張書慶，鄭學(xué)玲，洪靜

（河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，河南鄭州 450001）

隨著膳食纖維在飲食結(jié)構(gòu)的作用越來越清晰，人們開始注重膳食纖維的攝入以期望達(dá)到健康飲食的標(biāo)準(zhǔn)[1,2]。小麥?zhǔn)侵饕墓阮愖魑镏?，其皮層和胚芽含有大量植物活性成分，如膳食纖維、酚類化合物、木質(zhì)素、維生素和礦物質(zhì)等[3]。小麥中的麩皮和胚芽是酚類等抗氧化劑的良好來源。膳食纖維主要由不溶性的木質(zhì)素、纖維素、半纖維素和一些可溶性阿拉伯木聚糖和β-葡聚糖組成[4]。雖然膳食纖維是一種有益成分，但同時(shí)高膳食纖維會(huì)對(duì)產(chǎn)品加工產(chǎn)生不利影響，如植酸會(huì)降低金屬離子利用率[5]，一些膳食纖維與面筋相互作用降低面團(tuán)穩(wěn)定性[6,7]，膳食纖維的表層絨毛會(huì)降低面團(tuán)發(fā)酵能力[8]，鑒于此，可通過機(jī)械處理、酶處理、生物發(fā)酵、蒸汽爆破、熱處理等手段提高富含麩皮產(chǎn)品其營(yíng)養(yǎng)特性和加工品質(zhì)[9,10]。

酸面團(tuán)發(fā)酵是一種重要的技術(shù)，在烘焙食品中應(yīng)用廣泛，對(duì)發(fā)酵食品的感官品質(zhì)、組織結(jié)構(gòu)、營(yíng)養(yǎng)和貨架期等特性有很大影響[11]。發(fā)酵是一個(gè)極其復(fù)雜的生化反應(yīng)過程，酸面團(tuán)中乳酸菌和酵母菌代謝產(chǎn)生的變化，如乳酸發(fā)酵、酸化、蛋白水解以及一些風(fēng)味化合物的合成，很大程度上會(huì)對(duì)制品營(yíng)養(yǎng)、功能和感官特性產(chǎn)生影響[12]。在發(fā)酵過程中通過環(huán)境變化激活多種內(nèi)源酶，如植酸酶、淀粉酶等，降低植酸對(duì)金屬離子的螯合[13,14]，增加淀粉的浸出和溶出，并釋放一些酚類和黃酮類物質(zhì)，是一種良好的加工處理手段。

全麥粉品質(zhì)改良中常見的酶制劑包括戊聚糖酶、纖維素酶、葡萄糖氧化酶、谷氨酰胺轉(zhuǎn)化酶等，這些酶制劑有著不同的作用底物，在全麥粉處理中發(fā)揮著不同的作用。戊聚糖酶能切斷戊聚糖主鏈，生成小分子組分[15]，降低持水能力并釋放水分，使得面筋網(wǎng)絡(luò)更好的水合，增強(qiáng)面筋網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)度，同時(shí)促進(jìn)戊聚糖增溶，增加水溶性戊聚糖含量，降低不溶性戊聚糖對(duì)面團(tuán)的不利影響[16,17]。纖維素酶主要作用于細(xì)胞壁，促進(jìn)細(xì)胞壁的溶解，改變纖維素的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，并產(chǎn)生部分可溶性的微結(jié)晶[18]，同時(shí)因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致生理功能性質(zhì)產(chǎn)生變化，增加其保水能力、持油能力等[19]。雖然人們對(duì)單一乳酸菌發(fā)酵對(duì)全麥面團(tuán)營(yíng)養(yǎng)特性或酶處理對(duì)全麥面團(tuán)的影響有了較多研究，但對(duì)于其協(xié)同作用還鮮有報(bào)道。

本實(shí)驗(yàn)主要探究乳酸菌協(xié)同外源酶對(duì)全麥粉中膳食纖維的影響，同時(shí)探究其對(duì)阿拉伯戊聚糖的溶解性，以及對(duì)內(nèi)源植酸酶的激活效應(yīng)，旨在通過這種結(jié)合處理手段探究對(duì)全麥粉營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響，同時(shí)對(duì)不同發(fā)酵類型乳酸菌進(jìn)行比較，并對(duì)發(fā)酵全麥制品的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)變化做出一定的解釋。

