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肠膜明串珠菌发酵高产大分子量葡聚糖面团对面包品质的影响

肠膜明串珠菌发酵高产大分子量葡聚糖面团对面包品质的影响

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作者：毕晴江南大学

学位级别：硕士

乳酸菌是面团发酵技术常用菌株,部分发酵面团乳酸菌产生的胞外多糖以改善面包品质。作为一种天然的亲水胶体,有研究发现大分子量(Mw>7.6×10)的葡聚糖胞外多糖可以提高面包比容,延长货架期,但是前期研究仅局限于纯化后的大分子量葡聚糖... 详细信息

乳酸菌是面团发酵技术常用菌株,部分发酵面团乳酸菌产生的胞外多糖以改善面包品质。作为一种天然的亲水胶体,有研究发现大分子量(Mw>7.6×10)的葡聚糖胞外多糖可以提高面包比容,延长货架期,但是前期研究仅局限于纯化后的大分子量葡聚糖对面包的影响,对于面团中原位发酵积累大分子量胞外多糖对面包品质的改善原因缺少系统性研究。本课题选用葡聚糖生产菌株Leuconostoc mesenteroides ATCC 8293发酵获得高产大分子量葡聚糖面团(EPSD),并对其发酵条件及在面包中的添加量进行优化,其次从面包制作全过程包括发酵面团、搅拌、醒发、焙烤的角度,分析大分子量葡聚糖对小麦淀粉和面筋蛋白的特性影响,以阐明原位发酵大分子量葡聚糖面团对面包品质的改善原因。主要研究内容和结论如下:1.优化了原位发酵EPSD的发酵条件,通过单因素和响应面试验分析得到最佳发酵条件为:发酵时间24 h、发酵温度20℃和15%蔗糖添加量,面团中原位富集大分子量葡聚糖含量达到15.16±0.56 g/kg。在此发酵条件下,菌株的生长水平与优化前相比有所提高,达到2×10 CFU/g,p H可下降至3.8～3.7,说明*** ATCC 8293在低温条件下有利于有机酸的形成。2.探究了EPSD添加量对面包基本性质,如比容、烘焙损失、水分含量、质构、色泽和内部纹理的影响。实验结果表明:当EPSD添加量为25%时面包(EPSB)品质最佳,与对照组相比,新鲜面包比容从4.82 cm/g增加到5.15 cm/g,烘焙损失从11.84%降低至11.16%,面包水分含量从43.07%上升至44.03%,面包芯硬度从311.33 g降低至100.33 g。在面包质构上,气孔均面积从0.24 mm增加至0.28 mm,孔隙率从18.28%降低至16.92%,质地蓬松。在面包色泽变化上,面包皮的亮度L*从60.86降低至57.28,色度a*和b*分别增加了14.26%和7.47%;面包芯的L*值从62.7降低至59.53,b*减少了7.07%,但在可接受范围内。储藏7天时,面包芯硬度从731.14 g降低至437.95 g,恢复度从15.36%上升至18.25%;回生热焓值从3.51 J/g下降至2.82 J/g,相对结晶度从14.02%下降至12.04%。EPSD的添加提高了面包的比容,减少了烘焙损失,抑制了水分迁移,保持疏松柔软的质构,并且在储藏过程中能长期维持面包柔软和弹性,有较好的面包老化延缓作用。3.采用差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)和快速粘度仪(RVA)对面包中淀粉回生程度、支链淀粉结晶度、糊化特性进行测定,探索了EPSD改善面包品质与小麦淀粉特性变化的规律。实验结果表明:与三种对照面包相比,储藏7天后EPSD面包的回生热焓值从3.36 J/g降低至2.89 J/g,最大程度降低了16.3%,相对结晶度从15.20%降低至13.53%。另外,EPSD的添加在各阶段对糊化温度均无显著性影响。面团发酵后,其峰值粘度、崩解值和回生值从562 c P、229 c P、395 c P降低至345 c P、140 c P和249 c P,搅拌后,发酵面团峰值粘度、崩解值和回生值从772 c P、303 c P、501c P下降至681 c P、272 c P和465 c P。在弱酸以及酸性条件下大分子量葡聚糖保证了淀粉颗粒的完整性,减少了淀粉颗粒的有序化排列,进而干扰直链淀粉间的相互作用,抑制了直链淀粉短期回生程度。4.利用高效液相分子排阻色谱(SE-HPLC)、十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)、分光光度法、傅里叶红外光谱(FTIR)方法分析了蛋白质分子量分布、蛋白聚合程度、游离巯基含量和二级结构组成,揭示了EPSD对于面包品质改善与面团中蛋白特性变化的关系。实验结果表明:与三种对照面包相比,在发酵面团发酵阶段,EPSD中SDS-DTT可溶性蛋白(Mw≈16 k Da～92 k Da)含量最高,大分子谷蛋白聚集体(GMP)含量显著增加至62.25%,相比最大程度增加了19.14%,SDS可溶性的高分子量(HMW)蛋白以及低分子量(LMW)蛋白含量显著降低至9.3%、28.45%,相比最大程度减少了4.03%、15.11%,酸性条件下有利于大分子量葡聚糖对面筋蛋白的聚合作用。在面团醒发阶段,EPSB中GMP含量显著减少至45.94%,相比最大减少了8.67%;LMW蛋白显著增加至43.19%,相比最大增加了7.7%,另外,反向平行β-折叠含量显著增加,说明弱酸性条件下,大分子量葡聚糖的存在促进了GMP的解聚作用,增强了面团的延展性。

关键词：大分子量葡聚糖面筋蛋白小麦淀粉面包品质原位发酵

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