微生物发酵技术在面制品中的应用进展
时间：2023-04-09 08:55:04 来源：千叶帆 本文已影响人
刘安伟 郑惠文 李媛媛
（信阳航空职业学院公共教学部，河南信阳 464000）
微生物发酵技术是指在适宜条件下，利用微生物代谢作用产生对人类有益的物质，或直接将微生物应用于工业化生产的一项技术手段[1]。微生物发酵技术现已广泛应用于多种食品生产加工[2]。如：酒在制作过程中利用微生物发酵将葡萄糖转化为酒精，酸奶通过乳酸菌发酵生成乳酸或其他有机酸，食醋通过醋酸菌发酵将酒精变成醋酸，等；
此外，豆类、茶类、酱类、泡菜等食品加工生产过程中都会运用微生物发酵技术。微生物发酵技术在面制品制作中应用也有很多，本文对发酵技术优势进行了分析，在介绍三种常见的微生物发酵技术基础上，展望发酵面制品未来发展的前景。
微生物发酵技术应用于面制品制作的优势主要体现在以下3个方面。
1.1 采用微生物发酵技术生产的面制品更加安全
面制品发酵技术主要分为两大类，一类是通过添加化学膨松剂进行发酵，常用的化学膨松剂有碱性膨松剂、酸性膨松剂、复合膨松剂[3]。另一类是利用微生物进行发酵，如酵母菌发酵、酸面团发酵等[4，5]。
虽然化学膨松剂发酵得到的产品体积大，产气效率快，但制作的面制品组织结构疏松，口感差。同时化学膨松剂（泡打粉、发泡粉）中铝含量较高，应参照国标（HG 2616—2005）添加，若添加量超标，对人体健康不利。
微生物发酵过程中会生成醇、酯、醛、酮等多种化合物，这些代谢产物不仅增加面制品的营养价值，而且赋予面制品独特的风味。通过微生物的发酵面制品，还可以产生一些对人体有益的B族维生素和氨基酸。所以，相较而言，微生物发酵技术具有发酵菌种安全，产物营养价值高等优点。随着生活水平的提高，人们的健康意识不断增强，采用微生物发酵技术的面制品成为更多人的选择，这也将减少化学膨松剂的使用。
1.2 采用微生物发酵技术的面制品品质得到明显改善
研究发现，微生物发酵在很大程度上可以改变面团的内部结构，对面团的品质和面制品的口感有一定改善[6]。Cagno等[7]研究发现，酸面团在发酵过程中，由于酵母菌作用，会生成大量次级代谢产物，如乙醇、甘油等，这些产物会影响面团的流变学特性，使面团韧性不断降低，延伸性和松软度有所增加。乳酸菌在发酵过程中对蛋白质还具有水解作用，使面筋网状结构发生改变。王金水等[8]研究发现老面发酵后，面团面筋蛋白发生了降解，面团的弹性、黏性和延伸性都发生了变化。郭东旭等[9]研究发现添加植物乳杆菌发酵制作的酸面团生产的青麦仁面包硬度、咀嚼性显著降低，而弹性增大。这些研究结果都表明，微生物发酵技术可以使面制品品质得到改善。
1.3 采用微生物发酵技术生产的面制品所含营养物质更利于人消化吸收
发酵食品可以降低食品中的碳水化合物和糖分的含量，更容易被人体消化吸收。面筋蛋白是维持面制品骨架结构的重要物质，微生物在发酵过程中会生成乳酸和酶类物质，可将一部分面筋蛋白水解转化成小分子多肽和氨基酸等物质，这对消化能力弱和肠胃功能差的人来说更为适用，更有利于人体消化吸收。麦类等谷物中都含有植酸，这种物质不利于营养的吸收。发酵后的食物往往含有大量的植酸酶物质，可有效地降低植酸含量，促进人体对面制品的消化吸收。此外，微生物在发酵过程中产生的有益代谢产物对肠道菌群具有调节作用，可以改善人体肠道功能。
2.1 酵母菌发酵技术
酵母菌发酵是一种容易控制且安全可靠的发酵方法[10]。酵母菌可以在无氧的条件下进行发酵。酵母菌可以直接食用且营养价值丰富[11]。酵母菌中含有丰富的水解酶，可将蛋白质、淀粉、脂类水解成易被人体吸收的低分子化合物[12]。酵母菌在发酵面制品中发挥的作用主要有以下3点：（1）产生二氧化碳气体，使面制品体积增大，呈现蓬松多孔结构。（2）改变面筋网络结构，使面团具有良好的弹性和延伸性。（3）产生多种化合类物质，增进面制品风味[13]。此外，酵母发酵也会生成少量的酸，一定程度上可以抑制其他有害微生物的生长。
