功能性乳酸菌發(fā)酵黑豆麥麩酸面團面包的營養(yǎng)及烘焙特性

曹偉超，張賓樂，Omedi Jacob OJOBI，黃 璟，陳 誠，鄒奇波，黃衛(wèi)寧,*，李 寧，高鐵成

（1.江南大學 食品科學與技術國家重點實驗室，江蘇 無錫 214122；2.張家港福吉佳食品股份有限公司暨江南大學福臨門烘焙研究所，江蘇 無錫 214122；3.廣州焙樂道食品有限公司，廣東 廣州 511400）

烘焙食品是世界主流食品[1]，其中面包類產(chǎn)品是常見的主食食品之一。隨著人們消費水平的升級，傳統(tǒng)白面包已經(jīng)無法滿足市場需求。近年來，以植物蛋白及膳食纖維為代表的天然植物基配料已成為烘焙食品領域的研究熱點。黑豆是一種優(yōu)質的植物性蛋白源，其蛋白質含量高達40%，并且具有合理的氨基酸組成模式[2]。麥麩含有豐富的膳食纖維，作為一種成本低廉的功能性成分，麥麩具有極大的資源優(yōu)勢[3]。

然而，黑豆蛋白不同于小麥蛋白，因此無法形成具有黏彈特性的面筋網(wǎng)絡；麥麩通過物理及化學兩種途徑破壞面團的穩(wěn)定性[4]，兩者均會導致面包品質嚴重劣化。另一方面，黑豆及麥麩中的植酸含量較高，植酸會與蛋白質相結合進而降低蛋白質的生物利用率[5]。這些因素都極大限制著黑豆及麥麩在面包中的應用。酸面團發(fā)酵技術是一種傳統(tǒng)的生物技術，它能夠改善面包的營養(yǎng)及感官品質[6]。Messia等[7]應用一株短乳桿菌預發(fā)酵麥麩以降低麥麩對面筋網(wǎng)絡的破壞作用。在Xu Yan等[8]的研究中，乳酸菌發(fā)酵使蠶豆蛋白的流變學特性得到明顯改善。本課題組已定向篩選出數(shù)株乳酸菌并用于降解豆類中的抗營養(yǎng)因子。盡管已有研究[9-10]將各類傳統(tǒng)作物應用于酸面團體系，但以兼顧高蛋白及高纖維優(yōu)勢的復配植物基原料作為發(fā)酵基質的研究仍鮮見報道。

本研究擬將黑豆及麥麩的高蛋白、高纖維優(yōu)勢與酸面團發(fā)酵技術相結合，在兩種配料總體替代率為面粉質量15%的基礎上，利用兩株不同功能特性的乳酸菌作為發(fā)酵劑制作高纖維黑豆酸面團面包。探究發(fā)酵處理對植酸、黑豆蛋白及麥麩纖維的影響，分析面筋的水合情況，比較面包面團的物性及微觀結構差異，同時對面包的營養(yǎng)及感官品質進行評估，旨在開發(fā)利用黑豆、麥麩資源，提高面包的營養(yǎng)價值，為復配植物基酸面團發(fā)酵技術的工業(yè)化應用提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黑豆粉 阜新佳麥糧品有限公司；90型面包粉河北參花面粉有限公司；麥麩粉 山東禾谷食品有限公司；高產(chǎn)植酸酶乳酸片球菌（Pediococcus acidilactici）L-19篩選自自然發(fā)酵黑豆粉；產(chǎn)β-葡萄糖苷酶戊糖片球菌（Pediococcus pentosaceus）J-28篩選自酒曲；胃蛋白酶（3 000～3 500 U/mg）、胰蛋白酶（4 000 U/mg） 合肥博美生物科技有限責任公司；α-淀粉酶（40 000 U/g）、淀粉葡萄糖苷酶（98 U/mg） 上海源葉生物科技有限公司；BCA蛋白濃度測定試劑盒（增強型） 上海碧云天生物技術有限公司；OCT冷凍切片包埋劑（SAKURA 4583型） 北京索萊寶科技有限公司。

