杨书林高工主持“小麦加工及其制品品质提升”专栏文章之五

中国传统食品酵母菌在谷物制品中的应用研究

杨海莺1,赵 凯2,杨书林2,高嘉星1,牛兴和1,李 慧1✉

(1. 中粮营养健康研究院有限公司,营养健康与食品安全北京市重点实验室,老年营养食品研究北京市工程实验室,北京 102209;2. 中粮粮谷控股有限公司,北京 100020)

摘 要:酵母菌在发酵谷物制品尤其是发酵面制品中扮演重要角色,影响制品的质构、香气、外观和营养等。为了选育特色谷物微生物发酵剂,改善发酵面制品品质,从采集于中国不同省市的传统老面、天然面种中分离酵母菌,结合形态学和26S rDNA序列比对进行酵母鉴定,并筛选出耐高糖、耐热、发酵力强的优质酵母菌,验证其在馒头、吐司面包、冷冻面团中的应用特性。结果表明,分离得到65株酵母菌,种类均为酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae);筛选出9株发酵力强的酵母菌,其中5株可改善馒头的比容、质构、口感,另4株耐高糖、耐热,可改善吐司面包的质构和风味,此外1株酵母抗冻性强,可延长冷冻面团的活力期。发掘的菌株有望将其开发成发酵粮谷制品的优质发酵剂,改善不同种类发酵面制品的性能,为消费者提供差异化特色产品,促进谷物加工产业的创新发展。

关键词:酵母菌;传统发酵食品;面制品;面包;馒头;冷冻面团

酵母菌在发酵谷物制品中扮演重要角色,影响制品的质构、香气等。具体作用如下:①提供各种酶系,如蛋白酶、蔗糖酶、淀粉酶、脂肪酶等[1],分解谷物中的麦芽糖、蛋白、糊精等,提升面团的加工性能。②分解单糖、双糖、三糖[2],产生CO2,影响谷物制品的外观质构指标,包括高径比、比容、色度、切面气孔、硬度、弹性等。③产生酯类、醇类等多种芳香物质,赋予制品独特香气[3]。④营养方面,酵母菌提供氨基酸(Tyr、Lys)[4]、维生素[5]等,降低谷物中的植酸,提高谷物矿物质、蛋白质的生物利用率。

商业酵母在我国发酵面制品领域的广泛应用,实现了多种发酵面食的规模化。但随着产业的成熟,发酵面制品的品类和质量越来越趋于同质化。我国不同地区的传统天然发酵老面或面种,能够为发酵谷物制品提供有特色的风味、质地。通过从我国传统发酵食品中挖掘酵母菌资源,有助于改善产品感官品质、提供独有的发酵风味、延缓面制品老化以及延长保质期,形成具有丰富特色的蒸煮面食、烘焙制品、冷冻面团等差异化的谷物产品,满足我国日益增长的消费者需求。

1 材料与方法

1.1 实验材料

商业酵母:安琪即发性活性干酵母;葡萄糖(分析纯):国药集团;蛋白胨、酵母浸粉、琼脂、WL琼脂培养基:北京陆桥公司;大麦麦芽:中粮麦芽(大连)有限公司;黄油:安佳;面粉、糖、盐、鸡蛋:市售;E×Taq酶、dNTPs Mixture、10×Buffer I:TaKaRa 公司;真菌 DNA 提取试剂盒:天根生化科技公司。

1.2 仪器与设备

SMF-16醒发箱:新麦公司;TA-XT Plus质构仪:英国 SMS公司;WH-11生化培养箱:德国Wiggens公司;J-26S XPI高速冷冻离心机:美国贝克曼公司;ACB-4A1生物安全柜:新加坡ESCO公司;MULTISKAN SKY酶标仪:美国赛默飞世尔公司;Ka7580和面机:美国kitchenAid公司;急速冷冻柜:科麦机械公司;JMTY体积测定仪:中储粮;HP23-AW-40水分活度仪:瑞士 Rotronic;DLFU粉碎机:瑞士布勒公司;ZHWY-111C恒温摇床:上海智诚公司。

1.3 实验方法

1.3.1 菌种分离

将样品用无菌生理盐水振荡稀释,选取合适的稀释倍数,将稀释液涂布于 WL琼脂培养基(Wallerstein Laboratory agar medium),28 ℃培养2 d,挑取单菌落于WL培养基平板上划线纯化 3次,经镜检为纯种后转入酵母膏胨葡萄糖(Yeast Extract Peptone Dextrose, YPD)琼脂培养基(酵母浸粉10 g/L、蛋白胨20 g/L、葡萄糖20 g/L、琼脂20 g/L)待用。

