張 慶， 鐘 京， 王 鳳， 宋煥祿， 黃衛(wèi)寧， Rayas-Duarte Patricia

(1.江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇無錫 214122;2.北京工商大學(xué)食品學(xué)院，北京 100048;3.俄克拉荷馬州立大學(xué)農(nóng)產(chǎn)品與食品研究中心，美國俄克拉荷馬州斯蒂爾沃特 74078－6055)

編者按:食品講究色香味形，故香和味是食品重要的品質(zhì)指標(biāo).食用香精是食品制造業(yè)中不可或缺的重要添加劑，起到了增香、矯味、彌補(bǔ)加工損失等的作用.通過對(duì)食品或食用香精中特征風(fēng)味物質(zhì)的分析測定，可以掌握食品或食用香精中起關(guān)鍵作用的風(fēng)味賦予(flavor-impact)物質(zhì)的本質(zhì)，這對(duì)優(yōu)化食品或食用香精加工或儲(chǔ)藏條件，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，具有重要意義.(欄目主持人:宋煥祿教授)

植物乳桿菌燕麥酸面團(tuán)發(fā)酵面包風(fēng)味化合物的特征

張 慶1， 鐘 京1， 王 鳳1， 宋煥祿2， 黃衛(wèi)寧1， Rayas-Duarte Patricia3

(1.江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇無錫 214122;2.北京工商大學(xué)食品學(xué)院，北京 100048;3.俄克拉荷馬州立大學(xué)農(nóng)產(chǎn)品與食品研究中心，美國俄克拉荷馬州斯蒂爾沃特 74078－6055)

應(yīng)用固相微萃取技術(shù)(SPME)和氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(GC-MS)分別對(duì)普通小麥面包、普通燕麥面包(含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%燕麥粉)、燕麥酸面團(tuán)面包(用10%燕麥酸面團(tuán)取代燕麥面包中10%的燕麥粉)以及燕麥酸面團(tuán)冷凍干燥(凍干)粉面包(用10%燕麥酸面團(tuán)凍干粉取代燕麥面包中10%的燕麥粉)中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行研究，考察植物乳桿菌燕麥酸面團(tuán)發(fā)酵劑及其凍干工藝對(duì)面包風(fēng)味的影響.結(jié)果表明:所有樣品中共檢測出57種風(fēng)味物質(zhì)，主要包括醇類、酸類、醛類、酯類、酮類、脂肪烴類，以及一些芳香族和雜環(huán)類化合物.醇類物質(zhì)的含量最高，其次是芳雜環(huán)類、醛類和酸類物質(zhì).與普通小麥面包相比，添加燕麥粉面包的風(fēng)味物質(zhì)種類更多;甲苯、庚醇、1，3-丙二醇二乙酸酯、辛酸共同存在于3種燕麥面包中，而在普通小麥面包中未檢測出.凍干過程中會(huì)喪失一些風(fēng)味物質(zhì)或風(fēng)味前體物質(zhì)，與燕麥酸面團(tuán)凍干粉面包相比，燕麥酸面團(tuán)面包中含有一些獨(dú)有風(fēng)味物質(zhì)，分別是雙乙酰、2-戊酮、庚酸乙酯、2-乙酰基噻唑、香葉基丙酮.

植物乳桿菌;燕麥酸面團(tuán);冷凍干燥;面包;揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

酸面團(tuán)是由谷物、水和具有活性的微生物，主要指乳酸菌和酵母菌，經(jīng)過發(fā)酵制得的一種面團(tuán)［1］.作為一種古老而傳統(tǒng)的面包發(fā)酵劑，具有改善面包質(zhì)構(gòu)、增強(qiáng)風(fēng)味、提高營養(yǎng)價(jià)值等的優(yōu)點(diǎn)［2－6］.植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum)是酸面團(tuán)發(fā)酵的重要起始菌株，屬于兼性同型發(fā)酵乳酸菌，能產(chǎn)生雙乙酰和羰基化合物等重要風(fēng)味物質(zhì)［7－8］.

