面包酵母凍干粉保護劑篩選及其生物活性分析

韓蕓嬌，張媛媛, ，夏雪芬，董施彬，張 彬, ，肖 霄

（1.石家莊學院，河北石家莊 050035；2.德宏師范高等專科學校，云南德宏 678400；3.德宏州食品藥品檢驗所，云南德宏 678400）

面包酵母（S.cerevisiae）是重要的工業微生物，廣泛地應用于人類主食的制作，如作為優良的發酵劑和營養劑用于包子、糕點、面包等面食產品[1-2]。在面包烘培工業中，面包酵母可以在較短的發酵時間內產生二氧化碳使面團膨脹，形成內相柔軟的面包，并且在發酵過程中，代謝產生醇類、羥基化合物和乙酸乙酯等風味物質。這些風味物質在焙烤過程中，通過氨基酸和糖的反應得到吡嗪類化合物，賦予了面包制品的獨特風味[3-4]。在現代食品工業領域，將新鮮的酵母菌通過干燥技術制備成活性酵母粉是一種可行的制劑化方法。有研究表明，與其它干燥方法相比，真空冷凍干燥具有保持微生物較高的存活率，避免雜菌污染而且攜帶方便等特點[5-8]。

然而，在冷凍干燥過程中酵母菌會受到預冷、冰晶、高滲透壓、細胞脫水等因素的影響，導致其存活率降低或者生物活性喪失。因此，在冷凍干燥過程中，選擇恰當保護劑十分重要[9-12]。常見的保護劑有糖、醇、脫脂乳等[13-15]。龍艷珍等[16]研究了棘孢木霉的真空冷凍方法，通過實驗發現，加入保護劑后，經冷凍干燥得到的菌株的存活率達到81.25%，并保持較高的活性水平。陳勝杰等[17]以脂乳粉、低聚木糖、可溶性淀粉和VC鈉鹽為基礎，采用正交實驗研究復合凍干保護劑，發現復合保護劑能夠有效提高三株實驗菌株的凍干存活率，且活菌數均高于1.0×108CFU/g。葉鵬等[12]通過SDS-PAGE凝膠電泳發現，抗凍劑對細胞超微結構均有不同程度的冷凍修復作用，修復后的細胞壁變厚。張雅碩等[18]在副干酪乳桿菌冷凍干燥工藝中加入由脫脂奶粉、蔗糖、聚乙烯吡咯烷酮、谷胱甘肽組成的復合保護劑，實驗發現副干酪乳桿菌經真空冷凍干燥后存活因子達（0.998±0.001），活菌數為（2.35±0.02）×1011CFU/g。經電鏡觀察發現菌體形態飽滿，結構完整，菌體活性保持良好。于紅等[19]以植物乳桿菌發酵枸杞漿為研究對象，通過優化得到最佳復配保護劑組合為：20%麥芽糊精、14%乳糖、6%海藻糖。在此條件下，益生菌發酵枸杞凍干粉后活菌數達9.6 lg CFU/g，含水量低于3%，色澤完好，復水性強，產品質量佳。目前，關于面包酵母菌冷凍干燥保護劑的研究少有報道。

以實驗室篩選改良的面包酵母菌種3G-28為對象，以脫脂奶粉、蔗糖、甘油和β-環狀糊精為復合保護劑，進行面包酵母凍干粉制作，對面凍干菌粉的發酵力、海藻糖含量、蔗糖酶活力以及發酵液中的風味物質進行了研究，旨在得到性能優良的酵母凍干粉，為微生物工業化應用以及酵母冷凍干燥保護劑的作用機理研究提供一定的科學參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

面包酵母BY-3、3G-28 均為實驗室保存；市售酵母Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號 安琪酵母有限股份公司；脫脂奶粉 BD醫療器械（上海）有限公司；蔗糖（分析純）北京奧博星生物技術有限責任公司；阿拉伯膠（分析純） 北京Bio-topped科技有限公司；吐溫-80（分析純） 北京益利精細化學品有限公司；β-環狀糊精（食品級） 孟州市華興生物化工有限責任公司。

