Process Optimization of Lactobacillus plantarum-Gm4 Fermentation for Sourdough Powder
-
摘要: 本研究以分离自传统酸面团的一株植物乳杆菌-Gm4（Lactobacillus plantarum-Gm4, LP-Gm4）为研究对象，在单因素实验的基础上，按Box-Behnken中心组合原理设计响应面试验优化LP-Gm4发酵工艺条件，并采用低温烘干技术制备酸面团粉。研究结果表明，LP-Gm4的最佳发酵工艺参数为：发酵温度31.8 ℃、发酵时间13.5 h、LP-Gm4添加量10 lg（CFU/g）小麦粉。采取该工艺条件制得的酸面团粉，pH3.51，TTA值为17.8，LP-Gm4菌数为7.2×108 CFU/g。采取馒头的一次发酵工艺，将LP-Gm4酸面团粉与活性干酵母用于馒头制备，通过感官评价分析，发现酸面团粉制备的馒头，在表皮结构、内部弹性、口感、滋味和气味上均优于酵母馒头。Abstract: This study determined to investigate a strain of Lactobacillus plantarum-Gm4 (LP-GM4) isolated from the traditional sourdough. A response surface experiment was designed according to Box-Behnken central combination principle to optimize the fermentation conditions of LP-Gm4 based on the single factor experiment, and low temperature drying technology was used to prepare sourdough powder. The results showed that the optimal fermentation parameters of LP-GM4 were as follows: fermentation temperature of 31.8 ℃, fermentation time of 13.5 h and LP-Gm4 adding amount of 10 lg(CFU/g) wheat flour. The pH, TTA value and LP-GM4 bacteria count of the sourdough powder were 3.51, 17.8 and 7.2×108 CFU/g, respectively. The sourdough inoculated with LP-Gm4 and active dry yeast were used to prepare the steamed bread, using the single time fermentation progress. The skin structure, internal elasticity, taste and smell of the steamed bread were determined to be superior compared to the yeast steamed bread.
-
酸面团（Sourdough）是以谷物加工产物、水为主要原料，接种微生物，经培养、发酵等工艺制成的产品[1]，其作为世界范围内的传统发酵剂具有悠久的历史[2]，在欧洲不同的国家被分别称为“Sourdough”、Lievitonaturale（意大利）、Levain（法国）、Sauerteig（德国）、Masa madre（西班牙）等，主要用于培烤食品。在我国，一般被称为老面、酵子、面肥等，主要用作面食发酵。
酸面团是一种多菌种复合发酵剂，具有改善发酵面制品的风味[3]、延长货架期[4]、延缓老化[5]、提高面制品的营养价值[6-9]等作用，主要分为三种类型：自然发酵型酸面团、接种发酵型酸面团和混合型酸面团[10]。李晓敏等[11]利用高通量测序技术分析发现酸面团中的优势菌群有乳杆菌属、乳球菌属、魏斯氏菌属及酵母属等。MICHEL等[12]的研究也得出相似结论，酸面团中的优势菌种以乳酸菌和酵母菌为主[13]，HAMMESW等[14]的研究证明植物乳杆菌是酸面团中典型的发酵菌种。不同的菌种在面团发酵过程中所起到的作用不同[15]，植物乳杆菌能优化面团的流变学性质[16-17]、提高面团的拉伸性能[18-19]、增加面团的烘焙体积[20]及延长面制品的货架期[21]。植物乳杆菌利用糖类和蛋白质，产生某些风味物质的重要前体[22-23]，如小肽、游离氨基酸等，以及丰富的有机酸[24]，作为酸味剂赋予食品独特风味[25]。此外，廖兰等[26]的研究表明植物乳杆菌B02012可以改变酸面团小麦的蛋白结构，并可应用于低敏发酵谷物制品的加工中。
国外相关研究表明在酸面团中接种乳酸菌进行发酵可延长其保质期，使酸面团易于储存和运输，已被广泛应用于面包工业中[27]。相比之下，国内传统酸面团的生产以家庭或小作坊自制为主[28]，由于缺少酸面团的相关产品标准，目前尚未有工业化生产的酸面团产品[29]。因此，实现优良菌种和新型发酵改良剂的工业化生产，对推进我国传统发酵面食改良剂的工业化进程具有重要的现实意义[30]。
本研究以实验室保藏的植物乳杆菌-Gm4（Lactobacillus plantarum-Gm4, LP-Gm4）为研究对象，在单因素实验基础上进行响应面试验，优化植物乳杆菌发酵酸面团粉（简称酸粉）制备工艺，以期为开发适应工业化生产的发酵面食改良剂提供一定的理论基础。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