1.3.2 菌种鉴定

将单株酵母菌接种在YPD液体培养基中,在28 ℃、150 rpm震荡培养至菌液吸光值OD600达1.0以上。按照真菌DNA提取试剂盒说明书操作,提取酵母基因组后用超微量紫外分光光度计检测浓度和纯度。使用引物 ITS1(5ʹ-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3ʹ)和 ITS4(5ʹ-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3ʹ)PCR 扩增 ITS 基因序列。PCR反应体系:ddH2O 33.75 μL、10×Buffer 5 μL、dNTPs4 μL、引物各 2.5 μL、Taq 酶 0.25 μL、DNA模板2 μL。PCR反应条件:94 ℃预变性5 min,94 ℃变性 30 s,53 ℃退火 30 s,72 ℃延伸 40 s,35个循环,再72 ℃延伸10 min。PCR产物进行琼脂糖凝胶电泳检测,目标条带为600 bp左右,之后送至北京新时代众合科技有限公司进行测序。将获得的有效序列与美国国立生物技术信息中心的数据库进行比对。

1.3.3 菌株发酵性能测定

1.3.2.1 麦汁培养基制备 将麦芽粉碎后,加入8倍质量的65 ℃去离子水,在不断搅拌下于65 ℃水浴中保温60 min,冷却后过滤,所得上清即为麦汁培养基。

1.3.2.2 发酵力 将酵母菌接种至麦汁培养基中,28 ℃摇床培养至菌液吸光值OD600达1.0以上。量取23.5 mL菌液与50 g面粉、7.5 g白砂糖混合均匀,揉制成面团,置于250 mL量筒中,按压面团使量筒内不留空隙,保证面团表面平整,置于35 ℃醒发箱中,每隔30 min记录一次面团达到的量筒刻度数,记录3 h内面团体积的增加值。

1.3.2.3 耐高糖性能 将白砂糖添加至 YPD 液体培养基中,使其糖浓度分别为10%、20%、30%和 40%。将酵母菌接种至不同糖浓度的 YPD液体培养基中,28 ℃、150 rpm摇床培养,分别在培养0、2、4、6、9、24、26、30 h时取样测定菌液吸光值OD600

1.3.2.4 耐热性 将酵母菌接种至 YPD液体培养基中,分别置于 28、37、40 ℃摇床培养,分别在培养0、2、4、6、9、24、26、30 h时取样测定菌液吸光值OD600

1.3.4 酵母应用实验

1.3.4.1 馒头制备方法 酵母菌用麦汁培养基培养至吸光值OD600达1.0~1.3。量取141 mL菌液与300 g面粉混合均匀,搅拌8~10 min,将面团分块后成型,每块约 130 g,置于 35 ℃醒发箱1.5 h后取出二次成型,再次醒发40 min后蒸制25 min即可。

1.3.4.2 吐司面包和冷冻面团制备方法 酵母菌用麦汁培养基培养至吸光值OD600达1.0~1.3,离心收集酵母泥沉淀,测定水分、活菌数量,置于4 ℃冷藏备用。

吐司面包和冷冻面团参照表1中的配方制备,用含同等数量级活菌的酵母泥替代商业酵母粉,并基于酵母泥的水分含量,减少配方中的水添加量。

表1 面包配方
Table 1 Bread recipe g

配料 吐司面包 餐包冷冻面团高筋粉 300 300商业酵母 3.6 4.5糖 24 30盐 6 4.2水 204 180鸡蛋 / 15黄油 21 30

吐司面包工艺为:配料称重→搅打面团→静置→切块、搓圆→静置→排气整形→静置→二次整形→醒发→烘烤。

冷冻面团工艺为:将面团二次整形结束后,置于速冻箱内1.5 h,待面团中心温度降至–12 ℃后,取出置于–20 ℃冻存。

1.3.5 发酵面制品性能测定

1.3.5.1 比容 熟制好的样品冷却1 h后,参照GB/T 21118—2007[6]方法测定比容。

1.3.5.2 高径比 用游标卡尺测量样品的高度、直径,高径比即为高度与直径的比值。

1.3.5.3 质构特性 参考文献方法[7]并改进。熟制后的样品放置冷却1 h后,取两片12.5 mm的样品切片叠加,选用质构仪的P/36R柱形探头。测试前速率:1.0 mm/s;测试中速率:1.0 mm/s;测试后速率:1.0 mm/s;测定间隔为5 s;压缩率为50%;触发类型设置为:Auto;起点感应力:5 g。

1.3.5.4 感官评定 馒头感官评分打分标准见表2[8],面包感官评分打分标准参考 GB/T 35869—2018附录A[9]

