含麦麸黑豆酸面团发酵面包的营养与烘焙特性

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黑豆与麦麸分别具有高蛋白及高纤维的营养优势。然而,黑豆及麦麸的添加会导致面包品质严重劣化,同时引入抗营养因子植酸及不良豆腥味。酸面团发酵技术是现代烘焙科学研究的前沿,能够有效改善面包的营养及感官品质。本研究拟将黑豆及麦麸的高蛋白、高纤维优势与酸面团发酵技术相结合,分别利用产植酸酶的乳酸片球菌(Pediococcus pentosaceus)L19及产β-葡萄糖苷酶的发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentium)J28制作酸面团面包。探究乳酸菌发酵对酸面团生化特性的影响,并比较分析面团的物性及微观结构差异,同时对面包的营养及感官品质进行评估。主要研究结果如下:首先,探究发酵过程中酸面团生化特性的变化。在黑豆基质及黑豆麦麸复配基质中,两株乳酸菌生长良好,酸化能力适中,稳定期时的菌落总数达9.5~10 log CFU/g,发酵终点时基质的p H降至4.3~4.6。在发酵过程中,L19以合成乳酸为主,而J28同时产生乳酸及乙酸。两种乳酸菌发酵体系中都检测到较高的植酸酶活性,其中L19发酵体系中的植酸酶活性高于J28发酵体系。J28发酵体系中的β-葡萄糖苷酶活力呈现出先上升后下降的趋势,而L19发酵体系中的β-葡萄糖苷酶活性始终处于较低水平。经24 h发酵后,酸面团中的植酸含量降低59.79%~81.08%,可溶性膳食纤维占比提高至31.39%~44.15%。与此同时,大分子肽逐渐水解为小分子肽,其中分子量1000 Da以下的低聚肽增幅最为显著,提高4.43%~16.08%。其次,比较分析各组面团的物性及微观结构差异。研究发现酸面团发酵能够提高面团的弹性、延展性及稳定性,动态流变测试表明面团的粘弹特性趋于平衡,其中J28酸面团面包面团的物性与小麦面团最为相近。此外,酸面团发酵有利于促进酵母产气,酸面团面包面团的最终膨发高度达到69.4~77.6 mm,优于未经发酵的组别。乳酸菌发酵能够降低黑豆及麦麸对水分的竞争,促进面筋蛋白充分水合。相应地,面团中的二硫键含量显著增加,面筋蛋白交联度提高。激光共聚焦显微观察表明酸面团发酵组的面筋网络更加连续、致密。与未经乳酸菌发酵的组别相比,酸面团组别中的β-折叠结构及无规则卷曲结构降低,而α-螺旋结构及β-转角结构增加,蛋白链柔性增强,面筋蛋白由无序向有序转变。相关性分析表明,可溶性膳食纤维与β-折叠结构呈负相关;酸面团的p H与β-折叠结构、无规则卷曲结构呈负相关,与β-转角结构呈正相关。有机酸、α-氨基态氮含量与二级结构的相关性较弱。再者,评估酸面团面包的烘焙及营养特性。在乳酸菌作用下,酸面团面包的比容增大4.96%~16.01%,面包硬度降低12.6%~29.7%,面包芯囊的蓬松性及细腻性均得到改善。相比未经发酵的组别,四种酸面团面包中的总游离氨基酸含量提高了29.46%~57.35%,必须氨基酸分别为发酵前的1.74~2.84倍。此外,添加麦麸的酸面团面包其膳食纤维含量均高于6%,而四种酸面团面包的蛋白质含量高达13.82%~14.04%。乳酸菌发酵能够提高面包的体外蛋白消化率,其中L19黑豆酸面团面包与L19黑豆麦麸酸面团面包的体外蛋白消化率分别达到73.19%、68.92%,优于J28发酵的组别。面包的蛋白质营养评估表明,酸面团面包的必须氨基酸指数(EAAI)、生物价(BV)及营养指数(NI)均显著提高。最后,分析酸面团面包的风味及贮藏特性。从七种面包中共检测出76种风味物质,其中醇类是面包中含量最高的挥发性风味物质,占比高达47.82%~67.48%。乳酸菌发酵能够去除黑豆及麦麸引入的醛类挥发性成分,同时提高酸类挥发性成分的含量,酸面团面包中的挥发性酸类物质含量分别为发酵前的4.12~15.25倍。此外,四种酸面团面包中的酯类含量及种类也明显提高。热图聚类分析表明,两株乳酸菌发酵赋予面包不同的风味特征,并且与未经乳酸菌发酵的组别明显区分,其中酸类及酯类是造成两类面包间风味差异的主要物质。基于电子鼻的风味研究进一步表明,不同面包间的特征性风味物质为乙酸、乙酸乙酯及壬酸乙酯。在贮藏过程中,酸面团能够有效减少面包的水分流失,延缓淀粉重结晶,从而降低面包芯囊的硬化速率。
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