乳酸菌发酵对曲奇饼干品质的影响

须瑛敏， 孙圣涛， 夏 红

（苏州农业职业技术学院，江苏 苏州 215000）

曲奇饼干味道甜香、口感脆酥，被人熟知并喜爱，但油脂、糖分含量较高，并且在烘焙的过程中由于美拉德反应会形成丙烯酰胺等有害物质[1]。根据文献报道，有些乳酸菌具有降解胆固醇的功能[2-4]，有些乳酸菌能降低烘焙过程中饼干中丙烯酰胺的含量[5-8]，乳酸菌发酵还能形成抗菌肽，对多种细菌和霉菌都有抑制作用[9-13]。国外对于乳酸菌的研究应用较为深入。近年来，乳酸菌发酵生产的烘焙谷物食品已被发现在产品的风味、质构、货架期等诸多理化特性方面具有积极作用。国内对于乳酸菌的研究应用主要集中在乳制品、蔬菜、肉制品等行业，而对于烘焙行业中的应用研究较少[14]。林欣梅等[15]利用乳酸菌和酵母菌相互依存、共生发酵的特点，以乳酸菌和酵母菌混合作为发酵剂，研制营养保健型面包；方靖等[8]在直接发酵法生产面包时添加乳酸菌，实验结果表明发酵剂能促进面团酸化，利于面团发酵，增大面团体积，增加面包风味，使面包更加柔软有弹性，有利于提高面包品质；张均叶等[5]对乳酸菌降低发酵饼干中丙烯酰胺含量的机制进行初步探讨。而把乳酸菌发酵应用于曲奇饼干国内尚少见报道。本研究用乳酸菌发酵曲奇面团，考查乳酸菌发酵对曲奇饼干感官、还原糖含量、pH、蛋白质含量、脂肪、胆固醇含量、丙烯酰胺含量以及保藏过程中微生物数量的影响。

1 材料与方法

1.1 主要材料

低筋面粉，威士宝无盐黄油，白砂糖，一级糖粉，纯牛奶，食用葡萄糖，安琪10菌（1号），安琪8菌（2号），川秀双歧杆菌（3号），丹尼斯克双菌

（4 号）。

1.2 主要设备

自动打蛋器，英国凯伍德有限公司产品；培养箱，力辰科技有限公司产品；培养箱，力辰科技有限公司产品；面团醒发箱，康庭君威食品有限公司产品；烘焙烤炉，松下电子有限公司产品。

1.3 实验方法

1.3.1 曲奇饼干的制作 乳酸菌发酵组饼干：按照表1所示配方，乳酸菌粉溶解在牛奶中，加葡萄糖，搅拌均匀，40℃活化1 h，黄油软化，加入白砂糖等辅料，打发，之后加入牛奶搅打，低筋面粉过筛，与黄油和匀，将面团置于洁净器皿中，用保鲜膜封口，放于40℃，湿度70%的醒发箱中醒发4 h，冷冻成型，取出切成2 mm厚，3 cm×5 cm的薄片，180℃烘烤10 min，冷却后得到发酵组饼干。

表1 发酵饼干制作配方Table 1 Recipes of fermented cookies

对照组饼干：不加乳酸菌粉，黄油软化后加糖粉、白砂糖打发，加牛奶搅打，之后加面粉和匀，冷冻成型，取出切片，入炉烘焙。

1.3.2 发酵条件的优化 单因素实验优化了面团发酵的温度、时间、接种量，正交实验考查因素间的交互影响，进一步优化了发酵条件。

1.3.3 曲奇饼干感官品质评分标准 由10名食品感官评定专业人员组成评定小组，对产品的色泽、形态、杂质、组织、滋味口感等5项进行小组打分，评分总分为100分，取小组评分总分的平均值。产品感官品质评分标准见表2。