表2 馒头感官品评打分标准
Table 2 Scoring standard for sensory evaluation of steamed bread

项目 分数/分 得分标准比容/(mL/g) 15 比容大于或等于2.8得满分15分;比容小于或等于1.5得最低分2分;比容在2.8~1.5之间,每下降0.1扣1分外部内部高/cm 5 高大于或等于6.5 cm得满分5分;高小于或等于4.5 cm得最低分1分;高在6.5~4.5 cm之间,每下降0.5 cm扣1分表面色泽 10 白,乳白8~10分;浅黄、黄6~8分;灰暗2~6分表面结构 10 光滑8~10分;皱缩、塌陷、有气泡、有凹点或大块烫斑3~8分形状 10 对称、挺、有球形感7~10分;扁平或不对称4~7分(高径比0.85为10分,每降0.05扣1分,0.55最低4分)结构 15 气孔细小均匀12~15分;气孔过于细密但均匀8~12分;有大气孔、结构粗糙5~8分;边缘与表皮有分离现象1~5分弹性 10 回弹快、能复原、可压缩1/2以上7~10分;手指按压回弹弱或不回弹3~7分;手指按压困难,感觉较硬2~6分韧性 10 咬劲强7~10分;咬劲弱且掉渣或咀嚼干硬,无弹性4~7分黏性 10 爽口不粘牙8~10分;稍黏或黏3~7分气味 5 具有麦香、无异味4~5分;味道平淡3~4分;有异味1~3分总分 100

1.3.5.5 水分活度 将样品整片用粉碎机粉碎,用水分活度仪测定水分活度。

1.3.5.6 冷冻面团活力 冷冻面团每周取一次样,于4 ℃过夜解冻后,置于37 ℃醒发箱内,待面团体积膨胀至2倍大时取出,记录醒发时间。将醒发好的面团置于烤箱内烘熟,冷却1 h后按1.3.5.1的方法测定比容。

1.4 数据分析

实验做3次重复,用Excel软件计算标准偏差并作图,用 SPSS16.0 数据处理软件进行方差等数据分析。

2 结果与讨论

2.1 菌种的分离及鉴定

2.1.1 菌种的分离筛选

从不同省市采集的传统老面、天然面种样品中分离获得了 65株菌株,其中来源于老面的有45株,来源于天然面种的有20株。菌落呈乳白色,表面光滑,形状为圆形或椭圆形。

2.1.2 菌种鉴定

将菌株的测序结果在 NCBI 中使用 BLAST进行同源性比较,结果分离的65株菌均与酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)的同源性最高,均为酿酒酵母。

2.2 菌株发酵性能评估

2.2.1 发酵力

不同酵母在面团中的发酵力对比如表3所示。

表3 酵母面团不同发酵时间的体积
Table 3 Volume of yeast dough at different fermentation times mL

序号 酵母菌株 来源 0 min 30 min 60 min 90 min 120 min 150 min 180 min 体积变化率/%1 商业菌株 安琪 71 75 82 97 118 128 137 92.96 2 Y90 老面 72 78 91 109 129 139 164 127.78 3 Y89 老面 70 72 87 105 123 150 156 122.86 4 Y99 老面 72 76 83 105 118 145 155 115.28 5 Y87 老面 69 73 91 110 126 147 153 121.74 6 Y80 老面 74 74 76 102 120 135 148 100.00 7 Y93 老面 72 75 89 108 130 140 148 105.56 8 Y83 老面 70 72 81 93 113 136 147 110.00 9 Y70 老面 69 71 77 89 107 123 146 111.59 10 Y98 老面 73 75 80 95 121 137 146 100.00 11 Y76 老面 70 73 86 106 127 135 145 107.14 12 Y77 老面 70 72 86 109 127 137 144 105.71 13 Y100 老面 71 72 80 95 112 128 144 102.82 14 Y78 老面 70 74 84 97 115 130 143 104.29 15 Y91 老面 69 72 81 101 114 131 143 107.25 16 Y71 老面 71 78 81 92 117 133 142 100.00 17 Y64 老面 69 72 83 99 121 131 141 104.35 18 Y68 老面 70 72 82 91 105 121 140 100.00 19 Y75 老面 70 71 85 100 122 131 139 98.57 20 Y147 老面 70 72 81 99 117 128 139 98.57 21 Y73 老面 69 71 85 104 122 132 137 98.55 22 Y69 老面 71 72 82 95 111 128 136 91.55 23 Y125 老面 68 70 80 90 105 122 136 100.00 24 Y88 老面 71 71 80 95 111 129 135 90.14 25 Y94 老面 70 70 80 87 108 118 135 92.86 26 Y102 老面 70 71 74 88 103 121 134 91.43 27 Y85 老面 70 73 73 82 97 114 132 88.57 28 Y96 老面 70 71 81 88 107 122 132 88.57 29 Y74 老面 69 73 82 93 107 123 131 89.86 30 Y97 老面 70 74 74 81 93 103 126 80.00 31 Y146 老面 71 72 72 79 90 106 126 77.46 32 Y128 老面 71 74 77 81 93 110 120 69.01 33 Y149 老面 68 68 75 85 97 110 119 75.00 34 Y150 老面 72 74 75 82 91 103 118 63.89 35 Y101 老面 71 73 77 85 93 105 115 61.97 36 Y67 老面 69 70 71 74 80 88 102 47.83 37 Y66 老面 69 71 71 72 88 94 100 44.93 38 Y126 老面 70 72 73 74 76 88 100 42.86 39 Y143 老面 71 71 72 74 79 88 99 39.44 40 Y92 老面 71 72 72 74 80 86 92 29.58 41 Y127 老面 69 71 71 71 75 84 90 30.43 42 Y72 老面 70 74 74 75 76 85 87 24.29 43 Y81 老面 71 74 74 74 78 82 87 22.54 44 Y79 老面 71 72 72 74 76 80 86 21.13 45 Y95 老面 70 70 72 72 75 80 84 20.00 46 Y145 老面 70 71 72 73 75 79 84 20.00 47 Y209 天然面种 68 / 98 / 136 / 152 123.53 48 Y196 天然面种 72 / 88 / 130 / 150 108.33 49 Y204 天然面种 70 / 90 / 128 / 150 114.29 50 Y214 天然面种 70 / 90 / 128 / 150 114.29 51 Y220 天然面种 72 / 88 / 130 / 150 108.33 52 Y199 天然面种 72 / 90 / 130 / 146 102.78

