空心面是具有长久食用历史的中国传统挂面,食用品质好、独具风味、易于消化,备受消费者喜爱[1]。江苏的泅洪空心挂面、绥阳空心面、陕西的岐山挂面、四川的中江挂面等,都具有鲜明的地方特色[2]。传统空心面食盐含量较高,可达10.0～20.0 g/kg,过多食用可能会增加高血压和心血管疾病等健康风险[3]。同时传统空心面制作工艺复杂,自然发酵时间长,产业化程度低,导致市场拓展受限[4]。

酵母是重要的食用微生物,在馒头、面包等发酵面制品中具有不可取代的作用[5-6]。通过定向的选育和培养,可从酵母中筛选出具有不同性能的菌种,应用到相应的食品上会起到良好的作用效果[7]。

党辉等[8]从传统的民间馒头老酵子中分离纯化得到3株酵母菌,确定其中生长力和发酵力较好的2株为酿酒酵母。玛依古丽·库尔班等[9]从新疆馕面团中筛选确定出发酵活力最好的酿酒酵母,用其制作的馕饼感官评价高。筛选空心面专用酵母菌,使生产工艺简化、安全可控是空心面工业化生产的必要前提[10-11]。张蕴华等[12]为优化空心挂面工艺,研究了不同产地的4种酵母对空心挂面品质的影响,确定C酵母添加量为1.6%时所制挂面的综合品质最佳。目前,对发酵剂发酵空心面品质分析的研究较少,筛选空心面专用酵母的相关研究未见报道。本研究利用筛选得到的酿酒酵母菌与市售酵母菌分别发酵面条,并对面条的粉质特性、流变特性、发酵特性、质构特性、蒸煮特性和微观结构进行测定,以期为提高空心面品质提供理论基础,对工业化生产提供支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

酿酒酵母菌A,本实验室筛选自老面团,具有良好发酵特性和产气能力,经鉴定为Saccharomyces cerevisiae,保藏于广东省微生物菌种保藏中心,编号为GDMCC 61665;酿酒酵母B、C、D,分别为3种国内外不同品牌的市售酵母,均为低糖型即发干酵母。

高筋小麦粉,河北金沙河面业集团有限责任公司;食盐,四川省盐业总公司;其余试剂均为分析纯,成都市科龙化学品有限公司。

1.2 仪器与设备

HZF-150电子粉质仪,杭州绿博仪器有限公司;MCR302流变仪,德国Anton Paar公司;F3流变发酵仪,法国肖邦公司;Prox型扫描电子显微镜,荷兰Phenom公司;TA-XT型质构仪,上海腾拔仪器科技有限公司;CP114电子天平,奥豪斯仪器;POX-250-C恒温恒湿培养箱,上海琅玕实验设备有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 酵母发酵剂的制备

将不同酵母菌接种至酵母浸出粉胨葡萄糖(yeast extract peptone dextrose, YPD)培养基,活化传代3次后,将最后1代菌液用磷酸盐缓冲液调整至活菌数为1×109CFU/mL,准备接种发酵。

1.3.2 空心面的制备

称取1 kg面粉,分别加入质量分数为0.5%的NaCl、0.8%酵母发酵剂和35%蒸馏水,混合成面絮,封保鲜膜,置于37 ℃、相对湿度85%的恒温恒湿培养箱中,静置发酵2 h后制成1 mm厚度的面片,切成2 mm宽,1 mm厚的面条,入烘干房分梯度干燥成型。以自然发酵为空白对照。

1.3.3 产气量及面团体积的变化测定

参照韩丹丹[13]的方法,测定不同酵母在面团中的产气量和面团体积的变化趋势。

1.3.4 粉质特性测定

参照李华等[14]的方法稍作修改。将1.3.2制备好的发酵面团冻干后,研磨成粉,称取含水量为14%的混粉300 g,加入粉质仪测定粉质特性。

1.3.5 动态流变学特性测定

参考文献[15-16]的方法稍作修改。将制备好的发酵面片置于流变仪载物台,选用PP25圆形检测探头,设置间隙2 mm。先在平行板上平衡3 min,消除残存应力,在动态测量模式下进行频率扫描:温度恒定25 ℃,应力0.005%,扫描频率0.1～10 Hz。

