大豆低聚糖对类食品乳杆菌与安琪酵母联合发酵酸面团的影响

大豆低聚糖对类食品乳杆菌４１２与安琪酵母联合发酵酸面团的影响摘要：应用类食品乳杆菌４１２与安琪酵母菌联合作为酸面团发酵剂。在培养基介质中，大豆低聚糖均能作为二者生长和代谢所需的碳源被利用。将３０ｇ／ｋｇ大豆低聚糖加入面粉中，通过测定面团发酵力、ｐＨ值、滴定酸度对比研究发现，添加大豆低聚糖对面团发酵的影响优于蔗糖和葡萄糖，蔗糖则优于葡萄糖。进一步对比大豆低聚糖与其有效成分水苏糖和棉籽糖的研究发现，水苏糖能使发酵面团ｐＨ值降低最快，但添加大豆低聚糖的面团发酵力和滴定酸度明显好于水苏糖和棉籽糖；与大豆低聚糖复合物相比，低聚糖中的单一组分并不能更好的改善面团的发酵性能。综合上述结果，确定大豆低聚糖在发酵酸面团中的适宜添加量为３％。关键词：大豆低聚糖；类食品乳杆菌４１２；安琪酵母；酸面团；发酵ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｓｏｙｂｅａｎｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓｏｎｓｏｕｒｄｏｕｇｈｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｂｙＬａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓｐａｒａｌｉｍｅｎｔａｒｉｕｓ４１２ｐｌｕｓＡｎｑｉ’ｓｙｅａｓｔｕｓｅｄａｓａｃｏｍｂｉｎｅｄｓｔａｒｔｅｒＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｄｅａｌｔｗｉｔｈｔｈｅｒｏｌｅｓｏｆｓｏｙｂｅａｎｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓｉｎｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｆｅｒｍｅｎ－ｔａｔｉｏｎｏｆｗｈｅａｔｓｏｕｒｄｏｕｇｈｓｔａｒｔｅｄｂｙＬａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓｐａｒａｌｉｍｅｎｔａｒｉｕｓ４１２ａｎｄＡｎｑｉ’ｓｙｅａｓｔａｓｍｉｘｅｄｃｕｌｔｕｒｅｓ．Ｉｔｗａｓｃｌｅａｒｔｈａｔｓｏｙｂｅａｎｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓｃｏｕｌｄｂｅａｐｐｌｉｅｄａｓａｃａｒｂｏｎｓｏｕｒｃｅｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｇｒｏｗｔｈｏｆｔｈｅｔｗｏｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓｉｎｔｈｅｃｕｌｔｕｒｅｍｅｄｉｕｍ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ａｄｄｉｎｇ３０ｇ／ｋｇｓｏｙｂｅａｎｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ，ｇｌｕｃｏｓｅａｎｄｓｕｃｒｏｓｅａｒｅｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔｅｄｔｏｆｌｏｕｒ，ａｎｄｔｈｅｉｒｒｏｌｅｓｉｎａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｏｕｒｄｏｕｇｈｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｔｈｅｊｏｉｎｔｅｄｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓｗｅｒｅｏｂ－ｓｅｒｖｅｄｂｙｍｅａｓｕｒｉｎｇｔｈｅｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎａｂｉｌｉｔｙ，ｐＨ，ｔｉｔｒａｔａｂｌｅａｃｉｄｉｔｙ．Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔｏｆｓｏｙｂｅａｎ收稿日期：２０１３－０４－２０基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３）（２００８ＡＡ１０Ｚ３３５）；国家高技术研究发展计划（８６３）（２０１２ＡＡ０２２１０８）；“十二五”农村领域国家科技计划课题（２０１１ＢＡＤ２３Ｂ０４）．作者简介：刘啸（１９８６－），女，在读硕士生，研究方向：农产品加工及贮藏．通讯作者：张柏林（１９６３－），男，博士，教授，从事食品生物技术的研究．Ｅ－ｍａｉｌ：[e-mail]．第６期刘啸等：大豆低聚糖对类食品乳杆菌４１２与安琪酵母联合发酵酸面团的影响７１ｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓｆａｖｏｒｅｄｔｈｅｄｏｕｇｈｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｔｈｅｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔｏｆｄｉｓａｃｃｈａｒｉｄｅｏｒｍｏｎｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅ．Ｓｔａｃｈｙｏｓｅａｎｄｒａｆｆｉｎｏｓｅａｒｅｔｈｅｔｗｏｍａｉｎｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅｍｅｒｉｔｓｏｆｓｏｙｂｅａｎｏｌｉ－ｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ，ａｎｄｔｈｅｉｒｒｏｌｅｓｉｎａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｄｏｕｇｈｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎａｌｓｏｗｅｒｅｅｖａｌｕａｔｅｄ．ＩｔｗａｓｎｏｔｅｄｔｈａｔａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｓｔａｃｈｙｏｓｅｔｏｆｌｏｕｒｃａｕｓｅｄｔｈｅｌｏｗｅｓｔｐＨｏｆｔｈｅｓｏｕｒｄｏｕｇｈ，ｂｕｔｔｈｅｆｅｒ－ｍｅｎｔａｔｉｏｎａｂｉｌｉｔｙａｎｄｔｉｔｒａｔａｂｌｅａｃｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｓｏｕｒｄｏｕｇｈｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈｅｓｅｏｆｔｈｅｓｏｕｒｄｏｕｇｈｗｈｉｃｈｗａｓｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔｅｄｗｉｔｈｓｏｙｂｅａｎｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ．Ｔｈｉｓｓｕｇｇｅｓｔｓｔｈａｔｔｈｅｓｏｙｂｅａｎｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓｓｈｏｕｌｄｂｅｂｅｔｔｅｒｉｎｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｄｏｕｇｈｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｔｈａｎｉｔｓｓｉｎｇｌｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔ．Ｉｎｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ，３％ｓｏｙｂｅａｎｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓａｓａｎｏｐｔｉｍｕｍｌｅｖｅｌｗｏｕｌｄｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｄｏｕｇｈｆｅｒｍｅｎｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｊｏｉｎｔｅｄｓｔａｒｔｅｒｏｆＬａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓｐａｒａｌｉｍｅｎｔａｒ－ｉｕｓ４１２ａｎｄＡｎｑｉ’ｓｙｅａｓｔａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｓｔｕｄｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｙｂｅａｎｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ；Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓｐａｒａｌｉｍｅｎｔａｒｉｕｓ４１２；Ａｎｑｉ’ｓｙｅａｓｔ；ｓｏｕｒ－ｄｏｕｇｈ；ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ大豆低聚糖是大豆中所含的可溶性糖类，主要组分是水苏糖和棉籽糖［１］。我国大豆低聚糖资源丰富，主要来源于工业上生产大豆蛋白的副产物中［２］。大豆低聚糖稳定性较高，即使在１４０℃高温或ｐＨ为３的酸性条件下加热，或经发酵处理仍会保持较好的稳定性［３］。大豆低聚糖具有促进肠道内双歧杆菌增殖，调节肠道微生态平衡，降低胆固醇，降血压和保护肝脏等功能，正日益广泛地受到食品行业的青睐［４］。由酵母菌单独发酵的谷物口感一般，特别是面团的风味不足，流变学性质需要改进。用乳酸菌与酵母菌联合作为发酵剂发酵面团（称之为酸面团）含有大量有机酸［５］，如乳酸和乙酸等［６］。产生的有机酸影响面粉中酶的活性，从而影响蛋白和淀粉水解的程度。产生的乳酸可引起面团ｐＨ快速下降，ｐＨ的变化直接影响面团的成分，如面筋、淀粉和半纤维素等，也影响着面团的流变学特性［７］。此外，乳酸菌株产生的风味物质，如游离氨基酸或糖，是最重要的香气物质［５］。乳酸菌发酵形成的酸面团可改善食品质量，去除抗营养因子，提高营养价值和延长保质期［８］。在国外，酸面团在面包制作中已经得到广泛应用，有着广阔的发展前景。一般制作发酵类面制品时，由于小麦粉中只含有少量的糖，不能满足酵母的需要，通常需要添加适量的可发酵糖帮助酵母发酵以产生足够的气体使面团起发［９］。进一步地参与酸面团发酵乳酸菌也可利用外源碳水化合物来促进生长［１０］。研究已经证实，乳酸菌可通过半乳糖胞外酶降解低聚糖［１１］，具有促进乳酸菌生长的能力［１２］。并且大豆低聚糖是一种理想的甜味剂，具有甜度低、热值低、安全无毒等优点，故将其应用到馒头中，不仅能促进微生物的生长，也能改善馒头的货架期［１３］。目前，乳酸菌与酵母菌联合发酵酸面团用于改善馒头品质的研究国内报道不多，特别是添加大豆低聚糖后对面团发酵性能的影响国内外鲜有报导。因此，本试验通过对比在液体培养基、面粉培养介质以及大豆低聚糖中单一组分对发酵剂菌株生长和发酵力的影响，探讨了添加大豆低聚糖对类食品乳杆菌与安琪酵母菌联合发酵酸面团的影响，并确定发酵菌株在面粉中的最适添加量，旨在为其后续应用提供理论支持。１材料与方法１．１材料‘黑马’特级一等面粉（石家庄辛集黑马面粉厂提供）；类食品乳杆菌４１２（中国微生物菌种保藏中心提供）；安琪牌活性干酵母（安琪股份有限公司生产）；大豆低聚糖（水苏糖含量６２．８％棉籽糖含量３２．２％）（郑州荔诺生物科技有限公司）；水苏糖（纯度≥８５％）（北京九州岛同业生物科技有限公司）；棉籽糖（纯度≥９９％）（北京九州岛同业生物科技有限公司）；葡萄糖、蔗糖均为分析纯（北京化工厂）。１．２方法１．２．