LP-Gm4 保藏于山西大学生命科学学院；mMRS培养基：麦芽糖20 g、蛋白胨10 g、牛肉浸粉10 g、酵母粉5 g、乙酸钠5 g、柠檬酸三铵2 g、磷酸氢二钾2 g、硫酸镁0.2 g、硫酸锰0.05 g、吐温80 1 mL、蒸馏水1000 mL、pH（5.4±0.1）；五得利金特精高筋小麦粉 五得利面粉集团；燕牌高活性干酵母 乐斯福管理（上海）有限公司。
LY01-3厌氧培养箱 上海龙跃仪器设备有限公司；CF340C卡士发酵箱 中山卡士电器有限公司；HMJ-A35A1小熊和面机 佛山市小熊厨房电器有限公司；JYS-A800绞肉机 九阳股份有限公司；DHG-9240A电热恒温鼓风干燥箱 上海精宏实验设备有限公司；SC-3614低速离心机 安徽中科中佳科学仪器有限公司；雷磁pHS-3C pH计 上海仪电科学仪器股份有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 LP-Gm4菌株活化
挑取斜面保藏的LP-Gm4，接种至10 mL无菌mMRS液体培养基中，将其于32 ℃厌氧培养活化24 h。按1%的接种量接种于无菌mMRS液体培养基中，厌氧培养得到LP-Gm4发酵液，4500 r/min离心5 min收集沉淀得LP-Gm4菌。
1.2.2 LP-Gm4酸面团的制作
用无菌蒸馏水清洗LP-Gm4菌两次得菌悬液。将小麦粉、LP-Gm4菌悬液和无菌蒸馏水按比例加入和面机中，和面10 min，保证面团得率[31]（D（%）=100×（面粉质量+水质量）/面粉质量）为150%。手工揉制3~5 min保证面团呈表面光滑，置于发酵箱，在相对湿度80%、选定的时间和温度条件下发酵。
1.2.3 LP-Gm4酸面团制备工艺的单因素实验
以LP-Gm4酸面团的pH和总可滴定酸度（total titratable acidity，TTA）值为指标，设定LP-Gm4添加量为9 lg（CFU/g）小麦粉、发酵时间为12 h，探究发酵温度（20、25、30、35、40 ℃）对LP-Gm4酸面团品质的影响；设定LP-Gm4添加量为9 lg（CFU/g）小麦粉、发酵温度为30 ℃，探究发酵时间（8、12、16、20、24 h）对LP-Gm4酸面团品质的影响；设定发酵时间为12 h，发酵温度为30℃，探究LP-Gm4添加量（6、7、8、9、10 lg（CFU/g）小麦粉）对LP-Gm4酸面团品质的影响。
1.2.4 LP-Gm4酸面团制备工艺的响应面优化试验
根据单因素实验结果，按Box-Behnken中心组合试验设计原理，选择发酵温度（A）、发酵时间（B）和LP-Gm4添加量（C）为自变量，以LP-Gm4酸面团的TTA值（R）为响应值进行响应面优化试验，试验因素水平如表1所示。
表 1 响应面实试验因素水平设计Table 1. Response surface test factor and level design试验因素 水平 −1 0 1 A 发酵温度（℃） 28 30 32 B 发酵时间（h） 10 12 14 C LP-Gm4添加量（lg CFU/g） 8 9 10 1.2.5 LP-Gm4发酵酸粉制备方法
采用响应面试验优化后的工艺参数制备LP-Gm4酸面团，将其揉搓成小块后置于篦上，放置到电热恒温鼓风干燥箱中35 ℃干燥6 h，再绞肉机碎制成LP-Gm4发酵酸粉过40目筛。
1.2.6 LP-Gm4发酵酸粉馒头的制作方法
LP-Gm4发酵酸粉馒头的制作配方见表2，参考陈友磊等[32]的方法，将小麦粉、LP-Gm4发酵酸粉、高活性干酵母、水按配方加入和面机搅拌10 min，手工揉制3~5 min至面团表面光滑完整，将馒头坯置于相对湿度80%、发酵温度35 ℃的醒发箱中醒发40 min，随后汽蒸25 min即得馒头样品，样品于室温冷却后装袋密封。
表 2 LP-Gm4发酵酸粉馒头配方Table 2. Formula of LP-Gm4 sourdough powder steamed bread组别 酸粉添加
比例LP-Gm4
发酵酸粉（g）小麦粉
（g）干酵母
（g）水
（mL）空白组1 0 0 120 1.20 60.0 实验组2 1:8 15 120 1.35 67.5 实验组3 1:10 12 120 1.32 66.0 实验组4 1:12 10 120 1.30 65.0 1.2.7 指标测定
1.2.7.1 LP-Gm4活菌数的测定
参考GB 4789.35-2016食品微生物学乳酸菌检验的操作步骤，在无菌环境下取1 mL LP-Gm4培养液于装有9 mL灭菌蒸馏水的试管中，梯度稀释至10−9浓度，选取3个适宜浓度的稀释液，各吸取100 μL分别涂布至mMRS固体培养皿上，将培养基于35 ℃厌氧条件下培养48 h后计菌落数，每个梯度做3个平行。
1.2.7.2 LP-Gm4酸面团的酸度测定
参考ZHANG等[33]的方法，测定pH和TTA。准确称取10.0 g LP-Gm4酸面团样品，加入少量无二氧化碳水，用磁力搅拌器中速搅拌10 min后用无二氧化碳水转移至100 mL容量瓶中定容至100 mL。以pH计测定所得样液即LP-Gm4酸面团pH，每份样品平行测定3次。
以0.1 mol/L的NaOH标准溶液将上述样液滴定至pH为8.2，记消耗标准溶液体积的数值为V1，用无菌水代替试液进行空白实验，重复上述操作，记空白试液消耗标准溶液体积的数值为V2。样品中TTA用乳酸质量分数X表示，数值以克每千克（g/kg）表示。根据以下公式计算TTA值，计算结果保留一位小数，每份样品平行测定3次。
1.2.7.3 LP-Gm4发酵酸粉理化及微生物指标的测定
在无菌环境中称取25 g LP-Gm4发酵酸粉置于灭菌锥形瓶中，加入225 mL蒸馏水并用磁力搅拌器搅拌10 min。最后参照1.2.7.1进行稀释涂布并计菌数，并参照GB 5009.3-2016食品中水分的测定中的直接干燥法测定LP-Gm4发酵酸粉中的水分含量，参照1.2.7.2测定pH和TTA值。
1.2.7.4 LP-Gm4发酵酸粉馒头的感官评价
