阿晟德，陳啟蓉，張生梅，曹效海，王樹林，2*

（1.青海大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院，青海西寧 810016；2.青海大學(xué)省部共建三江源生態(tài)與高原農(nóng)牧業(yè)國家重點實驗室，青海西寧 810016）

青稞[Hordeumvulgarevar.nudumL.Hook.f.]是大麥的變種，屬禾本科大麥屬農(nóng)作物，主要分布在西藏、青海等高海拔地區(qū)，是青藏高原地區(qū)的主要糧食作物[1]，有生長期短、高產(chǎn)早熟、耐寒的特性[2]。隨著消費者對健康的重視程度越來越高，人們飲食習(xí)慣的改善，綠色食品的發(fā)展，單一糧食品種已經(jīng)無法滿足人們的主食消費需求，且隨著糧食加工精度變高，谷物營養(yǎng)流失日益嚴(yán)重，因此青稞已經(jīng)逐漸從農(nóng)牧民“專用谷物”變成深受都市人群青睞的優(yōu)質(zhì)粗糧[3-4]。青稞營養(yǎng)豐富，富含多種生理功能成分，如黃酮、生育酚等，且青稞是膳食纖維的優(yōu)良來源[5]，有一定的功能性，是開發(fā)烘焙產(chǎn)品的理想原料。

目前，青稞品種結(jié)構(gòu)簡單、附加值不高等問題，已成為我國高原地區(qū)青稞產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸[6]。同時，青稞面筋含量較少，不易形成面團(tuán)，也不能像小麥一樣保持發(fā)酵過程中產(chǎn)生的二氧化碳，所以將青稞粉和小麥粉混合制作烘焙產(chǎn)品是有效利用青稞營養(yǎng)成分的主要途徑之一[7-8]。為了改善谷物粉的加工品質(zhì)和食用品質(zhì)，可采用物理、生物法對面團(tuán)進(jìn)行預(yù)處理，或者在加工過程中添加改良劑，如谷朊粉、酶等[9-10]。但有相關(guān)研究表明，發(fā)酵過程中產(chǎn)生的CO2使面團(tuán)的容積增大、持氣能力增加，從而提高了面團(tuán)的加工性，例如易于軟化、易于延展、在烘烤過程中易于著色、方便機器作業(yè)及整形等工序[11]。且相較于單一菌制劑，復(fù)合菌制劑發(fā)酵能夠模擬面團(tuán)自然發(fā)酵中多種微生物的協(xié)同作用，發(fā)酵出的面團(tuán)既能保留傳統(tǒng)發(fā)酵方法的香甜，又能在發(fā)面過程中產(chǎn)生豐富的有機物質(zhì)[12-13]，在提高生產(chǎn)效率的同時還能保持傳統(tǒng)發(fā)酵面食品的風(fēng)味特性[14]。

本試驗以面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性為指標(biāo)，采用復(fù)合菌種對青稞面團(tuán)進(jìn)行發(fā)酵，通過控制發(fā)酵時間、復(fù)合菌種接種量等因素探究復(fù)合菌種發(fā)酵對青稞面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響，以期為完善與優(yōu)化青稞主食產(chǎn)品的工藝、改善其加工特性、開發(fā)多元化的青稞深加工產(chǎn)品，為產(chǎn)品規(guī)?；c產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

青稞粉：青海新丁香糧油有限責(zé)任公司；特精高筋小麥粉：河北金沙河面業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司；高活性干酵母、釀酒酵母：安琪酵母股份有限公司；植物乳桿菌（菌種編號：BNCC 194165）：商城北納創(chuàng)聯(lián)生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

FA1004 電子天平：上海上平儀器有限公司；HM740和面機：青島漢尚電器有限公司；SPX-250F 生化培養(yǎng)箱：寧波普朗特儀器有限公司；CT3 質(zhì)構(gòu)分析儀：美國Brookfield 公司；Farinograph-OHG 粉質(zhì)儀：德國Brabender 公司；PHSJ-3F pH 計：上海雷磁儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 面團(tuán)調(diào)制

按比例稱量適宜的青稞粉和小麥粉，將其混合均勻，將活化后的高活性干酵母加入混粉中，再加入適量37～40 ℃的無菌水（活化酵母及調(diào)制面團(tuán)加水總量約為混粉質(zhì)量的60%）、適量活化好的植物乳桿菌，混合均勻，利用和面機調(diào)制面團(tuán)5 min，使其表面光滑。