燕麥作為一種多功能性谷物，含有大量高營養(yǎng)價(jià)值的物質(zhì)，是唯一獲得美國FDA健康認(rèn)證的谷物［9－11］.近幾年，燕麥的乳酸菌可發(fā)酵性及在其產(chǎn)品的應(yīng)用也越來越受到人們的關(guān)注［12］.Gupta等［13］利用乳酸菌發(fā)酵燕麥研制出了一種功能性飲料.張坤等［14］研究發(fā)現(xiàn)乳酸菌發(fā)酵對(duì)燕麥β-葡聚糖分子質(zhì)量分布和峰值分子量影響不大.

目前對(duì)酸面團(tuán)發(fā)酵改善面包風(fēng)味的研究主要集中于小麥及黑麥酸面團(tuán)［15－17］，關(guān)于燕麥酸面團(tuán)發(fā)酵及其冷凍干燥(凍干)工藝對(duì)面包風(fēng)味的影響研究罕有報(bào)道.冷凍干燥制品具有體積小、復(fù)水性能良好且保存使用方便等優(yōu)點(diǎn)［18］.固相微萃取技術(shù)(SPME)與氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(GC-MS)是準(zhǔn)確分析和鑒定食品風(fēng)味物質(zhì)的重要方法［19］，本實(shí)驗(yàn)采用SPME-GC/MS技術(shù)，研究燕麥酸面團(tuán)面包、燕麥酸面團(tuán)凍干粉面包中的特征揮發(fā)風(fēng)味物質(zhì)，同時(shí)與普通燕麥面包和普通小麥面包比較，考察酸面團(tuán)發(fā)酵劑及其凍干工藝對(duì)面包風(fēng)味的影響，為開發(fā)營養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨(dú)特的燕麥酸面團(tuán)面包提供參考.

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

燕麥粉，河北康希有限公司;小麥粉，中糧面業(yè)鵬泰有限公司.

即發(fā)活性干酵母，廣東梅山馬力酵母有限公司;植物乳桿菌Biogreen300，丹尼斯克(中國)有限公司;起酥油，東海糧油工業(yè)(張家港)有限公司.

1.2 儀器與設(shè)備

SPX－150C型恒溫恒濕培養(yǎng)箱，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;TH－B－402型超凈臺(tái)，無錫一凈凈化儀器設(shè)備廠;手提式滅菌鍋，上海三申醫(yī)療器械有限公司;冷凍干燥機(jī)，英國Labconco公司;5K5SSWH型攪拌機(jī)，美國Kitchenaid公司;醒發(fā)箱、烤箱，新麥機(jī)械(無錫)有限公司;Finnigan Trance MS氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國Finnigan公司;固相微萃取裝置、75 μm CAR/PDMS萃取頭，美國Supelco公司.

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 小麥粉和燕麥粉成分的測定

分別參照文獻(xiàn)［20］AACC方法(2000)44－15A、46－12、08－01和32－09測定小麥粉和燕麥粉的水分含量、粗蛋白含量、灰分含量和總膳食纖維含量.

1.3.2 植物乳桿菌燕麥酸面團(tuán)及其凍干粉的制備

燕麥粉與水的比例為1∶1(m/m)，將植物乳桿菌活化培養(yǎng)至對(duì)數(shù)生長后期，取其菌液4 500 r/min離心15 min，用無菌生理鹽水沖洗兩次后，加入水中與燕麥粉混合均勻，放入恒溫恒濕培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)溫度為28℃，培養(yǎng)時(shí)間為14 h.

將上述燕麥酸面團(tuán)灌入平板中，厚度0.8 cm，覆一層保鮮膜放入－40℃預(yù)凍，然后真空冷凍干燥48 h.樣品冷凍干燥后進(jìn)行磨粉，過100目篩，4℃儲(chǔ)藏備用.