参考张国华等[34]的感官评定方法，遴选6名（男女各半）食品专业的成员组成评定小组，对LP-Gm4发酵酸粉馒头进行感官评价，满分为100分，实验三次重复后取均值。LP-Gm4发酵酸粉馒头的感官评分标准见表3。
表 3 LP-Gm4发酵酸粉馒头感官评分标准Table 3. Sensory scoring criteria of LP-Gm4 sourdough powder steamed bread项目（分） 评分标准（分） 表皮结构（15） 表皮光滑完整：11~15；
轻微塌陷、表皮微皱：6~10；
萎缩塌陷严重：<5表皮色泽（10） 色泽光亮且正常：8~10；
色泽正常但亮度较差：4~7；
色泽灰暗：<3内部弹性（15） 回弹快、能复原：11~15；
回弹稍差、能复原：6~10；
回弹弱或不回弹：<5内部组织（15） 气孔细小均匀、呈海绵状：11~15；
气孔均匀但粗大：6~10；
气孔粗糙不均匀、呈马蜂窝状：<5口感（30） 爽口、不黏牙、有咬劲：26~30；
咬劲一般、不黏牙：16~25；
无咬劲、不黏牙：6~15；
无咬劲、黏牙：<5滋味和气味（15） 有浓郁麦香味、发酵香味：11~15；
麦香味较小，但无异味：6~10；
有异味：<51.3 数据处理
利用Excel 2019及Origin 2021进行数据分析和图表绘制，采用Design Expert 8.0.6进行响应面分析，数据显著性分析利用ANOVA进行，P<0.05判断差异显著，P<0.01判断差异极显著。
2. 结果与分析
2.1 单因素实验
2.1.1 发酵温度对LP-Gm4酸面团pH和TTA值的影响
在LP-Gm4添加量为9 lg（CFU/g）小麦粉、发酵时间为12 h的条件下，不同发酵温度对LP-Gm4酸面团pH和TTA值的影响见图1。随着温度的升高，LP-Gm4酸面团的pH先迅速降低，到达最低值3.65后缓缓升高；TTA值则先迅速升高，达到最高值9.3后缓慢降低。二者的拐点都出现在发酵温度为30 ℃时，可能是由于植物乳杆菌的最适温度在30 ℃[35]，发酵温度较低时LP-Gm4活动受到抑制，生长缓慢，面团发酵不充分，产酸量不足；当发酵温度到达适宜温度时，LP-Gm4生长旺盛，利用糖类和蛋白质发酵大量产酸；而随着发酵温度的持续升高，LP-Gm4的活性降低。因此，选择28~32 ℃的温度范围进行响应面试验设计。
![]()
图 1 发酵温度对 LP-Gm4 酸面团 pH 和 TTA 值的影响Figure 1. Effect of fermentation temperature on pH and TTA value of LP-GM4 sourdough2.1.2 发酵时间对LP-Gm4酸面团pH和TTA值的影响
在LP-Gm4添加量为9 lg（CFU/g）小麦粉、发酵温度为30 ℃的条件下，发酵时间对LP-Gm4酸面团pH和TTA值的影响，见图2。随着发酵时间的延长，LP-Gm4酸面团的pH有递减趋势，TTA值呈现递增趋势。在发酵8~12 h时，LP-Gm4产酸速度最快；随后LP-Gm4酸面团的pH缓慢降低，TTA值略有升高。这可能是由于随着时间的延长，有机酸等代谢产物逐渐积累，LP-Gm4自身的生长受到抑制。因此，结合曲线变化趋势，考虑经济性，选择发酵时间在10~14 h范围内，每间隔2 h选择实验点进行后续响应面试验设计。
![]()
图 2 发酵时间对 LP-Gm4 酸面团 pH 和 TTA 值的影响Figure 2. Effect of fermentation time on pH and TTA value of LP-GM4 sourdough2.1.3 LP-Gm4添加量对LP-Gm4酸面团pH和TTA值的影响
由图3知，在发酵时间为12 h、发酵温度为30 ℃的条件下，LP-Gm4添加量对面团酸化速度有明显影响。随着LP-Gm4添加量的增加，LP-Gm4利用面粉中的糖类大量产酸，面团酸度明显升高。当LP-Gm4添加量在10 lg（CFU/g）小麦粉时，面团TTA值高达19.6。但由于面团过酸不仅会抑制菌株的生长、降低面团的品质，而且会影响产品的风味和口感，导致发酵终产品不易被消费者接受[36]。因此，不考虑增加LP-Gm4添加量到11 lg（CFU/g）的小麦粉，在LP-Gm4添加量8~10 lg（CFU/g）小麦粉范围内选择实验点进行后续的响应面试验设计。
![]()
图 3 LP-Gm4添加量对 LP-Gm4 酸面团 pH 和 TTA 值的影响Figure 3. Effect of LP-Gm4 added amount of bacteria on pH and TTA value of LP-Gm4 sourdough2.2 响应面优化试验
2.2.1 响应面试验结果及分析
在三组单因素实验确定的数据基础上，按照Box-Behnken原理选择发酵温度（A）、发酵时间（B）和LP-Gm4添加量（C）作为自变量，以LP-Gm4酸面团的TTA值（R）为响应值，设计三因素三水平的优化试验共17个。响应面数据结果见表4。
表 4 响应面试验设计及结果Table 4. Response surface experimental design and results试验号 A发酵温度 B发酵时间 C LP-Gm4添加量 R TTA 1 −1 −1 0 8.3 2 1 −1 0 7.0 3 −1 1 0 10.4 4 1 1 0 11.3 5 −1 0 −1 6.8 6 1 0 −1 4.7 7 −1 0 1 16.0 8 1 0 1 19.8 9 0 −1 −1 5.6 10 0 1 −1 5.0 11 0 −1 1 15.9 12 0 1 1 17.3 13 0 0 0 9.9 14 0 0 0 9.4 15 0 0 0 9.6 16 0 0 0 10.4 17 0 0 0 11.2 通过对表4实验结果进行多元回归拟合分析，得到以LP-Gm4酸面团的TTA值为响应值的拟合方程Y=10.10+0.16A+0.90B+5.86C+0.55AB+1.48AC+0.50BC+0.01A2−0.86B2+1.71C2。对模型进行显著性检验，结果见表5。模型方差分析表明，该模型P<0.0001，模型极显著；失拟项P值>0.05，失拟项不显著，表明该方程拟合程度较好。模型总决定系数