1.2 儀器與設備

5K5SS型和面機、SPC-40SP型醒發(fā)箱、SM-503型烤箱新麥機械（無錫）有限公司；FE20型pH計 梅特勒儀器（上海）有限公司；2515型高效液相色譜儀（配置2489紫外檢測器） 美國Waters公司；TU-1810型紫外分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司；Mixolab混合實驗儀、F3流變發(fā)酵儀 法國肖邦技術有限公司；拉伸儀 德國Brabender公司；MesoMR23-060V-I型低場核磁共振（low field-nuclear magnetic resonance，LF-NMR）分析儀 蘇州紐邁分析儀器有限公司；CT3型質構儀 美國Brookfield公司。

1.3 方法

1.3.1 酸面團的制備

取乳酸片球菌L-19及戊糖片球菌J-28菌懸液各100 μL分別接種至5 mL MRS培養(yǎng)液中，37 ℃培養(yǎng)16 h，8 000 r/min離心5 min，用無菌生理鹽水洗滌菌泥2 次。將菌泥重懸于無菌水，分別接種至黑豆麥麩復配基質（黑豆粉與麥麩粉質量比為5∶4，面團得率（DY）為300%，DY/%=（m水+m粉）/m粉×100，每100 g酸面團接種10 mL MRS培養(yǎng)液中獲得的菌泥量），30 ℃培養(yǎng)24 h，制得酸面團。

1.3.2 菌株生長曲線的測定

取10 g不同發(fā)酵時間的酸面團（每隔2 h取樣1 次），加入90 mL去離子水混合均勻，梯度稀釋后取100 μL涂布于MRS瓊脂平板上，37 ℃培養(yǎng)48 h，觀察并進行菌落計數(shù)。

1.3.3 酸面團pH值及可滴定酸（total titratable acid，TTA）的測定

參照馬子琳等[11]的方法進行。取10 g不同發(fā)酵時間酸面團于錐形瓶中，加入90 mL去離子水，磁力攪拌30 min，靜置10 min后測定樣品溶液pH值。然后用0.1 mol/L NaOH溶液滴定至樣品溶液pH值達到8.6，TTA含量以消耗的NaOH溶液體積（mL）表示。

1.3.4 有機酸的測定

取5 g酸面團樣品與20 mL 0.01 mol/L KH2PO4混勻，10 000 r/min離心5 min，上清液過0.22 μm有機系濾膜待測。色譜柱：Aqueous C18柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流動相：10 mmol/L KH2PO4（用磷酸調節(jié)pH值至2.6）；柱溫30 ℃；流速1.0 mL/min；進樣量20 μL；紫外檢測波長210 nm。分別配制質量濃度為0.25、0.5、0.75、1.00、1.25 mg/mL的乳酸及乙酸標準溶液，在上述色譜條件下測定，以峰面積為縱坐標、標準溶液質量濃度為橫坐標繪制標準曲線，通過標準曲線計算樣品中的乳酸及乙酸含量。

1.3.5 生物酶活性的測定

1.3.5.1 植酸酶活性

參照GB/T 18634—2009《飼用植酸酶活性的測定 分光光度法》并作修改。取5 g酸面團樣品，加入20 mL 0.25 mol/L乙酸鈉緩沖液（調節(jié)pH值與酸面團相同），磁力攪拌15 min，6 000 r/min離心5 min，保留上清液待測。取0.2 mL待測液與1.8 mL乙酸鈉緩沖液混勻，37 ℃預熱5 min，加入4 mL 7.5 mmol/L植酸鈉溶液，37 ℃酶解30 min，加入4 mL終止及顯色液（30%硝酸溶液、100 g/L鉬酸銨溶液、2.35 g/L偏釩酸銨溶液按2∶1∶1體積比混合，現(xiàn)配現(xiàn)用），測定415 nm波長處吸光度，以磷酸二氫鉀作為標準物繪制標準曲線。植酸酶活性定義為在37 ℃條件下，每分鐘釋放1 μmol無機磷為一個酶活力單位，以U表示。