1 材料與方法

1.1 材料

全麥粉來自于河南農(nóng)科院，新麥26全籽粒粉碎，過60目篩，后熟兩周備用。纖維素酶、戊聚糖酶，購于諾維信生物技術(shù)有限公司。

本實(shí)驗(yàn)所用乳酸菌均購于中國(guó)工業(yè)微生物菌種保藏管理中心（CICC）。短乳桿菌（Lactobacillus brevis）：CICC 20269；植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum）：CICC 22133。

試劑：標(biāo)準(zhǔn)品：標(biāo)準(zhǔn)木糖，麥克林；植酸標(biāo)準(zhǔn)品，麥克林；沒食子酸，麥克林；Trolox，麥克林；磷酸二氫鉀，阿拉丁。膳食纖維試劑盒，美國(guó)sigma公司；其他所用試劑均為分析純或色譜純。

1.2 主要儀器與設(shè)備

JFXM110錘式旋風(fēng)磨，杭州其偉光電科技有限公司；UV762紫外可見分光光度計(jì)，上海儀電分析儀器有限公司；SPX型生化培養(yǎng)箱，北京永光明；LXJ-IIB型低速大容量離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠；立式壓力蒸汽滅菌鍋器，上海博訊醫(yī)療生物股份有限公司；pHS-3C pH計(jì)，上海儀電科學(xué)儀器；SHZ-B型水浴振蕩器，上海博訊醫(yī)療生物儀器股份有限公司；SP-18S醒發(fā)箱，江蘇三麥?zhǔn)称窓C(jī)械有限公司；SW-CJ-1D超凈工作臺(tái)，蘇州凈化；漩渦振蕩器，艾卡公司；WZZ-3自動(dòng)旋光儀，上海儀電物理光學(xué)儀器有限公司；SD matic肖邦破損淀粉儀，法國(guó)肖邦儀器公司。

1.3 方法

1.3.1 乳酸菌的活化及生長(zhǎng)曲線

MRS液體培養(yǎng)基（g/100 mL）：酪蛋白胨1.0，牛肉膏1.0，酵母粉0.5，葡萄糖0.5，乙酸鈉0.5，檸檬酸二銨0.2，Tween 80 0.1，K2HPO40.2，MgSO4·7H2O 0.02，MnSO4·H2O 0.005，調(diào) 節(jié)pH 6.8。

兩種乳酸菌凍干粉均使用CICC推薦的方法活化培養(yǎng)，并在初代活化后，接種到MRS液體培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)。培養(yǎng)基按前述配方進(jìn)行配置，在添加各成分之后，加入90 mL水，用1 mol/L的NaOH調(diào)節(jié)pH值為6.8，之后再加入10 mL水。在121 ℃滅菌15 min后備用接種。在接種后用接種環(huán)挑取單菌落接種至MRS液體培養(yǎng)基活化培養(yǎng)，然后將乳酸菌按2%（V/V）的接種量再重新接種培養(yǎng)，然后每2 h取培養(yǎng)液在600 nm處測(cè)定OD值，并繪制生長(zhǎng)曲線。

1.3.2 發(fā)酵面團(tuán)凍干粉的制備

取培養(yǎng)到對(duì)數(shù)后期的菌懸液以5000 r/min的速度離心10 min，棄去上層的培養(yǎng)液，下層的菌泥沉淀用0.85%的生理鹽水20 mL洗滌再離心沉淀兩次。將下層沉淀重新懸浮于去離子水中并與全麥粉混合。其中菌懸液:全麥粉=20 mL:100 g，加水量為全麥粉的65%（m/m）。本實(shí)驗(yàn)中不同的處理方式包括植物乳桿菌（Lac）、植物乳桿菌+纖維素酶+戊聚糖酶（Lac-cel/Pn）、短乳桿菌（Lbr）、短乳桿菌+纖維素酶+戊聚糖酶（Lbr-cel/Pn）、纖維素酶+戊聚糖酶（cel/Pn）五種處理方式，并選取發(fā)酵時(shí)間為0、3、6、9、12 h的樣品。發(fā)酵條件為溫度35 ℃，濕度85%。取不同發(fā)酵時(shí)間的面團(tuán)在-18 ℃冰箱冷凍后進(jìn)行真空冷凍干燥，研磨過60目篩后得到不同發(fā)酵時(shí)間的面團(tuán)凍干粉備用。

