添加麦胚发酵剂改善面包品质植物乳杆菌DY-1

摘要

发酵被认为是提高食品原料营养和感官质量的有效途径。本文采用发酵法制备了发酵小麦胚芽（FWG）植物乳杆菌DY-1，添加在面包制作营养和质量改进的成分。范围从1％至FWG的6％的量加入到配料面包制作中，相似量的未加工的小麦胚芽（RWG）被用作对照，并且面粉而不胚芽除了用作空白。然后，面包品质是通过营养，质感和风格的分析评估。结果表明，FWG另外的4％有增加比容，减缓老化过程，并改善面包的色泽的能力。在FWG面包，这可能是有帮助的，以丰富的香味物质在面包中观察到的游离氨基酸含量的增加显著。的面包的风味分析表明，与RWG面包相比多种挥发性化合物主要是醇和醛存在于FWG面包。在发酵过程中，pH值降低，总可滴定酸度（TTA）中的溶液增强以抑制微生物的生长。因此，除了造水机的不仅提高了它的营养特性，而且还改善风味，质量和面包的结构特征。此外，显示了良好的可用性，以延长面包的保质期。

一。介绍

小麦是最显著主食来源遍布世界各地之一。通常情况下，麦粒可以被粗略地划分为三个部分：胚乳，胚芽和多个组织学外层[1]其中小麦胚芽最有营养，富含蛋白质（26%）、糖（17%）、脂肪（11%）和矿物质（4%）[2]并且还含有维生素和功能组件，包括α和β-生育酚，维生素E，维生素B，膳食纤维，和植物营养素，如类黄酮和植物甾醇[高量3]。

然而，小麦胚芽在主食中的应用十分有限。首先，由于小麦胚芽中不饱和脂肪酸含量高，脂肪酶和脂氧合酶活性高，在贮藏过程中容易产生酸败，因此其货架期较短[4，五]. 其次，麦胚含有植酸、棉子糖和麦胚凝集素，这些都是众所周知的抗营养因子。同时，由于小麦胚芽中膳食纤维含量高，添加小麦胚芽可降低食品的质构特性。与精制面粉面包相比，小麦胚芽在面包产品中的存在导致了面包体积的减少、质地的变化和外观的改变等技术缺陷和质量低下[6]. 在这种情况下，可以采用一些方法来改善添加了细菌的小麦粉面包的感官特性，如热处理和非热处理，或添加抑制酶失活的抑制剂[7]. 尽管上述方法已被证明是有效的，但仍存在着成本过高、小麦胚芽营养损失、合成食品添加剂潜在风险等缺点[8]。因此，开发安全，旨在获得较高的营养和感官品质有较长的保质期轻度加工方法更容易被消费者所接受。

近年来，发酵，特别是益生菌发酵，被认为是一种温和、有效、有潜力的改善谷物营养和功能特性的方法[9]。在益生菌因素解放的同时，小麦胚芽的质量特性也通过微生物发酵促进。Rizzello等。报告说，小麦胚芽的稳定改善，而植酸视为抗营养因子的内容，并在棉子糖酵母减少乳酸菌[10个]. 在发酵小麦胚芽中还检测到了显著的抗菌活性，这对延长食品的货架期具有重要意义[7]. 此外，他们继续研究发酵小麦胚芽对白面包品质的影响，以证实其对烘焙食品的积极作用[11个]。

这项工作是在我们先前研究的基础上进行的。结果表明，发酵小麦胚芽中游离氨基酸的含量比未发酵的小麦胚芽中游离氨基酸的含量增加得多，植酸酶的含量显著增加，植酸的含量显著降低[德意志北方银行]. 脂肪酶和脂氧合酶活性分别降低55.3%和76.3%。贮藏60d后，发现发酵能抑制小麦胚芽氧化酸败过程，提高贮藏性能。在此基础上，小麦胚芽经发酵后可作为功能性成分用于主食生产。在本文中，发酵小麦胚芽植物乳杆菌DY-1在制作面包使用，并研究了面包质量，包括具体的数量和颜色，化学和营养特性，挥发性风味，质地性质和面包的保质期的影响。