续表3

序号 酵母菌株 来源 0 min 30 min 60 min 90 min 120 min 150 min 180 min 体积变化率/%53 Y210 天然面种 68 / 86 / 124 / 146 114.71 54 Y212 天然面种 68 / 82 / 118 / 146 114.71 55 Y222 天然面种 72 / 86 / 128 / 145 101.39 56 Y208 天然面种 66 / 98 / 130 / 145 119.70 57 Y205 天然面种 70 / 86 / 128 / 144 105.71 58 Y197 天然面种 68 / 98 / 132 / 144 111.76 59 Y198 天然面种 70 / 86 / 122 / 144 105.71 60 Y207 天然面种 68 / 84 / 122 / 142 108.82 61 Y206 天然面种 70 / 90 / 122 / 142 102.86 62 Y221 天然面种 70 / 84 / 122 / 138 97.14 63 Y211 天然面种 68 / 82 / 110 / 132 94.12 64 Y223 天然面种 70 / 78 / 106 / 128 82.86 65 Y215 天然面种 70 / 82 / 100 / 126 80.00 66 Y213 天然面种 68 / 72 / 88 / 118 73.53

发酵力是衡量面制品用酵母质量的最重要指标。酵母发酵力体现在适当的醒发温度下,按一定配方配制的面团在规定时间内经酵母发酵产生的CO2气体的量[10],通常可由面团的体积变化率来表征。以商业酵母为对照,不同酵母菌制备的面团,均随发酵时间的延长,体积逐渐增加。相比初始体积,能够使体积膨胀到2倍以上的酵母发酵力较强。

2.2.2 耐受性

从分离自天然面种的20株酵母菌株中,筛选到可使含糖面团体积在3 h发酵到2倍以上的8株酵母,验证其耐糖性和耐热性。

如图1所示,优选的8株酵母均能耐受30%的糖浓度,但在40%糖浓度中吸光值OD600低于空白对照,说明酵母菌不能耐受40%的糖浓度。谷物用酵母主要分为用于含糖量在 15%~30%的高糖面团的耐高糖酵母,以及用于含糖量小于7%的面团的低糖酵母[11]。前者用于面包等烘焙甜品,后者多用于馒头、饺子、包点等蒸煮类面制品。本研究筛选出的耐高糖的酵母,均可以在30%糖浓度的体系中正常生长,可保证其在高糖烘焙制品制作过程中保持良好的发酵特性。

图1 天然面种来源酵母菌株耐糖性
Fig 1 Sugar tolerance of yeast strains from natural flour species

如图2所示,优选的8株酵母在37、40 ℃可正常生长,耐热性好。传统酿酒酵母的最适生长温度为25~33 ℃ ,一般不超过36 ℃[12]。本研究筛选出的酵母能够适应更广的生长温度,便于活化和扩大培养,有利于开发制备高温喷粉菌剂。

图2 天然面种来源酵母菌株耐热性
Fig 2 Heat tolerance of yeast strains from natural flour species

2.3 馒头应用性能评估

2.3.1 比容

从来源于老面的45株酵母中,筛选可使面团体积在3 h发酵到2倍的34株酵母进行馒头应用实验。经过比容测定,有32株酵母制备的馒头样品满足国标要求的比容≥1.7 mL/g,其中 Y80、Y88、Y89和Y147最佳,以Y147最为突出。

2.3.2 高径比

酵母菌的产气能力有差异,会对馒头醒发熟制后的形态产生不同的影响。以高径比来评估馒头的体积膨胀程度[13]。如表4所示,以商业酵母(A)为对照,有 5株酵母馒头的高径比不如商业酵母,其余29株均优于商业酵母,其中以Y71、Y97和Y100为最佳。

表4 不同酵母馒头的比容和高径比
Table 4 Specific volume and high diameter ratio of steamed buns made of different yeast

注:平均数间有相同字母视为差异不显著,无相同字母视为差异显著(P<0.05)。
Note: The same letter between the means was considered as no significant difference, and no same letter was considered as significant difference (P<0.05).