1.3.3 面粉基本指標(biāo)的測(cè)定

粗蛋白含量的測(cè)定：使用全自動(dòng)定氮儀法，參照GB/T 5009.5，蛋白質(zhì)的換算系數(shù)6.25。

粗淀粉含量：參照GB/T 5009.9-1985，使用1%鹽酸旋光儀法。

水分含量：參照GB/T 14608-85，進(jìn)行130 ℃定溫定時(shí)烘干法。

灰分含量：參照GB/T 5009.4-2003，采用550 ℃灼燒法。

破損淀粉含量使用SD matic肖邦破損淀粉儀進(jìn)行測(cè)定，將1 g面粉樣品放入儀器樣品斗中，在反應(yīng)杯中加入3 g硼酸和3 g碘化鉀以及130 mL蒸餾水，放入儀器卡槽中，上機(jī)測(cè)試，等待大約10 min中儀器自動(dòng)顯示出測(cè)定結(jié)果。

膳食纖維含量：參考國(guó)標(biāo)GB 5009.55-2014。采用膳食纖維測(cè)定試劑盒測(cè)定，按照試劑盒的操作說明進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以測(cè)定可溶性膳食纖維（Soluble Dietary Fiber，SDF）和不溶性膳食纖維（Insoluble Dietary Fiber，IDF），二者之和為總膳食纖維（Total Dietary Fiber，TDF）。測(cè)試盒購于sigma試劑公司。

戊聚糖含量的測(cè)定參考高楊等[20]的方法并做出一定改進(jìn)。取10 mg樣品加入2 mL水，加10 mL顯色液（2 g間苯三酚，10 mL無水乙醇，110 mL冰醋酸，2 mL鹽酸，1 mL葡萄糖（1.75 g/100 mL））。沸水浴25 min后，置于冰水中冷卻3 min，迅速在552 nm和510 nm處測(cè)定吸光度，以吸光度差值在標(biāo)準(zhǔn)曲線中查到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)木糖濃度。以標(biāo)準(zhǔn)木糖為標(biāo)準(zhǔn)品，以吸光度差值和木糖濃度作標(biāo)準(zhǔn)曲線得y=1.6193x+0.0873，（r2=0.9962）。

式中：

C——標(biāo)準(zhǔn)曲線查到的木糖含量；

m——樣品質(zhì)量；

0.88 ——戊聚糖與木糖的比例系數(shù)。

1.3.4 面團(tuán)pH值和總可滴定酸度（TTA）的測(cè)定

根據(jù)AACC方法（2000）02-52測(cè)定pH和TTA。將10 g樣品放于裝有90 g去離子水的燒杯中，高速均質(zhì)2 min，靜置10 min，用pH計(jì)測(cè)定pH。然后用0.1 mol/L NaOH溶液滴定至pH=8.6，消耗的NaOH體積為TTA，即總酸度。

1.3.5 植酸含量和植酸酶活性的測(cè)定

1.3.5.1 植酸含量的測(cè)定

植酸含量測(cè)定參考張成龍[21]的方法并做出修改。稱取全麥粉2.000 g加入40 mL 1.2% HCl·10% Na2SO4溶液，旋渦振蕩30 s，超聲提取1 h，超聲后以4000 r/min的速度離心10 min，上清液即為植酸提取液，置于4 ℃冰箱保存待用。取植酸提取液2 mL加入2 mL 15% TCA靜置1 h，然后以4000 r/min的速度離心10 min，取上清液3 mL加入1 mL 0.03% FeCl3·6H2O 0.3%磺基水楊酸試劑，混勻后于500 nm測(cè)定吸光值。以標(biāo)準(zhǔn)植酸為標(biāo)準(zhǔn)品繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=-3.3018x+1.5842（r2=0.9913）。

