發(fā)酵麥麩對(duì)面包膳食纖維組成及烘焙特性的影響

,,,, ,,,,*,Omedi Jacob Ojobi

(1.江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇無錫 214122;2.張家港福吉佳食品股份有限公司,江蘇張家港 215631;3.華南理工大學(xué)輕工與食品學(xué)院,廣東廣州 510641)

麥麩是一種成本低廉且富含膳食纖維的小麥加工副產(chǎn)品[1]。麥麩因富含膳食纖維、維生素C及礦物質(zhì)等成分而具有極高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,用麥麩制作的面包中氨基酸、膳食纖維等成分得到強(qiáng)化,但麥麩會(huì)對(duì)面包質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味和口感產(chǎn)生不良影響而使其在烘焙工業(yè)中利用率低[2-3]。目前,人們已經(jīng)采用酶制劑和生物發(fā)酵技術(shù)來改善麩皮的加工和營(yíng)養(yǎng)特性。發(fā)酵麥麩富含天然纖維素酶,主要來源于麥麩中殘留的微生物酶、谷物內(nèi)源酶和發(fā)酵菌株分泌的胞外酶,其活力受到麥麩來源、磨粉工藝及菌株特性等影響[4]。

目前,主要研究通過乳酸菌或酵母菌發(fā)酵營(yíng)造特殊環(huán)境(如低pH)來激活麥麩內(nèi)源酶降解細(xì)胞壁,而關(guān)于利用食品安全級(jí)菌株分泌胞外酶降解麥麩鮮有報(bào)道[5]。在已有報(bào)道中關(guān)于高產(chǎn)內(nèi)、外切葡聚糖酶及木聚糖酶的微生物多為黑曲霉[6]、木霉[7]及芽孢桿菌[8]等,均難以直接用于食用麥麩發(fā)酵,因此優(yōu)選高產(chǎn)纖維素酶的食品級(jí)微生物成為發(fā)酵麥麩中不溶性纖維素和木聚糖有效降解研究的關(guān)鍵方向。

本研究選用具有β-葡萄糖苷酶生產(chǎn)能力的馬克斯克魯維酵母發(fā)酵麥麩,研究發(fā)酵麥麩中纖維素酶活力變化及其對(duì)面包中膳食纖維組成及烘焙特性的影響,為開發(fā)高品質(zhì)、天然營(yíng)養(yǎng)的高膳食纖維面包提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

小麥麩皮(其中膳食纖維、蛋白質(zhì)、水分及灰分含量分別為45.31%、16.91%、14.44%和4.10%) 河北省辛集市福之園面業(yè)有限公司;高筋粉 中糧面業(yè)鵬泰有限公司;商業(yè)馬克斯克魯維酵母ATCC36534 上海一研生物科技有限公司;木聚糖酶(酶活為88600 U/g) 荷蘭皇家帝斯曼集團(tuán);對(duì)硝基苯基-β-D-吡喃葡萄糖苷(pNPG)、對(duì)硝基苯纖維二糖苷(pNPC)、對(duì)硝基苯(pNP)(分析純) 阿拉丁試劑(上海)有限公司;乙酸鹽緩沖液(pH5.0)、磷酸鹽緩沖液(PBS)(pH7.4) 上海雷布斯網(wǎng)絡(luò)科技有限公司;羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)、D-木糖(化學(xué)純)、碳酸鈉(Na2CO3)、氫氧化鈉(NaOH) 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;YM肉湯培養(yǎng)基 杭州百思生物技術(shù)有限公司。