1.3.6 流变发酵特性测定

使用流变发酵仪测定面团发酵过程的流变特性。将制备好的发酵面团按照操作规程[17]进行测定,设定条件:温度30 ℃,时间3 h,砝码2 000 g,面团质量150 g。

1.3.7 质构特性测定

参考焦捷等[18]的方法稍作修改。分别取500 g空心面样品于沸水中煮6 min,然后用滤纸吸干表面水分,待测。取3根无物理损伤、粗细均匀的空心面放于质构仪平台的固定位置上,测定其硬度、弹性等指标,每个样品测定3～5次,去除最大和最小值后取平均值。参数设置:P/50探头,测试模式Comprehension,测前速度1.00 mm/s,测中速度1.00 mm/s,测后速度1.00 mm/s,压缩比75%,间隔时间5 s,触发力5 g。

1.3.8 蒸煮特性测定

参考徐一涵等[19]的方法测定空心面的最佳蒸煮时间、断条率、蒸煮损失率和浊度。

1.3.9 微观结构观察

采用扫描电镜对不同酵母发酵的空心挂面表面形态进行观察。参考文献[20-21]的方法,并作适当修改。整段状用剪刀将挂面剪成1 cm左右的小段,粉状采用粉碎机粉碎,将样品均置于55 ℃烘箱中干燥24 h,使其水分含量<10%。干燥后的粉状样品,置于含有导电双面胶的金属圆盘上,真空条件下镀金处理,再将圆盘放入扫描电子显微镜,放大1 000倍观察。

1.4 数据处理

采用SPSS 25.0和Origin 2020软件进行统计学分析和作图,每组实验重复3次。

2 结果与分析

2.1 不同酵母发酵对空心面团的产气量和面团体积的影响

通过测量产气量和面团增加体积,评价酵母发酵力、检验酵母的产气能力和持气能力[13]。由图1和图2可知,添加不同酵母发酵的面团产气量和面团体积差异显著(P<0.05)。由图1可知,随着发酵时间的增加,面团产气量不断增加,前2 h产气量增加最为明显,之后变缓至趋于平缓。酵母B、C、D发酵组,产气量趋势和A组一致,空白组产气量增加缓慢且最低;酵母A组产气量最高,达(1 691.6±25.33) mL。

图2可以看出,随着发酵时间的增加,面团体积在不断增加,然后下降一定体积至稳定。酵母C、D组趋势一致,酵母A组体积增加最多,且面团体积稳定后下降的总体积最少,为16.6 mL;空白组在3 h后高度开始下降,下降体积最多,为56.5 mL。总的来说,酵母A的发酵能力最强,其次为D组,空白组最弱。

2.2 不同酵母发酵对空心面团粉质特性的影响

通过测量面团的粉质特性,评价其质量和加工特性。由表1可知,除酵母B、C、D组之间发酵面团粉质特性差异不显著外,酵母A、酵母B、C、D和空白组之间变化差异显著(P<0.05)。相对于空白组,4组酵母组的弱化度和吸水率显著降低,且粉质质量指数均高于80,说明发酵显著改变了面团的粉质特性。这可能是酵母菌在面团发酵过程中使面筋蛋白充分延伸,面团充分膨胀,改善了面团的结构特性[22]。酵母A组面团的吸水率和弱化度最低,说明A组发酵的面团筋力最强,面团搅拌后仍然能保持较高的成型度,不易塌陷。A组面团的形成时间、稳定时间最长,粉质质量指数达到(91±0.28),说明面团的耐揉度和稳定性最好。总的来说,利用酵母菌发酵面团可以有效提高面粉的粉质特性,使面团的粉质质量指数明显升高,这与张煌等[23]的研究结果相似。