1.3.5.2 植酸酶活性測(cè)定

參考GB/T 18634-2009測(cè)定植酸酶活性。樣品（標(biāo)準(zhǔn)品）測(cè)定為：稱取全麥粉5 g加入50 mL乙酸緩沖溶液I（20.52 g無水乙酸鈉，0.5 g曲拉通X-100，0.5 g牛血清白蛋白，加入900 mL水，調(diào)節(jié)pH值為5.50后定容至1000 mL），超聲15 min，再回流振蕩30 min，以4000 r/min的速度離心10 min得上清液。取10 mL試管，加入上清液0.2 mL，乙酸緩沖溶液II（20.52 g無水乙酸鈉溶于900 mL水，調(diào)節(jié)pH值為5.50后定容至1000 mL）1.8 mL，混勻后在37 ℃水中預(yù)熱5 min，加入底物溶液（0.690 g植酸鈉溶于90 mL乙酸緩沖溶液II，調(diào)節(jié)pH值為5.50后定容至100 mL）4 mL，于37 ℃下反應(yīng)30 min后，加入終止液（2 mL硝酸（硝酸:水=1:2）+1 mL鉬酸銨（100 g/L）+1 mL偏釩酸銨（2.35 g/L））4 mL。若有沉淀可以在4000 r/min的速度離心10 min。在415 nm處測(cè)定吸光度A。

樣品（標(biāo)準(zhǔn)品）空白測(cè)定為：取10 mL試管，加入上述上清液0.2 mL，乙酸緩沖溶液II 1.8 mL，混勻后在37 ℃水中預(yù)熱5 min，先加入終止液4 mL，于37 ℃下反應(yīng)30 min后加入底物溶液4 mL。在415 nm處測(cè)定吸光度A0。

在樣品測(cè)定中先加入底物溶液是為了讓提取液中的植酸酶分解植酸，在酸性條件下能與釩鉬酸銨發(fā)生顯色反應(yīng)，后加入終止液以終止植酸酶活性并顯色；在樣品空白中先加入終止液是使提取液中植酸酶滅活，再加入底物溶液作為空白對(duì)照。

其中以磷酸二氫鉀為標(biāo)準(zhǔn)品。標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=0.036x+0.0124（r2=0.9971），樣品液的稀釋倍數(shù)為1倍。計(jì)算公式如下：

式中：

X——酶活性，U/g（溫度為37 ℃，pH值為5.50條件下，每分鐘從5.0 mmol/L植酸鈉溶液中釋放1 μmol無機(jī)磷定義為一個(gè)酶活性）；

Y——實(shí)測(cè)吸光度（A-A0）由標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算的無機(jī)磷含量，μmol；

m——試樣的質(zhì)量，g。

t——酶解時(shí)間，min；

n——試樣的稀釋倍數(shù)。

1.3.6 總酚含量的測(cè)定

參照Folin-Ciocalteu法測(cè)定總酚含量并稍作改進(jìn)。取1 g全麥粉加入25 mL 80%甲醇，超聲輔助提取1 h，回流振蕩1 h，以5000 r/min的速度離心20 min得上清液即為甲醇提取物。取10 mL刻度試管，加入1 mL甲醇提取物，加水4 mL，福林-酚試劑1 mL及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%的碳酸鈉溶液4 mL，在室溫下避光反應(yīng)2 h，在765 nm波長(zhǎng)處測(cè)定樣品的吸光度，試劑空白為參比。以不同濃度梯度的沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=47.859x-3.5568（r2=0.9954）其中x軸為沒食子酸濃度（μg/mL），y軸為吸光度。

1.3.7 抗氧化性的測(cè)定

1.3.7.1 DPPH清除率的測(cè)定

參考Fenglin等[22]方法進(jìn)行測(cè)定并稍加改動(dòng)。配制不同濃度的Trolox/甲醇標(biāo)準(zhǔn)溶液，取不同濃度的Trolox/甲醇標(biāo)準(zhǔn)溶液2 mL，加入0.25 mmol/L DPPH溶液2 mL，避光振蕩反應(yīng)30 min，517 nm出測(cè)定吸光值。以標(biāo)準(zhǔn)溶液中Trolox的濃度（mg/mL）為x軸，吸光度為y軸繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線并得出回歸方程為y=0.8895x+3.0106（r2=0.9933）。取1.3.6甲醇提取液2 mL加0.25 mmol/L DPPH溶液2 mL，避光反應(yīng)30 min，在517 nm出測(cè)定吸光值。在標(biāo)準(zhǔn)曲線中計(jì)算相應(yīng)的DPPH清除能力。最終結(jié)果用mg troloxeq/100 g dry weight表示，簡(jiǎn)寫為mgTE/100 g DW。

