酵子面包在贮藏过程中理化及微生物指标的变化

陈宇飞，冷进松

（吉林工商学院食品工程学院，吉林 长春 130062）

摘 要：测定在25 ℃条件下贮藏期间酵子面包和酵母面包的理化指标及微生物指标的变化，得出面包老化的物性参数变化规律，揭示其抗老化机理。对感官指标、硬度、水分活度、热特性、自由水含量、电镜扫描、破碎率、膨润度、质构分析特性等理化指标及微生物指标进行测定。结果表明：随贮藏时间延长，面包水分含量显著下降，硬度明显上升。与酵母面包相比，酵子面包具有水分含量较高，硬度较小，淀粉颗粒更容易发生团聚等特性，物性学研究结果显示，将传统发酵剂酵子应用于面包生产，具有较好地延缓淀粉回生和老化的效果。确定面包老化的定量物性参数范围，为由定性分析向定量参数分析转变作了有益探索。

关键词：酵子面包；老化；热特性；物性学

Changes in Physicochemical and Microbial Properties during Storage of Bread Made with Jiaozi,
A Traditional Starter Culture for Steam Bun in Northern China

CHEN Yu-fei, LENG Jin-song

(College of Food Engineering, Jilin Business and Technology College, Changchun 130062, China)

Abstract: This study investigated the changes in physicochemical and microbial properties during storage at 25 ℃ of bread made with Jiaozi, a traditional starter culture for steamed bun in northern China, established the changing patterns of the physical parameters related to bread staling, and revealed the anti-staling mechanism. Sensory evaluation indexes, hardness, water activity, thermal characteristics, free water content, scanning electron micrograph, disruption ratio, swelling degree and texture profile analysis (TPA) properties were determined as well as microbial indexes. The results showed that the water content of bread declined, and hardness rose remarkably with extended storage time. Compared with sourdough bread, Jiaozi bread contained higher levels of water, its texture was softer, and its starch granules were more prone to agglomeration. The quantitative physical parameter range for bread staling was also established. TPA showed that starch retrogradation and staling were effectively inhibited by applying the traditional starter culture in bread. This study can provide a beneficial exploration for the transformation of the traditional qualitative analysis to quantitative analysis in bread production.

Key words: Jiaozi bread; staling; thermal characteristics; physical properties

中图分类号：TS207.3 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2014）10-0309-06

doi:10.7506/spkx1002-6630-201410057

酵子是一种传统的面食发酵剂，历史悠久，在中国用酵子进行发酵已有几千年的历史。酵子作为面食发酵剂，除含有酵母外，还含有多种细菌、产脂霉菌和产香霉菌[1]，可增加面包风味，使发酵后的面团具有独特的口感和风味，深受广大消费者的喜爱，在市场上占有一定的市场份额，是酵母面包所无法取代的。将传统发酵剂酵子用于面包的生产，国内外相关的报道较少。

面包在贮藏时发生了一系列的变化,其中包括物理、化学[2]及微生物的变化。具体表现为，表皮比先前变得更脆，芯部硬度增加，更易破碎，松软程度以及弹性也有所降低，更易掉渣，同时面包的香味消失，致使味道趋于平淡，失去新鲜感，而逐渐老化并变硬。参照流变学的观点可知，硬度增加是面包老化的重要标志[3]。本实验使用酵子作为发酵剂所生产的面包，在25 ℃条件下贮藏，对在贮藏不同阶段面包的各项理化及微生物指标进行测定，探究其在贮藏期不同时段品质的稳定性。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

高筋粉 中粮面业（秦皇岛）鹏泰面粉有限公司；酵子 长春瑞祥生物制品有限公司；硬质酰乳酸钠、单甘酯 长春普瑞特食品添加剂厂；起酥油 天津南侨油脂有限公司。

1.2 仪器与设备

CT3质构仪 美国博勒飞公司；TU-1810-SPC紫外分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司； FX-20醒发箱 广东恒联食品机械有限公司；TGL16A台式高速冷冻离心机 湖南凯达科学仪器有限公司；SK-924G食品电烤炉 无锡新麦机械有限公司；CP214电子天平 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；HMV-1000硬度测定仪 中国科学院上海光学精密机械研究所；Q20差式扫描量热分析仪 美国TA仪器公司；JSM-6701F扫描电镜 日本电子公司；XTY5102779水分活度测定仪 轩泰仪（北京）科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 酵子制作