H1850R臺(tái)式高速冷凍離心機(jī) 湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開發(fā)有限公司;JYD-9OOL超聲波細(xì)胞粉碎機(jī) 上海之信儀器有限公司;TU-1810紫外可見分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司;10ND冷凍干燥機(jī) 寧波新芝生物科技有限公司;CT3型質(zhì)構(gòu)儀 美國(guó)Brookfield公司;HP掃描打印機(jī) 惠普中國(guó)有限公司;SM-25攪拌機(jī)、SPC-40SP醒發(fā)箱、SM-503電烤爐 新麥機(jī)械(無錫)有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 酵母菌產(chǎn)酶特性測(cè)定 馬克斯克魯維酵母(K.marxianus)以凍干粉形式保存在安瓿瓶中,4 ℃保存?？拷凭珶艋鹧?取少量滅過菌的YM肉湯懸浮管內(nèi)的菌粉輕晃搖勻形成菌懸液。吸取全部菌懸液涂布在YM固體培養(yǎng)基上,于30 ℃培養(yǎng)48 h,再接種到Y(jié)M肉湯中連續(xù)活化2代,取10 mL活化的酵母菌肉湯冷凍離心(4000×g,10 min),保留上清液。用PBS洗滌菌泥2次,然后懸浮在5 mL PBS中,保留1 mL懸浮液。將剩余懸浮液用超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)破碎處理20 min(功率450 W,間隔5 s),保留1 mL破碎液,將剩余部分冷凍離心(10000×g,10 min),破碎上清液保留,破碎沉淀用PBS洗滌2次,并重新懸浮于1 mL PBS中[9]。經(jīng)以上處理可得到上清液、菌體沉淀、破碎液、破碎上清液和破碎沉淀中的β-葡萄糖苷酶,然后分別測(cè)定其中β-葡萄糖苷酶活力。將5 mL活化的酵母菌培養(yǎng)液冷凍離心(4000×g,10 min),用PBS洗滌菌泥后置于105 ℃烘箱恒重[9]，用于計(jì)算酶活力時(shí)的單位轉(zhuǎn)換(U/mL轉(zhuǎn)換為U/g)。

1.2.2 發(fā)酵麥麩及面包面團(tuán)制作 將酵母菌在YM肉湯中連續(xù)活化2代,離心(4000×g,10 min)收集菌泥,用無菌生理鹽水洗滌兩次;按麥麩∶水=10∶9的比例,于30 ℃下發(fā)酵48 h制作發(fā)酵麥麩(基于小麥粉和生麥麩總量的百分含量,發(fā)酵麥麩的發(fā)酵時(shí)間為24 h),酵母菌初始接種量為1.7×106cfu/g。每6 h取樣直接用于酶活測(cè)定,剩余部分冷凍干燥(-40 ℃預(yù)冷凍,然后真空冷凍干燥48 h,真空度為20 Pa),磨粉過80目篩,用于膳食纖維組成和還原糖含量分析。

按照表1配方分別制作4種麥麩面包面團(tuán):麥麩面包/面團(tuán)(B1/D1),發(fā)酵麥麩面包/面團(tuán)(B2/D2),木聚糖酶麥麩面包/面團(tuán)(B3/D3)和復(fù)合麥麩面包/面團(tuán)(B4/D4),其中B2和B4中麥麩以濕基形式添加,其水分含量需要扣除。將固體木聚糖酶配制成90 U/mL溶液,在B3和B4中添加2 mL酶溶液。另外干酵母、白砂糖、食鹽和黃油添加量分別為3.6、18、3、12 g。

表1 麥麩面包配方Table 1 Formulations of wheat bran enriched bread

將原料(除黃油)投入攪拌機(jī),慢速混合3 min再快速混合2 min形成少量面筋。然后抹上黃油,慢速混合2 min,高速攪拌3 min至面筋完全擴(kuò)展。靜置10 min后分割(90 g/個(gè))、搓圓,再靜置10 min后放進(jìn)恒溫恒濕箱(38 ℃,85% RH)發(fā)酵90 min,焙烤(上火210 ℃,下火170 ℃)20 min,脫模冷卻2 h。將攪拌,醒發(fā)后的面團(tuán)及焙烤冷卻后的面包樣品冷凍干燥,磨粉過80目篩,正己烷脫脂[10]后用于分析。

1.2.3 纖維素酶活力測(cè)定

1.2.3.1 粗酶液提取和酶活的計(jì)算 稱取5.0 g發(fā)酵麥麩,加入20 mL乙酸鹽緩沖液(0.1 mol/L,pH5.0),恒溫振蕩提取1 h(30 ℃,180 r/min),冷凍離心(10000×g,20 min)后,收集上清液4 ℃保存,適當(dāng)稀釋后用于酶活分析[11]。

按式(1)計(jì)算酶活,結(jié)果表示為每克(g)發(fā)酵麥麩中含有的酶活量U,1個(gè)酶活力單位(U)表示為:每分鐘底物轉(zhuǎn)化為1 μmol產(chǎn)物所需的酶量。

式(1)

式中:E為酶活力(U/g);c為標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得產(chǎn)物量(μmol);n為稀釋倍數(shù);t為反應(yīng)時(shí)間(min);m為麥麩質(zhì)量(g)。

