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冷冻生胚包子在冷冻贮藏过程中体积缩小并变硬,限制了工业化品质保持。本研究在酸面团-酵母共发酵体系中评价了0%、30%、50%、70%和100%酸面团添加量,并考察了微生物、代谢及谷蛋白相关变化。在30%添加量下,面团达到最大高度47.7 mm,并产生最佳综合产
冷冻生胚包子在冷冻贮藏过程中体积缩小并变硬,限制了工业化品质保持。本研究在酸面团-酵母共发酵体系中评价了0%、30%、50%、70%和100%酸面团添加量,并考察了微生物、代谢及谷蛋白相关变化。在30%添加量下,面团达到最大高度47.7 mm,并产生最佳综合产品品质。在-18 °C贮藏30天后,该组保持了最高比容(较对照高约21%),同时硬度更低、感官评分更高。酵母和乳酸菌(LAB)计数分别维持在6.21和7.50 lg CFU/g,脯氨酸积累与更强的冻融耐受性呈正相关,提示其可能在冷冻保护中发挥作用,但因果关系仍有待实验进一步验证。游离巯基含量增加6.25%,而对照增加73.02%,表明谷蛋白二硫键的破坏较少。因此,在本研究所采用的实验条件下(特定小麦粉、酸面团发酵体系和30天冻藏),30%酸面团添加量表现出最佳综合品质改善,可能通过协调的微生物代谢和谷蛋白网络保持实现。这些发现支持酸面团-酵母共发酵在冷冻面粉制品中的应用。
**研究背景与意义**
冷冻面制品的市场需求持续增长,因其兼具便利性、长货架期和标准化生产优势。冷冻生胚包子指成型后快速冷冻、不经醒发或不经蒸制即处于冷冻状态储运的包子,食用时可直接蒸制或短暂解冻醒发。然而,冷冻贮藏及后续蒸制会导致比容下降、硬度增加、弹性和风味劣变。冰晶形成与重结晶会损伤谷蛋白网络并降低酵母活力,因此发酵剂的选择对冷冻面团稳定性至关重要。工业化生产主要依赖商业酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)以获得快速可控产气,但纯酵母产品易老化且缺乏传统发酵剂的风味与质地。酸面团由面粉、水、乳酸菌(LAB)、酵母等组成,通常以LAB为主导,可延缓老化、改善营养并延长货架期。然而传统酸面团发酵缓慢且对原料和环境敏感,难以标准化。将酸面团与商业酵母结合,有望兼顾快速产气与微生物代谢物对谷蛋白结构、风味及冻融耐受性的调控。既有研究多集中于面包等西式产品,且多采用单一菌株或简单添加对照,缺乏对冷冻生胚包子体系中酸面团添加剂量效应的系统评价。为此,研究人员设置了五种酸面团添加水平(0%–100%),系统考察了发酵特性、色泽、比容、质构、感官、微生物群落、代谢产物及谷蛋白蛋白变化,旨在确定兼顾初始品质与贮藏稳定性的最优添加量。
**主要技术方法**
研究人员从河南省驻马店获得传统天然酸面团发酵剂(自发发酵、含混合LAB和酵母菌群)。采用发酵流变仪测定面团发酵流变参数;高通量测序(16S rRNA和ITS)分析细菌和真菌群落结构;平板计数法测定LAB和酵母活菌数;高效液相色谱(HPLC)和气相色谱-质谱联用(GC-MS)测定有机酸、乙醇、可发酵糖及游离氨基酸;分光光度法(DTNB试剂)测定游离巯基和还原型谷胱甘肽(GSH)含量;体积排阻高效液相色谱(SE-HPLC)分析蛋白分子量分布。冷冻生胚包子在-80 °C快速冷冻16 min后于-18 °C冻藏30天,每组三个独立批次(n=3)。
**研究结果**
**3.1 酸面团添加对混合发酵面团流变学特性的影响**
添加酸面团改变了面团的发酵特性。最大面团高度(Hm)从0%时的40.50 mm升至100%时的70.50 mm;产气泄漏时间(Tx)在≥50%添加量时增加,100%时达70.25 min;总产气量(Vt)在30%时达峰值1766.50 mL,100%时降至1147.50 mL;持气系数(Rc)从71.15%升至79.65%。30%添加量下总产气量最高,表明酵母保持活跃且LAB参与共发酵;而100%添加量时产气量下降,可能归因于营养竞争或酸抑制。
