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

(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.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,但麥麩會對面包質(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);對硝基苯基-β-D-吡喃葡萄糖苷(pNPG)、對硝基苯纖維二糖苷(pNPC)、對硝基苯(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Brookfield公司;HP掃描打印機(jī) 惠普中國有限公司;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下測定吸光值。空白組先放入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處測定吸光值,以緩沖液作空白對照。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波長下測定吸光度。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)測定 參照GB/T 20981-2007法[13]測定面包(冷卻2 h)體積(表示為mL);參照GB 5009.3-2016法[14],測定面包芯水分含量;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)對中心完整均勻的兩片面包進(jìn)行質(zhì)構(gòu)分析。測定參數(shù):探頭型號P/36,測試前速率3.0 mm/s,測試速率1.0 mm/s,測試后速率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)酵上清液中未檢測到酶活;張哲等[19]對比了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,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面團(tuán)貢獻(xiàn)極少。盡管醒發(fā)過程中酵母會消化還原糖,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)酵麥麩對面包氣孔稠密度起決定性作用。

表4 發(fā)酵處理對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(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。