2。材料和方法

2.1条。发酵小麦胚芽的制备

新鲜小麦胚芽是从中国山东永乐食品有限公司采购的，生小麦胚芽（RWG）是从60目筛磨中提取的。用作发酵剂的菌株是植物乳杆菌dy-1 (CGMCC NO。6016)，此前已由江苏大学食品生物技术实验室分离得到，作为大麦发酵的有效菌株进行了优化[13个]。在MRS (de Man、Rogosa、Sharpe)培养基中培养12h。所得培养物以5000rpm离心10 min，用50mm无菌磷酸缓冲液(pH = 7.0)洗涤2次，再悬浮于水中备用(查询)。取100 g RWG与60 mL水和菌悬液混合。然后，在30°C的培养箱中发酵24小时。然后将发酵混合物在40℃下干燥，直到水分含量达到10.5±0.05%，通过研磨和筛分得到FWG。

2.2。面包的研制

所用的RWG和FWG水平分别为0%、1%、2%、3%、4%、5%和6%（基于混合粉），面团由500 g混合粉（小麦粉WF）、水（57%）、安琪酵母（1%）、糖（10%）、氯化钠（1%）和葵花籽油（6%）制成。烘焙面包机的三个平行试验程序相同。

混合后的面团在30°C和80%相对湿度下发酵15分钟，然后450克面团称重，成型，放入烤盘，再在35°C(85%相对湿度)下发酵65分钟。之后在200°C的温度下烘烤22分钟，然后冷却、包装，并在25°C的温度下保存，以供进一步分析。

2.3。面包比容和颜色的测量

新鲜面包在室温下冷却2小时后进行评价。根据AACC标准方法10-05（AACC，2008），用油菜种子置换法测定面包体积，面包比体积（mL/g）表示，表示体积（mL）/质量（g）。5 厘米²面包片的使用一个颜色任务XE色度计（亨特实验室，USA）纯化，得到碎屑颜色参数，这是在亨特器的L表示测量^∗， 一个^∗，和b^∗值，其中L^∗表示与表示暗到亮和范围从0到100的值的亮度^∗表示红绿颜色（高的程度^∗值，越红），而b^∗指示黄蓝色的程度（b越高^∗值越大，黄色）。

2.4。面包中游离氨基酸的测定

根据AACC（2000）02-52测定了每个处理面包的pH值和总可滴定酸度（TTA）。将面包屑在40℃下干燥并研磨；取15 g面包粉，加入80 mL浓度为50 mM（pH = 8.8）的tris HCl溶液，在4℃下磁力搅拌1 h，以3600 rpm离心20 min，将1 mL上清液与1 mL 3%磺基水杨酸混合，在冰箱中储存一整夜，温度为4°C，用于蛋白质沉积。然后在3600 rpm下离心20 min，上清液通过0.22 进行过滤μm膜过滤，用Sykam S433D氨基酸分析仪测定游离氨基酸含量。

2.5条。面包的挥发性分析

The volatile analysis was performed by an HP 6890/5973N system equipped with a quadrupole as a mass filter (Agilent Technologies, USA) and a GC column of DB-Wax (0.25 mm i.d. ×60 m, 0.25 μm膜厚）用于分离。称取5 g面包片，加入固相微萃取（SPME）瓶中，在60℃水浴中稳定10 min。将SPME纤维（50/30UM DVB/CAR，Supelco，USA）插入瓶盖，在60℃下保持40 min，然后在250℃下解吸2 min，以无分裂方式注入。然后，以20°C/min的速率将烘箱温度从45°C（保持6 min）编程到100°C（保持1 min），以4°C/min的速率增加到160°C（保持2 min），最后以30°C/min的速率增加到220°C（保持3 min）。99.99%的氦气用作载气，恒定流量为1 mL/min。

2.6条。面包质构特性分析

用切片调节器获得厚度为1.0 cm的均匀面包片。研究了面包屑在烘烤一周后的硬度、弹性和粘结性，并对新鲜面包在室温下冷却2小时后的组织特性进行了分析。使用TA-XT2i型纹理分析仪(Stable Micro Systems, Godalming, U.K.)，带有一个5公斤的测压元件和一个25毫米的铝柱探头(模型P/25R)，并按照Li等人描述的方法进行分析。[14个稍微改变一下。试样用探针压缩40%，测前、测中和测后速度分别设置为1.0 mm/s、1.7 mm/s和1.0 mm/s。然后对硬度、弹性和粘附性进行量化。

