老面酵頭又稱酸面團(tuán),主要采用小麥粉、麩皮、玉米粉或米粉等原料,經(jīng)過長時間反復(fù)發(fā)酵制作而成。老面酵頭是一種復(fù)雜的微生態(tài)體系,在乳酸菌、酵母菌及少量霉菌等共同作用下,可賦予發(fā)酵面食品獨特的風(fēng)味。風(fēng)味物質(zhì)主要由揮發(fā)性香氣物質(zhì)和非揮發(fā)性滋味物質(zhì)構(gòu)成,其物質(zhì)形成與微生物菌群有著密切的關(guān)系。研究表明,老面酵頭的添加可明顯改善饅頭的風(fēng)味特性,但對其物質(zhì)基礎(chǔ)的認(rèn)識仍缺乏系統(tǒng)的研究。我國傳統(tǒng)老面酵頭主要以山東老面和河南酵子為典型代表,兩者的加工方式不同,其生理生化特性存在顯著差異。山東老面與河南酵子中微生物菌群結(jié)構(gòu)差異尚不明確,以及其微生物菌群結(jié)構(gòu)與饅頭的風(fēng)味物質(zhì)組成間的相互關(guān)系仍未見報道。本論文對山東老面和河南酵子制得饅頭的特征風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行篩選,并構(gòu)建微生物菌群結(jié)構(gòu)與饅頭風(fēng)味物質(zhì)間的相互關(guān)系;通過重塑老面酵頭核心菌群研究其特征風(fēng)味物質(zhì)代謝形成機(jī)制,本研究主要研究結(jié)果如下:1.為了明確老面酵頭饅頭中特征風(fēng)味物質(zhì)組成,采集了來自山東老面和河南酵子共計15份樣品,并對其發(fā)酵制得饅頭樣品的揮發(fā)性香氣物質(zhì)和非揮發(fā)性滋味物質(zhì)進(jìn)行分析檢測。通過與即發(fā)活性干酵母饅頭風(fēng)味物質(zhì)組成對比,山東老面饅頭的揮發(fā)性特征香氣物質(zhì)主要由乙酸乙酯、乙酸己酯、反-2-壬烯醛、反-辛烯醛、己醛和2-戊基呋喃組成;而河南酵子饅頭則主要由乙酸乙酯和乙酸己酯構(gòu)成。兩者在滋味方面并無顯著差異,其非揮發(fā)性特征滋味物質(zhì)主要由組氨酸、亮氨酸、γ-谷氨酰谷氨酸、γ-谷氨酰半胱氨酸、檸檬酸和乳酸等20種滋味物質(zhì)組成。2.為了明確老面酵頭微生物菌群結(jié)構(gòu)與饅頭風(fēng)味物質(zhì)組成間的關(guān)系,采用傳統(tǒng)分離手段結(jié)合高通量測序技術(shù)對老面酵頭菌群結(jié)構(gòu)多樣性進(jìn)行分析。結(jié)果表明,山東老面中細(xì)菌主要由舊金山乳桿菌、食竇魏斯氏菌和少量發(fā)酵乳桿菌組成。而河南酵子則主要由食竇魏斯氏菌、植物乳桿菌和戊糖片球菌構(gòu)成,部分樣品中還含有少量的旁氏乳桿菌、類食品乳桿菌和瑞士乳桿菌。酵母屬和假絲酵母屬為老面酵頭中的主要優(yōu)勢真菌,河南酵子中還伴隨含有少量的曲霉菌屬和青霉菌屬。兩者在酵母菌組成上差異不顯著,主要以釀酒酵母菌和假絲酵母菌為主,部分樣品中還含有少量的異常威克漢姆酵母。通過微生物菌群結(jié)構(gòu)與老面饅頭風(fēng)味物質(zhì)組成相關(guān)性分析表明,微生物菌群結(jié)構(gòu)與揮發(fā)性香氣物質(zhì)組成具有顯著相關(guān)性,而與非揮發(fā)性滋味物質(zhì)組成則相關(guān)性不顯著。3.為了闡明老面饅頭揮發(fā)性特征香氣物質(zhì)形成的過程及代謝機(jī)制,研究通過多元統(tǒng)計學(xué)分析構(gòu)建了核心菌種與香氣物質(zhì)間的相互關(guān)系。