**3.2 酸面团添加对冷冻生胚包子宏观品质的影响**
**3.2.1 白度**
酸面团添加量对冻藏期间包子表皮白度有显著影响。贮藏第1天,30%组白度最高,0%和100%组较低;随冻藏时间延长,所有组白度下降,30%组始终维持最高白度,而添加量超过50%的组白度下降更快,最终显著低于对照组。适量酸面团(30%)可优化面团微观结构,形成更细腻均匀的孔隙结构从而提升亮度;过量添加(100%)则使面团粘性增加、表面光滑度下降。
**3.2.2 比容**
30%酸面团组在贮藏第1天即表现出显著高于其他组的比容,并在整个30天冻藏期间保持最高且下降最平缓。70%和100%组即使在贮藏初期也无明显优势。适量弱化谷蛋白网络可降低对CO?膨胀的阻力,有利于体积增大;过量酸面团则过度酸化,严重破坏谷蛋白网络连续性,削弱气体保持能力。
**3.2.3 质构特性**
第1天,硬度随酸面团添加量增加而降低,100%组最低;冻藏30天后所有组硬度上升,但对照组始终最高且增幅最大,30%–50%组表现出较均衡的抑制效果。弹性方面,第1天30%组显著高于其他组;冻藏过程中所有组弹性下降,30%组保持最高弹性且最稳定,对照组降幅最明显。酸面团来源的有机酸和代谢物可软化谷蛋白网络并延缓冰晶造成的硬化,但具体机制(如蛋白酶和淀粉酶活性)未直接测定,仍需实验验证。
**3.2.4 感官评价**
感官品质随冻藏时间延长而下降。第1天,30%组在表面光泽、孔隙细度、弹性方面得分最高,对照组明显发粘,100%组在收缩、弹性和咀嚼性方面得分较差。30%和50%组在冻藏期间感官损失较小,表明其谷蛋白-淀粉-水分基质稳定性较好。
**3.3 酸面团添加水平对混合发酵面团系统微生物代谢的影响**
**3.3.1 pH和总可滴定酸度(TTA)**
第1天,面团pH在30%组达峰值6.42,100%组降至5.98;TTA随添加量增加而升高,100%组达2.38 mL。30天冻藏后,所有组pH升高、TTA降低,但100%组TTA仍最高(1.85 mL)。酸面团添加水平通过调控酸化程度影响微生物活性、谷蛋白稳定性和产品品质。
**3.3.2 LAB和酵母含量**
第1天,30%和50%组的酵母计数最高(6.27 lg CFU/g),显著高于对照组(5.39 lg CFU/g);LAB计数随添加量持续增加,70%组达7.82 lg CFU/g。30天冻藏后酵母和LAB计数均下降,但30%和50%组仍维持相对较高存活率。高通量测序显示,所有样品中Saccharomyces属占绝对优势(96.79%–97.92%),30天后其丰度下降与添加量正相关(100%组降幅最大,达2.21%);Lactobacillus属相对丰度第1天随添加量增加(70%组达66.27%),30天后在30%和100%组反而增加。中等添加量(30%–50%)有利于酵母与LAB形成共生关系,而过高添加量(≥70%)导致营养竞争和酸代谢物积累抑制酵母。
**3.3.3 有机酸和乙醇积累**
乳酸含量随酸面团添加量显著增加,100%组第1天即达4.36 mg/g,对照仅0.03 mg/g;30天冻藏后各组乳酸进一步增加,100%组达6.57 mg/g。乙酸含量第1天随添加量略增,30天后组间差异缩小。乙醇第1天在50%组最高(1.14 mg/g),高于对照组(0.88 mg/g);冻藏后普遍下降,70%组保持最高(0.77 mg/g)。胞外多糖(EPS)含量随添加量增大,100%组达10.0 g/kg,显著高于对照(8.2 g/kg)。