1.2.3.2 內(nèi)切葡聚糖酶活力的測(cè)定 將0.5 mL CMC-Na溶液(2%)加入到10 mL試管中,50 ℃預(yù)熱5 min。加入0.5 mL粗酶液,恒溫30 min。結(jié)束后加1.5 mL DNS溶液,在沸水中保持5 min,冰水冷卻;加水補(bǔ)足至刻度線,在540 nm下測(cè)定吸光值?？瞻捉M先放入1.5 mL DNS溶液,再加入0.5 mL粗酶液和0.5 mL CMC-Na溶液[11]。在相同條件下,以2.0～12.0 μmol/mL的葡萄糖溶液繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(y=0.1634x-0.1139,R2=0.9993)，計(jì)算所測(cè)定吸光值下的產(chǎn)物量,由式(1)計(jì)算酶活。

1.2.3.3 外切葡聚糖酶活力的測(cè)定 將100 μL粗酶液與1.8 mL乙酸鹽緩沖液(0.1 mol/L,pH5.0)混合,40 ℃保溫5 min。后加入100 μL底物pNPC溶液(10 mol/L),空白組用100 μL緩沖液替代粗酶液。準(zhǔn)確反應(yīng)10 min,迅速加入1 mL Na2CO3溶液終止反應(yīng),在400 nm處測(cè)量吸光值。在該條件下,以0.01～0.06 μmol/mL的pNP溶液繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(y=18.36x+0.0144,R2=0.9999)，計(jì)算所測(cè)定吸光值下的產(chǎn)物量,由式(1)計(jì)算酶活。

1.2.3.4β-葡萄糖苷酶活力的測(cè)定 將100 μL粗酶液、1.8 mL乙酸鹽緩沖液(40 ℃預(yù)熱)和100 μL底物pNPG(20 mmol/L)混合均勻,40 ℃保溫10 min,用1 mol/L Na2CO3溶液終止反應(yīng),于400 nm處測(cè)定吸光值,以緩沖液作空白對(duì)照。以0.01～0.06 μmol/mL的pNP溶液為標(biāo)樣繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(y=18.36x+0.0144,R2=0.9999)，計(jì)算所測(cè)定吸光值下的產(chǎn)物量,由式(1)計(jì)算酶活。

1.2.4 膳食纖維組成分析 參照GB 5009.88-2014法[10],干燥樣品經(jīng)過酶解去除蛋白質(zhì)和淀粉后,經(jīng)過乙醇沉淀、抽濾(或酶解后直接抽濾),洗滌殘?jiān)?干燥稱量,分析發(fā)酵麥麩及面包中總膳食纖維、可溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維含量。

1.2.5 還原糖含量測(cè)定 參考GB 5009.7-2016法[12],采用0.1 mol/L NaOH鈍化麥麩中的酶,乙酸鋅和亞鐵氰化鉀溶液使蛋白質(zhì)、淀粉等大分子發(fā)生沉淀,過濾后得到澄清透明提取液。采用DNS法在540 nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度。以0.2～0.7 mg/mL的葡萄糖溶液繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(y=2.0609x-0.2672,R2=0.9992)，計(jì)算還原糖的含量。

1.2.6 面包烘焙品質(zhì)測(cè)定 參照GB/T 20981-2007法[13]測(cè)定面包(冷卻2 h)體積(表示為mL);參照GB 5009.3-2016法[14],測(cè)定面包芯水分含量;參考鐘京等[15]方法,面包被切成1 cm薄片,用質(zhì)構(gòu)儀(TPA模式)對(duì)中心完整均勻的兩片面包進(jìn)行質(zhì)構(gòu)分析。測(cè)定參數(shù):探頭型號(hào)P/36,測(cè)試前速率3.0 mm/s,測(cè)試速率1.0 mm/s,測(cè)試后速率3.0 mm/s,壓縮程度50%,觸發(fā)力5 g,壓縮時(shí)間間隔1 s。

1.2.7 面包氣孔結(jié)構(gòu)分析 將1.2.2中冷卻后(2 h)的面包切成1 cm厚的薄片,用HP掃描儀進(jìn)行圖像收集,分辨率為600 dpi,參考鐘京等[15]方法利用Image J對(duì)麥麩面包圖像進(jìn)行分析,每片面包樣品至少取5個(gè)不同點(diǎn),得到面包的氣孔稠密度(CD,cells/cm2)和氣孔表面積分率(AF,%)。