2.7。面包的保质期细菌数的变化

在7天内进行微生物分析，监测聚乙烯袋包装、16℃贮藏面包片的细菌变化，菌落总数按GB 4789.2-2010测定。

2.8。统计分析

测量了6个重复。以平均值记录最终值，用SPSS 11.0进行单因素方差分析。经Tukey多程试验分析差异有显著性 。

3。结果与讨论

3.1。面包的特定体积和颜色

面包的特定体积和颜色参数如表所示1和数字1。面包比容是表示面包制作质量的最终参数。研究表明，有在麦面包和面包加最大FWG的4％之间的比体积方面没有显著差异（表1)，而FWG的进一步增加会导致比体积的下降，特别是大于5%。例如，如果比率为6%，比体积将减少9.3%。因此，本研究中FWG的最佳含量为4%。众所周知，小麦胚芽会降低面包的质量，而含有小麦胚芽的面包与含有普通小麦面粉的面包相比，体积要小一些。15个]。面筋结构的变化可能会导致更多的面团特性的变化。由于面筋可以变得更柔软有弹性，当酸化程度适中，它可以促进面包比容的增加[16个]。此外，它导致与酶的效果一些膳食纤维降解，从而降低面筋网络结构的损坏。某些乳酸菌代谢物如多糖材料对面包比容正面效果[17岁]。

此外，FWG含量超过4%也显著增强了色块（表1)和地壳(图1)面包。它显然更喜欢红色和黄色，这可能是由于FWG含有大量游离氨基酸（表2），以产生在由美拉德反应（乌雷塔，2014）还原糖的存在褐变。

3.2条。面包的化学和营养分析

面包的平均pH值和TTA值在表中给出3. 与RWG相比，FWG能显著降低面团的pH值（13%），提高TTA（29%），因为FWG能在乳酸菌发酵面团的过程中产生更多的乳酸等有机酸[18岁]。的RWG面包的pH值与小麦面粉面包相似，但TTA比小麦面粉面包大得多。这也许是由于其可以提供一些种有机酸未增加H的浓度的小麦胚芽⁺。有机酸还通过与醇酯化，形成一个愉快的味道发挥了重要作用。此外，增加的酸度也可以抑制细菌和真菌的污染，延长面包的保存期[11个]。

游离氨基酸含量见表2。总游离氨基酸的在FWG面包的浓度相比，小麦粉和RWG面包显著增加，即通过FWG约增加的游离氨基酸含量32％与RWG的比较。据报道，游离氨基酸可以提高面包皮的色泽和风味，提高面包的营养价值[19个]。

几乎所有游离氨基酸在FWG面包中都有所增加。瓜氨酸,α氨基丁酸，γ-氨基丁酸（GABA）、色氨酸、赖氨酸、半胱氨酸和精氨酸的浓度显著增加，达到了比小麦粉面包高1.2倍（色氨酸）到约10倍（赖氨酸）和比RWG面包高约4倍（半胱氨酸）的浓度。

γ-氨基丁酸(GABA)是一种非蛋白氨基酸，以其生理活性闻名，包括诱发低血压、神经传导和利尿剂等特点[10个]在医药和功能食品中得到了广泛的应用。研究表明，小麦粉面包中GABA含量很低，仅为5.17 mg/100 g，而RWG面包和FWG面包中GABA含量分别显著增加到5.2倍和5.5倍。GABA在小麦胚芽中含量最高，但在面粉中含量不高，这可能与内源酶的作用有关[二十]. 此外，许多研究证明，乳酸菌在不同的发酵食品中具有合成GABA的能力[21岁，22个]。

FWG面包中的赖氨酸浓度约为13.05 mg/100 g，而小麦面粉面包中的赖氨酸浓度仅为1.3 mg/100 g，非常低；FWG面包中的赖氨酸浓度比小麦面粉面包高10倍，比RWG面包高4.6倍。赖氨酸是一种必需的氨基酸，在植物源性食品中，特别是在谷类食品中是有限的[23个]因此，添加FWG可以改善面包的营养特性。

半胱氨酸能通过二硫键改变蛋白质分子结构，促进面筋形成。它常被用作焙烤食品的调节剂。半胱氨酸在FWG面包中的浓度约为20.39 mg/100 g，比RWG面包高出约4.0倍。

3.3条。面包风味分析

挥发性化合物的分布如表所示4共鉴定出33种挥发性化合物。气相色谱-质谱联用（GC-MS）分别鉴定了小麦粉面包、RWG面包和FWG面包中的26、22和26种挥发性成分。这些化合物主要是醇、醛、酸、酮、酯和烷烃。味道无疑是决定消费的最重要的属性，作为气味和味道的结合。摘要挥发性风味物质在面包制品中的研究非常广泛，但对其研究较少，特别是在发酵麦胚面包中的研究更是少之又少[24个，25个]。