1.3.5.2β-葡萄糖苷酶活性

參照楊文丹[4]的方法并作修改。將5 g酸面團樣品與5 mL 0.1 mol/L乙酸鈉緩沖液（調節(jié)pH值與酸面團相同）振蕩提取30 min，10 000 r/min離心12 min，保留上清液待測。取0.4 mL待測液與3.6 mL乙酸鈉緩沖液混合并于40 ℃預熱5 min，加入0.2 mL 20 mmol/L對硝基苯基-β-D-吡喃葡萄糖苷溶液，40 ℃酶解10 min，加入1 mL 1 mol/L Na2CO3溶液終止反應，測定400 nm波長處吸光度，以對硝基苯酚作為標準物繪制標準曲線。β-葡萄糖苷酶活性定義為在40 ℃條件下，每分鐘釋放1 nmol/mL對硝基苯酚為一個酶活力單位，以U表示。

1.3.6 植酸含量的測定

參照羅昆等[12]的方法進行。

1.3.7 膳食纖維含量的測定

參照GB 5009.88—2014《食品中膳食纖維的測定》及Go?i等[13]的方法并作修改。取0.3 g酸面團樣品，加入10 mL 0.08 mol/L HCl-KCl緩沖液（pH 1.5）與0.2 mL 0.3 mg/mL胃蛋白酶溶液，40 ℃水浴1 h。用1 mol/L NaOH溶液調節(jié)pH值至7.5并加入1 mL 5 mg/mL胰蛋白酶溶液，37 ℃水浴振蕩6 h。加入10 mL 0.1 mol/L Tris-馬來酸緩沖液（pH 6.9）與1 mL 120 mg/mLα-淀粉酶溶液，37 ℃水浴16 h，3 000×g離心15 min，將沉淀用5 mL去離子水洗滌2 次，然后于105 ℃干燥過夜，冷卻稱質量，即為不可溶性膳食纖維含量。同時，將離心得到的上清液與洗滌液混合，加入10 mL 0.2 mol/L乙酸鈉緩沖液（pH 4.75）與0.1 mL 2 mg/mL淀粉葡萄糖苷酶溶液，60 ℃水浴振蕩45 min，過濾得到濾液，并按濾液體積加入4 倍體積預熱至60 ℃體積分數(shù)95%乙醇溶液，室溫下沉淀1 h，抽濾，濾渣于105 ℃干燥過夜，冷卻稱質量，即為可溶性膳食纖維含量。總膳食纖維含量為不可溶性膳食纖維含量與可溶性膳食纖維含量之和。

1.3.8 面包面團的物性分析

1.3.8.1 熱機械學性質

參照王鳳等[14]的方法，采用Mixolab混合實驗儀測定面團的熱機械學性質。根據(jù)Chopin+協(xié)議，設置復配原料的水分含量，并按照達到最佳稠度時的扭矩為1.1 N·m的要求加入相應質量的原料粉及水。測定參數(shù)為：初始溫度30 ℃，保溫8 min，然后以4 ℃/min的速率升溫至90 ℃，保溫8 min后，再以4 ℃/min的速率降溫至50 ℃，攪拌速率保持80 r/min。

1.3.8.2 拉伸特性

參照GB/T 14615—2019《糧油檢驗 小麥粉面團流變學特性測試 拉伸儀法》，采用拉伸儀測定面團的拉伸特性。取150 g攪拌完成的面團放入揉團器中揉圓，然后小心取出面團后再放入搓條輥中搓成條柱狀，將其置于拉伸儀的醒發(fā)室中醒發(fā)1 h，取出面團，置于測力系統(tǒng)的托架上進行測試。

1.3.8.3 發(fā)酵流變特性

采用流變發(fā)酵儀進行測定。取250 g攪拌完成的面團放入可移動發(fā)酵籃，鋪平后加上2 000 g砝碼，然后置于預熱至38 ℃的發(fā)酵流變儀中測試，測試時間為3 h。