酵母菌发酵主要用来制作面包、馒头、包子、汉堡等需要增大体积并且富有一定弹性、结构组织蓬松多孔的面制品。但仅靠纯种酵母进行发酵制成的面制品风味平淡、口感较差、营养价值偏低，因此人们通常加入乳化剂、酶制剂等食品添加剂来改善面制品品质。此外，用酵母菌发酵制作的面条也是当下研究的热点，任元元、张蕴华、王金荣等[14-16]研究发现，由酵母菌发酵制作出的空心挂面在风味和品质上都有显著的提高。
2.2 乳酸菌发酵技术
乳酸菌可以利用碳水化合物产生大量乳酸[17]。乳酸菌种类丰富复杂，根据发酵方式和产物的不同可以分为同型发酵和异型发酵菌。同型发酵的主要产物是乳酸，含量达90%以上[18]；
异型发酵的产物不仅含有乳酸，而且还含有二氧化碳、乙醇等其他物质[19]。
乳酸菌在发酵面制品生产过程中起到不可忽视的作用，越来越多的研究表明乳酸菌对面团品质以及风味都起到重要影响[20]，主要体现在以下几个方面：（1）乳酸菌发酵会生成胞外多糖，尤其是果聚糖，它能够促进面筋网络的延伸扩展，提高面团的持气性，对面团品质有良好改善作用[21，22]。（2）发酵产成的肽酶对蛋白质具有水解作用，能将蛋白质分解成氨基酸和小肽等成分，使面筋蛋白发生降解，面团的弹性和韧性降低，延展性提高。（3）产生乙酸、乙醇、芳香化合物和一系列酶等物质，这些物质赋予了面制品独特的风味，提高了面制品营养价值[23]。（4）发酵生成的一些次级代谢产物和有益菌可抑制腐败菌和病原菌的生长，延长产品保质期。湿面条中含有大量的水分,在储存过程中容易发生腐败变质。全永亮等[24]将乳酸菌发酵上清液喷洒在生湿面条上，发现可以延长生湿面条的保质期。这说明乳酸菌在食品防腐方面具有巨大的潜力。
目前对乳酸菌发酵研究较多的是将乳酸菌与酵母菌混合进行发酵制作面包、馒头等产品，而将乳酸菌应用于面条类制品的研究较少。刘安伟等[25]结合传统手工面条制作工艺，通过乳酸菌发酵的方式制作出一款新型手工拉制面条，并对其工艺及品质进行了探究，得到的面条风味独特，感官评分较高。
2.3 酵子发酵技术
酵子历史悠久，是传统的面团发酵剂。它主要来源于老面，经多次发酵后风干而成，是多菌种混合体系[26]。酵子中菌种较多、成分复杂，其中发挥重要作用的是酵母菌和乳酸菌。酵母菌产生大量二氧化碳气体，增大面团体积[27，28]；
乳酸菌降解蛋白质，生成乳酸。此外，酵子中还存在许多其他微生物菌群如醋酸菌、霉菌等，它们的存在不可忽视。酵子发酵过程是微生物糖化、酯化协同进行的过程，能够生成醇、酯、醛、酮等多种化合物，从而使面制品具有独特风味[29]。酵子发酵制作的面制品比普通发酵面制品风味口感更佳，营养价值更高，对人体的生理功能具有一定的调节作用。
中国的酵子类似于西方国家的酸面团。两者的区别是酵子直接从老面中提取而来，而酸面团可以是由人为接种的活性微生物与面粉、水混合制作而成的发酵剂[30]。目前酵子发酵已广泛应用于馒头、面包的制作中，且日渐成熟。王聪等[31]对酵母发酵馒头、植物乳杆菌-酵母复合发酵馒头和酵子-酵母复合发酵馒头三者的风味物质成分进行了对比分析，结果发现酵子-酵母复合发酵馒头中烃类和酸类含量高于另外两种馒头。孙祥祥等[32]通过实验发现由酵母与酵子制作馒头的挥发性物质显著高于酵母馒头且成分更加复杂。张煌等[33]探究了自制酵子和其他发酵剂对面团发酵特性、馒头质构特性和感官特性的影响。结果发现，添加酵子后的面团在硬度、弹性、咀嚼性方面都得到了改善，制成的馒头感官评分较高。
微生物发酵技术在面制品行业中扮演着重要的角色，该技术不仅提高了面制品发酵速率和质量，改善了面制品品质和口感，而且极大地丰富了面制品的种类，推动着面制品行业的革新和发展。但目前针对不同类型的发酵面制品如何采取合适的发酵菌种，选择恰当的发酵方法，简化发酵工艺流程仍然是发酵面制品行业面临的难题。此外，传统发酵面制品多以经验的积累和历史的传承为主，想要实现由作坊转变为工业化生产还面临着巨大的挑战。相信随着微生物发酵技术的不断创新和突破，面制品行业的发展定会迈入一个崭新的台阶。
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