1.3.3 面包的制備

不同面包的制作配方見表1，其中普通小麥面包為空白組，普通燕麥面包為對(duì)照組，燕麥酸面團(tuán)面包和燕麥酸面團(tuán)凍干粉面包為實(shí)驗(yàn)組.對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組中燕麥粉的量應(yīng)保持一致，均占總粉的20%.制作工藝:由于燕麥粉自身不含有面筋，且纖維含量較高，會(huì)破壞小麥面筋的充分形成.因此本實(shí)驗(yàn)采用后加燕麥粉的方法進(jìn)行攪面［21］.首先將小麥粉、酵母、鹽、糖、油及部分水混勻攪打至面筋充分?jǐn)U展，然后再加入燕麥粉、燕麥酸面團(tuán)或燕麥酸面團(tuán)凍干粉和剩余的水，慢攪至燕麥粉充分溶解后，室溫松弛10 min，分割 150 g/個(gè)，成型、裝盤，38 ℃，85%RH醒發(fā)90 min，上下火170/210℃烘焙20 min.

表1 不同面包的制作配方Tab.1 Ingredients of different breads

1.3.4 面包揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析

1.3.4.1 揮發(fā)性成分的頂空固相微萃取

將面包芯分割成約5 mm×5 mm×3 mm的碎片，放入15 mL SPME樣品瓶中，樣品約占瓶子體積的3/5，蓋好瓶蓋，把樣品瓶放入60℃恒溫水浴中，將老化好的萃取頭插入樣品瓶的上空，頂空萃取40 min，用手柄使纖維頭退回到針頭內(nèi)，拔出針頭進(jìn)樣.

1.3.4.2 GC-MS分析

色譜條件:DB－5MS毛細(xì)管色譜柱(60m×0.32 mm，1 μm);載氣 He 流量:恒流1.2 mL/min，分流10 mL/min，前2 min不分流，之后再分流，分流比為12∶1;升溫程序:起始溫度40℃，保留1 min，然后以6℃/min升溫至160℃，接著以10℃/min升溫至250℃，保留10 min.

質(zhì)譜條件:電離方式EI，進(jìn)樣孔溫度250℃，離子源溫度200℃，電子能量70 eV，發(fā)射電流200 μA，采集方式為全掃描，采集質(zhì)量范圍m/z為33～495 u.1.3.4.3 揮發(fā)性成分的定性定量分析

GC-MS圖譜經(jīng)計(jì)算機(jī)和人工檢索把每個(gè)峰同時(shí)與NIST Library和Wiley Library相匹配檢索定性，匹配度和純度大于900作為鑒定結(jié)果.化合物定量:按峰面積歸一化法計(jì)算相對(duì)百分含量.

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥粉和燕麥粉的基本組分

小麥粉和燕麥粉的組分情況見表2.

表2 小麥粉和燕麥粉的組分情況Tab.2 Component contents of wheat flour and oat flour

2.2 不同面包樣品揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的測定結(jié)果

圖1為不同面包中揮發(fā)性物質(zhì)的色譜圖，采用計(jì)算機(jī)檢索和人工解析各峰相應(yīng)的質(zhì)譜圖，按面積歸一法計(jì)算相對(duì)百分含量，分析結(jié)果見表3.

所有樣品中共檢測出57種風(fēng)味物質(zhì)，主要包括醇類、酸類、醛類、酯類、酮類、脂肪烴類，以及一些芳香族和雜環(huán)類化合物.醇類物質(zhì)的含量最高，其次是芳雜環(huán)類、醛類和酸類物質(zhì).不同樣品中風(fēng)味物質(zhì)種類和含量不同，燕麥酸面團(tuán)面包樣品中含有45種風(fēng)味物質(zhì)，燕麥酸面團(tuán)凍干粉面包和普通燕麥面包樣品中含有39種，普通小麥面包樣品中含有36種.有25種化合物共同存在于4種樣品中，其在普通小麥面包、普通燕麥面包、燕麥酸面團(tuán)面包、燕麥酸面團(tuán)凍干粉面包中的比例分別為97.33%，93.60%，89.33%，87.87%.酸面團(tuán)的添加增加了面包風(fēng)味物質(zhì)種類，改善了傳統(tǒng)面包的單一口味.