1.3.7.2 鐵離子還原能力

參考袁佐云[23]的方法并做出調(diào)整。配制不同濃度的Trolox/甲醇標(biāo)準(zhǔn)溶液，取不同濃度的Trolox/甲醇標(biāo)準(zhǔn)溶液0.5 mL，加入2.5 mL 0.2 mol/L PB緩沖液，加入2.5 mL鐵氰化鉀溶液（1%，m/V）混勻，于50 ℃水浴中保溫20 min。之后加入2.5 mL三氯乙酸（TCA，10%，m/V）以終止反應(yīng)。4000 r/min離心10 min后取上清液2.5 mL，加入1 mL蒸餾水，0.5 mL三氯化鐵溶液（0.1%，m/V），700 nm下測(cè)定其吸光度值。以標(biāo)準(zhǔn)溶液中Trolox的含量（mg/mL）為x軸，吸光值為y軸制作回歸方程y=2.3683x+0.0105（r2=0.9987）。最終結(jié)果用mg troloxeq/100 g dry weight表示，簡(jiǎn)寫為mg TE/100 g DW。樣品測(cè)定：取0.5 mL 1.3.6中甲醇提取液按相同的步驟測(cè)定得到吸光度，由標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算樣品的鐵離子還原能力。

1.3.8 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)重復(fù)兩次并取其平均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果，用SPSS 25和Excel 2013對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和差異性分析，并用Origin 2018進(jìn)行制圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 全麥粉基本指標(biāo)

由全籽粒粉碎制取的全麥粉其破損淀粉含量較高，能滿足發(fā)酵過程中所需的淀粉。

表1 面粉的基本指標(biāo) Table 1 Basic indicators of flour (%)

2.2 菌種的生長(zhǎng)曲線

菌種生長(zhǎng)曲線是判定菌種生長(zhǎng)狀態(tài)和確定最佳培養(yǎng)時(shí)間的重要參數(shù)。圖1是在37 ℃下測(cè)定的Lac和Lbr生長(zhǎng)曲線。經(jīng)過2 h的延滯期后快速到達(dá)對(duì)數(shù)期，分別在10 h（菌體密度達(dá)到108CFU/mL）和8 h（菌體密度達(dá)到109CFU/mL）到達(dá)對(duì)數(shù)后期，因此在Lac和Lbr分別選發(fā)酵至10 h和8 h的菌液制作發(fā)酵面團(tuán)。

2.3 發(fā)酵過程中pH和TTA值的變化

在面團(tuán)發(fā)酵過程中，pH值是評(píng)判微生物發(fā)酵能力的一個(gè)重要指標(biāo)，圖2是發(fā)酵過程中面團(tuán)pH值和TTA變化情況。由圖2可以觀察到隨著發(fā)酵時(shí)間增加，面團(tuán)的pH值顯著降低（p＜0.05），尤其是在0～6 h下降的更劇烈，這是因?yàn)樵诔跏茧A段乳酸菌的生長(zhǎng)環(huán)境較為適合并且營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，使得乳酸菌快速生長(zhǎng)繁殖代謝，導(dǎo)致pH值的迅速下降，在發(fā)酵后期由于環(huán)境變化和代謝產(chǎn)物的積累，導(dǎo)致乳酸菌發(fā)酵活力降低，代謝繁殖緩慢[24]。由圖2可以看出，在發(fā)酵12 h后面團(tuán)的pH值分別從6.88降低到5.88、4.23、4.07、3.64、3.83，即下降程度為cel/Pn＜Lac＜Lac-cel/ Pn＜Lbr-cel/Pn＜Lbr。植物乳桿菌是同型發(fā)酵乳酸菌，主要的代謝產(chǎn)物是乳酸，短乳桿菌是異型發(fā)酵，其代謝產(chǎn)物是乳酸、乙酸和一些其他化合物。以上的結(jié)果顯示出異型乳酸發(fā)酵有更強(qiáng)更快的產(chǎn)酸能力。這與衛(wèi)娟等[24]的研究一致，他們報(bào)道了異型發(fā)酵有更強(qiáng)的產(chǎn)酸能力。圖2中TTA值也驗(yàn)證出Lbr具有更強(qiáng)的產(chǎn)酸能力。同時(shí)通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，Lbr和酶的共同作用會(huì)延緩面團(tuán)pH值的迅速下降，這兩種酸度分布的差異可能是由于全麥面團(tuán)系統(tǒng)中存在某些具有一定緩沖能力的化合物[25]。但是Lac和酶作用沒有觀察到這種協(xié)同作用，顯示出協(xié)同作用的pH值降低更多，這可能是代謝物質(zhì)中存在某些能與H+反應(yīng)的物質(zhì)，降低了可檢測(cè)到的H+濃度。