1.2.8 阿拉伯木聚糖組成分析 將1.0 g面包樣品與20 mL去離子水在搖床中振蕩提取水溶性阿拉伯木聚糖(SAX)(20 ℃,150 r/min,30 min),把提取物進(jìn)行冷凍離心(5000 r/min,10 min)[16]。取1 mL上清液、1 mL去離子水和10 mL新鮮的反應(yīng)液(1 g間苯三酚溶于5 mL無水乙醇,2 mL鹽酸,110 mL乙酸,1 mL 17.5 g/L葡萄糖)到具塞玻璃管?？偘⒗揪厶菧y(cè)定是直接將0.1 g麥麩樣品懸浮在2 mL去離子水中,再與反應(yīng)液混合[17]。將玻璃管放入沸水反應(yīng)25 min,冰水混合物降溫,測(cè)定吸光值。以D-木糖為標(biāo)品,橫坐標(biāo)是木糖濃度,縱坐標(biāo)是兩處吸光值之差,兩個(gè)波長(zhǎng)分別為510 nm和552 nm,按式(2)計(jì)算阿拉伯木聚糖含量。

式(2)

式中:W為阿拉伯木聚糖含量(mg/g);c為標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得木糖含量(mg);0.88為轉(zhuǎn)換因子;n為稀釋倍數(shù);m為樣品質(zhì)量(g)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有實(shí)驗(yàn)至少重復(fù)3次,結(jié)果表示為(平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差)。采用Microsoft Office Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,應(yīng)用SPSS 20.0進(jìn)行顯著性分析(p<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 酵母菌產(chǎn)β-葡萄糖苷酶能力

圖1表示從馬克斯克魯維酵母菌體沉淀、上清液、破碎液、破碎上清液、破碎沉淀中得到的β-葡萄糖苷酶的酶活力,其中菌體沉淀中酶活力最高(33.46 U/g),這與大多數(shù)乳酸菌產(chǎn)的β-葡萄糖苷酶活力[10,15]相似。培養(yǎng)基上清液中的β-葡萄糖苷酶是由酵母菌產(chǎn)生并分泌到胞外所致,為6.98 U/g。萬振堂等[18]從20種乳酸菌中篩選到10株具有產(chǎn)胞外β-葡萄糖苷酶的乳酸菌,其中粗酶液最高酶活可達(dá)54.74 U/g,而Pérez-Martín等[9]從紅酒樣中篩選出35株具有β-葡萄糖苷酶活力的乳酸菌,這些乳酸菌的酶活主要集中在菌體沉淀和破碎沉淀,發(fā)酵上清液中未檢測(cè)到酶活;張哲等[19]對(duì)比了5株不同植物乳桿菌產(chǎn)β-葡萄糖苷酶的能力,在上清液和破碎上清液中均沒有檢測(cè)到明顯的酶活。超聲波處理有助于釋放細(xì)胞壁、細(xì)胞膜間隙酶及胞內(nèi)酶,破碎液中可檢測(cè)到的酶活通常高于菌體沉淀[20],這與本研究結(jié)果不一致,這是由菌株品種不同所決定的[9]。圖1顯示破碎液中的β-葡萄糖苷酶活力主要存在于破碎沉淀中,破碎上清液中只有0.74 U/g,說明馬克斯克魯維酵母的β-葡萄糖苷酶主要附著在細(xì)胞壁或細(xì)胞膜,胞內(nèi)可溶酶較少。因此,馬克斯克魯維酵母具有產(chǎn)胞外β-葡萄糖苷酶的能力,但大部分屬于胞內(nèi)酶,這部分酶可能是細(xì)胞壁、細(xì)胞膜結(jié)合酶,也可能位于細(xì)胞膜與細(xì)胞壁間的周質(zhì)腔中的酶。

圖1 酵母菌胞外及胞內(nèi)產(chǎn)β-葡萄糖苷酶活力Fig.1 Extracellular and intracellular β-glucosidase activity produced by yeast注:圖中不同小寫字母表示組間存在顯著性差異(p<0.05);圖3同。