發(fā)酵基質(zhì)對(duì)于面包香氣的形成至關(guān)重要［22］，高灰分的燕麥粉能夠促進(jìn)揮發(fā)性物質(zhì)的生成，因此燕麥面包具有更濃郁的風(fēng)味［23］.甲苯、庚醇、1，3-丙二醇二乙酸酯、辛酸共同存在于3種不同的燕麥面包中，而在普通小麥面包中未檢測出.正辛醛、2-甲基-1，1-聯(lián)二苯-1-丙烯、(E)-2-壬烯醛、糠醇在普通燕麥面包中未檢測出，而存在于其他3種面包樣品中，且在兩種酸面團(tuán)面包中的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通小麥面包.這可能是由于燕麥粉的添加沖稀了小麥面包原有的風(fēng)味，而酸面團(tuán)則促進(jìn)了這些風(fēng)味物質(zhì)的生成.與燕麥酸面團(tuán)凍干粉面包相比，燕麥酸面團(tuán)面包中含有一些獨(dú)有風(fēng)味物質(zhì)，分別是雙乙酰、2-戊酮、庚酸乙酯、2-乙酰基噻唑、香葉基丙酮，說明酸面團(tuán)發(fā)酵劑凍干過程中會(huì)喪失一些風(fēng)味物質(zhì)或風(fēng)味前體物質(zhì).

分析不同面包揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)和類別，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表4.

表4為不同面包揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的類別統(tǒng)計(jì)結(jié)果.從表4中可看出，醇類物質(zhì)所占比例最高，為40%～49%.醇類物質(zhì)的風(fēng)味閥值較高，通常具有芳香、植物香、酸敗和土氣味［24］.4種樣品主要的醇類物質(zhì)為乙醇和戊醇.普通小麥面包中的醛類物質(zhì)相對(duì)含量遠(yuǎn)高于其他3種燕麥面包.酯類物質(zhì)的相對(duì)含量大小依次為燕麥酸面團(tuán)面包＞燕麥酸面團(tuán)凍干粉面包＞普通燕麥面包＞普通小麥面包.內(nèi)酯作為一類重要的風(fēng)味化合物［25］，酸面團(tuán)的引入促進(jìn)了內(nèi)酯的生成，使面包更富于椰香和果樣香氣.

乳酸菌利用可發(fā)酵糖產(chǎn)生有機(jī)酸，賦予食品酸味.較高含量酸類化合物的形成是酸面團(tuán)面包具有獨(dú)特風(fēng)味的重要原因［26］.由表4可見，與普通燕麥面包相比，燕麥酸面團(tuán)面包和燕麥酸面團(tuán)凍干粉面包的酸類物質(zhì)相對(duì)含量分別增加了101.43%和131.50%;與普通小麥面包相比，增幅分別為67.12%和92.08%.燕麥酸面團(tuán)面包中的有機(jī)酸相對(duì)含量較燕麥酸面團(tuán)凍干粉面包中的有機(jī)酸含量低，推測其原因是燕麥酸面團(tuán)中植物乳桿菌的活力較燕麥酸面團(tuán)凍干粉高［27］，其與面包酵母的協(xié)同作用更強(qiáng)，從而將更多的有機(jī)酸轉(zhuǎn)化成其他的風(fēng)味物質(zhì).這與感官分析的結(jié)果一致，燕麥酸面團(tuán)面包可以賦予面包更柔和的酸味.

芳香族和雜環(huán)類化合物是面包的重要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)［28－29］.糠醛、苯甲醛和苯乙醇含量較高，是芳雜環(huán)類化合物的重要組成部分.其中，糠醛是形成焦糊香氣的成分之一［30］.燕麥面包的芳雜環(huán)類化合物含量明顯高于普通小麥面包，這說明燕麥的引入增加了芳雜環(huán)類化合物的形成.燕麥酸面團(tuán)面包中的芳雜環(huán)類化合物含量最高，并獨(dú)有優(yōu)質(zhì)風(fēng)味物質(zhì)2-乙酰基噻唑.普通燕麥面包中含獨(dú)特的優(yōu)質(zhì)風(fēng)味物質(zhì)2，6-二甲基吡嗪和2-乙酰基呋喃.燕麥酸面團(tuán)面包和普通燕麥面包中均檢測出2-甲基吡嗪.