来源 平方和 自由度 均方 F值 P值 显著性 模型 307.44 9 34.16 34.59 <0.0001 ** A 发酵温度 0.2113 1 0.2113 0.2139 0.6577 B 发酵时间 6.48 1 6.48 6.56 0.0375 * C LP-Gm4添加量 274.95 1 274.95 278.43 <0.0001 ** AB 1.21 1 1.21 1.23 0.3049 AC 8.70 1 8.70 8.81 0.0208 * BC 1.0000 1 1.0000 1.01 0.3478 A² 0.0007 1 0.0007 0.0007 0.9801 B² 3.13 1 3.13 3.17 0.1181 C² 12.35 1 12.35 12.50 0.0095 ** 残差 6.91 7 0.9875 失拟项 4.83 3 1.61 3.10 0.1516 不显著 纯误差 2.08 4 0.5200 总误差 314.35 16 =0.9780，=0.9497 注：**表示差异极显著（P<0.01）；*表示差异显著（P <0.05）。 由F值检验可获得影响LP-Gm4酸面团TTA值的主次因素为：LP-Gm4添加量（C）>发酵时间（B）>发酵温度（A）。其中，一次项B、C，二次项C²和交互项AC对LP-Gm4酸面团的TTA值影响显著（P<0.05），而一次项A，二次项A²、B²和交互项AB、BC对响应值的影响不显著（P>0.05）。由此可知，各实验因素对LP-Gm4酸面团的TTA值的影响比较复杂，不是简单的线性关系。
2.2.2 响应面交互作用分析
使用Design Expert 8.0.6软件对发酵时间、发酵温度和LP-Gm4添加量三因素及其之间的交互作用进行分析得到相应的响应面。交互作用的显著性可以由等高线的形状呈现出来，即趋于椭圆交互作用强，趋于圆形则相反[37]。由图4可知，发酵温度（A）与LP-Gm4添加量（C）之间的交互作用对LP-Gm4酸面团TTA值的影响最大（图4-c），发酵时间（B）和LP-Gm4添加量（C）之间的交互作用对LP-Gm4酸面团TTA值的影响最小（图4-b）。在适当的发酵时间和温度下，添加较高比例的LP-Gm4，面团TTA值增长较快，这与单因素实验结果一致。
![]()
图 4 各因素之间的交互作用对 LP-Gm4 酸面团 TTA 值的影响Figure 4. Influence of interaction of various factors on TTA value of LP-GM4 sourdough2.2.3 响应面优化结果验证
如前所述，有机酸过多的积累会抑制菌株的生长、降低面团的品质，而且酸涩的口感导致发酵终产品不被消费者接受，故以TTA=20为目标值，根据回归模型预测植物乳杆菌发酵面团的最佳发酵工艺参数为：发酵温度31.76 ℃、发酵时间13.44 h、LP-Gm4添加量10 lg（CFU/g）小麦粉，预测LP-Gm4酸面团TTA值为20。考虑实际操作的简便性，将各参数修正为发酵温度31.8 ℃、发酵时间13.5 h、LP-Gm4添加量10 lg（CFU/g）小麦粉，在此优化条件下进行3次重复性验证实验，实际测得LP-Gm4酸面团TTA值的平均值为20.1，与预测值之间没有显著性差异，说明实验结果与模型拟合良好，通过响应面法优化得到的最佳工艺参数可靠性高。
2.2.4 LP-Gm4发酵酸粉理化及微生物指标测定
经工艺优化后制得的LP-Gm4发酵酸粉微酸且带有小麦香气，在自然光下呈现淡黄色，其理化及微生物指标如表6所示。
表 6 LP-Gm4发酵酸粉理化及微生物指标Table 6. Physicochemical and microbial indices of LP-Gm4 sourdough powderLP-Gm4菌数（CFU/g） 水分（%） pH TTA（以乳酸计，g/kg） 7.2×108 6.71 3.51 17.8 2.2.5 馒头感官评定分析
使用优化参数制备的LP-Gm4发酵酸粉制作馒头，经评定小组品评打分后绘得感官评定雷达图（图5）。在4组实验样品中，添加了LP-Gm4发酵酸粉的馒头感官评分优于未添加LP-Gm4发酵酸粉的干酵母馒头。且当LP-Gm4发酵酸粉添加量为1:8（实验组2）时，馒头的感官评分最高。由图5可直观看出LP-Gm4发酵酸粉馒头在表皮结构、内部弹性、口感、滋味和气味上明显优于干酵母馒头，而在表皮色泽和内部组织上与干酵母馒头差异不明显。
![]()
图 5 LP-Gm4 发酵酸粉馒头感官评分雷达图Figure 5. Sensory score radar map of LP-GM4 sourdough powder steamed bread3. 结论
通过单因素实验及响应面试验确定影响LP-Gm4酸面团TTA值的主次因素为：LP-Gm4添加量>发酵时间>发酵温度。最佳工艺参数为：发酵时间13.5 h、发酵温度31.8 ℃、LP-Gm4添加量10 lg（CFU/g）小麦粉。此条件下制得的LP-Gm4发酵酸粉具备较好的理化特性，其pH为3.51，TTA值为17.8，LP-Gm4菌数为7.2×108 CFU/g。当LP-Gm4发酵酸粉添加量为1:8时，馒头的感官评分高达89.9，相比干酵母馒头具有更光滑完整的表皮结构、更细腻均匀的内部结构、更浓郁的麦香味和老面馒头独有的发酵香味。
-
![]()
图 1 发酵温度对 LP-Gm4 酸面团 pH 和 TTA 值的影响
Figure 1. Effect of fermentation temperature on pH and TTA value of LP-GM4 sourdough