1.3.4 理化检测方法 1）pH测定。称取10 g样品，加入100 mL蒸馏水中，用玻璃棒搅拌5 min，待样液沉淀后，pH计测定，记录数据。2）还原糖测定。参考GB/T 5009.7—2008食品中还原糖的测定。3）蛋白质测定。凯氏定氮法，具体参考GB/T 5009.5—2010。4）脂肪测定。取500 g实验组曲奇样品用无水乙醚抽提后，蒸发所得溶液中多余物质从而获取粗脂肪。采用索氏抽提法来测定曲奇饼干中脂肪含量。具体参考GB/T 5009.6—2003。5）胆固醇测定。RP-HPLC法[16]。6）丙烯酰胺的测定。在曲奇试样中加入13C3标记的丙烯酰胺内标溶液，以蒸馏水为提取溶剂，经净化后，以液相色谱-质谱的多反应离子监测进行检测[17]。

1.3.5 微生物计数方法 曲奇样品中菌落总数计数参考GB 4789.2—2010，曲奇样品中大肠杆菌计数参考GB 4789.3—2010，曲奇样品中霉菌计数参考 GB/T 4789.15—2010。

表2 感官品质评分标准Table 2 Sensory quality score standard

2 结果与讨论

2.1 乳酸菌发酵单因素实验

2.1.1 发酵剂的选择 分别采用安琪10菌（1号）、安琪8菌（2号）、川秀双歧杆菌（3号）、丹尼斯克双菌（4号），对发酵剂进行了编号，在100 g的面粉中加入质量分数2%的菌粉 （以低筋面粉100 g为基准，菌粉分别以低筋面粉的质量计），在40℃、4 h条件下发酵面团。考查不同发酵剂对面团pH及曲奇饼干感官评分的影响，以不加发酵剂的面团作为对照（5号）。由图1可知，4号发酵剂发酵面团pH降低最多，曲奇饼干感官评分最高，选定4号发酵剂为后续实验的发酵剂。

图1 不同发酵剂发酵感官评分与pHFig.1 Sensory score and pH of cookies with different youghort starters

2.1.2 发酵时间 100 g的面粉中加入2%的4号发酵剂，40 ℃分别发酵 3、4、5、6、7、8 h，考查发酵不同时间对面团pH变化及曲奇饼干感官评分的影响。由图2可知面团发酵6 h，pH变化下降最为明显，6 h之后pH变化趋于平缓，曲奇饼干感官评分发酵5 h分数最高，5 h后饼干酸味较强，确定最佳发酵时间为5 h。

图2 不同发酵时间感官评分与pHFig.2 Sensory scores and pH of cookies with different fermentation time

2.1.3 发酵温度 100 g的面粉中加入质量分数2%的 4号发酵剂， 分别在 35、37、40、42、45 ℃发酵6 h，考查不同发酵温度对面团pH变化的影响。由图3可知，面团在40℃条件下发酵pH变化明显，感官评分最高，确定最佳发酵温度为40℃。

2.1.4 接种量 100 g的面粉中分别加入质量分数2%、3%、4%、5%、6%的4号发酵剂，在40℃条件下，发酵5 h，考查不同接种量对面团pH变化的影响。由图4可知，接种量大于4%感官评分下降，确定最佳接种量为4%。

图3 不同发酵温度感官评定与pHFig.3 Sensory scores and pH of cookies with different fermentation temperature

图4 不同接种量感官评定与pHFig.4 Sensory scores and pH of cookies with different inoculum concentration