**3.3.4 可发酵糖含量**
第1天,对照组以果糖为主(13.14 mg/g);添加酸面团后麦芽糖成为主要糖,含量从9.33 mg/g升至100%组的28.28 mg/g,蔗糖也增加而果糖减少。冻藏30天后总糖稳定或略增,葡萄糖略积累而果糖普遍下降。高添加量(70%–100%)促进冻藏期糖积累,中等添加量(30%–50%)可能在糖释放与微生物利用间达到较好平衡。
**3.3.5 游离氨基酸含量**
第1天,总游离氨基酸含量随酸面团添加量显著增加,甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸和赖氨酸均显著升高。30天冻藏后,天冬氨酸和谷氨酸增加,甲硫氨酸和胱氨酸减少;0%–50%范围内总氨基酸升高,而70%和100%组下降。脯氨酸积累与酵母冻融耐受性增强相关,30%和50%组兼具较高水平的谷氨酸、脯氨酸、赖氨酸及良好产品弹性。
**3.3.6 游离巯基含量**
第1天,游离巯基含量随添加量增加,对照组最低(0.63 μmol/g鲜重),100%组最高(1.61 μmol/g鲜重)。30天冻藏后所有组均增加,但对照组增幅最大(73.02%),30%和50%组仅增加6.25%和3.70%,表明适量酸面团可抑制冻藏引起的谷蛋白二硫键断裂,维持蛋白结构完整性。100%组最终游离巯基仍最高(1.99 μmol/g鲜重),提示过量添加可能伴随过度酸解或蛋白降解。
**3.3.7 还原型谷胱甘肽(GSH)含量**
第1天,GSH含量随添加量先升后降,70%组最高(2.08 μmol/g鲜重)。30天冻藏后,对照、30%和100%组GSH增加,50%和70%组保持稳定;对照组增幅最大(115.38%),70%组最终含量最高(2.01 μmol/g鲜重)。对照组冻藏后GSH大幅升高可能源于冻伤酵母细胞释放GSH。然而70%组产品品质并非最优,说明GSH稳定性单独不能决定最优添加水平。
**3.3.8 蛋白分子量分布**
第1天,无酸面团组SDS不溶性蛋白(SDS-I)占87.87%,添加50%后SDS-I降至52.72%,SDS可溶性聚合物(SDS-P)和单体蛋白(SDS-M)分别升至12.13%和35.16%;100%组SDS-M进一步升至59.99%成为主导组分,SDS-I降至36.09%,SDS-P降至3.92%。30天冻藏后,所有组SDS-P降至0.2%以下,SDS-I显著回升,与谷蛋白在冻藏条件下的解聚-重组行为一致。适量酸面团(50%)诱导的中度解聚可增强网络延展性,赋予柔软疏松质地;过度解聚(100%)则严重削弱网络连续性和支撑力,导致结构松散和粘口感。
**结论**
酸面团-酵母共发酵改善了冷冻生胚包子的冻藏品质。基于本研究实验结果,30%酸面团添加量在特定配方和加工条件下为最优选择,但最优水平可能随面粉特性、酸面团微生物组成或加工条件而变化。该配方在-18 °C冻藏30天期间兼具高比容、较低硬度、较高弹性和最高感官评分。适量酸面团还维持了较高的酵母和LAB活菌数,并改变有机酸、糖、氨基酸和EPS含量。游离巯基含量在30%–50%添加量下变化最小,GSH在50%–70%添加量下最稳定,二者反应不应混淆。SE-HPLC表明中等添加量限制了100%组出现的过度蛋白解聚。综合来看,品质保持与平衡的微生物代谢、代谢物积累及谷蛋白结构保护相关,但机制基于并行测量推断,需定向实验确证因果关系。研究局限性包括机制解释主要依赖文献及相关性分析、实验室规模需工业放大验证。未来方向包括靶向代谢组学验证冷冻保护物质、延长冻藏周期、探索不同面粉与酸面团菌群组合的最优添加量,以及中试和工业规模验证。