圖1 不同面包揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的氣相色譜圖Fig.1 GC-MS chromatograms of volatile compounds of different breads

表3 不同面包揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)GC-MS分析結(jié)果Tab.3 Composition of volatile flavor compounds in different breads determined by GC-MS

續(xù)表3

表4 不同面包揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的類別統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果Tab.4 Analytical results of volatile flavor compound sorts in different breads

3 結(jié)論

燕麥酸面團(tuán)面包中的風(fēng)味物質(zhì)類別最多，為45種，而普通小麥面包、普通燕麥面包和燕麥酸面團(tuán)凍干粉面包中分別為36種、39種和39種.有25種化合物共同存在于4種樣品中，乙醇含量最高，其次為戊醇、己醛、正己醇、苯甲醛、3-羥基-2-丁酮和糠醛.添加燕麥粉的面包風(fēng)味物質(zhì)種類增加，甲苯、庚醇、1，3-丙二醇二乙酸酯、辛酸共同存在于3種不同的燕麥面包中，而在普通小麥面包中未檢測出.與燕麥酸面團(tuán)凍干粉面包相比，燕麥酸面團(tuán)面包具有更柔和的酸味，且含有一些獨(dú)有風(fēng)味物質(zhì)，分別是雙乙酰、2-戊酮、庚酸乙酯、2-乙酰基噻唑、香葉基丙酮.

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(責(zé)任編輯:葉紅波)

Flavor Character of Bread with Oat Sourdough Fermented by Lactobacillus plantarum

ZHANG Qing1， ZHONG Jing1， WANG Feng1， SONG Huan-lu2， HUANG Wei-ning1，Rayas-Duarte Patricia3
(1.State Key Laboratory of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China;2.School of Food and Chemical Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China;3.Food and Agricultural Products Research Center，Oklahoma State University，Stillwater OK 74078-6055，USA)

Common wheat bread，common oat bread(20%(w/w)oat flour substitution)，oat sourdough bread(10%oat flour substitution+10%oat sourdough substitution)and freeze-dried oat sourdough bread(10%oat flour substitution+10%freeze-dried oat sourdough substitution)were analyzed for their volatile compound composition by solid phase micro-extraction/gas chromatography-mass spectrometry(SPME/GC-MS)in order to explore the effects of oat sourdough starter and freeze drying of sourdough on volatile flavor compounds of bread.The oat sourdough was fermented with starter culture of Lactobacillus plantarum.A total of 57 compounds were identified in the four breads，including alcohols，acids，aldehydes，esters，ketones，aliphatic compounds，aromatic and heterocyclic compounds.The most abundant volatile compound category in all samples was alcohols，followed by aromatic and heterocyclic compounds，aldehydes and acids.Breads supplemented with oat flour showed more kinds of volatile compounds.Toluene，heptanol，trimethylene acetate，caprylic acid were determined in oat breads but not in wheat bread.Some flavor compounds or flavor precursors were lost during freeze drying.Diacetyl，2-pentanone，ethyl heptanoate，2-acetylthiazole and geranylacetone were unique in oat sourdough bread.

Lactobacillus plantarum;oat sourdough;freeze drying;bread;volatile flavor compounds

TS213.2

A

1671-1513(2011)04-0012-07

2011－06－12

國家農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化基金項(xiàng)目(2009GB23600520);美國農(nóng)業(yè)部國際合作項(xiàng)目［A-(86269)］;國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(31071595，20576046);國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)(nycyz-14);加拿大農(nóng)業(yè)部國際交流與合作項(xiàng)目(CCSIC-Food-00107).

張 慶，女，碩士研究生，研究方向?yàn)楹姹嚎茖W(xué)、功能配料和食品添加劑;

黃衛(wèi)寧，男，教授，博士，主要從事食品烘焙與發(fā)酵技術(shù)、谷物食品化學(xué)方面的研究.通訊作者.