YOD-203真空冷凍干燥機 美國Thermo公司；3K15高速冷凍離心機 美國Sigma公司；6890N-5975i氣相色譜-質譜（GC-MS）聯用儀 美國Agilent公司；SPME（CAR/PDMS, 75 μm） 美國Supelco公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 酵母菌的培養 菌種增殖培養：取面包酵母3G-28的斜面菌種，用接種環挑取一環，無菌條件下接種于YPD培養基[20]中，恒溫30 ℃，搖床轉速150 r/min，培養36 h。

1.2.2 酵母凍干粉的制備 取培養好的酵母菌液，于6000 r/min離心10 min，收集菌體沉淀，用無菌水清洗并稀釋到0.1 g/mL。按菌液與保護劑比例（v/v）為1:5加入保護劑，用透氣膜封口后進行預凍，先置于-20 ℃，8 h，再置于-40 ℃，12 h，樣品凍結完全后放入冷凍溫度為-50 ℃，真空度100 mBar的真空冷凍干燥機內凍干24 h，然后真空封裝，于4 ℃冰箱中儲存。

1.2.3 離心條件的確定 將酵母菌液分別在轉速為4000、6000、8000 r/min條件下離心10、20 min，得到的酵母泥用無菌水水洗兩次，均勻涂布在YPD固體培養基上，30 ℃下靜置培養24 h后，測定酵母活菌數量。

1.2.4 保護劑配比的確定

1.2.4.1 單一保護劑的篩選 本實驗選擇低分子和高分子共6種不同的保護劑，通過活菌計數法考察單個保護劑在不同濃度下的保護效果。活菌數量多者說明此保護劑在該濃度下的保護效果優于活菌數量較低者。將6種保護劑加入無菌水配制到所需濃度（w/v），具體為：脫脂奶粉濃度（5%、10%、15%、20%、25%），蔗糖濃度（1%、3%、5%、7%、9%），吐溫-80濃度（5%、10%、15%、20%、25%），阿拉伯膠濃度（5%、10%、15%、20%、25%），β-環狀糊精濃度（5%、10%、15%、20%、25%），甘油濃度（1%、3%、5%、7%、9%），于121 ℃滅菌20 min，其中脫脂奶粉滅菌溫度為115 ℃，10 min。按照1.2.2的方法制備酵母凍干粉，并測定活菌數量。

1.2.4.2 響應面試驗優化 根據響應面分析軟件提供的模型，選取：A（甘油濃度）、B（脫脂奶粉濃度）、C（β-環狀糊精濃度）、D（蔗糖濃度）四個因素為變量，酵母菌的活菌數量為響應值，設計四因素三水平的實驗，實驗因素與水平的取值表見表1。

表1 響應面試驗因素水平表Table 1 Factors and levels table of response surface experiment

1.2.5 酵母活菌數量的測定 選用平板計數法作為實驗過程中酵母活菌數量的測定方法，采用十倍稀釋法適當稀釋發酵液，取1 mL發酵液加入9 mL無菌水混勻，再取1 mL稀釋的發酵液加入9 mL無菌水，重復稀釋6～7次。將稀釋液均勻涂布在YPD固體培養基上，恒溫30 ℃，培養24 h后，進行平板計數（30～300 CFU/mL范圍內），求得單位酵母活菌數量。

1.2.6 發酵力的測定 本研究采用失重法[21]對制得的BY-3、3G-28、市售Ⅰ，市售Ⅱ，市售Ⅲ五種酵母凍干粉進行發酵力（F）的測定。

用量筒量取50 mL LF培養基，加入1.0 g活化后的酵母，將錐形瓶置于30 ℃恒溫搖床上，150 r/min培養3 h，每30 min記錄質量，用重量的變化來表示酵母發酵力大小，見式（1）：

