国家自然科学基金|青岛农业大学李杨副教授:冷冻干燥戊糖片球菌酸面团的制备及其对高粱馒头品质的改善作用

摘要：为探究戊糖片球菌冻干酸面团的制备工艺及其对杂粮馒头品质的影响，本研究以脱脂乳粉为冻干保护剂，制备了戊糖片球菌冻干酸面团，探究了不同脱脂乳粉添加量的冻干保护效果，并进一步探究了冻干酸面团改善高粱馒头质构品质的效果。结果表明，脱脂乳粉含量10%的冻干酸面团中戊糖片球菌的存活率为28.5%，显著低于脱脂乳粉含量15%和20%的冻干酸面团，但其却表现出最好的面团发酵力、馒头比容（2.58 mL/g）和感官评分。深入分析其大分子结构发现，脱脂乳粉含量10%的冻干酸面团发酵的面团中面筋蛋白二级结构中β-折叠显著降低，α-螺旋显著增加，淀粉的糊化温度显著升高、热焓值显著降低。将脱脂乳粉含量10%的戊糖片球菌冻干酸面团应用于高粱馒头制备，其显著改善了面团的质构特性，并提高了高粱馒头总体感官得分。本研究为戊糖片球菌冻干酸面团的商业化生产及其在杂粮馒头中的应用提供了借鉴。

本章节重点研究了以不同添加量（10%、15%、20%）的脱脂乳粉作为冻干保护剂制备戊糖片球菌Q1酸面团的效果，并评估了其对馒头（特别是高粱馒头）品质的影响。主要发现包括：脱脂乳粉能显著提高冻干过程中Q1的存活率，且存活率随添加量增加而上升，20%添加量时存活率达87%。添加10%脱脂乳粉的冻干酸面团（10TQ1S）能显著提高面团的发酵力和馒头的比容，改善馒头质构（如增加硬度、咀嚼性），并延缓淀粉老化。然而，过量的脱脂乳粉（如20%）可能因形成过强的蛋白质-淀粉凝胶而抑制面团膨胀，降低发酵力和比容。研究还表明，乳酸菌活菌数与脱脂乳粉的协同作用对提高发酵力至关重要。在高粱馒头应用中，10TQ1S能通过产酸改善面筋网络，提高比容和感官评分，但效果不如在小麦馒头中显著；通过加碱中和可进一步增加比容，但可能降低感官评分。总体而言，适量（如10%）脱脂乳粉作为保护剂制备的冻干酸面团能有效改善馒头品质。

图  1 脱脂乳粉添加量对Q1存活率的影响

Figure  1. Effect of skim milk powder addition on survival rate of Q1

注：Q1菌泥对照表示直接用Q1离心收集的菌泥进行冻干；0表示Q1制备酸面团后不添加脱脂乳粉进行冻干；不同字母表示数据存在显著性差异（P<0.05）。

图  3 不同Q1冻干酸面团粉发酵面团和馒头的pH

Figure  3. pH of different Q1 freeze-dried acid dough, fermented dough and steamed buns

注：不同大写字母表示面团的pH存在显著性差异（P<0.05）；不同小写字母表示馒头的pH存在显著性差异（P<0.05）。

图  4 Q1冻干酸面团粉制备的馒头比容和高径比

Figure  4. Q1 Specific volume and height-to-diameter ratio of steamed buns prepared from freeze-dried acid flour

注：不同大写字母表示比容存在显著性差异（P<0.05）；不同小写字母表示高径比存在显著性差异（P<0.05）。

表  4 不同Q1冻干酸面团粉对小麦馒头质构的影响

Table  4 Effects of different Q1 freeze-dried acid dough on the texture of wheat steamed buns

注：同列不同字母表示数据存在显著性差异（P<0.05），表5~表7同。

表  5 各组面团的蛋白质二级结构

Table  5 Secondary structure of proteins in each group of dough

表  6 面团的DSC热力学分析

Table  6 DSC thermodynamic analysis of dough

图  5 不同发酵方式的高粱馒头比容和高径比

Figure  5. Specific volume and height-to-diameter ratio of sorghum steamed bread prepared with different fermentation methods

注：不同大写字母表示比容存在显著性差异（P<0.05）；不同小写字母表示高径比存在显著性差异（P<0.05）。

表  7 不同组馒头的质构特性

Table  7 Texture characteristics of steamed bread in different groups

表  8 不同发酵剂制备的馒头/高粱馒头感官评分

Table  8 Sensory evaluation scores of steamed bread/sorghum steamed bread prepared with different starters

注：小麦馒头批次（酵母对照至20TQ1S）以不同小写字母表示数据存在显著性差异（P<0.05）；小麦馒头和高粱馒头批次[小麦馒头至乳酸高粱馒头（碱）]以不同大写字母表示数据存在显著性差异（P<0.05）。

本章节重点总结了以脱脂乳粉为冻干保护剂制备戊糖片球菌酸面团的研究结果。实验表明，添加10%脱脂乳粉的冻干酸面团在面团发酵性能、馒头比容和感官评分上表现最优，并能通过改变蛋白质和淀粉结构延缓淀粉糊化与结晶。将其用于高粱馒头制作后，可显著提升感官品质，使比容和感官评分接近小麦馒头水平。该研究为冻干酸面团的制备及改善杂粮馒头品质提供了有效参考。

PART.03

思维导图

引用本文：管涵洋，郭政利，曾婧，等. 冷冻干燥戊糖片球菌酸面团的制备及其对高粱馒头品质的改善作用[J]. 食品工业科技，2026，47（6）：223−232. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2025030232.

Citation：GUAN Hanyang, GUO Zhengli, ZENG Jing, et al. Preparation of Freeze-dried Pediococcus pentosaceus Sourdough and Its Effect on the Quality Improvement of Sorghum Steamed Bread[J]. Science and Technology of Food Industry, 2026, 47(6): 223−232. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2025030232.

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