1.3.2 面團(tuán)發(fā)酵

將調(diào)制好的面團(tuán)裝入塑封袋中，放入38 ℃的生化培養(yǎng)箱中，發(fā)酵2～4 h。

1.3.3 發(fā)酵菌種篩選

根據(jù)1.3.1 面團(tuán)調(diào)制的方法，在接種量為3.0%，青稞粉添加量30%，菌種質(zhì)量比為2∶1 的條件下分別調(diào)制高活性干酵母與植物乳桿菌復(fù)合菌種（菌種組合1）的面團(tuán)和釀酒酵母與植物乳桿菌復(fù)合菌種（菌種組合2）的面團(tuán)，在37 ℃的條件下，發(fā)酵3 h，發(fā)酵完成后測定pH 值及面團(tuán)的持氣力，篩選最優(yōu)菌種組合[15]。

1.3.4 青稞粉添加量對面團(tuán)粉質(zhì)特性的影響

以100% 小麥粉為空白對照，分別在小麥粉中添加20%、25%、30%、35%、40% 的青稞粉，探究青稞粉添加量對面團(tuán)粉質(zhì)特性的影響。

1.3.5 單因素試驗設(shè)計

1.3.5.1 發(fā)酵時間對面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響

在接種量3.0%，高活性干酵母與植物乳桿菌菌種質(zhì)量比2∶1，發(fā)酵溫度38 ℃，青稞粉添加量30% 的條件下，以硬度和彈性為指標(biāo)，考察不同發(fā)酵時間0、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0 h 對青稞面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響，測定3 次，取平均值。

1.3.5.2 復(fù)合菌種接種量對面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響

在高活性干酵母與植物乳桿菌菌種質(zhì)量比2∶1，發(fā)酵時間3.0 h，發(fā)酵溫度38 ℃，青稞粉添加量30%的條件下，以硬度和彈性為指標(biāo)，考察接種量為0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0% 和3.5% 對青稞面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響，測定3 次，取平均值。

1.3.5.3 復(fù)合菌種質(zhì)量比對面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響

在接種量為3.0%，發(fā)酵時間為3.0 h，發(fā)酵溫度為38 ℃，青稞粉添加量30% 的條件下，以硬度和彈性為指標(biāo)，考察高活性干酵母與植物乳桿菌菌種質(zhì)量比1∶0、2∶1、3∶2、1∶1、2∶3 和1∶2 對青稞面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響，測3 次，取平均值。

1.3.5.4 青稞粉添加量對面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響

在接種量3.0%，高活性干酵母與植物乳桿菌菌種質(zhì)量比2∶1，發(fā)酵溫度38 ℃，發(fā)酵時間3.0 h 的條件下，以硬度和彈性為指標(biāo)，考察不同青稞粉添加量0%、20%、25%、30%、35% 和40% 對青稞面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響，測定3 次，取平均值。

1.3.6 正交試驗設(shè)計

為得到最佳發(fā)酵工藝參數(shù)，在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選擇復(fù)合菌種（高活性干酵母與植物乳桿菌）質(zhì)量比、復(fù)合菌種接種量、發(fā)酵時間以及青稞粉添加量為因素，設(shè)計四因素三水平正交試驗，并以硬度、彈性為指標(biāo)優(yōu)化發(fā)酵工藝參數(shù)。正交試驗因素水平見表1。

1.3.7 指標(biāo)測定方法

1.3.7.1 混粉粉質(zhì)特性的測定

混粉粉質(zhì)特性參考GB/T 14614—2019《糧油檢驗小麥粉面團(tuán)流變學(xué)特性測試粉質(zhì)儀法》進(jìn)行測定。將300 g 稱量好的混合粉倒入已經(jīng)調(diào)零的粉質(zhì)儀揉面缽中，設(shè)定好儀器參數(shù)后啟動儀器，1 min 后加入適量蒸餾水，觀察面粉粉質(zhì)曲線。當(dāng)曲線最高峰在500±20 的范圍內(nèi)時，表明數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。平行3 次測定，記錄數(shù)據(jù)，取平均值。

1.3.7.2 面團(tuán)pH 值的測定

在燒杯中稱取10 g 發(fā)酵好的面團(tuán)，揪成小塊，加入90 mL 無菌水，攪拌3～4 min，靜置20 min，利用pH計測定pH 值，平行測定3 次，取平均值。

1.3.7.3 面團(tuán)持氣力的測定

將調(diào)制好的面團(tuán)100 g 均勻填入500 mL 的燒杯中，在38 ℃的條件下醒發(fā)，間隔30 min 記錄一次面團(tuán)體積，直至體積不再變化，用最大體積減去面團(tuán)醒發(fā)前體積即為面團(tuán)持氣力。

1.3.7.4 全質(zhì)構(gòu)分析（texture profile analysis，TPA）

將面團(tuán)制成質(zhì)量相同，長、寬、高都為20 mm 的方塊狀，采用質(zhì)構(gòu)分析儀測定硬度和彈性，選用TAAACC36 探頭，測試速度為2 mm/s，壓縮率為40%，觸發(fā)點負(fù)載7 g，數(shù)據(jù)采集速率100 次/s，重復(fù)測定5 次，去掉一個最大值和一個最小值，取平均值[16]。