式中：F為菌種的發酵力，mg/(h·g)；x1為發酵前錐形瓶的重量，mg；x2為發酵后錐形瓶的重量，mg；t為發酵時間，h；m為添加酵母的重量，g。

1.2.7 海藻糖含量的測定 稱取1.0 g酵母粉放入干燥離心管中，加入三氯乙酸（0.5%）15 mL，混合均勻，置于冰水浴中提取海藻糖，每隔15 min振蕩一次，提取1 h后離心（3000 r/min；10 min），取上清液放入25 mL容量瓶中，加蒸餾水至刻度，混勻待測。以15 mL三氯乙酸溶液（0.5%）加蒸餾水至25 mL為空白對照，選擇蒽酮-硫酸法[22]測定海藻糖含量。海藻糖含量與吸光值線性關系良好，標準曲線方程為y=3.8829 x+0.0143，R2=0.9993。

1.2.8 蔗糖酶活力的測定 取潔凈試管加入蔗糖溶液（0.1 mol/L）1.0 mL，NaAc-HAc緩沖液（0.2 mol/L,pH=5.2）2.0 mL，蒸餾水6.5 mL，于30 ℃水浴5 min，加入0.5 mL酵母液（已知濃度）迅速混勻，繼續水浴5 min，然后吸取1 mL反應液加入到2 mL DNS溶液中，沸水中保持5 min，取出冷卻至室溫，于540 nm測定葡萄糖標準曲線，標準方程為y=0.1023x+0.0409，R2=0.9992，線性關系良好[23]。

DNS（3,5-二硝基水楊酸）顯色液的制備方法：稱取酒石酸鉀鈉182.0 g放入500 mL熱的蒸餾水中溶解（水溫不能超過50 ℃），加熱過程中依次向溶液中加入3,5-二硝基水楊酸、NaOH、苯酚、無水亞硫酸鈉質量分別為6.3、21.0、5.0、5.0 g，攪拌直至全部溶解，冷卻后用純水定容至1000 mL，室溫下在棕色瓶中保存，放置一周后方能使用。

蔗糖酶活力的定義：30 ℃，pH為5.2時，單位酵母（每g酵母干物質）每分鐘分解蔗糖生成1 mg葡萄糖為一個活力單位（U）。

式中：A為根據標準曲線方程求得的葡萄糖含量（μmol）；C為酵母液濃度（g/mL）；0.180為1 μmol葡萄糖的摩爾質量（mg）；5為顯色反應時間（min）；0.5為加入的酵母液的體積（mL）。

1.2.9 發酵液風味物質成分的測定 將等量BY-3、3G-28和市售Ⅲ菌種分別置于LF培養基[21]中發酵，3 h后測定風味物質。發酵液中揮發性物質的萃取：取發酵液于樣品瓶中，放入恒溫水浴中50 ℃下平衡20 min，插入SPME萃取頭，繼續在50 ℃下保持吸附40 min，GC解吸5 min，進行GC-MS分析[24]。

氣相色譜（GC）的條件設定：DB-WAX毛細管柱（30 m×0.32 mm×0.25 mm；Agilent），氦氣（He)為載氣，恒定流速為1.2 mL/min，不分流進樣，進樣口溫度為250 ℃；程序升溫：初始溫度為40 ℃，保持3 min，以5 ℃ /min升溫到200 ℃，再以10 ℃/min升溫到250 ℃，保持3 min。

質譜（MS）的條件設定：電子轟擊（EI）離子源，電子能量為70 eV，離子源溫度為230 ℃，傳輸線溫度為280 ℃，四級桿溫度為150 ℃，質量掃描范圍m/z 55 ～ 500。

1.3 數據處理

實驗數據每組3個平行樣，每個平行實驗測定3次取其平均值，結果用“平均值±標準差表示”。采用SPSS 18.0軟件進行差異顯著性分析，采用Origin 8.0進行相關圖形繪制。

