下面团的机械行为至关重要。在此基础上，通过分析简单的流变测量、进行相关计算和建立数学模型来推断面团性能。

通常，酸面团发酵通过降低面筋的弹性和粘度，产生弹性较小、更软的面团（Yildirim-Mavis, Yilmaz, Dertli, Arici, & Ozmen, 2019）。研究人员提出了分子水平的假设，指出在酸性环境中，存在相当数量的净正电荷，蛋白质分子间的静电排斥增强，导致面筋分子链的展开和溶胀以及疏水基团的暴露（Verdonck 等，2025）。但强分子静电排斥的存在在一定程度上阻碍了新化学键的形成。此外，酸面团微生物群产生的有机酸降低了面团 pH 值，酸性微环境有效激活了内源小麦蛋白酶以及微生物蛋白酶。激活的蛋白酶通过破坏多肽链和分子间交联，引发面筋的部分水解，从而部分破坏连续的面筋网络。这些效应最终导致结构弱化，也称为软化效应。这种软化效应在之前的研究中得到了支持（Yildirim-Mavis 等，2019），该研究报告称，在酸性 pH 条件下，面筋蛋白解聚为低分子量组分，且蛋白质溶解度增加（Pei 等，2020）。然而，在我们之前关于 SSB 的生产研究中，需要在冷藏后使用食用碱（Na2CO3）进行酸碱中和，以满足质量要求和消费者偏好（Wang 等，2020a）。然而，食用碱对冷藏后主面团的流变性能和面筋结构变化的影响尚不清楚。

值得注意的是，酸面团对小麦、黑麦和无面筋（GF）面团的蛋白质结构和流变行为具有不同的影响。对于具有完整醇溶蛋白 - 谷蛋白大分子网络的小麦面团，酸面团发酵期间的轻微酸化稳定了链间二硫键，并促进了适度的面筋再聚合，提高了储能模量（G′），同时保持了面团的延展性。这种优化的共价交联平衡了弹性和粘性特性，以在发酵过程中维持气体捕获，而不会引起面筋聚合物的过度蛋白水解降解（Ma 等，2021）。黑麦面团中的面筋无法形成连续的粘弹性框架。有机酸激活内源木聚糖酶以溶解高分子量阿拉伯木聚糖，后者作为内源亲水胶体补偿结构缺陷（Muskovics, Farkas, Bugyi, & T?m?sk?zi, 2024）。无面筋谷物缺乏面筋蛋白。酸面团中的乳酸菌原位生物合成胞外多糖（EPS），交联 GF 系统中的淀粉颗粒和蛋白质以形成人工粘弹性网络，增加面团弹性并减少面包瓤硬度（Dan 等，2024）。总的来说，研究表明，酸面团发酵通过调节小麦面团中的面筋共价交联、通过戊聚糖改性改善黑麦面团的流变学性能，以及在 GF 系统中生成基于 EPS 的粘弹性基质作为面筋替代品，对蛋白质结构和流变行为产生了不同的影响。

现有研究已充分记录了酸面团发酵对面筋解聚和面团软化的影响。然而，大多数研究忽略了传统酸面团馒头生产中的碱中和关键加工步骤。冷藏发酵和碱调节对面团流变性能和面筋网络演化的协同作用仍需系统阐述。此外，这种独特面团系统优异抗坍塌性和气泡稳定性的分子机制尚不清楚。基于初步观察和已发表的文献，我们假设海绵面团冷藏后的碱中和调节面团 pH 值，促进二硫键形成和面筋再聚合，从而提高醒发过程中面团的结构稳定性。

本研究的主要目标是全面表征醒发过程中发酵面团的理化性质，分析动态流变演化，并阐明面筋蛋白的结构变化，从而为酸面团发酵谷物产品的质量优化奠定理论基础。以酵母发酵面团为参考，通过包括气体保持能力、动态流变学、蠕变恢复、应力松弛和单轴拉伸性能在内的综合多尺度流变测量，系统研究了醒发过程中主面团（MD）的流变性能。为了便于与酵母发酵面团直接比较，未在 MD 样品中加入商业面包酵母。MD 的发酵完全通过酸面团引子中存在的复杂内源微生物群落的活性实现。在此基础上，进一步探索了面筋蛋白和游离巯基的变化，为酸面团发酵产品的质量调控提供理论支持。

章节片段
材料与实验设计
本研究使用的小麦面粉由河北黑麦面粉有限公司（中国河北）生产，含水率为 14.1%，粗蛋白含量为 12.9%（N × 5.7）。该酸面团基本归类为 I 型酸面团，由实验室中采用传统回接技术不断补充的母酸制备而成。
所有无机盐和辅助化学品均为分析纯（国药集团化学试剂有限公司，中国上海），而色谱试剂为

醒发过程中主面团的外观和状态
在醒发时间为 0.5 小时和 1.0 小时时，酵母发酵面团（YFD）的体积显著高于（P < 0.05）主面团（MD）（图 1-A）。这一观察结果与之前的报告一致，即商业面包酵母在早期发酵过程中表现出快速而强烈的气体产生活性，导致面团膨胀速度比传统酸面团基系统更快（Ganzle & Zheng, 2019）。然而，YFD 在 1.5 小时后发生了明显的面团坍塌

结论
本研究系统比较了醒发过程中主面团（MD）和酵母发酵面团（YFD）的流变性能和面筋结构演化。MD 具有显著更好的发酵稳定性和结构耐久性，具有更高的最大面团高度和气体保持能力，在长时间醒发过程中高度损失可忽略不计且无结构坍塌。流变学上，MD 显示出较弱的粘弹性模量频率依赖性，更高的可恢复柔量比，

CRediT 作者贡献声明
Xiangyu Wang：写作 – 审查与编辑，写作 – 初稿，监督，软件，调查，数据整理，概念化。Qing Zhong：写作 – 审查与编辑，方法学，调查。Haiqing Lv：方法学，调查。Renyong Zhao：写作 – 审查与编辑，监督，资金获取。Xianwu Qin：写作 – 审查与编辑，方法学，调查。Xinping Hu：方法学，调查。Yafang Sun：方法学，调查。Yan Zhang：方法学，

利益冲突声明
作者声明，他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本论文中报告的工作。

致谢
这项工作得到了河南省重大科技项目（231100110300）、河南工业大学高层次人才研究启动基金项目（2024BS002）、河南省科技创新引领人才计划（254200510031）、河南工业大学托新团队培育项目（2024TXTD01）、河南省科技创新引领人才计划（批准号：254200510031）以及省

Xiangyu Wang|Qing Zhong|Haiqing Lv|Renyong Zhao|Xianwu Qin|Xinping Hu|Yafang Sun|Yan Zhang