2.4 發(fā)酵過程膳食纖維含量變化

膳食纖維含量的變化如表2所示，可以觀察到Lac/Lbr-Cel/Pn處理將TDF含量從14.61%降低至9.86%和9.70%，而在發(fā)酵12 h后Lac和Lbr的膳食纖維含量分別為11.09%和11.12%，本研究中的處理方法均發(fā)生了膳食纖維的降解，并且在酶的作用下降解更顯著，但是在不同發(fā)酵類型的Lac和Lbr發(fā)酵后，全麥粉中的TDF含量沒有顯著變化，這說明同型或異型的發(fā)酵途徑對(duì)TDF的降解沒有顯著影響，一部分是酸水解非淀粉多糖的作用，更多的是激活內(nèi)源酶產(chǎn)生的作用[26]。在單獨(dú)的酶作用時(shí)，發(fā)酵12 h后其SDF的含量為2.45%，要明顯小于Lac- Cel/Pn和Lbr-Cel/Pn的2.72%和3.22%，這表明在對(duì)膳食纖維進(jìn)行降解時(shí)，乳酸菌和酶有很明顯的協(xié)同作用，單純的酶處理效果遠(yuǎn)小于酶和乳酸菌的共同作用，這可能是單一酶的環(huán)境pH值較高，纖維素酶和戊聚糖酶最適pH在4.5～5.5之間，起初pH值過高導(dǎo)致酶不能很好的作用，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)達(dá)到最適環(huán)境，降解速度加快，從表2單一酶處理中膳食纖維含量變化可以看到，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，導(dǎo)致IDF降解速度和SDF升高速度加快。而且Lac-Cel/Pn和Lbr-Cel/Pn兩種處理方法也觀察到在相似現(xiàn)象。Zhao等[28]在用保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌發(fā)酵麩皮也發(fā)現(xiàn)可溶性膳食纖維的增加，他認(rèn)為是乳酸菌激活內(nèi)源酶或產(chǎn)生一些水解酶導(dǎo)致大分子的膳食纖維被降解。

表2 不同發(fā)酵時(shí)間的膳食纖維含量 Table 2 Dietary fiber content at different fermentation time

2.5 發(fā)酵過程戊聚糖含量的變化

戊聚糖是細(xì)胞壁的重要組成成分，能通過阿魏酸共價(jià)鏈接形成戊聚糖聚合物，具有很強(qiáng)的吸水能力。是面團(tuán)的重要組成體系，而且由于全麥粉含有大量的外果皮導(dǎo)致其在全麥體系中含量很高。根據(jù)溶解性可分為水溶戊聚糖（SAX）和水不溶戊聚糖（IAX）[3]。水溶性戊聚糖主要作用于面團(tuán)氣室液膜，能增強(qiáng)液膜的剛性和穩(wěn)定性，同時(shí)也能增加面團(tuán)水相的黏度，增強(qiáng)面團(tuán)的穩(wěn)定性。不溶性的戊聚糖是很好的益生元成分，能調(diào)節(jié)腸道功能，AX可以被特定的酶部分降解，如內(nèi)切戊聚糖酶，它在內(nèi)部水解AX的戊聚糖骨架，并強(qiáng)烈影響其分子量、水提取性和一些功能特性[26,27]。表3中數(shù)據(jù)顯示出，在不添加外源酶的情況下，Lac總戊聚糖從8.82%降低到8.43%，而Lbr從8.82%降低到7.84%，這表明在單一乳酸菌發(fā)酵的情況時(shí)Lac對(duì)戊聚糖的降解作用不明顯。而Lbr發(fā)酵則顯著降低，事實(shí)上在乳酸發(fā)酵過程中，葡萄糖在葡萄糖酶作用下會(huì)沿著6-磷酸葡萄糖途徑進(jìn)行發(fā)酵生成乳酸和乙酸鹽，這說明只有異型發(fā)酵乳酸菌才能代謝戊聚糖[28]。而在Lac發(fā)酵中這種輕微的降解更多是短鏈的戊聚糖被酸分解。發(fā)現(xiàn)在單獨(dú)使用乳酸菌發(fā)酵后IAX含量都有明顯的增加，這表明無論是何種發(fā)酵途徑都能產(chǎn)生戊聚糖的增溶現(xiàn)象?？赡苁墙到猱a(chǎn)生的一些酶降解了高分子的不溶性戊聚糖，成為可溶性小分子的戊聚糖。添加Cel/Pn的三種發(fā)酵方式Lbr-Cel/Pn、Lac-Cel/Pn、Cel/Pn，其總戊聚糖含量分別為7.20%、7.48%、7.54%，這表明乳酸菌和外源酶在降解戊聚糖時(shí)有協(xié)同作用。這可能是在發(fā)酵過程中乳酸菌發(fā)酵的產(chǎn)物能更快的激活酶的活性增強(qiáng)酶的活力，并且在異型發(fā)酵途徑有更明顯的作用效果。