2 結果與分析

2.1 離心條件對酵母活菌數量的影響

從圖1看出，離心轉速相同時，活菌數隨著離心時間的增加反而變少，說明菌體可能受到了過強的機械作用導致死亡；離心時間相同時，活菌數隨轉速增加先增大后減少，說明離心轉速在一定范圍內（4000～6000 r/min）時，轉速增加能減少菌體隨上清液的流失使得活菌數增加，但在6000～8000 r/min范圍內時，離心強度過大引起的機械作用造成了菌體的死亡。離心時間和轉速對酵母菌體的存活率具有一定影響，這一結論與其他研究報道相符[25-27]。根據實驗結果，選擇離心條件為6000 r/min，時間10 min。

2.2 單因素實驗結果

2.2.1 不同濃度脫脂奶粉的保護效果 結果如圖2所示，與空白組相比，脫脂奶粉對菌體的保護效果非常顯著。這是因為脫脂奶粉是一種常見的大分子胞外保護劑，能在菌體表面形成一層保護層，而且奶粉中含有的蛋白、糖類等物質可以對細胞加以保護，減少細胞與介質的接觸面積[23]，并可以固定凍干的酶類，防止由于細胞壁的損傷而引起的胞內物質滲漏[28]；陳勝杰等[17]研究發現隨著脫脂乳粉濃度的增加，植物乳桿菌、凝結芽孢桿菌和釀酒酵母菌三種菌的存活率均逐漸增加，但是當增加到一定濃度后菌體的存活率保持穩定或些許下降。由實驗結果可知，當脫脂奶粉濃度達到20%時，濃度的繼續增加并不會使保護效果變化更加明顯，結合生產實際經濟效益方面的考慮，脫脂奶粉濃度選擇20%。

圖2 不同濃度脫脂奶粉的保護效果Fig.2 Protective effect of different concentrations of skim milk powder

2.2.2 不同濃度蔗糖的保護效果 結果如圖3所示，蔗糖作為低溫保護劑在冷凍干燥過程中能夠顯著提高酵母菌的存活率。在冷凍干燥過程中，蔗糖可形成具有高粘度、低流動性的玻璃態基質，將蛋白質分子支撐起來，使之不易變性。而且蔗糖分子中的羥基可以與菌體細胞膜蛋白質及膜磷脂上的極性基團結合形成氫鍵，從而對細菌的細胞膜和蛋白質的完整性起到保護作用[29-30]。蔗糖還可以滲透進入細胞，在細胞壁和膜間發揮作用，和溶液中的水分子結合，減緩晶核的形成，降低在冷凍干燥時晶核對細胞的傷害[31]。隨蔗糖濃度增大，酵母活菌數量先增多后減小。綜合考慮到酵母的活菌數量、實驗的可操作性以及生產成本，蔗糖濃度選擇5%。

圖3 不同濃度蔗糖的保護效果Fig.3 Protective effect of different concentrations of sucrose

2.2.3 不同濃度吐溫-80的保護效果 從圖4可以看出，與空白對照相比，吐溫-80濃度在5% ～ 20%之間對酵母菌的存活均具有保護作用，這是因為吐溫-80是一種非離子型表面活性劑，具有較好的乳化能力、潤濕能力，在冷凍過程中減少菌體因脫水造成的蛋白變性，降低凍結損失；又能在凍干粉復水時，對菌體起到一定水分潤濕作用[32]。但是隨著吐溫-80濃度的增加，其保護作用逐漸減弱，根據實驗結果，選擇吐溫-80濃度為5%，但其酵母菌活菌數量仍明顯低于其他單體保護劑。

圖4 不同濃度吐溫-80的保護效果Fig.4 Protective effect of different concentrations of tween-80

2.2.4 不同濃度阿拉伯膠的保護效果 阿拉伯膠是一種聚合類保護劑，廣泛用作乳化劑、穩定劑、懸浮劑、黏合劑、成膜劑等。鄒小波等[33]將低溫貯藏的藍莓果實進行阿拉伯膠復合涂膜處理，實驗發現可以顯著減緩藍莓果實質量損失、降低腐爛率和延緩硬度降低（P＜0.05），并能維持果實較高的總酚、花色苷含量和較好的感官品質。其原因是具有較高憎水性的阿拉伯膠能夠在菌體表面形成水蒸氣屏障。在酵母菌體的冷凍干燥過程中阿拉伯膠作為保護劑可以減少水分蒸發，能夠保護細胞在受到低溫和脫水時不被傷害。由圖5可以看出，添加阿拉伯膠對酵母菌具有一定的保護作用，阿拉伯膠濃度為25%時，保護作用最好，但其酵母菌活菌數量仍明顯低于其他單體保護劑。