序号 酵母菌株 比容/(m L/g) 高径比1 商业菌株 A 2.4 7±0.2 5 abc 0.6 7±0.0 6 a 2 Y 6 4 2.1 1±0.2 1 d 0.7 3±0.0 7 a 3 Y 6 8 2.4 4±0.2 4 abc 0.7 0±0.0 7 a 4 Y 6 9 2.4 0±0.2 4 a bcd 0.7 5±0.0 8 a 5 Y 7 0 2.5 2±0.2 5 abc 0.7 4±0.0 7 a 6 Y 7 1 2.3 7±0.2 4 abc 0.7 7±0.0 8 a 7 Y 7 3 2.4 6±0.2 5 abc 0.7 2±0.0 7 a 8 Y 7 4 2.2 9±0.2 3 cd 0.7 4±0.0 7 a 9 Y 7 5 2.4 7±0.2 5 abc 0.7 2±0.0 7 a 1 0 Y 7 6 2.2 7±0.2 3 cd 0.7 3±0.0 7 a 1 1 Y 7 7 2.3 9±0.2 4 abc 0.7 3±0.0 7 a 1 2 Y 7 8 2.5 6±0.2 6 abc 0.6 7±0.0 7 a 1 3 Y 8 0 2.6 5±0.2 7 ab 0.6 5±0.0 7 a 1 4 Y 8 3 2.4 5±0.2 5 abc 0.7 2±0.0 7 a 1 5 Y 8 5 2.4 8±0.2 5 abc 0.7 3±0.0 7 a 1 6 Y 8 7 2.4 7±0.2 5 abc 0.6 9±0.0 7 a 1 7 Y 8 8 2.6 9±0.2 7 ab 0.6 6±0.0 7 a 1 8 Y 8 9 2.6 0±0.2 6 a bc 0.7 4±0.0 7 a 1 9 Y 9 0 2.5 6±0.2 6 bc 0.6 7±0.0 7 a 2 0 Y 9 1 2.4 0±0.2 4 a bc 0.7 5±0.0 8 a 2 1 Y 9 3 2.4 1±0.2 4 abc 0.7 3±0.0 7 a 2 2 Y 9 4 2.4 7±0.2 5 abc 0.7 3±0.0 7 a 2 3 Y 9 6 2.1 6±0.2 2 cd 0.7 5±0.0 8 a 2 4 Y 9 7 2.4 1±0.2 4 abc 0.7 6±0.0 8 a 2 5 Y 9 8 2.5 3±0.2 5 abc 0.7 1±0.0 7 a 2 6 Y 9 9 2.4 1±0.2 4 abc 0.7 5±0.0 8 a 2 7 Y 1 0 0 2.4 6±0.2 5 abc 0.7 6±0.0 8 a 2 8 Y 1 0 1 2.4 8±0.2 5 abc 0.7 4±0.0 7 a 2 9 Y 1 0 2 2.5 4±0.2 5 abc 0.7 1±0.0 7 a 3 0 Y 1 2 5 2.3 0±0.2 3 b cd 0.6 6±0.0 7 a 3 1 Y 1 2 8 2.1 7±0.2 2 cd 0.6 9±0.0 7 a 3 2 Y 1 4 6 2.5 7±0.2 6 abc 0.7 5±0.0 8 a 3 3 Y 1 4 7 2.8 4±0.2 8 a 0.7 2±0.0 7 a 3 4 Y 1 4 9 1.6 8±0.1 7 e 0.7 3±0.0 7 a 3 5 Y 1 5 0 1.6 5±0.1 7 e 0.7 5±0.0 8 a

2.3.3 感官评分

评分小于70分判定为差,70~79分为一般,80~89分为良好,大于90分为优。

如表5所示,商业酵母(A)制备的馒头和5种酵母馒头 Y89、Y94、Y97、Y146和 Y147均在80分以上,达到了良好的标准。

表5 不同酵母馒头的感官评分
Table 5 Sensory evaluation scores of steamed buns made of different yeast 分

序号 酵母菌株 感官评分 序号 酵母菌株 感官评分1 商业菌株A 81.60 19 Y90 75.40 2 Y64 70.75 20 Y91 68.50 3 Y68 75.00 21 Y93 74.80 4 Y69 72.75 22 Y94 81.70 5 Y70 75.50 23 Y96 60.50

续表5

序号 酵母菌株 感官评分 序号 酵母菌株 感官评分6 Y71 78.00 24 Y97 81.70 7 Y73 76.25 25 Y98 75.80 8 Y74 72.75 26 Y99 77.90 9 Y75 78.50 27 Y100 75.95 10 Y76 78.00 28 Y101 72.50 11 Y77 75.00 29 Y102 76.50 12 Y78 74.75 30 Y125 79.55 13 Y80 72.75 31 Y128 75.60 14 Y83 78.40 32 Y146 81.70 15 Y85 79.80 33 Y147 83.20 16 Y87 76.20 34 Y149 62.10 17 Y88 74.80 35 Y150 59.20 18 Y89 83.00