2.2 發(fā)酵麥麩中纖維素酶活力變化

圖2顯示了麥麩發(fā)酵過程中內(nèi)、外切葡聚糖酶及β-葡萄糖苷酶活力變化。整個(gè)發(fā)酵過程中,內(nèi)切葡聚糖酶表現(xiàn)出先增加再下降后穩(wěn)定的趨勢(shì),在6 h其活力增加至麥麩初始發(fā)酵酶活的3倍,發(fā)酵后期(30～48 h)酶活力保持在0.3 U/g。其活力遠(yuǎn)低于現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道的非食用型菌株,羅奉奉等[8]從土壤中篩選的芽孢桿菌內(nèi)切纖維素酶活力為14 U/mL;張素敏等[7]選育的里氏木霉內(nèi)切葡聚糖酶活力高達(dá)86 U/g。發(fā)酵0～48 h,外切葡聚糖酶活力從2.85 U/g增加至6.06 U/g,增加了1.1倍。發(fā)酵前期(0～18 h)β-葡萄糖苷酶活力保持較高的增長(zhǎng)速率,一方面是由于內(nèi)、外葡聚糖酶活力較高,為β-葡萄糖苷酶提供足夠的底物;另一方面是由于馬克斯克魯維酵母分泌了大量胞外β-葡萄糖苷酶(如圖1)。發(fā)酵后期,麥麩中酶作用趨于平衡使β-葡萄糖苷酶活力變化趨緩,但因底物充足仍保持在較高水平。

圖2 麥麩發(fā)酵過程中內(nèi)、外切葡聚糖酶及β-葡萄糖苷酶活力Fig.2 Changes in enzyme activities of endoglucanase,exoglucanase and β-glucosidase during wheat bran fermentation

2.3 發(fā)酵麥麩中膳食纖維含量及還原糖含量變化

圖3顯示了麥麩發(fā)酵過程中膳食纖維含量和還原糖含量變化。發(fā)酵麥麩中總膳食纖維含量變化范圍為40.65～46.21 g/100 g,可溶性膳食纖維(SDF)變化范圍為1.8～5.8 g/100 g,明顯低于文獻(xiàn)[21],這與麥麩來源及發(fā)酵工藝密切相關(guān)。發(fā)酵過程中,不溶性膳食纖維(IDF)含量持續(xù)下降(從0 h的45.38 g/100 g下降至48 h的38.30 g/100 g),主要是因?yàn)辂滬熤卸喾N纖維素酶(如圖2)促進(jìn)纖維素溶解。發(fā)酵0～30 h,可溶性膳食纖維(SDF)含量從0.83 g/100 g持續(xù)增加至2.50 g/100 g;發(fā)酵30～48 h,SDF含量略有下降,可能是因?yàn)榘l(fā)酵后期(30～48 h)IDF溶解速率減緩,外切葡聚糖酶及β-葡萄糖苷酶將現(xiàn)有的SDF降解成二糖或單糖,不在測(cè)量范圍內(nèi)[16]。

圖3 麥麩發(fā)酵過程中IDF、SDF及還原糖含量變化Fig.3 Changes in IDF,SDF and reducing sugar content during wheat bran fermentation

麥麩中還原糖含量約為1.07 g/100 g,主要是葡萄糖和果糖(數(shù)據(jù)未給出)。發(fā)酵6 h,發(fā)酵麥麩中還原糖含量急劇增加至15.2 g/100 g,相比0 h提升了13倍,這與發(fā)酵麥麩中β-葡萄糖苷酶活力直接相關(guān),且與內(nèi)切纖維素酶活力變化趨勢(shì)相同。發(fā)酵6 h之后,還原糖含量逐漸下降,且最終濃度維持在3.5～4.0 g/100 g范圍內(nèi)。這是由于馬克斯克魯維酵母利用還原糖生產(chǎn)乙醇,發(fā)酵30 h之后,還原糖消耗和積累趨于平衡。這與李鋒等[22]研究結(jié)果一致。