![]()
图 2 发酵时间对 LP-Gm4 酸面团 pH 和 TTA 值的影响
Figure 2. Effect of fermentation time on pH and TTA value of LP-GM4 sourdough
![]()
图 3 LP-Gm4添加量对 LP-Gm4 酸面团 pH 和 TTA 值的影响
Figure 3. Effect of LP-Gm4 added amount of bacteria on pH and TTA value of LP-Gm4 sourdough
![]()
图 4 各因素之间的交互作用对 LP-Gm4 酸面团 TTA 值的影响
Figure 4. Influence of interaction of various factors on TTA value of LP-GM4 sourdough
![]()
图 5 LP-Gm4 发酵酸粉馒头感官评分雷达图
Figure 5. Sensory score radar map of LP-GM4 sourdough powder steamed bread
表 1 响应面实试验因素水平设计
Table 1 Response surface test factor and level design
试验因素 水平 −1 0 1 A 发酵温度（℃） 28 30 32 B 发酵时间（h） 10 12 14 C LP-Gm4添加量（lg CFU/g） 8 9 10 
下载: 导出CSV
表 2 LP-Gm4发酵酸粉馒头配方
Table 2 Formula of LP-Gm4 sourdough powder steamed bread
组别 酸粉添加
比例LP-Gm4
发酵酸粉（g）小麦粉
（g）干酵母
（g）水
（mL）空白组1 0 0 120 1.20 60.0 实验组2 1:8 15 120 1.35 67.5 实验组3 1:10 12 120 1.32 66.0 实验组4 1:12 10 120 1.30 65.0
下载: 导出CSV
表 3 LP-Gm4发酵酸粉馒头感官评分标准
Table 3 Sensory scoring criteria of LP-Gm4 sourdough powder steamed bread
项目（分） 评分标准（分） 表皮结构（15） 表皮光滑完整：11~15；
轻微塌陷、表皮微皱：6~10；
萎缩塌陷严重：<5表皮色泽（10） 色泽光亮且正常：8~10；
色泽正常但亮度较差：4~7；
色泽灰暗：<3内部弹性（15） 回弹快、能复原：11~15；
回弹稍差、能复原：6~10；
回弹弱或不回弹：<5内部组织（15） 气孔细小均匀、呈海绵状：11~15；
气孔均匀但粗大：6~10；
气孔粗糙不均匀、呈马蜂窝状：<5口感（30） 爽口、不黏牙、有咬劲：26~30；
咬劲一般、不黏牙：16~25；
无咬劲、不黏牙：6~15；
无咬劲、黏牙：<5滋味和气味（15） 有浓郁麦香味、发酵香味：11~15；
麦香味较小，但无异味：6~10；
有异味：<5
下载: 导出CSV
表 4 响应面试验设计及结果
Table 4 Response surface experimental design and results
试验号 A发酵温度 B发酵时间 C LP-Gm4添加量 R TTA 1 −1 −1 0 8.3 2 1 −1 0 7.0 3 −1 1 0 10.4 4 1 1 0 11.3 5 −1 0 −1 6.8 6 1 0 −1 4.7 7 −1 0 1 16.0 8 1 0 1 19.8 9 0 −1 −1 5.6 10 0 1 −1 5.0 11 0 −1 1 15.9 12 0 1 1 17.3 13 0 0 0 9.9 14 0 0 0 9.4 15 0 0 0 9.6 16 0 0 0 10.4 17 0 0 0 11.2
下载: 导出CSV
表 5 Box-Behnken二次回归模型方差分析
Table 5 Analysis of variance of Box-Behnken quadratic regression model
来源 平方和 自由度 均方 F值 P值 显著性 模型 307.44 9 34.16 34.59 <0.0001 ** A 发酵温度 0.2113 1 0.2113 0.2139 0.6577 B 发酵时间 6.48 1 6.48 6.56 0.0375 * C LP-Gm4添加量 274.95 1 274.95 278.43 <0.0001 ** AB 1.21 1 1.21 1.23 0.3049 AC 8.70 1 8.70 8.81 0.0208 * BC 1.0000 1 1.0000 1.01 0.3478 A² 0.0007 1 0.0007 0.0007 0.9801 B² 3.13 1 3.13 3.17 0.1181 C² 12.35 1 12.35 12.50 0.0095 ** 残差 6.91 7 0.9875 失拟项 4.83 3 1.61 3.10 0.1516 不显著 纯误差 2.08 4 0.5200 总误差 314.35 16 =0.9780，=0.9497 注：**表示差异极显著（P<0.01）；*表示差异显著（P <0.05）。
下载: 导出CSV
表 6 LP-Gm4发酵酸粉理化及微生物指标
Table 6 Physicochemical and microbial indices of LP-Gm4 sourdough powder
LP-Gm4菌数（CFU/g） 水分（%） pH TTA（以乳酸计，g/kg） 7.2×108 6.71 3.51 17.8
下载: 导出CSV
-