1.3.9 LF-NMR測定面團中的水分分布

準確稱取5 g面團樣品，用聚四氟乙烯保鮮膜包裹后置于專用25 mm核磁管中，采用CPMG脈沖序列測定自旋-自旋弛豫時間（T2）。樣品采集參數(shù)：接收機帶寬100 kHz，回波個數(shù)10 000，180°間隔時間0.250 ms，重復時間2 000 ms，前置放大增益1，重復次數(shù)32。經(jīng)LF-NMR分析軟件反演得T2曲線，設置迭代次數(shù)為100 000。應用磁共振成像儀拍攝面團中質子密度的偽彩圖像。

1.3.10 激光共聚焦顯微觀察面團微觀結構

取5 mm×5 mm×5 mm大小的面團，用冷凍包埋劑將其固定于冷凍切片機專用托盤，-80 ℃冷凍1 h。將凍結后的樣品切成10 mm薄片并置于載玻片上，用羅丹明B（1.3×10-5g/mL）染色1 min，去離子水洗滌后用激光共聚焦顯微鏡觀察面團微觀結構，放大倍數(shù)為200 倍。

1.3.11 面包的制作

按照表1所示面包配方，將小麥粉、黑豆粉、麥麩粉、即發(fā)干酵母倒入攪拌缸，加入預先與水混勻的糖、鹽和酸面團，慢打3 min、快打1 min，將黃油裹入面團中慢打3 min，接著快打至面團可拉出透明薄膜，38 ℃、相對濕度85%下醒發(fā)2 h，上火170 ℃、下火220 ℃烘烤16 min，室溫下冷卻2 h后進行參數(shù)測定。小麥面包、黑豆麥麩面包、L-19酸面團面包、J-28酸面團面包依次記作WB、BBB、L-19SB、J-28SB。

表1 面包配方Table 1 Formulations of bread

1.3.12 面包的比容、質構及芯囊結構分析

比容：將烘焙出爐的面包于室溫下冷卻2 h，采用油菜籽替代法測定面包體積。面包比容按式（1）計算：

質構：將烘焙出爐的面包于室溫下冷卻2 h，用面包切片機將面包切成厚度10 mm的薄片，取位于面包最中間的兩片進行疊放，然后使用質構儀進行測定。測定參數(shù)：探頭型號P/36，測試前速率1.0 mm/s，測試速率3.0 mm/s，測試后速率3.0 mm/s，壓縮形變量50%，感應力5 g，2 次壓縮時間間隔1 s。

芯囊結構分析：使用掃描儀對面包芯囊的切面進行掃描，再應用Image J軟件處理得到面包芯囊的二值化模式圖及相關參數(shù)。氣孔稠密度以單位面積中的氣孔數(shù)表示；氣孔表面積分數(shù)以氣孔面積占切面總面積的百分比表示。

1.3.13 面包營養(yǎng)評價

1.3.13.1 游離氨基酸

取1 g面包芯囊的凍干樣品，加入25 mL 5 g/100 mL三氯乙酸溶液超聲（80 Hz）提取20 min，10 000 r/min離心30 min，上清液過0.22 μm濾膜。色譜柱：ODS Hypersil色譜柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流動相：V（醋酸鈉）∶V（甲醇）∶V（乙腈）=1∶2∶2；流速0.8 mL/min；進樣量20 μL；柱溫40 ℃；紫外檢測波長338 nm。

1.3.13.2 蛋白質含量

取1 g面包芯囊的凍干樣品，加入10 mL去離子水，用1 mol/L NaOH溶液調節(jié)pH值至9.5并振蕩提取40 min，8 000 r/min離心10 min，保留上清液。將沉淀重懸于5 mL去離子水并重復提取2 次，混合所有上清液。用1 mol/L HCl溶液調節(jié)上清液pH值至4.5，8 000 r/min離心10 min，收集沉淀并重懸于5 mL去離子水，調節(jié)pH值至7.0即為待測液。采用BCA蛋白測定試劑盒測定待測液中的蛋白質含量。

