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俄式面包酵头是由全麦粉或黑面粉、酒花水、少量食盐和添加酵种,经续种过程而得到的一种天然混合菌种发酵剂。传统酵头制作俄式面包需2-3次发酵、时间长、操作复杂且菌系不稳定,导致面包品质差异。本课题针对酵种在续种活化过程中微生物菌群变化规律进行研究,明确真菌和细菌群落丰富时期,并且对该时期酵头采用宏基因组技术进行菌群结构及代谢通路分析,得到序列结果已提交至GenBank数据库,登录号分别为SRR9701328、SRR9701327。使酵头自然形成的微生态群系稳定及使用方便,研制酵头冻干粉及其对面包风味质构的影响。由于酵种在面包坊长期储存,其中微生物处于休眠状态,使用前需进行续种过程形成酵头。采用正交试验优化续种条件结果:麸皮量12%、酒花水量20%和发酵温度24℃。研究连续发酵48 h菌落总数及酵头中主要成分的变化。当发酵16 h真菌菌落菌落总数最高为2.43×10~8 CFU/g,pH 5.14,淀粉含量65.7 g/100g,膳食纤维含量2.948g/100g,蛋白质含量10.82 g/100g,脂肪含量1.25 g/100g(该时期酵头标记M1);当发酵32 h细菌菌落总数最高为2.32×10~9 CFU/g,pH 4.01,淀粉含量59.47 g/100g,膳食纤维含量2.803 g/100g,蛋白质含量10.60 g/100g,脂肪含量1.14 g/100g(该时期酵头标记M2)。为明确真菌和细菌菌落总数丰富时菌群结构,采用宏基因组技术对M1、M2时酵头进行测序分析,分别得到39881、42074个非冗余基因集,经对比数据库M1酵头中鉴定出21个门,276个属,899个种,其中菌种丰度大于0.01%的有74个细菌菌种和13个真菌菌种,细菌主要优势菌种有植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)17.91%、戊糖片球菌(Pediococcus pentosaceus)14.70%、弯曲乳杆菌(Lactobacillus curvatus)9.25%、清酒乳杆菌(Lactobacillus sakei)6.56%;主要优势真菌有酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)10.12%和Saccharomyces bayanus 5.62%;M2酵头中鉴定出22个门,329个属,1076个种,菌种丰度大于0.01%的有114个细菌菌种和12个真菌菌种,细菌主要优势菌种有弯曲乳杆菌(Lactobacillus curvatus)18.82%、短乳杆菌(Lactobacillus brevis)12.29%、糖丁基梭菌(Clostridium saccharobutylicum)9.23%、发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum)8.92%、戊糖片球菌(Pediococcus pentosaceus)8.83%、真菌中主要优势菌为酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)4.28%、Pichia kudriavzevii 0.32%。将得到的M1、M2时酵头宏基因组基因序列分别与各数据库进行比对:M1、M2酵头中分别获得获得336、341类代谢通路,同时,差异表达基因显著性富集通路有30个,其中影响值大于0.15的有6条途径。M1、M2期酵头COG注释功能分为25类,基因分布在5个酶系中。收集续种发酵16 h(M1)和32 h(M2)的酵头与保护剂(8%海藻糖:4%甘油=1:1)1:3混合,冻干厚度0.8 cm,干燥24 h,制成冷冻干燥酵头冻干粉,其存活率为78.5%。对酵头冻干粉与快速酵母发酵面包的风味和质构进行研究,HPLC检测有机酸表明:酵头冻干粉面包中乳酸(241 mg/100g)、乙酸(29.6 mg/100g)和柠檬酸24.2mg/100g含量高于快速酵母面包,但酵母面包中草酸含量较高(16.5 mg/100g)。采用GC-MS对面包进行风味物质测定,快速酵母面包22种,酵头冻干粉面包中37种,酵头冻干粉面包中有乳酸乙酯(1.38%)增加面包的焦糖香,乙酸苯乙酯(0.63%)赋予面包苹果、可可和威士忌等香味。酵头冻干粉面包的硬度、粘性、咀嚼性和回复性大于酵母面包,粘聚性和比容低于酵母面包,但弹性没有显著性差异;通过电子舌和电子鼻主成分(PCA)分析,可以很好的区分2种面包的滋味和风味。