圖5 不同濃度阿拉伯膠的保護效果Fig.5 Protective effect of different concentrations of gum Arabic

2.2.5 不同濃度β-環狀糊精的保護效果β-環狀糊精是一種大分子多糖，它可以增加菌體的黏度增加，提高凍干物料的玻璃化溫度，使其不易結晶。同時，以β-環狀糊精作為保護劑，得到的凍干菌粉呈蓬松狀態，阻止細胞收縮變硬，使酵母凍干粉具有良好的復水性，并提高其生物活性[34]。從圖6可知，與空白對照相比，β-環狀糊精對酵母菌具有很好地保護作用，當β-環狀糊精的濃度達到15%時，酵母菌活菌數目最大，因此，選擇β-環狀糊精濃度為15%。

圖6 不同濃度β-環狀糊精的保護效果Fig.6 Protective effect of different concentrations of β-cyclodextrin

2.2.6 不同濃度甘油的保護效果 結果如圖7所示，保護效果呈現先增加后降低的趨勢，在5%時，活菌數量達到峰值。其原因是甘油屬于小分子類保護劑，具有良好的滲透性能，能夠進入細胞內部，分子中羥基和細胞中的大分子形成氫鍵，可以部分替代由水形成的氫鍵，使得在失水過程中細胞內的大分子物質，如蛋白質、脂肪、碳水化合物和其他大分子物質保持原有結構和生物體的活性。由于在甘油添加量1%～5%范圍內時，氫鍵的形成有效的維持了細胞的活性，此外甘油具有較好的持水性使得在失水過程中不至于過快的失去水分，而當甘油的添加量超過5%時，對一些大分子諸如蛋白質的穩定能力達到了極限，在冷凍干燥的過程中過高的濃度使得蛋白質發生了變性影響了細胞的活性。因此甘油的濃度選擇5%。

圖7 不同濃度甘油的保護效果Fig.7 Protective effect of different concentrations of glycerine

2.3 響應面實驗結果與分析

2.3.1 響應面實驗結果 根據單因素實驗結果，發現脫脂奶粉、蔗糖、甘油和β-環狀糊精保護效果較好，故分別設定為變量A、B、C、D，酵母菌的活菌數量為響應值（Y），采用Design-Expert 8.0.6軟件設計了27組試驗，24組為析因點試驗，3組為重復零點試驗，結果見表2。

根據實驗數據，用Design-Expert軟件對實驗進行二元多項式回歸模擬，得到回歸方程如下：

由表3可知，本實驗所得到的回歸模型F值為13.67，P值＜0.0001說明此實驗模型的達到極顯著水平，失擬項P=0.0730，呈不顯著，表明該模型真實可靠。四種變量中甘油濃度對響應值（活菌數量）的影響最為顯著（P小于0.05），且四個因素對響應值的影響效果依次為：A甘油濃度＞D蔗糖濃度＞B脫脂奶粉濃度＞Cβ-環狀糊精濃度。模型的總決定系數為R2=0.9410，校正決定系數為R2Adj=0.8721，說明試驗誤差較小，模型與實際預測值擬合效果好，本模型可以解釋87.21%響應值的變化。本實驗的變異系數（C.V.）為2.36%＜5%，這表明實驗具有較高的重復度和準確性。因此回歸方程可以很好地描述各因素與響應值之間的關系。