[1] SIMON V K, CASANOVA C B F, HENNING H, et al. A low pH does not determine the community dynamics of spontaneously developed backsloped liquid wheat sourdoughs but does influence their metabolite kinetics[J]. International Journal of Food Microbiology,2016,239:54−64. doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2016.07.019
[2] RUPESH S C, SHRADDHA R C. Sourdough technology a traditional way for wholesome foods: A review[J]. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety,2011,10(3):169−182. doi: 10.1111/j.1541-4337.2011.00148.x
[3] SPIROS P, STEFANIA T, ELEFTHERIOS H. Comparative study of spontaneously fermented sourdoughs originating from two regions of greece: Peloponnesus and thessaly[J]. European Food Research and Technology,2010,231(6):883−889. doi: 10.1007/s00217-010-1345-0
[4] 张国华, 何国庆. 传统发酵食品中乳酸菌多样性及其功能特性[J]. 中国食品学报,2013,13(9):174−181. [ZHANG Guohua, HE Guoqing. Diversity of lactic acid bacteria in traditional fermented foods and its functional properties[J]. Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology,2013,13(9):174−181. [5] JACOB OJOBI O, HUANG W N, ZHENG J X. Effect of sourdough lactic acid bacteria fermentation on phenolic acid release and antifungal activity in pitaya fruit substrate[J]. Food Science and Technology,2019,111:309−317.
[6] 孙楚楠, 楚炎沛. 酸面团及其在发酵面制食品中的应用[J]. 现代面粉工业,2020,34(1):25−28. [SUN Chunan, CHU Yanpei. Sourdough dough and its application in fermented flour food[J]. Modern Flour Milling Industry,2020,34(1):25−28. [7] 傅景贤, 高吉慧, 梁中, 等. 利用酸面团降低面包中致乳糜泻因子的研究进展[J]. 食品安全质量检测学报,2020,11(12):3731−3739. [FU Jingxian, GAO Jihui, LIANG Zhong, et al. Research progress in reducing celiac disease promoting factor in bread with sourdough[J]. Journal of Food Safety & Quality,2020,11(12):3731−3739. [8] 周春艳, 张华铮, 陈红兵, 等. 酸面团发酵技术应用研究进展[J]. 食品工业科技,2014,35(17):375−380. [ZHOU Chunyan, ZHANG Huazheng, CHEN Hongbing, et al. Progress in the application of sourdough fermentation technology[J]. Science and Technology of Food Industry,2014,35(17):375−380. [9] 罗昆, 曹伟超, 马子琳, 等. 高产植酸酶乳酸菌发酵对黑豆面包蛋白质品质及烘焙特性的影响[J]. 食品科学,2021,42(6):111−117. [LUO Kun, CAO Weichao, MA Zilin, et al. Effect of high-yield phytase lactic acid bacteria fermentation on protein and baking quality of black bean sourdough bread[J]. Food Science,2021,42(6):111−117. doi: 10.7506/spkx1002-6630-20191225-290 [10] 孙玉清, 田文静, 邓志峰, 等. 酸面团发酵剂在发酵面食品加工中的研究进展[J]. 中国食物与营养, 2021, 27(10): 5−8. SUN Yuqing, TIAN Wenjing, DENG Zhifeng, et al. Research advancement on sourdough starter in fermentation flour food processing[J]. Food and Nutrition in China, 2021, 27(10): 5−8.