表3 不同發(fā)酵時(shí)間的戊聚糖含量 Table 3 Pentosan content at different fermentation times

2.6 植酸含量和植酸酶活性

植酸（磷酸或肌醇六磷酸）可以螯合沉淀多價(jià)陽離子礦物質(zhì)，并且會(huì)降低鈣、鎂以及微量元素如鐵和鋅的利用度[29]。全谷物小麥中礦物質(zhì)的生物利用率可以通過植酸酶的作用來提高，植酸酶是一種能夠?qū)⒘姿崴鉃橛坞x無機(jī)磷酸鹽和低肌醇磷酸酯的磷酸單酯酶。由圖4可知，在發(fā)酵時(shí)間為6 h的時(shí)候，植酸酶的活性顯示出最高值，有研究表明，植物植酸酶的最適pH值為4.8～5.5，當(dāng)pH值偏離最佳值時(shí)，植酸酶的活性會(huì)顯著降低[30]。本研究在后續(xù)的乳酸菌發(fā)酵中pH值降低導(dǎo)致植酸酶活性降低證實(shí)了這一觀點(diǎn)。并且發(fā)現(xiàn)Lac的植酸酶活性要更高，這與前人研究一致，只有淀粉乳桿菌和植物乳桿菌被報(bào)道產(chǎn)生顯著的胞外植酸酶活性[31]。在圖5的植酸含量變化中可以發(fā)現(xiàn)，植酸含量降低也主要發(fā)生在3～9 h，其中Lac和Lac-Cel/Pn發(fā)酵引起的變化更顯著，分別從2.92 mg/g下降到1.38 mg/g和1.03 mg/g。在乳酸菌發(fā)酵過程中發(fā)現(xiàn)植酸含量的降低可能是由于內(nèi)源植物植酸酶的活化或發(fā)酵過程中pH值下降導(dǎo)致的肌醇六磷酸和蛋白質(zhì)的共沉淀[32]，這是兩個(gè)影響植酸含量變化的主要因素。而在單獨(dú)酶處理12 h沒有發(fā)現(xiàn)植酸含量的明顯變化（p＞0.05），其含量從2.97 mg/g下降到2.91 mg/g，這也表明在較高的pH值下，肌醇六磷酸的降解輕微，環(huán)境對(duì)植酸降解影響顯著。在圖4中發(fā)現(xiàn)Lac-Cel/Pn和Lbr-Cel/Pn的植酸酶活性要遠(yuǎn)高于Cel/Pn，在發(fā)酵到6 h后分別高達(dá)3.71倍和2.71倍，這說明單一的酶處理對(duì)于植酸含量的影響是很小的，更多的是乳酸菌發(fā)酵改變環(huán)境激活植酸酶導(dǎo)致植酸的降解。