1.3.13.3 體外蛋白消化率

參照羅昆等[12]的方法并作修改。取1 g面包芯囊的凍干樣品，加入15 mL 20 mg/mL胃蛋白酶溶液（0.5 mol/L HCl溶液調節(jié)pH值至1.5），37 ℃振蕩1 h。用0.2 mol/L NaOH溶液將pH值調節(jié)至7.0，加入15 mL 5 mg/mL胰蛋白酶溶液，37 ℃振蕩1 h。加入5 mL 10 g/100 mL三氯乙酸溶液，混勻靜置1 h，10 000 r/min離心15 min保留上清液，采用BCA蛋白測定試劑盒測定上清液中的蛋白質含量，體外蛋白消化率按照式（2）計算：

1.3.13.4 膳食纖維含量

按照1.3.7節(jié)方法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2013與Origin 8.5軟件進行數(shù)據(jù)處理及圖表繪制，通過SPSS 16.0軟件進行顯著性和方差分析，顯著性水平為P＜0.05，差異顯著。

2 結果與分析

2.1 酸面團發(fā)酵過程中菌株生長曲線

由圖1可知，兩株乳酸菌在短暫停滯后進入對數(shù)生長期，表明兩株菌對黑豆麥麩基質均具有較強的適應性。L-19經(jīng)10 h對數(shù)增長后趨于穩(wěn)定，菌落數(shù)達10（lg（CFU/g））左右，而J-28在發(fā)酵6 h即進入穩(wěn)定期，菌落總數(shù)維持在9.5（lg（CFU/g））左右。該結果說明J-28具有較強的競爭力，能夠迅速成為酸面團體系中的優(yōu)勢菌群，但發(fā)酵后期的環(huán)境更有利于L-19生長。在本實驗中，兩株乳酸菌生長至24 h仍未出現(xiàn)衰亡現(xiàn)象，具有較長的生長穩(wěn)定期，表明黑豆麥麩能夠為其生長提供充分的營養(yǎng)物質。穩(wěn)定期是微生物充分積累代謝產(chǎn)物的階段，較長的穩(wěn)定期有利于菌株作用于發(fā)酵基質[15]。

圖1 酸面團發(fā)酵過程中菌株生長曲線Fig. 1 Growth curves of the strains during fermentation of sourdough

2.2 酸面團發(fā)酵過程中pH值、TTA及有機酸的變化

乳酸菌的酸化作用是酸面團配料發(fā)揮功能特性的基礎，研究體系的酸化過程具有重要意義。由圖2a可知，兩種酸面團均在發(fā)酵前10 h內迅速酸化，隨后pH值趨于平緩，在發(fā)酵18 h達到穩(wěn)定。pH值的降低是乳酸菌釋放多種有機酸的作用結果[16]，但代謝物的積累也會通過反饋調節(jié)減緩酸化過程。在發(fā)酵終點，兩種酸面團的pH值相近，但J-28酸面團的TTA含量顯著高于L-19酸面團（P＜0.05），這主要源于兩株菌的有機酸代謝差異。圖2b表明L-19在發(fā)酵過程中以合成乳酸為主，而J-28除了合成乳酸外還產(chǎn)生大量乙酸，相比乳酸，乙酸的緩沖范圍更廣，因此滴定時消耗更多的堿液[17]。有機酸的形成及pH值的變化會影響體系中的生物酶活性，與最終產(chǎn)品的品質密切相關[6]。Koistinen等[18]研究認為，酸化能力強的乳酸菌更適用于粗加工作物發(fā)酵。

圖2 酸面團發(fā)酵過程中pH值、TTA和有機酸含量的變化Fig. 2 Changes in pH, TTA and organic acid content of sourdough during fermentation