2.3 不同酵母发酵对空心面团动态流变学特性的影响

面团的流变学特性决定着产品的加工品质和最终质量。以频率10 Hz时空心面条面团的黏弹性作代表,由表2可知,不同菌种发酵面团弹性模量(G′)和黏性模量(G″)排序由高到低依次为酵母A组、D组、C组、B组、空白组,且酵母B、C、D组无显著差异(P>0.05)。损耗角正切值(tanδ)排序由高到低是空白组、酵母B组、C组、D组、A组,且酵母B、C、D组无显著差异(P>0.05)。相对于空白组,4组发酵组的弹性模量和黏性模量显著增加,说明发酵改变了面团的面筋结构,使面团中大分子聚合物含量增多,淀粉颗粒与蛋白质紧密镶嵌[24]。A组的损耗角正切值最低,说明其面团聚合度最高,黏弹性最强,这与上面A组粉质质量指数最高相符。总的来说,利用酵母发酵面团会影响面筋蛋白网络结构,面团产品具有更高聚合固体样品行为,这与拱姗姗等[25]的研究结果相似。

2.4 不同酵母发酵对空心面团流变发酵特性的影响

面团的流变发酵特性测量的是面团发酵过程体积变化、气体生成和保持能力。由表3可知,不同酵母发酵面团的发酵能力存在差别。面团膨胀的最大高度(Hm)、气体释放曲线最大高度(H′m)、面团开始泄露CO2的时间(Tx)、产气总量(V)和面团持气性(R)由高到低为:酵母A组、D组、C组、B组、空白组,除酵母B、C组无显著差异外,其他组差异显著(P<0.05)。A组的产气总量最高,达(1 687.53±53.75) mL,说明酵母A发酵能力高,且由面团持气保留系数R可知,酵母A持气力最强。持气性和产气性都直接影响产品的质量和生产效益,持气性越强,产品体积也越大。达到曲线最大高度的发酵时间(T1)由高到低为空白组、酵母B组、C组、D组、A组,酵母B、C组无显著差异(P>0.05),4组酵母中B和C组发酵面团膨胀至最高的发酵时间最长。总的来说,空白组产气能力弱,持气性差;B、C、D组明显优于空白组,但产气和持气能力低于酵母A组。这可能是酵母A具有较高的酶活性,产生CO2气体的速率较高,对面筋蛋白和面团结构的延伸作用能力更强[26]。

2.5 不同酵母发酵对空心面质构特性的影响

利用质构仪测定不同酵母发酵对空心面条质构特性的影响,结果如表4所示。除4种酵母在黏聚性上没有显著区别,酵母B、C、D组间差异不显著外,其余组发酵的空心面在硬度、弹性、咀嚼性和回复性4种质构指标变化上差异显著(P<0.05)。除硬度低于空白组外,酵母A、B、C、D组在4种质构指标上均高于空白组,说明酵母菌发酵显著提高了空心面的质构品质,与邢文君[27]的研究结果一致。酵母A组的弹性、咀嚼性和回复性显著高于B、C、D 3个酵母组。这可能是通过酵母发酵后,面筋蛋白中的二硫键增加,加上产生的CO2会使面团的面筋网络蛋白结构延伸,面团持气性好,面团的面筋蛋白网络结构更紧密,所产出的空心面质构也更优质[28]。综上,利用酵母发酵制得的空心面品质更佳,这与程晓燕[29]得到的筛选面团中的专用菌株显著提高产品质构品质的结论一致。

2.6 不同酵母发酵对空心面蒸煮特性的影响

由表5可知,除酵母B、C、D组差异不显著外,其余组发酵的空心面在最佳蒸煮时间、断条率、蒸煮损失率、浊度4种蒸煮特性指标上差异显著(P<0.05)。空白组的断条率、蒸煮损失率和浊度最差,说明发酵可改善空心面的蒸煮特性。酵母A、B、C、D组发酵的空心面条断条率≤5.0%,蒸煮损失率≤10%,符合挂面行业标准LS/T 3212—2021。酵母A组发酵的空心面具有较低的蒸煮损失率和浊度,且断条率为0,最佳蒸煮时间也快于其他发酵组。这是因为发酵改善了面团结构,使得面筋蛋白网络更为紧密,面条筋道,不容易断条且不浑汤,具有较好的蒸煮品质。