如表4其中醇类和醛类化合物的含量最高，约占总峰面积的80%。小麦粉面包、RWG面包和FWG面包的乙醇含量分别为41.41%、29.78%和29.87%。面粉中的酵母将95%的可发酵糖转化为乙醇和二氧化碳，可提高乙醇含量。小麦粉面包、RWG面包和FWG面包中除乙醇外的其它醇含量分别为23.53%、36.71%和39.88%。其中最显著的化合物是异戊醇、3-甲基-1-丁醇、苯乙醇、2-甲基-1-丙醇等，据报道这些醇可能是由不饱和脂肪酸中的氢过氧化物降解而产生的[7]。

醛类化合物含量丰富，小麦粉面包、RWG面包和FWG面包的醛类含量分别为7.94%、14.68%和14.76%。此外，醛可能是通过氧化反应合成的。其中，糠醛是最丰富的挥发性化合物，占面包醛总量的49%，与小麦粉面包相比，糠醛含量分别增加了7.73倍和6.82倍。在RWG面包（占总醛类的16.55%）和FWG面包（占总醛类的17.41%）中只发现了正己烷，这可能与乳酸菌或面包酵母发酵小麦胚芽有关。

RWG面包和FWG面包中的一些重要风味物质（苯乙醇、糠醛、3-甲基丁酸、3-羟基-2-丁酮和3-甲基-1-丁醇）也比小麦粉面包有所增加，从而产生更多的麦芽、牛奶和甜味。

3.4。贮藏期间面包的纹理性能

添加小麦粉、RWG和FWG的面包的质地特性（硬度、弹性和粘性）如图所示2。烘烤，坚定性，占样品上的第一压缩的峰值力之后，从而与小麦粉馒头或面包造水机相比位居RWG面包。在贮存7天，坚定性的不同群体的价值逐渐增多，但仍明显高于在RWG面包比小麦面粉面包或馒头FWG。Springiness and adhesiveness were the highest in the FWG bread than that in the wheat flour bread or RWG bread (0 d); it decreased gradually after one day of storage, and the springiness and adhesiveness were slightly lower in the FWG or RWG bread than that in the wheat flour bread. In general, adding FWG can decrease the staling rate and partially improve the texture of bread. However, the addition of RWG produced adverse effects on the bread quality.

硬度是衡量面包老化的重要指标之一，发酵小麦胚芽能有效地延缓面包的老化。据报道，发酵促进脂肪水解，导致单甘油脂和二甘油脂的产生，这证实了减缓面包老化的有效性。

据报道，生小麦胚芽中存在大量谷胱甘肽，谷胱甘肽可以通过破坏二硫键来削弱面筋网络[26个]. 然而，发酵显著降低了谷胱甘肽的水平，因为植物乳杆菌可以利用谷胱甘肽作为其生长的氨基酸来源[27个，28个]。

3.5。总细菌贮藏过程中计数面包

添加小麦粉、RWG、FWG的面包屑细菌计数见图3。The number of bacteria had a sharp increase and reached 2.41 × 10^五cfu/g在小麦粉面包中处理7天后，而最终菌量为3.23×10³ 储存第7天时，FWG面包中的cfu/g。在贮藏过程中，FWG面包的细菌数量低于小麦粉和RWG面包。这可能是由于FWG中pH值的降低和一些抗菌活性物质的存在，使FWG对面包具有抗菌作用。因此，有助于延长面包的保质期。

四。结论

小麦胚芽作为小麦加工的重要副产品，在功能性食品和配料开发方面具有巨大的潜力。发酵是提高麦胚加工适应性和扩大麦胚作为食品原料应用的有效途径。本文以小麦胚芽为研究对象，研究了小麦胚芽的发酵过程植物乳杆菌dy-1和FWG被制备并用作面包的功能性成分。研究了添加FWG对面包品质的影响，结果表明，添加4%的FWG有助于保持面包的比体积。降低pH值和TTA可抑制细菌生长，延长面包货架期。另外，游离氨基酸总量增加了约1.32倍，有利于面包的风味和色泽。因此，与RWG面包相比，FWG面包中挥发性风味物质种类较多，含量较高，主要是醇类和醛类。此外，它还降低了硬度，特别是在储存期间保持柔软度，但没有改善弹性和粘合性。基于以上结果，有理由相信发酵小麦胚芽是一种具有提高面包营养、质构和风味特性的功能性食品。

数据可用性

本文包含了本研究期间生成或分析的所有数据。

利益冲突

作者宣称，他们没有利益冲突。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（31701605）和镇江市重点研究开发项目（NY2017009）的资助。

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