[11] 李晓敏, 韩伟, 黎琪, 等. 传统酸面团菌群结构及其酵制馒头风味物质分析[J]. 食品科学,2021,42(10):162−170. [LI Xiaomin, HAN Wei, LI Qi, et al. Analysis of microbial community structure in traditional sourdough and flavor components in steamed bread made with it[J]. Food Science,2021,42(10):162−170. doi: 10.7506/spkx1002-6630-20200109-107 [12] MICHEL E, MONFORT C, DEFFRASNES M, et al. Characterization of relative abundance of lactic acid bacteria species in French organic sourdough by cultural, qPCR and MiSeq high-throughput sequencing methods[J]. International Journal of Food Microbiology,2016,239:35−43. doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2016.07.034
[13] 刘同杰, 李云, 吴诗榕, 等. 传统酸面团中细菌与酵母菌的分离与鉴定[J]. 现代食品科技,2014,30(9):114−120,148. [LIU Tongjie, LI Yun, WU Shirong, et al. Isolation and identification of bacteria and yeast from traditional sourdough[J]. Modern Food Technology,2014,30(9):114−120,148. [14] HAMMESW P, GÄNZLE M G. Sourdough breads and related products[J]. Microbiology of Fermented Foods,1998:199−216.
[15] SIMON V K, DOMINIQUE M, LUC D V. Sourdoughs as a function of their species diversity and process conditions, a meta-analysis[J]. Trends in Food Science & Technology,2017,68:152−159.
[16] 卫娟, 洪静, 郑学玲. 酸面团发酵过程中面团流变及面筋蛋白降解变化研究[J]. 食品科技,2021,46(3):129−134. [WEI Juan, HONG Jing, ZHENG Xueling. Research on the change of dough rheology and gluten protein degradation during sourdough fermentation[J]. Food Technology,2021,46(3):129−134. [17] 闫瑛楠, 刘长虹, 李志建, 等. 添加乳酸菌胞外多糖对面团流变特性的影响[J]. 粮油食品科技,2015,23(1):5−7. [YAN Yingnan, LIU Changhong, LI Zhijian, et al. Effect of lactic acid bacteria exopolysaccharides on rheological properties of dough[J]. Science and Technology of Cereals, Oils and Foods,2015,23(1):5−7. doi: 10.3969/j.issn.1007-7561.2015.01.002 [18] 孙玉清, 田文静, 刘小飞. 天然酸面团发酵剂对面包品质的影响[J]. 食品工业,2021,42(6):97−101. [SUN Yuqing, TIAN Wenjing, LIU Xiaofei. Effects of natural sourdough starter on bread quality[J]. Food Industry,2021,42(6):97−101. [19] 王立峰, 厉珺, 徐斐然, 等. 副干酪乳杆菌对小麦发酵面团流变特性与风味的影响[J]. 中国食品学报,2021,21(7):225−233. [WANG Lifeng, LI Jun, XU Feiran, et al. Effects of Lactobacillus paracasei on rheological properties and flavour of wheat fermented dough[J]. Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology,2021,21(7):225−233. [20] 柳甜甜, 王金水, 冯景丽, 等. 酸面团发酵过程中蛋白质降解规律研究进展[J]. 食品安全质量检测学报,2016,7(1):220−224. [LIU Tiantian, WANG Jinshui, FENG Jingli, et al. Research progress in protein degradation in sourdough fermentation[J]. Journal of Food Safety & Quality,2016,7(1):220−224. [21] MESSENS W, LUC D V. Inhibitory substances produced by Lactobacilli isolated from sourdoughs: A review[J]. International Journal of Food Microbiology,2002,72(1):31−43.
[22] CORSETTI A, SETTANNI L. Lactobacilli in sourdough fermentation[J]. Food Research International,2007,40(5):539−558.
[23] SALIM UR R, ALISTAIR P, JOHN R P. Flavour in sourdough breads: A review[J]. Trends in Food Science & Technology,2006,17(10):557−566.
[24] 龚云霞, 齐小保. 检测不同菌群发酵产生有机酸种类与含量[J]. 食品工业,2020,41(7):174−178. [GONG Yunxia, QI Xiaobao. Detection the types and contents of organic acids produced by fermentation of different groups[J]. Food Industry,2020,41(7):174−178. [25] 苏东海, 胡丽花, 苏东民. 传统主食发酵剂及其微生物的研究现状[J]. 农产品加工(学刊),2009(3):50−52,72. [SU Donghai, HU Lihua, SU Dongmin. Concerning traditional starter cultures of staple and the research of their microorganisms[J]. Academic Periodical of Farm Products Processing,2009(3):50−52,72. [26] 廖兰, 文晓艳, 陈林萍, 等. 植物乳杆菌B02012对酸面团小麦蛋白结构和免疫特性的影响[J]. 食品科学,2019,40(17):22−29. [LIAO Lan, WEN Xiaoyan, CHEN Linping, et al. Impact of Lactobacillus plantarum B02012 on gluten structure and immunore activity in sourdough[J]. Food Science,2019,40(17):22−29. doi: 10.7506/spkx1002-6630-20180802-006 [27] DECOCK P, CAPPELLE S. Bread technology and sourdough technology[J]. Trends in Food Science and Technology,2005,16(1):113−120.