2.7 總游離酚含量變化

酚類物質(zhì)分為游離酚和結(jié)合酚，在全麥粉中酚類物質(zhì)主要以結(jié)合酚的形式存在[33]。但是已經(jīng)證實(shí)，人體內(nèi)的酶不能消化結(jié)合酚類物質(zhì)，食品中的結(jié)合酚主要是在小腸中通過微生物發(fā)酵被釋放出[34]，但是在小腸中的消化利用率較低，所以可以通過適當(dāng)處理全麥粉達(dá)到釋放酚類物質(zhì)的目的。由圖6可以看出乳酸菌發(fā)酵能明顯增加甲醇提取液中酚類物質(zhì)的含量，并且隨著乳酸菌發(fā)酵的進(jìn)行，對(duì)于結(jié)合酚類物質(zhì)的釋放有明顯的促進(jìn)作用。經(jīng)過不同的處理方式對(duì)比，發(fā)現(xiàn)Lac-Cel/Pn和Lbr-Cel/Pn的總游離酚含量分別增加110.55%和95.94%。而Lac和Lbr單獨(dú)處理中，檢測(cè)到的酚類物質(zhì)含量分別增加96.79%和89.88%。這說明兩者具有協(xié)同作用能快速增加酚類物質(zhì)含量。應(yīng)該是酶和乳酸菌的協(xié)同作用破壞了細(xì)胞壁的完整性，果皮種皮和糊粉層中的結(jié)合酚被釋放，導(dǎo)致可檢測(cè)到酚類物質(zhì)含量增加。另外發(fā)酵導(dǎo)致高分子酚的轉(zhuǎn)化和解聚，微生物酶水解酚苷并釋放具有抗氧化活性的苷元也是提高抗氧化性的重要手段[36]。對(duì)于Cel/Pn處理的樣品從3 h的50.79 mg/g增加到12 h的69.77 mg/g，含量增加的原因更多是pH值降低導(dǎo)致的，促進(jìn)了一系列的反應(yīng)導(dǎo)致酚類物質(zhì)的釋放。

2.8 抗氧化特性分析

在圖7和圖8中可以發(fā)現(xiàn)隨著發(fā)酵時(shí)間的增加，全麥粉的抗氧化性有不同程度的增加在圖7中可以看到Lac-Cel/Pn在發(fā)酵12 h后DPPH清除能力最高達(dá)到了52.59 mg TE/100 g DW，而在其次是Lbr-Cel/Pn和Lac交替增加，分別為50.29 mg TE/100 g DW和48.13 mg TE/100 g DW，所有的處理方法中Cel/Pn的增加幅度是最小的，從27.50 mg TE/100 g DW增加到42.24 mg TE/100 g DW。這表明單獨(dú)的乳酸菌發(fā)酵對(duì)全麥粉抗氧化效果的影響要大于單獨(dú)的酶處理，但是酶和乳酸菌發(fā)酵有協(xié)同作用。主要是因?yàn)槿樗峋x過程的多種生物化學(xué)變化和酶的水解作用能破碎糊粉層和皮層的細(xì)胞壁，最終使得與多糖、蛋白質(zhì)、纖維素共價(jià)結(jié)合的抗氧化性物質(zhì)釋放[37]。圖8表明鐵離子還原能力隨著發(fā)酵時(shí)間增加而增加。在Lac-Cel/Pn和Lac的處理中，兩者的還原能力是交替增加的，并不是Lac-Cel/Pn一直最高。這說明抗氧化性與游離酚含量存在相關(guān)性，但并不是強(qiáng)烈的正相關(guān)關(guān)系。如在發(fā)酵12 h的時(shí)候Lac-Cel/Pn和Lac的處理方式其酚含量分別為116.9 mg/100 g和99.95 mg/100 g，但是其鐵離子還原能力分別為246.46和255.17 mg TE/100 g DW。這可能是：一方面，抗氧化性由不同的物質(zhì)組成。如多酚、黃酮、花青素；另一方面，不同的抗氧化物之間的作用使得抗氧化性不只是與其含量相關(guān)，也與抗氧化物質(zhì)結(jié)構(gòu)和之間相互作用有關(guān)[38]。

3 結(jié)論

在本實(shí)驗(yàn)中探究乳酸菌和酶處理對(duì)全麥粉營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，酶和乳酸菌發(fā)酵在改善全麥粉營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)上有明顯的協(xié)同作用，經(jīng)過發(fā)酵后，全麥粉的植酸酶活性有了一定的提高，植酸被降解，增加了礦物質(zhì)的利用程度。此外乳酸菌協(xié)同酶處理增加了可溶性膳食纖維和可溶性戊聚糖的成分，改善了面團(tuán)的加工性能。在研究中發(fā)現(xiàn)乳酸菌和酶能協(xié)同釋放酚類物質(zhì)，提高全麥粉的抗氧化性，乳酸菌和酶處理在改善全麥粉營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)上有著明顯作用，為全麥制品的加工提供一種良好的途徑。