选取300 g面粉，将相当于面粉用量270%的热开水加入面粉中将其烫开，搅拌至无疙瘩之后，凉至室温，然后将已用温水浸泡过的老酵头(用量为面粉用量的5%）加入面糊中，28 ℃发酵180 min，加入玉米面150 g，二次发酵120 min，加入玉米面100 g，三次发酵120 min，加入玉米面100 g，四次发酵100 min，拍成饼状，干燥后即可得到成品玉米酵子[4]。

1.3.2 酵子面包的制作工艺

参照GB/T 14611—2008《粮油检验：小麦粉面包烘焙品质试验直接发酵法》标准[5]，具体操作如下：首先将550 g高筋粉、酵子粉35 g、水315 g、蔗糖5 g、在80 r/min
混合搅拌10 min，待面团[6]形成5 min后，于38 ℃、湿度80%～85%条件下发酵90 min后,加入小麦粉150 g、水385 g、起酥油12 g、硬脂酰乳酸钠1 g、蔗糖酯1 g、三聚甘油单硬脂酸酯0.05 g、食盐1 g、分子蒸馏单甘酯5 g，二次和面10 min，压面25次，成型，将面胚在相同条件下醒发50 min，最后调节上火120～160 ℃、底火180～220 ℃，时间约12～15 min。提高上火至180～220 ℃、底火200～250 ℃，约5～10 min。继续调整上火维持在180～220 ℃、底火调低到180 ℃，时间3 min。

1.3.3 酵母面包的制作工艺

原辅料的预处理→面团的搅拌→发酵→整形制作→面包坯的醒发→烘烤→面包的冷却与包装

1.3.4 面包感官评定方法

面包的感官评定由专家型评审小组完成，该小组成员均是来自吉林工商学院食品工程学院，由6位食品工程专业的教授和博士、硕士组成。按照面包烘焙品质评分标准[7]打分。

1.3.5 面包贮藏过程中硬度与水分含量的变化

面包贮藏期每隔12 h用切片器在面包中部切出2 片厚度为1.5 cm薄片，用硬度仪测定向下压入40%厚度时所受的力（g），测量两次，取平均值。同时用水分测定仪测定水分含量。

1.3.6 面包自由水含量测定

称取面包中心区干燥的样品10 mg，放入差示扫描量热仪（differential scanning calorimetry，DSC）中开始测定，每隔12 h测定一次，吸热曲线上吸热峰的面积表示糊化吸收热焓。根据该峰的焓值可以计算自由水含量，如下式所示[8]：

（1）

结合水含量=总含水量－自由水含量 （2）

1.3.7 面包贮藏过程中水分活度变化

用水分活度测定仪对面包样品进行测定，每隔12 h测定一次，具体方法如下：取适量试样，放置到仪器样品盒内，将具有传感器装置的表头放置到样品盒上（切勿使表头沾上样品），移送到20 ℃恒温箱中，2 h，待指针恒定不变时，所指示数值即为此温度下试样的水分活度（aw）值[9]。

1.3.8 面包贮藏过程中电镜扫描(scanning electron microscopy，SEM)测定

将室温放置48 h的面包中心取样，样品固定在直径1 cm样品台上，喷金，置于5 000 倍放大倍数扫描电镜下观察和分析，观察两种面包的淀粉团聚状态，以确定回生老化。

1.3.9 面包贮藏过程中破碎率的变化

将1.5 cm厚的面包薄片夹在面制品老化测定仪夹具上，开动测定仪磨轮，以在一定时间内掉入精密电子秤上碎屑的质量表示面包的破碎率，用来衡量面包的老化程度[10]。

1.3.10 面包贮藏过程中膨润度变化

每隔12 h，将10 g面包粉碎，100目过筛，制成质量浓度为0.02 g/mL淀粉乳，50～70 ℃加热搅拌30 min，3 000 r/min离心，将上层清液放置到105 ℃烘干，计算其溶解度（S），由离心管中膨胀淀粉质量计算其膨润度（SP）。计算公式如下[11]：