結(jié)果表明,舊金山乳桿菌和發(fā)酵乳桿菌與老面饅頭中乙酸、戊醛、己醛、反-2-壬烯醛、壬醛、反-2-辛烯醛、反-2,4-癸二烯醛、2-戊基呋喃、壬醇和1-辛烯-3-醇等具有較高的正相關(guān)系數(shù);釀酒酵母主要與己醛具有較高的正相關(guān)系數(shù),而食竇魏斯氏菌和假絲酵母菌與特征揮發(fā)性香氣物質(zhì)相關(guān)性不顯著。采用舊金山乳桿菌、發(fā)酵乳桿菌和釀酒酵母共發(fā)酵酸面團(tuán),連續(xù)反復(fù)發(fā)酵5天,制得饅頭與山東老面饅頭的整體香氣特征較為接近,所含揮發(fā)性特征香氣物質(zhì)含量與山東老面饅頭基本相似�；诖x組學(xué)分析可知,亞油酸和棕櫚油酸在老面饅頭加工過程中發(fā)生顯著下調(diào)現(xiàn)象,酸面團(tuán)的添加可加劇不飽和脂肪酸的氧化程度,進(jìn)而提高醛類化合物和2-戊基呋喃的生成量。4.γ-谷氨酰二肽作為饅頭特征滋味物質(zhì),對饅頭的整體滋味特性有著重要的作用。為了闡明乳酸菌中γ-谷氨酰二肽代謝形成機(jī)制,通過構(gòu)建羅伊氏乳桿菌LTH5448突變菌株,探究氨酰半胱氨酸連接酶對γ-谷氨酰二肽合成的影響。根據(jù)數(shù)據(jù)庫序列比對表明,大多數(shù)谷氨酰半胱氨酸連接酶存在于異型發(fā)酵乳桿菌中,僅有少部分存在于同型發(fā)酵乳桿菌中,而羅伊氏乳桿菌LTH5448中主要含有兩個氨酰半胱氨酸連接酶編碼基因gcl1和gcl2。采用雙交換同源重組技術(shù)成功構(gòu)建羅伊氏乳桿菌LTH5448突變菌株,并利用其發(fā)酵酸面團(tuán)可知,gcl1優(yōu)先選擇異亮氨酸用于調(diào)控γ-谷氨酰異亮氨酸的合成,而gcl2則優(yōu)先選擇半胱氨酸用于調(diào)控γ-谷氨酰半胱氨酸的合成,gcl并不能調(diào)控大多數(shù)γ-谷氨酰二肽的代謝合成,且其生成量是內(nèi)源性蛋白酶和微生物自身酶系共同作用的結(jié)果。通過比較野生型菌株與突變菌株制得饅頭的滋味特性表明,γ-谷氨酰二肽對饅頭的咸味和鮮味有著重要影響。
【學(xué)位單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TS213.2;TS201.3
【部分圖文】：

2圖 1-1 酸面團(tuán)種類及加工方法Fig.1-1 The variety and processing method of sourdough.2 老面酵頭產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀面制品是全球日消費量最大的食品之一，據(jù)統(tǒng)計，每日全球有超過 18 億人在種各樣的面制品。近年來，隨著民眾物質(zhì)生活水平的提高，日常飲食需求逐步向

圖 1-2 加工過程與酸面團(tuán)及酸面團(tuán)面包中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的關(guān)系Fig.1-2 Sourdough and sourdough-bread volatile compounds: variations in parameters面包相較，國內(nèi)圍繞老面酵頭對于饅頭中揮發(fā)性香氣物質(zhì)的研究則起步較晚，饅頭制作差異，目前對饅頭中風(fēng)味物質(zhì)的定性和定量研究都不系統(tǒng)深入，核心（群）也需要進(jìn)一步研究確定。