2.4 麥麩面包制作過程中還原糖含量變化

由表2可知，麥麩面團(tuán)攪拌后,含有發(fā)酵麥麩的面團(tuán)(D2和D4)中還原糖含量分別為13.95和16.54 g/100 g,顯著高于D1和D3(p<0.05),攪拌雖然對(duì)還原糖含量有影響,但其差異主要是原料中還原糖含量差異引起的。攪拌后,D1和D3中還原糖含量相當(dāng),說明攪拌過程中木聚糖酶對(duì)面團(tuán)貢獻(xiàn)極少。盡管醒發(fā)過程中酵母會(huì)消化還原糖,但在4種面團(tuán)中還原糖含量都顯著增加(p<0.05),說明醒發(fā)過程中各種纖維素酶表現(xiàn)出較高活力而作用于纖維素，從而生成了較多的還原糖。馬榕燦等[23]也認(rèn)為發(fā)酵前期(0～2 h)是還原糖快速積累的階段。相比D2和D4,D3中還原糖含量增幅較少,可能是因?yàn)槟咎钦歼€原糖比例較小。焙烤時(shí),面團(tuán)中還原糖類和氨基化合物發(fā)生美拉德反應(yīng)生成一些難溶性聚合物,導(dǎo)致4種面團(tuán)中還原糖含量有所下降。整體而言,相比木聚糖酶,發(fā)酵麥麩對(duì)面包面團(tuán)中還原糖含量影響最明顯。

表2 面團(tuán)攪拌、醒發(fā)及焙烤后還原糖含量變化Table 2 Changes of reducing sugar content after dough mixing,fermentation and baking

2.5 麥麩面包烘焙學(xué)特性

發(fā)酵麥麩對(duì)面包烘焙學(xué)特性的影響如表3所示。除了面團(tuán)膨脹體積,面包比容還受到面包水分含量(質(zhì)量)的影響,因此,本研究中僅對(duì)比了面包的體積。含有20%麥麩的B1面包含有大量的難溶性纖維素及半纖維素,面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較差,面包體積僅為355 mL。相比B1面包,B2和B3面包體積分別提高了8.17%和3.66%,而B4面包提高了12.39%。這是由于AX溶解在水中形成黏稠溶液,提高了氣孔膜的延伸性和耐受性,在焙烤過程中泡膜更加穩(wěn)定、不易破裂[24]。

表3 發(fā)酵處理對(duì)麥麩面包烘焙學(xué)特性的影響Table 3 Effects of fermented treatment on baking properties of wheat bran enriched bread

表3顯示,發(fā)酵麥麩及木聚糖酶都可以提高面包芯水分含量,可能是因?yàn)榘l(fā)酵麥麩中的天然酶及添加的木聚糖酶降低了水不溶性阿拉伯木聚糖(WUAX)交聯(lián)度,使其溶脹持水能力增強(qiáng)[24];面團(tuán)攪拌、醒發(fā)和焙烤階段,木聚糖酶持續(xù)發(fā)揮作用,WUAX降解后其吸附的水分釋放出來,重新分布在面包中[25]。值得一提的是,B4面包芯硬度只有267.67 g,這表明B4面包具有較柔軟的面包芯結(jié)構(gòu)。這都?xì)w因于馬克斯克魯維酵母發(fā)酵麥麩中的內(nèi)源酶、酵母代謝酶及添加的木聚糖酶活力[21]。與B1相比，B2、B3及B4的彈性顯著提高(p<0.05),這與面筋強(qiáng)度直接相關(guān),說明發(fā)酵麥麩及木聚糖酶(尤其是發(fā)酵麥麩)對(duì)面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有一定的優(yōu)化作用。

2.6 麥麩面包氣孔結(jié)構(gòu)

氣孔稠密度(CD)即面包芯單位面積含有的氣孔個(gè)數(shù),它與面團(tuán)體系中面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的交聯(lián)程度、蛋白質(zhì)與淀粉之間的相互作用有關(guān)。CD值越大,說明面包芯內(nèi)部組織越細(xì)膩[12,23]。表4顯示B2和B4的CD值顯著高于B1和B3(p<0.05),這可能是因?yàn)榘l(fā)酵麥麩中的纖維素酶降解了難溶性纖維素片段,保護(hù)了面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的完整性。B2和B3的CD值都顯著高于B1(p<0.05),B2和B4間不存在顯著差異,這說明發(fā)酵麥麩對(duì)面包氣孔稠密度起決定性作用。

表4 發(fā)酵處理對(duì)麥麩面包芯氣孔稠密度和表面積分率的影響Table 4 Effects of fermented treament on pores density and specific area ratio of wheat bran enriched bread