2.3.4 质构

硬度值、弹性值反映样品的口感品质,硬度数值越大,样品吃起来就越硬,缺乏弹性、绵软、爽口的感觉;弹性数值越大,样品吃起来柔软又筋道、爽口不黏牙。不同样品的硬度、弹性指标对比见表6。

表6 不同酵母馒头的硬度和弹性
Table 6 Hardness and elasticity of steamed buns made of different yeast

序号 酵母菌株 硬度/g 弹性1 商业菌株 A 2 806.27±280.63e 90.44±9.04a 2 Y64 4 455.26±445.53c 91.40±9.14a 3 Y68 3 264.54±326.45de 94.05±9.41a 4 Y69 3 616.00±361.60d 92.47±9.25a 5 Y70 3 089.19±308.92de 92.96±9.30a 6 Y71 3 600.13±360.01d 92.48±9.25a 7 Y73 3 389.94±338.99de 94.63±9.46a 8 Y74 3 406.60±340.66de 87.42±8.74a 9 Y75 3 241.74±324.17de 93.91±9.39a 10 Y76 3 681.63±368.16d 92.06±9.21a 11 Y77 3 331.97±333.20de 92.01±9.20a 12 Y78 2 932.12±293.21e 94.24±9.42a 13 Y80 2 714.97±271.50fe 94.68±9.47a 14 Y83 3 399.55±339.96de 94.02±9.40a 15 Y85 3 412.66±341.27de 94.72±9.47a 16 Y87 3 382.39±338.24de 94.71±9.47a 17 Y88 2 307.77±230.78f 95.26±9.53a 18 Y89 3 038.75±303.88e 95.05±9.51a 19 Y90 3 179.76±317.98de 94.75±9.48a 20 Y91 2 743.06±274.31e 83.68±8.37ab 21 Y93 3 222.58±322.26de 93.65±9.37a 22 Y94 2 990.13±299.01de 92.80±9.28a

续表6

注:平均数间有相同字母视为差异不显著,无相同字母视为差异显著(P<0.05)。
Note: The same letter between the means was considered as no significant difference, and no same letter was considered as significant difference (P<0.05).

序号 酵母菌株 硬度/g 弹性23 Y96 2 681.28±268.13ef 69.30±6.93b 24 Y97 3 201.01±320.10de 94.53±9.45a 25 Y98 2 802.25±280.23e 94.74±9.47a 26 Y99 3 566.25±356.63d 93.72±9.37a 27 Y100 3 428.39±342.84d 94.88±9.49a 28 Y101 2 928.61±292.86e 94.03±9.40a 29 Y102 2 552.07±255.21ef 93.54±9.35a 30 Y125 3 041.16±304.12de 93.06±9.31a 31 Y128 3 436.25±343.63d 93.59±9.36a 32 Y146 1 988.04±198.80g 89.24±8.92a 33 Y147 1 553.90±155.39h 91.63±9.16a 34 Y149 6 771.26±677.13b 88.83±8.88a 35 Y150 9 776.56±977.66a 87.73±8.77a

由表6可知,与商业酵母(A)相比, Y146和Y147具有较低的硬度,口感柔软细腻。此外,Y80、Y88和Y102也具有相对低的硬度。

通过表6可知,商业酵母(A)制备的馒头样品在第一次压缩后能够再恢复90%的程度,其他受试的酵母有43株的弹性均优于商业酵母,其中Y88、Y89可达到95%左右。

2.3.5 综合评估

综合不同酵母制备馒头的质量指标,优选出5株适合用于蒸煮类面制品的酵母菌株,分别为Y88、Y89、Y97、Y146 和 Y147。

2.4 吐司面包应用性能评估

将来源于烘焙用天然面种的8株耐高糖、耐热酵母进行吐司面包应用验证。以商业酵母为对照,评估不同酵母对吐司水分、质构、切面外观的影响。

2.4.1 水分活度

由表7可知,面包放置过程中,不同酵母菌对吐司面粉水分活度影响不大。

表7 不同酵母菌对吐司面包保质期内水分活度的影响
Table 7 Effects of different yeasts on water activity of toast during shelf life

放置天数 1 d 4 d商业酵母 0.957 0 0.953 4 Y199 0.950 7 0.952 6 Y204 0.954 5 0.953 5 Y209 0.947 1 0.953 7 Y214 0.949 2 0.953 9 Y210 0.957 0 0.955 6 Y212 0.957 4 0.954 6 Y220 0.954 6 0.952 6 Y222 0.953 6 0.952 1

2.4.2 质构

由表8~9可知,面包放置过程中,分离自天然面种的酵母制备的吐司面包普遍硬度低于商业酵母面包。Y220酵母面包硬度、咀嚼性较高。Y199、Y222面包的质构指标与商业酵母较接近。

表8 酵母Y199、Y204、Y209、Y214制备吐司面包保质期内全质构分析
Table 8 Full texture analysis of toast bread made of yeasts Y199, Y204, Y209 and Y214 during shelf life

注:平均数间有相同字母视为差异不显著,无相同字母视为差异显著(P<0.05)。
Note: The same letter between the means was considered as no significant difference, and no same letter was considered as significant difference (P<0.05).