2.3.2 響應面交互作用分析與優化 以A（甘油濃度）、B（脫脂奶粉濃度）、C（β-環狀糊精濃度）、D（蔗糖濃度）為影響因子，以酵母菌活菌數量為響應值，根據上述回歸方程做出響應面分析圖及等高線圖，如圖8～圖13所示。通過圖組可以直觀的觀察各個因素的交互作用對響應值的影響。圖中各因素的邊線坡度越小則該因素對酵母菌活菌數量的影響越小，因素的邊線的坡度越陡則該因素對酵母菌活菌數量的影響越大[35]。由組圖分析得到的各因素對響應值的影響效果與方差分析結果一致。響應曲面的坡度反映了兩因素的交互作用效果，曲面坡度越陡峭，表明兩因素交互作用對響應值的影響越顯著，反之，代表二者交互作用不顯著[36]。由圖12可知，脫脂奶粉濃度和蔗糖濃度之間的交互影響顯著，表現為響應面曲線坡度最為陡峭。但各因素的交互作用下酵母細胞存活數量的變化均呈現正拋物線形狀，表明各因素在波動水平內均存在峰值任意兩個因素的交互作用都存在一個最高點，說明通過改變這四個因素，可以使酵母菌活菌數量達到最高[37]。

表2 響應面試驗設計及結果Table 2 Design and results of response surface experiment

表3 響應面試驗方差分析Table 3 Variance analysis of regression model

2.3.3 最佳保護劑配比的確定與驗證 通過Design-Expert 8.0.6軟件對二次多項式回歸方程進行分析，得出最優設計為：A（甘油濃度）4.72%，B（脫脂奶粉濃度）20.15%，C（β-環狀糊精濃度）15.06%，D（蔗糖濃度）5.14%，預測值為36.9035×109個/mL。為了便于具體實驗操作，將各因素條件優化為：甘油濃度4.7%，脫脂奶粉濃度20%，β-環狀糊精濃度15%，蔗糖濃度5%。在此條件下重復實驗3次，實際測得的酵母活菌數量為36.89×109個/mL，表明模型與實際操作擬合度良好。

2.4 發酵力的測定結果

分別將酵母菌株BY-3、3G-28、市售Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號，按照1.2.5的方法制成酵母粉，進行發酵能力測定實驗。結果如圖14所示，與其它菌株相比，菌株3G-28的發酵能力最好，為214 mg/h/g干酵母。這是因為3G-28為改良菌株，以BY-3菌株為初始菌株，通過空氣等離子體技術誘變得到。該菌株在改良后較初始菌株發酵力提高了48.57%，在高糖面團和無糖面團中均能保持較高的酵母活力，特別是在低溫耐受性方面明顯優于初始菌株，因此，3G-28酵母菌凍干粉表現出良好的發酵力[21]。

2.5 海藻糖含量的分析

前期研究表明，菌株3G-28在-20 ℃低溫下進行保藏，兩周后，其菌株的相對發酵力可達到76.10%，酵母泥的相對發酵力為83.91%[21]。有文獻表明，酵母細胞的耐冷凍性與發酵開始前細胞內的海藻糖含量有關，并且高含量海藻糖的酵母比低含量海藻糖的酵母的保存期限長，這是因為海藻糖的結構穩定，在冷凍干燥過程中可以保護膜和蛋白質不被破壞[38-39]。因此，海藻糖含量的測定也是衡量酵母性能的一個指標。分別對五種酵母凍干制粉進行海藻糖含量的測定，結果如圖15所示，菌株3G-28的海藻糖含量為44.220 mg/g干酵母，處于一個較高的水平，相較于其它四種酵母凍干粉，性能較優，耐冷凍性和耐儲存能力較好。

2.6 蔗糖酶活力的分析

對于酵母菌來說，在利用蔗糖作為碳源時，蔗糖在細胞外的分解速度遠高于細胞內己糖的代謝速度，從而導致環境滲透壓快速升高，生長受到抑制。因此，降低酵母菌蔗糖酶活力，維持適宜的滲透壓水平，不僅可以保持其細胞的活性，在面團含糖較高時也能保持酵母的發酵活性[40]。在前期的研究中發現，酵母菌3G-28蔗糖酶活力較初始菌株BY-3降低了71.89%，在高糖面團和無糖面團中均能保持較高的酵母活力[21]。分別對五份酵母凍干制粉進行蔗糖酶活力的測定，結果如圖16所示，菌株3G-28的蔗糖酶活力為20.27 U/g干酵母，低于其它菌株，即在面團含糖較高時，其發酵活性高于其他4種酵母凍干粉。