2.2 乳酸菌发酵正交实验

采用三因素三水平的正交实验对发酵条件进一步优化，因素与水平表如表3，实验结果见表4。

表3 正交试验因素与水平表Table3 Table offactorsand levelsoforthogonal experiment

由表4可知，感官评分最佳的条件为A1B3C3，由极差R值可知对发酵影响程度为A＞B=C，确定最佳的发酵条件为发酵时间4 h，发酵温度42℃，接种量4.5%。

表4 正交实验结果表Table 4 Table of orthogonal experiment results

2.3 乳酸菌发酵对曲奇饼干感官品质的影响

曲奇饼干感官品质分析，一组加入乳酸菌，一组则为普通曲奇。加入乳酸菌的一组黄油味稍淡，色泽相对较白，口感更清脆。感官品质评分见表5。

表5 曲奇饼干感官评分Table 5 Sensory score of cookies

2.4 乳酸菌发酵对曲奇饼干理化性质的影响

分别测定对照组和发酵组曲奇饼干的还原糖质量分数、pH、蛋白质质量分数、脂肪质量分数、胆固醇质量分数及丙烯酰胺质量分数，结果见表6。发酵组的理化指标较对照组均有所降低，发酵组还原糖质量分数比对照组低2.67 g/hg，脂肪质量分数低 6 g/hg，胆固醇低205 mg/kg，丙烯酰胺质量分数也有所下降，这与张均叶等[5]的研究结果一致，这些物质质量分数的降低可为研制更健康的曲奇饼干打下理论基础。

2.5 乳酸菌发酵对曲奇饼干微生物数量的影响

分别测定 30 ℃下保存 5、10、15、20、25、30 d 的曲奇饼干中的菌落总数、大肠菌群、霉菌的数量，分析乳酸菌发酵的抑菌效果。结果见图5-7。

由图5可知，随着时间的延长，对照组和发酵组的菌落总数都呈上升趋势，对照组的20 d后就已超过国标（10000 CFU/g），发酵组菌落总数上升较对照组慢，说明乳酸菌发酵对菌落总数有抑制作用，抑菌机制可能是由于乳酸菌发酵产生了乳酸和乳酸菌细菌素[13，18]，但具体抑制了哪些种类的细菌，还有待进一步研究。

图5 不同储存时间两组曲奇饼干菌落总数的变化Fig.5 Change of total colony counts of cookies withdifferent storage time

由表6可知，随着时间的延长，对照组和发酵组的大肠菌群数量都在上升，对照组的15 d后就已超过国标 （10 CFU/g），发酵组的25 d后才超过国标，可见乳酸菌发酵对大肠菌群也有抑制作用。刘晶等[11]的实验也发现了乳酸菌对大肠菌群的抑制作用。

表6 曲奇饼干理化测定结果Table 6 Determination results of physicochemical indexes of cookies

由图7可知，随着时间的延长，对照组和发酵组的霉菌总数都在上升，但是短时间内均未超过国标（50 CFU/g），而发酵组的霉菌总数上升较对照组慢。李院等[9]从酱菜中分离得到的乳酸菌对青霉菌具有明显的抑制效果，但本实验中抑菌效果不太明显，对于焙烤食品来说抑制霉菌滋生可大大延长保质期，后续实验中可尝试添加对霉菌有抑制作用的乳酸菌进行发酵。

图6 不同储存时间两组曲奇饼干大肠菌群的变化Fig.6 Change of Escherichia coli groups of cookies with different storage time

图7 不同储存时间曲奇饼干霉菌总数的变化Fig.7 Change of total molds of cookies with different storage time

3 结 语

选用了4种酸乳发酵剂进行曲奇面团发酵，确定4号为最佳发酵剂，单因素和正交实验优化了发酵条件，最终确定发酵条件为：发酵温度42℃、发酵时间4 h、接种量4.5%。感官分析发现，发酵组较对照组口感更加香脆、清新，外观更加完整；理化测定发酵组还原糖含量比对照组低2.67 g/hg，脂肪质量分数低6 g/hg，胆固醇低205 mg/kg，丙烯酰胺质量分数也有所下降；微生物测定发现短时间内乳酸菌对菌落总数的抑制效果明显，对大肠菌群也有一定抑制效果，而对霉菌总数的抑制效果则不是很明显。后续的研究中可尝试用不同的乳酸菌组合来发酵曲奇面团，优化发酵曲奇的配方及工艺，以期能进一步降低还原糖、油脂、胆固醇、丙烯酰胺的质量分数，降低饼干中微生物数量，延长货架期，为乳酸菌应用于曲奇饼干生产工业化打下理论基础。