Wu[79]等人研究了酸面團(tuán)添加對北方饅頭品質(zhì)現(xiàn)能鑒定出 77 種揮發(fā)性化合物，其中乙醇和 3-甲基-1-丁醇含量最高，不同發(fā)面團(tuán)饅頭具有各自標(biāo)志性的揮發(fā)性物質(zhì)。Kim[80]等人從四類饅頭（包括酸面團(tuán)共鑒定出 89 種揮發(fā)性物質(zhì)，也包含大量的醇類物質(zhì)，尤其是 3-甲基-1-丁醇。指出 3-甲基-1-丁醇主要是由面團(tuán)種的酵母發(fā)酵產(chǎn)生，而非乳酸菌代謝產(chǎn)生[81現(xiàn)有研究報道表明乳酸菌同型發(fā)酵可以產(chǎn)生 3-甲基-1-丁醇，且其產(chǎn)生量與乳酸很大的差異性[82]。Gobbetti[83]等人研究發(fā)現(xiàn)乳酸菌和酵母的組合比例會影響 3醇的生成量。另外，酸面團(tuán)饅頭中乙酸和丁酸的含量也明顯增加，而 2，3-丁-丁酮則只在酸面團(tuán)饅頭中發(fā)現(xiàn)。Zhang[84]等人研究傳統(tǒng)酸面團(tuán)饅頭的揮發(fā)性化現(xiàn)采用蒸餾萃取法制得的揮發(fā)性物質(zhì)主要是(E)-2-壬烯醛和(E，E)-2，4-癸二烯發(fā)現(xiàn)的最常見的芳香化合物，而固相微萃取和吹掃-捕集法卻發(fā)現(xiàn)乙醇和乙酸

圖 1-3 發(fā)酵米面食品風(fēng)味物質(zhì)形成的主要途徑Fig.1-3 The generation pathway of flavour compounds in the sourdough-based food1.2.3.1 乳酸菌發(fā)酵途徑中風(fēng)味物質(zhì)的代謝乳酸菌代謝及其酶系生物轉(zhuǎn)化作用是產(chǎn)生香氣和滋味化合物的重要途徑，包含醇醛類、酮類、酯類、有機(jī)酸、氨基酸以及一些滋味肽類物質(zhì)等[36, 104]。其中揮發(fā)性香物質(zhì)多數(shù)由乳酸菌對一些物質(zhì)的代謝及酶轉(zhuǎn)化有關(guān)，且與乳酸菌的發(fā)酵類型有著密切系。以糖代謝為例，同型乳酸菌主要通過糖酵解（EMP）途徑將糖類降解成丙酮酸，最終還原成乳酸，因此這類乳酸菌代謝產(chǎn)生風(fēng)味物質(zhì)種類較少。異型發(fā)酵乳酸菌則主通過 6-磷酸葡萄糖酸/磷酸解酮酶（6-PG/PK）途徑進(jìn)行糖類代謝，將一半糖轉(zhuǎn)化為乳酸多余的糖源則用于產(chǎn)生乙醇、乙酸及 CO2等揮發(fā)性產(chǎn)物[77, 105]，因而異性發(fā)酵乳酸菌生的風(fēng)味物質(zhì)種類相對較多。除了前面的糖代謝外，乳酸菌還可以通過自身酶系進(jìn)行吸收和氨基酸代謝、酚類化合物代謝及還原脂肪氧化產(chǎn)物。表 1-2 總結(jié)了酸面團(tuán)在發(fā)過程中微生物和酶生物轉(zhuǎn)化對面包風(fēng)味及品質(zhì)的影響。氨基酸是許多風(fēng)味物質(zhì)生成的體物質(zhì)，Di Cagno 等人[106]通過比較酸面團(tuán)和化學(xué)酸化酸面團(tuán)中肽和氨基酸的含量發(fā)現(xiàn)酸面團(tuán)中肽的含量降低，而氨基酸含量則顯著增加。乳酸菌還能對一些氨基酸具有轉(zhuǎn)

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本文編號：2817454