2.3 酸面團發(fā)酵過程中β-葡萄糖苷酶及植酸酶活性的變化

由圖3可知，在發(fā)酵初期，L-19酸面團中的植酸酶活力逐漸增強，直至第12小時植酸酶活力出現(xiàn)躍變，并持續(xù)上升至發(fā)酵結束。酸面團體系中的植酸酶可分為兩種，一種是天然存在于植物中的內源性植酸酶，另一種是菌株生長代謝過程中合成的微生物酶，Kozlowska等[19]發(fā)現(xiàn)外源性微生物植酸酶的活力顯著高于植物性植酸酶。因此，發(fā)酵第12小時植酸酶活力的躍變可能主要源自L-19進入穩(wěn)定期后大量分泌微生物植酸酶。J-28酸面團中的β-葡萄糖苷酶活力呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，β-葡萄糖苷酶活力在發(fā)酵第8小時達到最高，隨后迅速下降，最終恢復至發(fā)酵前的水平。β-葡萄糖苷酶的最適pH值在5.0～6.0之間[20]，因此發(fā)酵后期過度酸化反而會抑制其活性，該結果與體系的pH值變化一致。

圖3 酸面團發(fā)酵過程中β-葡萄糖苷酶及植酸酶活性的變化Fig. 3 Changes in β-glucosidase and phytase activity of sourdough during fermentation

2.4 酸面團發(fā)酵過程中植酸及膳食纖維含量的變化

基于兩株乳酸菌的產(chǎn)酶特性，本實驗著重分析酸面團發(fā)酵過程中植酸及膳食纖維含量的變化（表2）。經(jīng)過24 h發(fā)酵后，L-19酸面團及J-28酸面團中的植酸含量分別較發(fā)酵前降低了81.08%、59.79%，表明乳酸菌能夠有效降解植酸，其中L-19的作用更為顯著，該結果與預期相符，這是由于L-19具有定向降解植酸的功能特性。在發(fā)酵過程中，不溶性膳食纖維逐漸轉變?yōu)榭扇苄裕瑑煞N酸面團中的可溶性膳食纖維質量分數(shù)由發(fā)酵前的1.66%分別提高至發(fā)酵24 h的2.03%、2.83%。乳酸菌發(fā)酵能夠激活麥麩中的多種天然纖維酶，其中內切葡聚糖酶可將難溶性長鏈纖維分子降解為可溶性小分子[4]，而β-葡萄糖苷酶的作用是進一步水解寡糖以消除次級產(chǎn)物對內切葡聚糖酶的抑制，是纖維素降解過程中重要的限速酶[4]。本實驗中高產(chǎn)β-葡萄糖苷酶的J-28表現(xiàn)出更高的纖維降解率，這與成奕瑾等[21]的研究結果一致。

表2 酸面團發(fā)酵過程中植酸及膳食纖維含量Table 2 Changes in contents of phytic acid and dietary fiber of sourdough during fermentation

2.5 面包面團的熱機械學性質、拉伸及發(fā)酵流變特性

由表3可知，與WB相比，添加黑豆及麥麩提高了面團吸水率，延長面團形成時間。這是因為黑豆蛋白及麥麩纖維都具有高吸水性的特點，兩者對水分的競爭會干擾面筋網(wǎng)絡的形成。相比WB，BBB的弱化度顯著增大（P＜0.05），表明黑豆及麥麩不利于面團穩(wěn)定，而乳酸菌發(fā)酵能夠在一定程度上緩解該現(xiàn)象。Park等[22]發(fā)現(xiàn)高負電性的植酸會干擾麥谷蛋白交聯(lián)，實驗中乳酸菌對植酸的高度降解有利于降低其干擾作用。此外，不溶性膳食纖維向可溶性膳食纖維的轉化也有助于提高面團強度[7]。最大拉伸比反映面團彈性與延展性之間的平衡，L-19SB的最大拉伸比與WB最為接近，表明兩者具有相似的黏彈特性。與BBB相比，經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后，面團中的CO2生成量顯著上升，這是因為發(fā)酵過程中淀粉、蛋白質等營養(yǎng)成分水解為小分子，利于酵母代謝產(chǎn)氣[6]。

表3 面包面團的熱機械學性質、拉伸及發(fā)酵流變特性Table 3 Thermomechanical, tensile and fermentation rheological characteristics of bread doughs