菌株编号 硬度/g 内聚性 咀嚼性商业酵母 178.35±10.36a 0.78±0.02a 146.46±9.62b放置1天Y199 141.41±3.80b 0.79±0.01a 174.58±13.38a Y204 126.01±5.24c 0.81±0.02a 157.25±0.01b Y209 137.80±3.00b 0.81±0.01a 146.29±4.05b Y214 97.38±1.65d 0.81±0.01a 117.60±3.79c商业酵母 523.02±54.41a 0.68±0.04a 349.45±14.30b放置4天Y199 412.34±51.79b 0.71±0.04a 430.32±30.99a Y204 292.09±44.88c 0.73±0.03a 285.75±25.60b Y209 392.44±69.06b 0.71±0.05a 302.82±9.94b Y214 300.04±64.45c 0.73±0.06a 328.46±35.45b

表9 酵母Y210、Y212、Y220、Y222吐司面包保质期内全质构分析
Table 9 Full texture analysis of toast bread made of yeasts Y210, Y212, Y220 and Y222 during shelf life

注:平均数间有相同字母视为差异不显著,无相同字母视为差异显著(P<0.05)。
Note: The same letter between the means was considered as no significant difference, and no same letter was considered as significant difference (P <0.05).

菌株编号 硬度/g 内聚性 咀嚼性商业酵母 248.75±44.74b 0.76±0.03a 238.09±39.44ab放置1天Y210 204.71±26.52b 0.75±0.02a 222.27±23.82b Y212 152.94±41.14c 0.77±0.02a 185.50±40.81b Y220 321.55±32.37a 0.76±0.02a 304.18±52.69a Y222 220.63±18.83b 0.75±0.01a 266.80±22.71a商业酵母 445.21±51.18b 0.71±0.01a 318.02±29.86a放置4天Y210 262.88±12.31c 0.73±0.03a 268.01±9.53b Y212 253.91±16.84c 0.75±0.01a 246.72±15.11b Y220 569.40±29.05a 0.65±0.03b 365.87±3.69a Y222 385.79±45.18b 0.72±0.03a 276.88±24.27ab

2.4.3 感官评价

由表10~11可知,Y214样品面包弹性、放置两天纹理撕裂性表现最优。Y204面包切片的纹理拉丝性、切面气孔均匀性最优。Y212面包纹理拉丝性、切片气孔均匀程度、放置两天撕裂性表现均最优,Y210面包的弹性最优。

表10 酵母Y199、Y204、Y209、Y214吐司面包感官评分排序
Table 10 Sensory score ranking of toast bread made of yeasts Y199, Y204, Y209 and Y214

感官指标 评分排序纹理拉丝性 Y204>商业酵母=Y199=Y209>Y214切片气孔 Y204>Y209=Y199=Y214>商业酵母弹性 Y214>Y204>Y209>商业酵母>Y199放置两天纹理撕裂表现 Y214>Y204>Y209>Y199>商业酵母风味 差异不大

表11 酵母Y210、Y212、Y220、Y222吐司面包感官评分排序
Table 11 Sensory score ranking of toast bread made of yeasts Y210, Y212, Y220 and Y222

感官指标 评分排序纹理拉丝性 Y212>商业酵母=Y210=Y220=Y222切片气孔 Y212>商业酵母>Y210>Y220=Y222弹性 Y210>Y212=商业酵母>Y220>Y222放置两天纹理撕裂表现 Y212>Y210>Y222>Y220>商业酵母风味 差异不大

2.4.4 综合评估

综合不同酵母吐司面包的质量指标,优选出4株适合用于烘焙类面制品的酵母菌株,分别为Y204、Y210、Y212 和 Y214。

2.5 冷冻面团活力评估

从优选的4株适合用于烘焙类面制品的酵母菌株中,挑选使含糖面团发酵3 h后体积较大、发酵力强的 2株酵母 Y204、Y214,进行冷冻面团应用验证。

以酵母 Y214、Y204、商业酵母为发酵剂制备餐包冷冻面团,速冻后置于–20 ℃冻存,定期监测冷冻面团的发酵活力,评估面团醒发烘烤后的比容。

冷冻面团随着冻存时间的延长,其醒发、烘烤后的比容有降低的趋势,直至无法醒发膨胀至正常体积,活力丧失,这些现象主要是酵母活力下降导致的[14],一方面低活力酵母的活细胞数减少,产气力降低,不能维持面团正常的醒发体积;另一方面,酵母细胞膜冷冻损伤后,释放出的还原性物质(例如谷胱甘肽)会弱化面筋,从而减弱面团的持气力[15]。选择活力较高的抗冻酵母品种是维持冷冻面团品质的关键。由表12可知,与商业酵母对比,Y204、Y214酵母的抗冻性较强,制作的冷冻面团冻存35天依然能正常醒发。且Y204、Y214制备的冷冻面团餐包的比容和挺立度均优于商业酵母。其中Y214酵母的抗冻性最优。