1.4 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計分析

結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用Excel、SPSS 20.0 統(tǒng)計軟件處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 青稞粉添加量對面團(tuán)粉質(zhì)特性的影響

青稞粉添加量對面團(tuán)粉質(zhì)特性的影響見表2。

表2 青稞粉添加量對面團(tuán)粉質(zhì)特性的影響Table 2 Effect of the amount of highland barley flour on the dough quality

由表2 可知，青稞粉添加量的變化與面團(tuán)吸水率成正比，隨著青稞粉添加量的增加，面團(tuán)吸水率呈上升趨勢；同時，隨著青稞粉添加量的增加，面團(tuán)形成時間和穩(wěn)定時間均逐漸減小，弱化度逐漸增大。面團(tuán)的吸水率主要受破損淀粉含量和蛋白質(zhì)含量及品質(zhì)的影響，雖然青稞中面筋蛋白含量較少，但青稞含有較多的膳食纖維，膳食纖維具有較強的吸水性和持水性[17]，所以隨著青稞粉添加量的增加，吸水率逐漸上升。良好的吸水率和持水力能保證面團(tuán)的柔軟性和保水性，有利于保證烘焙產(chǎn)品的品質(zhì)；面團(tuán)形成時間則與面筋的品質(zhì)和含量有關(guān)，蛋白質(zhì)和濕面筋含量較高且品質(zhì)較好時，形成時間長，反之則短。面團(tuán)穩(wěn)定時間反映面團(tuán)的耐揉性，穩(wěn)定時間越長說明面筋強度越大，面團(tuán)耐受機械攪拌的能力越強[18]；弱化度越高則表示面筋強度越低[19]。由于青稞中可形成面筋蛋白的蛋白質(zhì)含量較少[20]，因此青稞粉添加量越大，穩(wěn)定時間越短且弱化度越大，面團(tuán)品質(zhì)越差。綜上，青稞粉添加量30% 時面團(tuán)的粉質(zhì)特性較好。

2.2 菌種篩選結(jié)果

兩種組合菌種對面團(tuán)發(fā)酵特性的影響見表3。

表3 兩種組合菌種的pH 值及持氣性Table 3 The pH value and gas retention of the dough fermented with two strain combinations

由表3 可知，高活性干酵母與植物乳桿菌復(fù)合菌種發(fā)酵面團(tuán)的持氣性大于釀酒酵母與植物乳桿菌復(fù)合菌種發(fā)酵面團(tuán)的持氣性，兩者pH 值均在5～6 之間。持氣性越大面團(tuán)越蓬松，制成的產(chǎn)品質(zhì)量也就越好。因此選用高活性干酵母與植物乳桿菌作為本試驗所用的復(fù)合菌種。

2.3 單因素試驗結(jié)果

2.3.1 發(fā)酵時間對面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響結(jié)果

發(fā)酵時間對面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響見圖1。

圖1 發(fā)酵時間對面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響Fig.1 Effects of fermentation time on the texture characteristics of dough

由圖1 可知，發(fā)酵時間能影響青稞面團(tuán)的質(zhì)構(gòu)特性。發(fā)酵時間為3.0 h 時，面團(tuán)彈性達(dá)到最高值，且此時面團(tuán)硬度較低。發(fā)酵時間大于3.0 h 時，面團(tuán)彈性不足，且硬度較大。面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性中，面團(tuán)彈性與面團(tuán)品質(zhì)呈正相關(guān)，即彈性越大，制成的產(chǎn)品口感更筋道爽口，而硬度越大，焙烤出的產(chǎn)品越硬，品質(zhì)也相應(yīng)降低[21]。發(fā)酵時間過長會使面團(tuán)膠著性增大，彈性降低，這可能是由于發(fā)酵過度造成面團(tuán)持氣性變差，內(nèi)部組織被破壞，面筋品質(zhì)變差導(dǎo)致的。因此，選擇發(fā)酵時間2.0、2.5、3.0 h 進(jìn)行后續(xù)正交試驗。

2.3.2 復(fù)合菌種接種量對面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響結(jié)果

復(fù)合菌種接種量對面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響見圖2。

圖2 復(fù)合菌種接種量對面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響Fig.2 Effects of inoculation amount of mixed strains on the texture characteristics of dough

由圖2 可知，復(fù)合菌種接種量為2.5%的面團(tuán)彈性為最高值，接種量高于2.5%時彈性明顯降低。復(fù)合菌種接種量過大時，面團(tuán)彈性和硬度明顯降低，說明在相同條件下，菌種添加量太大會使面團(tuán)過度發(fā)酵、質(zhì)地變軟、缺乏彈性，品質(zhì)降低。因此，選擇復(fù)合菌種接種量2.0%、2.5%、3.0%進(jìn)行后續(xù)正交試驗。