2.6 面包面團中的水分分布

為進一步探究黑豆及麥麩對面筋水合的影響，采用LF-NMR及其成像技術分析面團中的水分分布。圖4是典型的T2曲線，T21、T22和T23分別代表結合水、不易流動水及自由水[23]。相比WB，BBB的T22峰向右偏移，表明水分子流動性增強。這可能是因為黑豆及麥麩主要依靠外圍親水基團吸附水分子，而面筋蛋白能與水分子發(fā)生溶劑化作用，促使大量水分子進入膠體內部[24]，對水分子的束縛力更強。經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后，質子峰偏移幅度變小，部分自由水向不易流動水轉變，表明面團組分與水分子結合地更加緊密。核磁共振成像的質子信號能夠直觀地反映面筋的水合程度，信號強度高的紅色區(qū)域越多，代表水分子的流動性越強[25]，相應面筋的水合程度越低。由圖5可知，WB中的水分分布均勻，水分流動性弱。相反，BBB的面筋水合不完全，存在大面積自由水，而黑豆及麥麩的發(fā)酵降解有利于面筋充分水合。

圖4 面團的T2曲線Fig. 4 T2 time curves of doughs

圖5 面團中的水分分布Fig. 5 Water distribution of doughs

2.7 面包面團的微觀結構

由圖6可知，WB中的面筋結構分支度高、分布均勻，整體呈現(xiàn)為致密、連續(xù)的網(wǎng)狀結構。相比WB，BBB的面筋網(wǎng)絡中存在較大的間隙，呈現(xiàn)松散、不規(guī)則的片狀分布，表明黑豆及麥麩的添加會破壞面筋網(wǎng)絡的完整性。豆類蛋白在攪打過程中會與醇溶蛋白及麥谷蛋白形成“醇溶蛋白-豆類蛋白-麥谷蛋白”復合體，而這種復合體會損害面筋的功能特性[24]。此外，麥麩顆粒不僅會直接刺破面筋薄膜，還會通過阿魏酸與面筋蛋白交聯(lián)，從而阻礙面筋網(wǎng)絡的形成[4]。Perez等[26]在添加大豆蛋白的面團中同樣觀察到片狀聚合物，這些聚合物源于大豆蛋白與面筋蛋白間形成的交聯(lián)，不利于形成完整的面筋網(wǎng)絡。經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后，面筋的斷裂結構基本消失，間隙區(qū)域明顯減少，這可能是因為黑豆蛋白降解為小分子肽或氨基酸，因此與面筋蛋白的相互作用減弱，形成黑豆蛋白-面筋蛋白聚合物的概率降低。同時，大分子纖維的降解也有利于面筋網(wǎng)絡的形成[4]。連續(xù)、完整的面筋網(wǎng)絡賦予面團獨特的黏彈特性，該結果與面團的物性分析一致。

圖6 面包面團激光共聚焦微觀結構圖Fig. 6 Laser scanning confocal microscopy images of doughs

2.8 面包的比容、質構及芯囊結構分析

由表4可知，相比BBB，L-19SB與J-28SB的比容分別提高4.96%和9.22%，面包芯囊硬度分別降低12.61%和16.8%，表明酸面團面包更加蓬松、柔軟。面包的比容取決于面團中CO2體積及面團自身的流變特性[27]，乳酸菌發(fā)酵有利于CO2積累，提高面團延展性，確保面團在烘焙過程中充分膨脹。氣孔稠密度及其面積分數(shù)反映面包芯囊組織的細膩性及蓬松性。相比WB，BBB的氣孔稠密度及面積分數(shù)顯著下降，宏觀表現(xiàn)為粗糙、松散的組織結構，相反，酸面團面包中無規(guī)則大孔洞較少，氣孔相對細膩均一，內部組織更為致密（圖7）。該現(xiàn)象與面筋微觀結構的觀察結果相似。