； （3）

式中：m1为上清液蒸干至质量恒定后的质量；m为样品质量；m2为离心后沉淀物质量。

1.3.11 面包贮藏过程中物性学特性变化

用质构仪对试验样品进行物性学测定，采用平底柱形探头P/25。测试条件：测前速率为1 mm/s；测试速率为0.8 mm/s；测后速率与测试速率保持一致；压缩程度为60%；停留间隔为3 s[12]；数据采集速率400 pps；触发值5 g；触发距离2.000 mm，每项测试重复2 次。

1.3.12 面包贮藏过程中微生物数量变化

参照GB/T 4789.2—2010《食品卫生微生物学检验：菌落总数测定》[13]，按食品微生物学检验方法进行菌落总数测定。

2 结果与分析

2.1 感官评定结果

表 1 感官评分结果

Table 1 Sensory evaluation of sourdough bread and Jiaozi bread

经感官评定专家小组评定，酵子面包在多项参数上优于酵母面包，综合得分比酵母面包高。

2.2 面包贮藏过程中硬度与水分含量变化

图 1 酵子面包与酵母面包贮藏期间硬度（A）和水分含量（B）的变化

Fig.1 Changes in rigidity and moisture content of Jiaozi bread and yeast bread during storage

由图1A可知，在贮藏过程中，面包的硬度均呈上升的趋势，0～24 h硬度增加较快，之后逐渐缓慢，到72 h趋于平稳。从硬化速率可知，酵子面包的硬化相对舒缓，这与其水分含量有关。从图1B可以看出，面包的水分都呈下降趋势，尤其在前24 h内，水分下降较为明显。72 h后趋于平稳。酵子面包的水分较酵母面包下降缓慢，这与其硬化相对舒缓一致。

2.3 面包的DSC法测定自由水含量结果

从图2可以看出，面包在贮藏过程中，其焓值逐渐下降，自由水含量也逐渐下降，自由水与焓值呈现正相关。而结合水含量逐渐增加。酵子面包自由水下降的相对较慢，总含水量较酵母面包略高。面包贮藏过程中自由水、结合水含量的变化，可能是自由水从无定形区到淀粉结晶区的水分重新分配的结果，也可能是由于水分在无定形区发生了重新分配[14]。总含水量高，同时自由水含量也较高，这与酵子面包在贮藏期间硬化慢相符。但是自由水和结合水对硬度的影响还需进一步的研究。

图 2 酵子面包与酵母面包贮藏期间焓值（A）、自由水含量（B）和
结合水含量（C）的变化

Fig.2 Changes in enthalpy, free water and bound water of Jiaozi bread and yeast bread during storage

2.4 面包贮藏过程中水分活度的变化

图 3 酵子面包与酵母面包贮藏期间水分活度变化过程

Fig.3 Change of water activity of Jiaozi bread and yeast bread during storage

由图3可知，面包在贮藏期间水分活度呈下降趋势。由于刚生产出的面包水分含量最大，因而其水分活度相对较大。在贮藏的前24 h内，水分活度下降较为明显。这时，面包内的大量水分向表皮缓慢迁移，基质中的水蒸气压减少，使得水分活度迅速下降。48 h之后趋于平稳。然而，随着面包贮藏时间的不断延长，一些细菌的发酵会产生一些水，酶的反应以及各种其他化学反应也会产生一些水，这样，面包中的水分活度基本稳定。

2.5 面包贮藏过程中SEM扫描结果

a

b

图 4 酵子面包（a）与酵母面包（b）贮藏期间SEM扫描的变化（5 000 倍）

Fig.4 SEM images of Jiaozi bread and yeast bread during storage (× 5 000)

从图4可以看出，酵子面包和酵母面包的淀粉颗粒都发生凝聚现象，即都发生了糊化，但糊化程度有差异。与酵母面包相比，酵子面包的淀粉颗粒更容易发生团聚。淀粉颗粒发生团聚是因为水分子的存在，使直链淀粉和支链淀粉排列发生改变，导致淀粉颗粒溶胀而相互黏附成团块状[15]。面包贮藏过程中，糊化淀粉在冷却时，由于淀粉分子运动减弱，无论支链淀粉还是直链淀粉分子间的氢键又开始恢复并趋向平行排列，重新形成不完全呈放射状排列的混合微晶束时，淀粉呈现生硬状态，这种淀粉的回生或老化[16]，使食品的质构与消化性发生劣变。随回生过程的进行，体系内结晶区的比例加大。图中反应出酵母面包回生的程度更高，老化更快。