表12 酵母冷冻面团存放期内比容变化
Table 12 Specific volume change of yeast frozen dough during storage

菌株 第7天 第14天 第21天 第28天 第35天比容商业酵母 4.15 3.49 3.00 2.88 2.83 Y204 4.31 4.17 4.28 3.75 3.69 Y214 4.24 4.98 4.28 4.11 4.00

3 结论

本研究从我国不同省市的老面、天然面种中分离得到65株酵母菌株。在以馒头为代表的蒸煮类发酵制品的应用中,通过分析比容、高径比、质构数据以及结合感官品评结果优选出 Y88、Y89、Y97、Y146和 Y147五株酵母。在以吐司面包为代表的烘焙类发酵制品的应用中,通过分析水分、质构、感官品评结果优选出Y204、Y210、Y212和Y214四株酵母。其中Y204、Y214的抗冻性强,能够使冷冻面团的活力维持28天以上。

可结合各种酵母的不同特色进行复配,发挥各自最大的优势,开发特色酵母发酵剂,为消费者提供差异化的烘焙和蒸煮面制品。此外,延长冷冻面团活力的抗冻酵母的发掘有助于提升冷冻面团稳定性,是冷冻面团技术体系中不可或缺的重要部分,该技术使面团制作环节与成品熟制售卖环节独立开来,在强化产品标准质量的同时扩大供应范围。本研究筛选的抗冻性强的酵母具有在冷冻面团中应用的潜力,对于加工符合我国文化特点的冷冻面制品、推动我国发酵面食工业化进程、满足消费者多样化需求具有重要意义。

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Research on the Application of Chinese Traditional Food Yeast in Cereal Products

YANG Hai-ying1, ZHAO Kai2, YANG Shu-lin2, GAO Jia-xing1, NIU Xing-he1, LI Hui1✉
(1. Beijing Key Laboratory of Nutrition & Health and Food Safety, Beijing Engineering Laboratory for Geriatric Nutrition Food Research, COFCO Nutrition & Health Research Institute Co., Ltd., Beijing 102209, China;2. COFCO Grains Holdings Limited, Beijing 100020, China)

Abstract: Yeast plays an important role in fermented cereal products, especially fermented flour products,affecting the texture, aroma, appearance and nutrition of the products. In order to select grain microbial starter and improve the quality of fermented flour products, yeasts were isolated from traditional old flour and natural flour collected from different provinces and cities in China. Yeast identification was carried out by combining morphology and 26S rDNA sequence alignment. High-sugar-resistant, heat-resistant and high-quality yeasts were screened out to verify their application characteristics in steamed bread, toast bread and frozen dough. The results showed that 65 strains of yeasts were isolated, all of which were Saccharomyces cerevisiae, and 9 strains with strong fermentation ability were screened out, among which 5 strains could improve the specific volume, texture and taste of steamed bread, and the other 4 strains were resistant to high sugar and heat, which could improve the texture and flavor of toast bread. Besides, one strain had strong frost resistance, which could prolong the vitality period of frozen dough. The discovered strain is expected to be developed into a high-quality starter for fermented grain products, improve the performance of different kinds of fermented flour products, provide differentiated products for consumers,and promote the innovative development of grain processing industry.

Key words: yeast; traditional fermented food; flour products; bread; steamed buns; frozen dough

中图分类号:TS252.5

文献标识码:A

文章编号:1007-7561(2022)06-0034-12

网络首发时间:2022-11-08 10:29:28

网络首发地址:https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.3863.ts.20221107.1449.010.html

DOI: 10.16210/j.cnki.1007-7561.2022.06.005

杨海莺, 赵凯, 杨书林, 等. 中国传统食品酵母菌在谷物制品中的应用研究[J]. 粮油食品科技, 2022, 30(6): 34-45.

YANG H Y, ZHAO K, YANG S L, et al. Research on the application of chinese traditional food yeast in cereal products[J]. Science and Technology of Cereals, Oils and Foods, 2022, 30(6): 34-45.

收稿日期:2022-09-02

基金项目:国家重点研发计划课题(2021YFD2100901);北京市科技服务业促进专项(Z211100003421058)

Supported by: National Key Research and Development Project of China (No. 2021YFD2100901); Beijing Science and Technology Service Industry Promotion Project(No. Z211100003421058)

作者简介:杨海莺,女,1982年出生,博士,高级工程师,研究方向为食品科学与农产品加工。E-mail: yanghaiying@cofco.com.

通讯作者:李慧,女,1972年出生,博士,正高级工程师,研究方向为粮食发酵和食品安全。E-mail: lhui@cofco.com.