１大豆低聚糖对类食品乳杆菌４１２和安琪酵母生长的影响①大豆低聚糖对类食品乳杆菌４１２生长的影响。将活化２代的类食品乳杆菌以２％接种量分别接种到无添加糖培养基、乳酸细菌培养基（ＭＲＳ培养基）和大豆低聚糖培养基（大豆低聚糖替７２河北农业大学学报第３６卷代葡萄糖，添加量为２％）。接种后置于３７℃温箱培养２４ｈ，每４ｈ测一次活菌数。试验重复３次，取平均值（单位表达为ｌｏｇ１０ｃｆｕ／ｍＬ）绘制细胞生物量的变化曲线。②大豆低聚糖对安琪酵母生长的影响。将活化２代的安琪酵母菌以４％接种量接种到无添加糖培养基、酵母浸出粉胨葡萄糖培养基（ＹＰＤ培养基，下同）和大豆低聚糖培养基（大豆低聚糖替代葡萄糖，添加量为２％）。接种后置于３０℃温箱培养２４ｈ，每４ｈ测一次活菌数。试验重复３次，取平均值（单位表达为ｌｏｇ１０ｃｆｕ／ｍＬ）绘制细胞生物量的变化曲线。１．２．２类食品乳杆菌４１２和安琪酵母菌悬液的制备用ＭＲＳ培养基将类食品乳杆菌４１２培养２代（每代培养１８ｈ），冷冻离心，收集菌体用生理盐水调节菌悬液浓度至１０８ｃｆｕ／ｍＬ，体积为１０ｍＬ。用ＹＰＤ液体培养基将安琪酵母培养２代（每代培养１０ｈ），冷冻离心，收集菌体用生理盐水调节菌悬液浓度至１０７ｃｆｕ／ｍＬ，体积为１０ｍＬ。１．２．３面团发酵力测定将制作好的面团置入５００ｍＬ的量筒底部压实后，至恒温箱中进行发酵，每隔１ｈ读取一次面团的体积，测量１２ｈ，分析面团发酵过程中面团的持气能力和酵母的产气能力［１４］。为了消除初始放入面团时初始体积的差异影响，发酵力以指定时间（面团体积－面团初始体积）／面团初始体积的比值来表示［１５］。１．２．４面团ｐＨ值及滴定酸度测定将制作好的面团发酵至一定时间，每隔４ｈ取面团１０ｇ加入到盛有无菌蒸馏水９０ｍＬ的锥形瓶中，磁力搅拌３０ｍｉｎ使其破碎完全，ｐＨ计测定混合液的ｐＨ值，然后加入３滴酚酞指示剂，用０．１ｍｏｌ／ＬＮａＯＨ滴定至ｐＨ８．３［５］，记录消耗ＮａＯＨ的体积，以消耗体积的毫升数表示面团的滴定酸度（Ｔｏｔａｌｔｉｔｒａｔａｂｌｅａ－ｃｉｄｉｔｙ，简称ＴＴＡ）。１．２．５面团的制作将１００ｇ面粉（经紫外杀菌１ｈ）、类食品乳杆菌４１２和安琪酵母菌的菌悬液共２０ｍＬ和４０ｍＬ无菌蒸馏水三者混匀后调制面团，调制好的面团应表面光滑，内部均匀无硬块。将制作好的面团置于３０℃恒温箱中，发酵至要求时间后，直接取样测定ｐＨ值和滴定酸度等指标。１．２．６碳源对酸面团发酵的影响按１．２．５方法制作面团，葡萄糖、蔗糖、大豆低聚糖按３％的添加量分别加入面团中，将制作好的面团置于３０℃恒温箱中，发酵至要求时间后直接取样测定面团ｐＨ和滴定酸度等指标，并记录发酵力数据，以确定单糖、二糖、低聚糖对面团发酵的影响。１．２．７大豆低聚糖及单一组分对酸面团发酵的影响按１．２．５方法制作面团，大豆低聚糖、水苏糖、棉籽糖分别按３０．００，１８．８４和９．６６ｇ／ｋｇ的添加量加入到面团中，将制作好的面团置于３０℃恒温箱中，发酵至要求时间后直接取样测定面团ｐＨ和滴定酸度等指标，并记录发酵力数据，以确定大豆低聚糖及单一组分对面团发酵的影响。１．２．８大豆低聚糖添加量对酸面团发酵的影响按１．２．５方法制作面团，大豆低聚糖按（面粉按１００ｇ计）１％，２％，３％，５％，１０％的添加量分别加入面团中，将制作好的面团置于３０℃恒温箱中，发酵至要求时间后，直接取样测定面团ｐＨ和滴定酸度等指标，并记录发酵力数据，以确定大豆低聚糖最适添加量。１．３试验数据处理试验采用ｏｒｏｇｉｎ８．５作图，试验重复３次，实验数据采用平均值±ＳＤ（标准偏差）。２结果与分析２．１大豆低聚糖对类食品乳杆菌４１２和安琪酵母生长的作用研究从图１看出，类食品乳杆菌４１２在３种培养基中生长情况明显不同。无添加糖培养基中，１２ｈ后类食品乳杆菌４１２的活菌数为９．８０×１０７ｃｆｕ／ｍＬ，比ＭＲＳ培养基低一个数量级。可见碳水化合物对类食品乳杆菌４１２生长的重要性。大豆低聚糖培养基培养１２ｈ后，菌落计数达到６．００×１０８ｃｆｕ／ｍＬ，ＭＲＳ培养基为７．５０×１０８ｃｆｕ／ｍＬ，二者处于一个数量级，说明类食品乳杆菌４１２能利用大豆低聚糖作为生长和代谢所需要的碳源。从图２看