氣孔表面分率可以間接的反映氣孔的持氣率和穩(wěn)定性,與氣孔的界面性質(zhì)有關(guān)[15]。由表4可知,氣孔表面分率大小為B4>B2>B3>B1,這說明木聚糖酶及發(fā)酵處理可協(xié)同提高面包AF值。此外,面包的氣孔表面分率在一定程度上反應(yīng)了面團(tuán)的氣體包裹量,且與面包體積趨勢(shì)(如表3)保持一致。制作的4種麥麩面包芯氣孔結(jié)構(gòu)如圖4所示,B1中氣孔分布不均勻,形狀不規(guī)則,且出現(xiàn)明顯破裂成片的現(xiàn)象,這都是因?yàn)殡y溶性纖維素顆粒從空間結(jié)構(gòu)上刺破氣孔[27]。B3中氣孔破裂現(xiàn)象有所緩解,氣孔較大且邊緣光滑;而B2和B4中無明顯大型不規(guī)則氣泡,氣孔細(xì)密,且分布均勻。因此認(rèn)為,發(fā)酵麥麩面包芯更加細(xì)膩光滑,面包品質(zhì)顯著提升。

圖4 發(fā)酵處理對(duì)麥麩面包氣孔分布的影響Fig.4 Effects of fermented treatment on pores distribution of wheat bran enriched bread注:A是儀器掃描圖,B是Image J處理圖;圖像掃描的分辨率為600 dpi,面包芯掃描圖像截取大小為3.0 cm×3.0 cm。

2.7 麥麩面包膳食纖維組成

如表5所示,麥麩和發(fā)酵24 h麥麩中TDF含量范圍為13.95～14.61 g/100 g。根據(jù)EC1924/2006營(yíng)養(yǎng)與健康法規(guī),將膳食纖維含量超過6%的面包定義為高膳食纖維面包,本研究制作的4種面包中總膳食纖維含量范圍為13.95%～14.61%,都屬于高膳食纖維面包范疇。盡管發(fā)酵麥麩面包中總膳食纖維含量低于麥麩面包,但在4種面包膳食纖維含量不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)(p>0.05)差異。含有發(fā)酵麥麩的B2和B4中,SDF含量分別為4.12、4.37 g/100 g,顯著高于B1和B3(p<0.05)。

表5 發(fā)酵處理對(duì)麥麩面包膳食纖維組成的影響Table 5 Effects of fermented treatment on dietaryfiber components of wheat bran enriched bread

2.8 麥麩面包阿拉伯木聚糖組成

阿拉伯木聚糖(AX)是膳食纖維重要的組成部分,表6顯示發(fā)酵處理對(duì)麥麩面包中阿拉伯木聚糖組成產(chǎn)生影響。在4種面包中阿拉伯木聚糖含量范圍為18.69～18.87 mg/g,不存在顯著差異。B2、B3中可溶性阿拉伯木聚糖(SAX)含量分別為8.62和7.66 mg/g,顯著高于B1(p<0.05),說明發(fā)酵處理和木聚糖酶有助于阿拉伯木聚糖的降解;而且B4中SAX含量擁有最高值9.73 mg/g,說明發(fā)酵處理和木聚糖酶的共同作用能更好地促進(jìn)阿拉伯木聚糖溶解。

表6 發(fā)酵處理對(duì)麥麩面包阿拉伯木聚糖組成的影響Table 6 Effects of fermented treatment on araboxylan components of wheat bran enriched bread

3 結(jié)論

馬克斯克魯維酵母具有較強(qiáng)的生產(chǎn)胞外β-葡萄糖苷酶的能力。麥麩發(fā)酵過程中,外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶活力不斷提高,而內(nèi)切葡聚糖酶活力先增加后下降,發(fā)酵6 h活力最高;IDF含量不斷下降,而還原糖含量在發(fā)酵6 h后提升13倍,與內(nèi)切葡聚糖酶活力變化趨勢(shì)相同。麥麩面團(tuán)攪拌、醒發(fā)后,還原糖含量不斷增加,且D2和D4增加效果最明顯。相比B1和B3,B2和B4面包體積顯著提高(p<0.05),彈性增強(qiáng)且保水性能好,面包芯氣孔更加細(xì)膩均勻。制作的4種面包中總膳食纖維(TDF)和阿拉伯木聚糖(AX)含量沒有顯著差異,而添加發(fā)酵麥麩及木聚糖酶都能促進(jìn)面包中IDF和AX溶解。因此,馬克斯克魯維酵母發(fā)酵麥麩作為天然纖維素酶來源,在麥麩面包中具有較好的應(yīng)用價(jià)值。