[28] 王榕, 朱天园, 赵闪闪, 等. 酸面团在馒头发酵中的应用研究进展[J]. 食品工业科技,2021,42(15):389−395. [WANG Rong, ZHU Tianyuan, ZHAO Shanshan, et al. Research progress on the application of sourdough in steamed bread fermentation[J]. Science and Technology of Food Industry,2021,42(15):389−395. [29] 姚国强, 李慧, 高鹏飞, 等. 乳酸菌在发酵酸面团中的研究与应用[J]. 中国食品学报,2013,13(3):163−170. [YAO Guoqiang, LI Hui, GAO Pengfei, et al. The study and application of lactic acid bacteria in fermented sourdough[J]. Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology,2013,13(3):163−170. [30] 丁长河, 戚光册, 张建华, 等. 传统起子(酵头)的微生物分析及其对馒头品质的影响(英文)[J]. 食品科学,2007(4):69−74. [DING Changhe, QI Guangshu, ZHANG Jianhua, et al. Microbial analysis of traditional starter culture (jiaotou) and its influence on the quality of Chinese steamed bread[J]. Food Science,2007(4):69−74. doi: 10.3321/j.issn:1002-6630.2007.04.012 [31] FRANCIELI B S, VALERY R, NINA W, et al. Overview of sourdough technology: From production to marketing[J]. Food and Bioprocess Technology,2018,11(2):242−270. doi: 10.1007/s11947-017-1968-2
[32] 陈友磊, 张英慧. 天然酵母种的制作及其在面包生产中的应用[J]. 安徽农业科学,2020,48(3):185−188,206. [CHEN Youlei, ZHANG Yinghui. Production of natural yeast species and its industrail application in bread[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences,2020,48(3):185−188,206. doi: 10.3969/j.issn.0517-6611.2020.03.054 [33] ZHANG G, ZHANG W, SADIQ A F, et al. Microbiota succession and metabolite changes during the traditional sourdough fermentation of Chinese steamed bread[J]. CYTA–Journal of Food,2019,1(17):172−179.
[34] 张国华, 张纬珍, 王淇, 等. 高产胞外多糖旧金山乳杆菌的筛选及其在馒头中的应用[J]. 中国食品学报,2020,20(10):180−186. [ZHANG Guohua, ZHANG Weizhen, WANG Qi, et al. Screening of Lactobacillus sanfranciscensis with higher yield of exopolysaccharides and application in steamed bread[J]. Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology,2020,20(10):180−186. [35] 韩庆功, 崔艳红, 王元元, 等. 植物乳杆菌的生理特性及体外益生效果研究[J]. 粮食与饲料工业,2018(3):42−46. [HAN Qinggong, CUI Yanyun, WANG Yuanyuan, et al. Physiological characteristics of Lactobacillus plantarum and its beneficial effects in vitro[J]. Cereal & Feed Industry,2018(3):42−46. [36] 吴小霞. 乳酸菌对老面馒头品质的影响及其淀粉消化特性研究[D]. 长沙: 中南林业科技大学, 2019. WU Xiaoxia. The effects of Lactobacillu on the quality of sourdough steamed bread and its starch digestion[D]. Changsha: Central South University of Forestry and Technology, 2019.
[37] 张臣飞, 夏秋良, 尹乐斌, 等. 响应面法优化大豆纤维蔓越莓饼干配方研究[J]. 食品研究与开发,2017,38(3):75−80. [ZHANG Chenfei, XIA Chaoliang, YIN Lebin, et al. The formula optimization of soy bean dregs fiber and cranberry biscuit with response surface methodology[J]. Food Research and Development,2017,38(3):75−80. doi: 10.3969/j.issn.1005-6521.2017.03.017 -
期刊类型引用(6)
1. 孟晓华. 超声波-微波辅助酶法提取花生红衣白藜芦醇的工艺研究. 粮食加工. 2024(02): 48-53 . 
百度学术
2. 匡燕，罗跃中，姚琦. 响应面法优化超声辅助碱法提取米糠中膳食纤维. 武汉轻工大学学报. 2023(01): 26-32 . 百度学术
3. 张林威，贺便，黄亮，朱仁威，王雅怡. 超微粉碎-微波辅助提取洋蓟可溶性膳食纤维工艺优化. 食品研究与开发. 2023(16): 134-142 . 百度学术
4. 李颖，王长远. 小米谷糠多糖抗氧化及体外免疫活性. 食品研究与开发. 2023(20): 55-62 . 百度学术
5. 肖志刚，元沅，高岩，周廉舜，时家峰，王鹏，于小帅，段玉敏，李国德. 不同处理方式对豆渣可溶性膳食纤维得率及理化特性的影响. 食品安全质量检测学报. 2023(21): 35-43 . 百度学术
6. 张桐，胡益波，柳建良. 贡柑果皮黄酮类化合物组成及抗氧化活性研究. 浙江柑橘. 2023(04): 24-28 . 百度学术
其他类型引用(6)
下载:
计量
- 文章访问数: 245
- HTML全文浏览量: 63
- PDF下载量: 18
- 被引次数: 12