表4 面包的比容、質構及芯囊結構Table 4 Specific volume, texture and crumb structure of breads

圖7 面包芯囊的組織結構Fig. 7 Structure of bread crumbs

2.9 面包中的游離氨基酸含量

蛋白質的水解是酸面團發(fā)酵過程中最重要的技術特征，黑豆蛋白的水解對于游離氨基酸的釋放具有重要意義。由圖8可知，L-19SB及J-28SB中的總游離氨基酸含量分別為BBB的1.61 倍和1.22 倍，必需氨基酸的增幅更為顯著，分別為2.84 倍和2.11 倍。該結果說明乳酸菌發(fā)酵不僅能夠有效富集游離氨基酸，同時優(yōu)化了面包中的氨基酸組成模式。在4 種面包中，WB的賴氨酸含量最低，僅為2.99 mg/g，添加黑豆及麥麩的面包其賴氨酸含量增加至8.39 mg/g。經(jīng)發(fā)酵后，兩種酸面團面包的賴氨酸含量分別達到14.17 mg/g和10.12 mg/g。賴氨酸是谷類作物的第1限制性氨基酸[28]，實驗表明黑豆麥麩酸面團的添加能夠彌補普通小麥面包中賴氨酸不足的劣勢。在本實驗中，酪氨酸、絲氨酸及精氨酸的含量在發(fā)酵后出現(xiàn)不同程度的降低，這可能是菌株生長代謝過程中消耗所致。

圖8 面包中的游離氨基酸含量Fig. 8 Contents of free amino acids in breads

2.10 面包的蛋白質、膳食纖維含量及體外蛋白消化率

由表5可知，L-19SB和J-28SB兩種酸面團面包的總膳食纖維質量分數(shù)均高于6%，滿足歐盟營養(yǎng)與健康法規(guī)中關于高膳食纖維食品的定義。在蛋白質方面，BBB的蛋白質質量分數(shù)高達14.24%，相比WB提高了22.54%。經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后，兩種酸面團面包的蛋白質含量略有降低，但與發(fā)酵前無顯著差異，表明發(fā)酵處理對蛋白損耗的影響較小。體外蛋白消化率是評價食品營養(yǎng)特性的關鍵指標，與蛋白質含量相結合能夠更全面地表征蛋白質的營養(yǎng)價值[29]。相比BBB，兩種酸面團面包的體外蛋白消化率顯著提高，表明乳酸菌發(fā)酵能夠降低植酸的抗營養(yǎng)作用。此外，發(fā)酵過程中蛋白質的部分水解使其對消化酶更加敏感[30]，因此易于消化吸收。

表5 面包的蛋白質、膳食纖維含量及體外蛋白消化率Table 5 Protein and dietary fiber contents and in vitro protein digestibility of breads %

3 結 論

研究表明，利用功能性乳酸菌L-19及J-28作為發(fā)酵劑制作的黑豆麥麩酸面團有利于改善面包的營養(yǎng)及感官品質。在黑豆麥麩基質中，乳酸菌L-19及J-28生長良好，酸化能力強，兩者表現(xiàn)出不同的產(chǎn)酶特性。經(jīng)發(fā)酵后，黑豆麥麩中的植酸得到有效降解，難溶性膳食纖維向可溶性轉變。黑豆及麥麩不利于面團的形成及穩(wěn)定，并且破壞面團彈性與延展性之間的平衡，而乳酸菌發(fā)酵能夠降低黑豆麥麩產(chǎn)生的不利影響，賦予面團良好的流變特性。LF-NMR分析及激光共聚焦觀察的結果表明，黑豆蛋白及麥麩纖維改變面團中的水分分布，干擾面筋水合，導致面筋蛋白無法形成連續(xù)的網(wǎng)絡結構。在感官方面，兩種酸面團面包蓬松、柔軟，芯囊組織細膩、均一。營養(yǎng)評價表明，黑豆麥麩面包具有高纖維、高蛋白特征，乳酸菌發(fā)酵能夠進一步優(yōu)化面包的氨基酸組成模式，提高體外蛋白消化率。