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首页 » 常识 » 常识 » 高产植酸酶乳酸菌发酵对黑豆面包蛋白质品质
TUhjnbcbe - 2021/6/22 18:20:00
烘焙食品已成为世界主流食品,而随着人们消费水平的不断提高,营养单一的普通小麦面包已经越来越不能满足人们的需求。近年来,使用豆粉对谷物类食品进行营养品质强化已经被认为是一种良好的方法。其中黑豆由于高蛋白、营养丰富的特点得到深入研究。但和大部分豆类一样,黑豆也含有多种抗营养因子,其中植酸含量(干物质)较高,可达(18.32±1.18)mg/g;植酸具有结合食物中带正电荷的蛋白质、氨基酸的能力,得到的复合物不溶,人体在消化过程中难以吸收。用酸面团技术减少植酸含量,改善面包蛋白质和烘焙品质已被证明是一种简单、低成本和成功的生物技术。使用含有植酸酶活力的乳酸菌发酵酸面团可能是提高面包蛋白质和烘焙品质的一种天然工具。江南大学食品科学与技术国家重点实验室的罗昆、曹伟超和黄卫宁*等人使用高产植酸酶乳酸菌发酵黑豆粉,以小麦面包、黑豆面包和不含植酸酶黑豆酸面团面包为对照,探究高产植酸酶乳酸菌发酵对面包蛋白质品质和烘焙特性的影响,旨在为开发功能性黑豆面包提供一定的理论参考。

1酸面团发酵过程中pH值、TTA和菌落数变化

如图1所示,2株菌都能在酸面团中良好生长。酸面团中L-19和K-12的初始接种量均为CFU/g左右,在经过短暂生长延滞期后即进入对数增长期。发酵至12h,L-19进入稳定期,活菌数保持在5.4×CFU/g,K-12进入稳定期相对较慢,需发酵至14h,稳定在3.6×CFU/g。但在发酵后期(32~36h),2株乳酸菌均出现不同程度的衰败。因此,选择30h作为酸面团发酵时间,再将酸面团加入到面包制作中,使得2株菌在未进入衰亡期前,在酸面团中有效积累有机酸、酶、风味化合物等代谢物质,有利于植酸等抗营养因子的减少,提高面包品质。

如图2所示,随着发酵时间的延长,两种酸面团pH值都显著降低,这可能是因为乳酸菌发酵黑豆酸面团过程中,会产生乳酸、乙酸等有机酸,导致酸的积累。最终,L-19黑豆酸面团pH值稳定在4.05左右,K-12黑豆酸面团pH值稳定在4.12左右。两种酸面团TTA的变化趋势与pH值变化都呈负相关,但在发酵30h后,TTA略有上升,而酸面团pH值却保持稳定。这可能是因为黑豆粉中灰分相对较高,对酸具有一定的缓冲作用。

2发酵过程中酸面团蛋白酶活性

如图3所示,随着发酵的进行,两种黑豆酸面团中α-氨基态氮含量都不断提高,蛋白水解活性增大。因此这也解释了在发酵前期,两种黑豆酸面团中α-氨基态氮含量增长速度缓慢的原因:α-氨基态氮在乳酸菌生长过程中作为氮源会被部分消耗,而在进入稳定期后,氮源消耗减少,α-氨基态氮含量不断积累。发酵至30h,L-19和K-12黑豆酸面团α-氨基态氮含量分别达到5.59、5.12μmol/g,表明L-19黑豆酸面团中蛋白水解活性更大。

3面包植酸、蛋白含量和IVPD

结果显示,小麦面包WB中植酸含量为1.54mg/g,添加黑豆粉后,植酸含量上升至6.46mg/g。而添加黑豆酸面团的L-19SDB和K-12SDB植酸含量分别降低至2.54mg/g和4.84mg/g。其中相比于黑豆面包BB,L-19SDB植酸降解率最大,为60.68%。不产植酸酶乳酸菌K-12发酵黑豆酸面团后,其制成的面包植酸含量也降低,可能是由于低pH值环境下,内源性植酸酶被激活。但内源性植酸酶活性相对不高,对植酸含量降解有限,产植酸酶乳酸菌L-19的加入,显著降低了植酸含量(P<0.05)。添加黑豆粉后,BB中蛋白质含量得到提高,但SDB组与BB组相比并未发生显著变化(P>0.05)。IVPD是食品蛋白质最重要、最直观的营养评价指标之一。添加黑豆粉后,IVPD值降低至64.70%,这可能是因为黑豆粉含较高的可以与蛋白质相结合的抗营养物质(单宁、植酸)影响消化。而添加酸面团后,黑豆面包IVPD值分别升高至73.93%和67.78%。可以看出酸面团发酵显著提高黑豆面包的IVPD(P<0.05)。在乳酸菌发酵过程中,大分子蛋白被降解,使其更易被消化吸收,因而营养价值得到提高。而相比于K-12SDB,L-19SDB的IVPD值更高,可能源于植酸酶分解了体系中的植酸蛋白质复合物,释放出蛋白质,提高其生物利用度。