2.3.3 復(fù)合菌種質(zhì)量比對面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響結(jié)果

復(fù)合菌種質(zhì)量比對面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響見圖3。

圖3 復(fù)合菌種質(zhì)量比對面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響Fig.3 Effects of strain ratio on the texture characteristics of dough

由圖3 可知，復(fù)合菌種質(zhì)量比對青稞面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性有一定的影響。復(fù)合菌種發(fā)酵的面團(tuán)彈性總體低于單高活性干酵母發(fā)酵的面團(tuán)彈性，且菌種質(zhì)量比為1∶1和2∶1 的面團(tuán)彈性最低，這可能是由于植物乳桿菌不能直接利用青稞中的營養(yǎng)物質(zhì)，發(fā)酵效率較低且添加量較少的緣故[9]。除復(fù)合菌種質(zhì)量比為1∶2 的面團(tuán)外，其他面團(tuán)硬度均高于單高活性干酵母發(fā)酵面團(tuán)。因此，選擇復(fù)合菌種質(zhì)量比3∶2、2∶3、1∶2 進(jìn)行后續(xù)正交試驗。

2.3.4 青稞粉添加量對面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響結(jié)果

青稞粉添加量對青稞面團(tuán)質(zhì)構(gòu)的影響見圖4。

圖4 青稞粉添加量對面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響Fig.4 Effects of highland barley flour addition on the texture characteristics of dough

由圖4 可知，在其他條件相同的情況下，青稞粉添加量對面團(tuán)的彈性影響不顯著（p＞0.05）。而硬度與青稞粉添加量呈正相關(guān)。隨著青稞粉添加量的增加，面團(tuán)彈性整體先增大后減小，當(dāng)青稞粉添加量為30%時，面團(tuán)的彈性達(dá)到最大值，硬度適中，說明此時面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性最好；而當(dāng)青稞粉添加量大于30% 時，彈性有所減小，硬度迅速增大，這可能是因為過多的青稞粉使面團(tuán)吸水率增大，且破壞了面團(tuán)面筋蛋白的形成，這與阮雁春等[5]研究結(jié)果相似。綜合考慮，選擇青稞粉添加量30%、35%、40%進(jìn)行后續(xù)正交試驗。

2.4 正交試驗結(jié)果

以彈性和硬度為參考指標(biāo)，采用L9（34）正交表進(jìn)行正交優(yōu)化試驗。正交試驗結(jié)果見表4。

表4 正交試驗結(jié)果Table 4 Orthogonal test results

由表4 可知，極差分析結(jié)果顯示影響青稞面團(tuán)彈性的最主要因素為發(fā)酵時間，影響因素的先后次序為A＞D＞C＞B，以彈性為指標(biāo)的最佳發(fā)酵工藝組合為A1B2C1D1或A1B2C1D3；影響青稞面團(tuán)硬度的最主要因素為青稞粉添加量，影響因素的先后次序為D＞B＞C＞A，以硬度為指標(biāo)的最佳發(fā)酵工藝組合為A1B2C1D1。綜合考慮，組合A1B2C1D1為最優(yōu)發(fā)酵工藝，在此條件下進(jìn)行驗證試驗，得到青稞面團(tuán)的彈性較高，為7.37 mm，硬度較低，為221.67 g。綜上，最佳發(fā)酵工藝條件為發(fā)酵時間2.0 h、復(fù)合菌種接種量2.5%、復(fù)合菌種質(zhì)量比3∶2、青稞粉添加量30%。

3 結(jié)論

相較于單酵母菌發(fā)酵，復(fù)合菌種發(fā)酵可改善面團(tuán)的質(zhì)構(gòu)特性，對面團(tuán)有改良作用。試驗發(fā)現(xiàn)發(fā)酵時間2.0 h、復(fù)合菌種接種量2.5%、菌種（高活性干酵母與植物乳桿菌）質(zhì)量比3∶2、青稞粉添加量30%的條件下，面團(tuán)彈性較高且硬度較低。不同組合的復(fù)合菌種發(fā)酵能力有所不同，高活性干酵母與植物乳桿菌組成的復(fù)合菌種發(fā)酵能力較好，更適于制作用于烘焙產(chǎn)品的發(fā)酵面團(tuán)。添加青稞粉會縮短面團(tuán)的形成時間以及穩(wěn)定時間，因此，青稞粉添加量不宜過多，否則會降低制作烘焙產(chǎn)品的品質(zhì)。經(jīng)發(fā)酵的面團(tuán)彈性較好，硬度較低，具有發(fā)酵的香氣以及較濃厚的青稞風(fēng)味，適合用于制作烘焙產(chǎn)品。