2.6 面包贮藏过程中破碎率和膨润度的变化

图 5 酵子面包与酵母面包贮藏期间破碎率（A）和膨润度（B）的变化

Fig.5 Changes in fragmentation ratio and swelling degree of Jiaozi bread and yeast bread during storage

由图5可知，破碎率呈显著上升趋势，膨润度整体呈下降趋势，由于淀粉结晶老化，含水量、柔软度下降[17]，致使面包硬度增加，较易破碎成渣，从而导致膨润度也下降。酵子面包由于直链淀粉成为复合体后，抑制了直链淀粉的再结晶，即阻止了糊化的淀粉分子自动排列成序，形成致密高度晶体化的不溶解性的淀粉分子束[18]，因而回生程度较酵母面包要低。另外，酵子面包的另一优势体现在还可减少与淀粉结合的水分蒸发的作用，最大程度防止掉渣老化。

2.7 面包贮藏过程中物性学特性的变化

a. 0 h

b. 12 h

c. 24 h

d. 36 h

e. 48 h

f. 60 h

图 6 酵子面包贮藏过程中的物性学变化

Fig.6 Changes in physical properties of Jiaozi bread during storage

a. 0 h

b. 12 h

c. 24 h

d. 36 h

e. 48 h

f. 60 h

图 7 酵母面包贮藏过程中的物性学变化

Fig.7 Changes in physical properties of yeast bread during storage

由图6、7可知，面包随贮藏时间延长，硬度值逐渐增大。0～48 h，酵子面包硬度变化较大，贮藏48 h的硬度为贮藏12 h硬度的10 倍，酵母面包贮藏期间硬度整体变化较缓。贮藏48 h后，酵子面包硬度变化趋缓，两种面包硬度相差不大。分析原因，酵母面包的硬度在新鲜状态下较大，酵子面包由于微生物代谢，使水分含量略有增加，硬度增加较缓慢。

2.8 面包贮藏过程中微生物数量的变化

由图8可知，面包在贮藏过程中细菌总数呈上升趋势[19]，特别是在48～60 h这个时间段，细菌总数呈现出一个明显的增长期。而微生物的生长是按指数递增的，因而这个时间段是微生物生长繁殖最快的阶段，之后曲线趋于平稳。水分是微生物生长的最主要影响因素之一，面包表皮水分活度相对比较低，表面形成一层壳，正是这层壳的存在使细菌侵入面包内部的难度加大[20]，从而导致在0～12 h这一时间段内检测到的细菌数量较少。到72 h左右时，于室温下贮藏的面包已经开始有异味生成，并且表面有黄色菌斑出现，内部有细丝黏连。这些变化也说明微生物的生长与水分活度密切相关，若要控制面包贮运过程中微生物的生长，控制水分活度显得尤为重要。酵子面包因其水分活度较高，故细菌增长较快。与酵母面包相比，细菌总数略高，说明就货架期这个指数来说，酵子面包没有优势。但在保质期内，微生物数量变化不大。

图 8 酵子面包与酵母面包贮藏期间细菌数的变化

Fig.8 Changes in bacterial count of Jiaozi bread and yeast bread during storage

3 结 论

在面包贮藏过程中，其内部水分含量显著降低，硬度值明显增大，而且随着贮藏时间不断延长，水分含量与硬度呈负相关，酵子面包在这方面体现出明显的优势，能够在一定程度上延缓面包的硬化速率；面包自由水含量逐渐下降，结合水含量逐渐增加，酵子面包自由水下降得相对较快，总含水量较酵母面包略高；水分活度的变化趋势均为先下降，而后逐渐趋于平稳，酵子面包的水分活度值略高；电镜扫描显示酵子面包淀粉颗粒更容易发生团聚，抗老化能力更强；酵子面包在破碎率和膨润度上都优于酵母面包；运用物性仪对面包物性学特性的变化进行分析，结果显示，酵子面包有较好的延缓淀粉的回生、老化、变硬，抗淀粉老化的效果；实验观察发现，在贮藏过程中，随着贮藏时间的延长，面包的细菌总数呈缓慢上升趋势，特别是在48～60 h这个阶段，细菌总数有一个明显的增长期。酵子面包因其水分活度较高，故细菌增长较快，与酵母面包相比，在货架期指数上没优势，但在贮藏期内，符合国标。

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