4面包游离氨基酸组成分析

图4显示不同面包(WB、BB、L-19SDB、K-12SDB)的游离氨基酸含量。相对于小麦粉,黑豆粉中蛋白质含量较高,富含多种氨基酸,因此在氨基酸组成分析中,黑豆面包BB总游离氨基酸含量(.23mg/kg)是小麦面包WB(.73mg/kg)的1.52倍。经乳酸菌发酵后,得益于蛋白水解的加强,两种酸面团(L-19、K-12)面包中总游离氨基酸含量分别达到了.91mg/kg和.35mg/kg,远高于WB和BB。同时,L-19SDB总游离氨基酸含量比K-12SDB增加16.73%,这与图3结果相符。产植酸酶乳酸菌的发酵对蛋白质质量的提高也体现在氨基酸谱上(图4)。与WB和BB相比,L-19SDB和K-12SDB中,所有必需氨基酸含量均增加。以典型的赖氨酸为例,由于小麦粉中赖氨酸含量较低,黑豆粉中球蛋白含量较高,且其中赖氨酸组成较为丰富,因此黑豆粉的添加,可以与缺乏赖氨酸的谷类形成蛋白质的互补作用。经过发酵后,这种作用更加明显,K-12SDB赖氨酸含量可以达到.97mg/kg,为WB的2.23倍。同时,得益于植酸的降解、蛋白水解活性的提高,高产植酸酶乳酸菌L-19SDB在氨基酸组成分析上表现的更好,其赖氨酸含量为K-12SDB的1.31倍。

5面包蛋白质营养特性分析

结果显示,WB中E/T为21.41%,添加黑豆粉后,BB中E/T上升为24.32%,经过乳酸菌发酵后,L-19SDB和K-12SDB的E/T值更是达到了37.44%和35.28%。总体而言,面包EAAI介于60.4~71.29之间,且L-19SDB的EAAI最高。同样,L-19SDB的BV也为最高(66.01)。EAAI表示样品中必需氨基酸与参考样品之比,BV反映食用后人体可能保留的氮。而反映蛋白质支持体质量增加能力的PER对于WB和BB并没有显著差异(P>0.05),但添加黑豆粉后PER值略有提高,经过发酵后,酸面团组PER值都显著提升(P<0.05)。同时,NI结合了定性和定量因素,被认为是蛋白质品质的全球预测指标。虽然高产植酸酶L-19SDB的NI与K-12SDB并无显著差异,但是也略有提高,并且相对于WB和BB,都显著提升(P<0.05)。

6感官评定

由图5可知,L-19SDB的整体接受度最高,且单纯添加黑豆粉的面包(BB)整体接受度最低。豆类蛋白的添加会对小麦面筋产生稀释作用,导致面团面筋强度的减弱从而影响面包整体质构特性,这与柔软度和内部结构评分结果较低一致。而在风味评分方面,酸面团面包评分最高,特别是L-19SDB组。黑豆粉经过高产植酸酶乳酸菌L-19发酵后,由于蛋白质更高程度降解,以及游离氨基酸大量的生成,一定程度上抑制了“豆腥味”,以及利用风味前体(氨基酸)生成相应的风味物质,从而掩盖了部分“豆腥味”。在整体可接受度上,L-19SDB评分为7.72,表现最好。

7面包烘焙特性分析

结果显示,相比于其他3组,黑豆面包BB比容最小,硬度最大,咀嚼性最差。黑豆粉是无面筋体系,替代小麦粉后,豆类蛋白质对小麦面筋产生一定的稀释作用,使面筋网络结构遭到破坏,面包整体品质变差。经酸面团发酵后,面包品质得到改善,L-19SDB和K-12SDB的比容相比黑豆面包BB分别提高31.45%和23.59%,硬度降低68.79%和56.59%,咀嚼性值降低64.05%和57.16%,弹性也有所提高,这与上述感官评定结果一致,酸面团组整体接受度都要高于黑豆面包组。

结果显示,SDB组CD值均大于黑豆面包BB。AF表示为气孔总面积与图像总面积的百分比,间接反映面包内部芯囊结构的稳定性和持气能力。添加黑豆粉后,面包AF值显著减小(P<0.05),与上述比容全质构结果相似。而酸面团组,特别是L-19SDB的CD值和AF值较其他组有明显优势,其芯囊组织更加均匀,更加细腻(图6)。

结论

酸面团面包蛋白质营养品质和烘焙品质都得到明显的改善,其中L-19SDB效果最显著。与BB相比,L-19SDB植酸含量下降60.68%,IVPD值由64.70%升高至73.93%。并且L-19酸面团蛋白酶活性更高,L-19SDB总氨基酸含量为WB的2.64倍,BB的1.73倍。同时与其他3组相比,L-19SDB有更好的氨基酸特征,更高的蛋白质BV。面包烘焙品质方面,L-19SDB和K-12SDB相比黑豆面包BB比容分别提高了31.45%和23.59%,硬度降低68.79%和56.59%。通过ImageJ分析发现,L-19SDB芯囊组织更加均匀,更加细腻,且有更高的整体可接受度(7.72分)。结果表明,高产植酸酶乳酸菌发酵黑豆在降低小麦-黑豆面包植酸含量和改善蛋白质营养品质和烘焙特性方面具有良好的应用潜力。

本文《高产植酸酶乳酸菌发酵对黑豆面包蛋白质品质及烘焙特性的影响》来源于《食品科学》年42卷6期-页,作者:罗昆,曹伟超,马子琳,武盟,OmediJacobOJOBI,郑建仙,黄卫宁,李宁,FilipARNAUT。DOI:10./spkx---。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

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