圖8 甘油和脫脂奶粉交互作用的響應面和等高線Fig.8 The response surface and contour map of glycerine and skim milk powder

圖9 甘油和β-環狀糊精交互作用的響應面和等高線Fig.9 The response surface and contour map of glycerine and β-cyclodextrin

圖10 甘油和蔗糖交互作用的響應面和等高線Fig.10 The response surface and contour map of glycerine and sucrose

圖11 脫脂奶粉和β-環狀糊精交互作用的響應面和等高線Fig.11 The response surface and contour map of skim milk powder and β-cyclodextrin

圖12 脫脂奶粉和蔗糖交互作用的響應面和等高線Fig.12 The response surface and contour map of skim milk powder and sucrose

圖13 β-環狀糊精和蔗糖交互作用的響應面和等高線Fig.13 The response surface and contour map of β-cyclodextrin and sucrose

圖14 不同菌株的發酵力Fig.14 Fermenting power of different strains

2.7 發酵液風味物質成分的測定及比較

選取BY-3、3G-28和綜合表現較好的市售Ⅲ號，三種酵母凍干粉進行發酵實驗，采用固相微萃取結合GC-MS的方法分別對發酵液體培養基所含的風味物質成分進行測定，檢測結果見表4。

三個樣品檢測到的揮發性物質主要包括醇類、酯類、醛類和烴類。其中市售Ⅲ發酵液樣品檢測到的風味物質共18種，分別為醇類5種，酯類7種，烴類5種，醛類1種，各組分占例為57.73%，24.32%，13.38%，1.28%；BY-3發酵液樣品檢測到的風味物質共19種，分別為醇類5種，酯類6種，醛類3種，烴類5種，各組分占例為44.38%，26.66%，6.45%和11.20%；3G-28發酵液樣品檢測到的風味物質共18種，分別為醇類6種，酯類7種，醛類2種，烴類3種，各組分占例為62.85%，21.17%，1.31%，9.68%。表明在保護劑的作用下，酵母凍干粉的發酵力和性能得到了很好的保留。根據檢測結果顯示，樣品中的主要風味物質為醇類，其次為酯類。三個樣品中共同檢測出的醇類主要有：乙醇、2-乙基己醇和苯乙醇，醇類是風味物質的重要組成部分，在焙烤過程中，通過一系列化學反應帶給面包制品的獨特風味，其中，經菌株3G-28發酵的樣品中醇類含量最高，表現出較好的發酵性能及較高的實用性。

圖15 不同菌株的海藻糖含量Fig.15 Trehalose content of different strains

3 結論

本文在前期研究的基礎上，對改良酵母菌株3G-28的凍干粉的生產及其生物活性進行了研究。通過響應面實驗得到了面包酵母3G-28的最佳凍干保護劑配方為：甘油濃度4.7%，脫脂奶粉濃度20%，β-環狀糊精濃度15%，蔗糖濃度5%，添加該保護劑制得的面包酵母凍干粉活菌數量為36.89×109個/mL。該面包酵母凍干粉性能較優，其發酵能力為214 mg/h/g干酵母，海藻糖含量為44.22 mg/g干酵母，蔗糖酶活力20.27 U/g干酵母。通過GC-MS對3G-28酵母菌凍干粉、市售酵母菌凍干粉和初始菌株酵母凍干粉的發酵液風味物質進行分析比較，發現3G-28酵母菌凍干粉具有較好的風味特質，由其發酵的樣品中風味物質醇類含量最高。本研究具有很強的實用價值，為改善面包產品品質、推進微生物工業化應用提供理論基礎。

圖16 不同菌株的蔗糖酶活力Fig.16 Invertase activity of different strains

表4 發酵液風味物質成分Table 4 The flavor composition of before and after fermentation