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产胞外多糖乳酸菌发酵小麦粉及其影响无蛋蛋糕烘焙品质研究

张逢温  
【摘要】:蛋糕因柔软的口感和香甜的风味受到消费者喜爱,而无蛋蛋糕的开发迎合市场对新产品的需求,体现烘焙产品的多样性。本论文利用融合魏斯氏菌J28制备产胞外多糖(Exopolysaccharide,EPS)发酵小麦粉,比较添加蔗糖以产EPS(EPS+组)和无添加不产EPS(EPS-组)发酵小麦粉组,分析发酵小麦粉的生化性质,并将发酵小麦粉应用于无蛋蛋糕制作中,探究其对无蛋蛋糕面糊流变学性质、微观气泡结构、烘焙学特性、蛋糕芯微观网络结构以及贮藏学特性的影响;同时建立面糊泡沫模型和蛋白模型分别探究EPS影响面糊充气和持气性以及蛋糕芯蛋白质网络交联的作用机理。首先分析产EPS乳酸菌发酵小麦粉的生化性质,研究表明:融合魏斯氏菌J28在产和不产EPS发酵小麦粉中均生长良好。发酵24 h,发酵小麦粉中EPS产量达到11.46g/kg,EPS+组和EPS-组pH值分别降低至3.79和3.56,可滴定酸度增加至5.75和6.08mL,胞外多糖的产生可降低发酵粉的酸化程度。相比于EPS-组,EPS+组中有机酸含量较低,还原糖含量较高。发酵12 h,发酵粉中蛋白酶活力显著增加(p0.05),24 h后趋于平缓。与未发酵小麦粉相比,EPS-组和EPS+组中总游离氨基酸含量大幅增加,分别是其2.19和2.09倍,且除半胱氨酸外其它氨基酸含量显著增加(p0.05)。然后探究产EPS乳酸菌发酵小麦粉对无蛋蛋糕面糊流变学性质、微观气泡结构的影响及作用机理,结果表明:相比于对照组,发酵粉蛋糕组面糊密度下降,黏度增加,且胞外多糖使面糊气泡分布更均匀,异常气泡数更少。面糊泡沫模型分析表明,搅打过程中胞外多糖可以改善蛋白溶液起泡能力,维持蛋白泡沫稳定性,其机理在于胞外多糖通过改变蛋白质分子结构,暴露蛋白质疏水区域,从而加强蛋白溶液的起泡能力;同时胞外多糖可与蛋白质交联,减少乳化剂对界面膜蛋白质的竞争吸附,提高界面膜的厚度和黏弹性,使蛋白泡沫具有较高的稳定性。其次探究产EPS乳酸菌发酵小麦粉对无蛋蛋糕烘焙学特性、蛋糕芯微观网络结构的影响及作用机理,结果显示:与对照组相比,发酵粉蛋糕组比容增加、硬度降低、色泽加深。蛋糕芯微观结构表明,发酵小麦粉可以促进蛋白网络形成,而EPS的交联作用使蛋白网络更加连续且均匀。蛋白模型机理分析表明,未经加热处理,胞外多糖可提高蛋白质可接触的巯基水平,其原因在于胞外多糖通过氢键诱导和空间位阻作用降低蛋白质α-螺旋和β-转角含量,增加无规卷曲结构,蛋白质空间结构展开促进内部巯基暴露;经加热处理后,蛋白质形成以β-折叠为主要构象的共价交联网络,而胞外多糖使变性蛋白质产生更多的共价二硫键,从而加强蛋白网络交联程度,同时胞外多糖的氢键结合作用也可增强蛋白网络结构的稳定性。蛋白质营养指标分析表明,与对照组相比,发酵粉蛋糕组蛋白质体外消化率和必需氨基酸占比升高,蛋白质具有更佳的营养特征。风味特征分析表明,发酵粉蛋糕组挥发性风味物质不仅种类增多,其浓度也增加,风味品质显著改善;主成分分析表明,未发酵和发酵粉蛋糕组风味特征区分度高,醛类和酯类作为EPS+组发酵粉蛋糕特征风味物质,香气更加浓郁。感官评定结果表明,发酵粉蛋糕组在风味、外观、色泽和整体可接受度方面评分较高,且产EPS发酵小麦粉对无蛋蛋糕烘焙品质的改善效果愈加显著。最后探究产EPS乳酸菌发酵小麦粉对无蛋蛋糕贮藏学特性的影响及作用机理,结果显示:与对照组相比,发酵小麦粉有效延缓无蛋蛋糕老化,降低产品硬化速率,但其延缓程度受到酸化水平的限制。胞外多糖的掺入不仅能抵消酸化的不良影响,而且抑制老化效果更加显著,其机理在于胞外多糖可以结合水分,减少水分迁移,延缓淀粉重结晶。


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