2.7 不同酵母发酵对空心面微观结构的影响

图3为5种不同空心面在扫描电镜下放大1 000倍图像。

可以看出,完整的淀粉颗粒一般为圆形或者椭圆形的,表面比较光滑,没有明显的裂缝,且分散性较好。较大颗粒的小麦粉蛋白网络结构(面筋蛋白)充分均匀包裹在淀粉表面。面条经过压延和干燥,淀粉粒游离或借助于蛋白质基质黏连在面筋蛋白网络上。整体而言,面条内部呈松散的干混凝土状,蛋白质像泥浆,淀粉颗粒像鹅卵石。

空白组的面筋网络结构比较疏松,面条均匀性较差,淀粉颗粒与面筋网络之间的空隙较多,面条质地不紧密。与之相比,A、B、C、D组面条的均匀性良好,其中A组淀粉颗粒被紧密包裹在面筋网络结构之中,质地紧密,空隙较少;A组面条样品的淀粉表面是所有空心面样品中最光滑,颗粒最完整的。不同菌种生产的发酵空心面样品淀粉表面光滑度,颗粒完整度排序:酵母A>酵母D>酵母C>酵母B>空白。总的来说,酵母发酵显著改善了面条的面筋网络结构。

3 结论

本研究将筛选得到的酿酒酵母菌与市售酵母菌分别发酵面条,并对发酵力、粉质特性、流变特性、发酵特性、质构特性、蒸煮特性和微观结构进行测定。相对于未发酵,酵母发酵后的面团品质特性更好,生产的空心面品质更佳;4组发酵组中,酵母A发酵生产的空心面面团耐揉度和筋力最好,粉质质量指数达到(91±0.28);面团黏弹性最好,聚合度最高。在发酵特性上酵母A的发酵力最强,产气力和持气力最好;同时发酵的样品在质构特性和综合蒸煮品质上也是发酵组中最佳。扫描电镜结果显示,A组面条面筋网络结构紧密,因而面条面团的黏弹性好,聚合度高。因此,利用筛选的酵母菌A更适用于空心面的发酵生产,产品具有良好的生产特性和综合品质。

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Effect of Saccharomyces cerevisiaefermentation on the quality of hollow noodles

REN Yuanyuan*, LI Yuhang, MENG Zikuan, ZHANG Xin, ZOU Yu, WANG Yongjun

(Sichuan Food and Fermentation Industry Research and Design Institute Co.Ltd., Chengdu 611130, China)

ABSTRACT In order to explore the effect of different yeast on the quality of fermented hollow noodles, the screened and commercial Saccharomyces cerevisiaewere used to ferment flour, and the fermentation capacity, powder properties, rheological properties, fermentation characteristics, texture characteristics, cooking characteristics ,and microstructure of hollow noodles fermented by different yeasts were determined. The results showed that there were significant differences in fermentation capacity, the powder, rheological, fermentation, texture and cooking characteristics between yeast fermentation and non-fermentation (P<0.05). The microstructure of gluten network in fermentation group was uniform. Compared with the commercial yeast fermentation, group A had the highest fermentation capacity, the dough weakening degree decreased significantly, the flour quality index reached (91±0.28), elastic modulus (G′) and viscous modulus (G″) increased significantly, total gas production (V) and dough holding capacity (R) reached the maximum. At the same time, the texture quality and cooking quality of hollow flour fermented by yeast A were the best, and the microstructure of gluten network was the closest and the granules were complete. The screened strain A significantly improved the production characteristics and comprehensive quality of hollow noodles, which will have good application potential in the development of hollow noodles products.

Key words Saccharomyces cerevisiae; fermentation;hollow noodles; microstructure

DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.032543

引用格式：任元元,李宇航,孟资宽,等.酿酒酵母菌发酵对空心面品质的影响[J].食品与发酵工业,2023,49(7):264-269.REN Yuanyuan, LI Yuhang, MENG Zikuan, et al.Effect of Saccharomyces cerevisiaefermentation on the quality of hollow noodles[J].Food and Fermentation Industries,2023,49(7):264-269.

第一作者：硕士,高级工程师(通信作者,E-mail:443112258@qq.com)

基金项目：川粮油加工关键技术及产品开发项目(2020YFN0148)

收稿日期：2022-06-02,改回日期:2022-07-19