通过液态发酵和固态发酵（同时使用Acetobacter tropicalis A3和Saccharomyces cerevisiae Y10共培养）制备的面团特性的比较分析

液态发酵中醋酸菌热带is与酿酒酵母协同作用改变了面团特性及代谢组谱，其高微生物活性导致pH降低、蛋白酶活性增强，形成差异化的面筋网络与代谢特征，为规模化生产提供了新思路。

　　

魏彦星|刘艳|张宗武|沙慧英|李海峰|李志坚

河南工业大学食品科学与工程学院，郑州，450001，中国

摘要

鉴于液态面团发酵的优势以及醋酸菌（AAB）对发酵产品生产的积极影响，本研究探讨了使用Acetobacter tropicalis A3和Saccharomyces cerevisiae Y10混合物进行液态发酵（FDL）所得最终面团的特性，并将其与固态发酵（FDF）所得面团进行了比较。FDL面团的微生物数量、酸度水平、还原糖含量、蛋白酶和淀粉酶活性均较高，但面筋网络发生显著变化，面筋指数较低。非靶向代谢组学分析显示，在FDL和FDF面团中发现的179种差异代谢物中，氨基酸、肽及其类似物占到了18%以上。肽类物质占前30种差异代谢物的30%以上，并与蛋白酶活性呈显著正相关，而与面筋指数和pH值呈负相关，这表明蛋白酶在FDL和FDF面团的面筋网络及代谢组特征中起着关键作用。FDL面团的峰值粘度和最终粘度均有所增加，同时二氧化碳产生量和结合水（T₂₁）松弛时间也有所下降。这些结果有助于我们更好地了解Acetobacter tropicalis和Saccharomyces cerevisiae在液态面团发酵中的潜在应用。

引言

固态面团发酵是制作发酵食品的关键技术，但该过程耗时较长且不易控制，这会影响微生物的稳定性，并需要在工业规模上配备熟练的操作人员（Di Cagno等，2014；Galli等，2019）。为克服这些缺点，液态面团发酵在近几十年中成为另一种技术选择（Cardinali等，2022；Di Biase等，2025；Di Cagno等，2014）。它不仅满足了大规模生产对发酵工艺的需求，还成为调节产品独特品质的强大工具（Galli等，2019）。

液态面团和固态面团在面团产率[DY = (面粉重量 + 水重量)×100/(面粉重量)]方面存在显著差异，这一参数对面团发酵至关重要（Galli等，2019）。液态面团的DY值通常在200-300之间，而大多数固态面团的DY值低于160（Arora等，2021）。DY不仅强烈影响面团中微生物群的多样性，还影响其生长、功能作用和代谢行为，从而导致面团某些生化特性的显著差异（De Vuyst等，2023；Di Biase等，2025；Di Cagno等，2014；Galli等，2019）。这可能是由于它对可用于发酵的碳水化合物、缓冲能力、其他营养物质和氧气浓度的影响（De Vuyst等，2023）。液态酸面团的pH值通常较低，酒精和醛类物质的百分比较高（Cardinali等，2022；Di Cagno等，2014）。此外，液态酸面团的微生物浓度更高且更稳定，微生物多样性也更简单，这可能是由于碳水化合物和游离氨基酸等营养物质的分布更加均匀（Di Cagno等，2014；Galli等，2019）。某些细菌菌株的行为也受到DY和相关酵母的影响。例如，在Saccharomyces cerevisiae存在的情况下，Fructilactobacillus sanfranciscensis（原称Lactobacilus sanfranciscensis）Ls51的活性会受到液态条件的负面影响（Galli等，2019）。液态酸面团与固态酸面团的这些独特差异可能会改变烘焙食品的生化特性（Di Cagno等，2014）。

传统发酵剂如酸面团和饺子面团常用于制作发酵食品，其中的微生物群落赋予产品特殊的风味、口感、更长的保质期和营养价值（De Vuyst等，2023；Wang等，2018）。这些发酵剂中的微生物群主要由酵母和乳酸菌（LAB）组成。酵母通过产生二氧化碳来使面团发酵。乳酸菌是厌氧（耐气）的革兰氏阳性细菌，能产生乳酸和醋酸等有机酸，从而导致面团酸化（De Vuyst等，2023）。其他微生物，如需氧的革兰氏阴性醋酸菌（AAB），偶尔也会出现在传统酸面团中，并可能在饺子面团发酵剂中占主导地位（Han等，2024；Li等，2016）。Acetobacter、Komagataeibacter和Gluconobacter是酸面团中主要的AAB物种（De Vuyst等，2023；Li等，2021）。DY可能会影响它们的生长。在某些液态酸面团中，如Gluconobacter oxydans和Acetobacter malorum等AAB细菌的数量高于相应的固态酸面团（Di Cagno等，2014）。尽管AAB不是酸面团核心微生物群的一部分，但它们产生的醋酸和果聚糖可能有助于酸面团的酸味和柔软质地（De Vuyst等，2023；Ua-Arak等，2017）。例如，产果聚糖的AAB，如G. albidus和Kozakia baliensis，已被用于制作荞麦酸面团，显著改善了其品质，提高了体积比并降低了面包内部的硬度（Ua-Arak等，2017）。

AAB以其对酒精和糖类的不完全氧化作用而闻名，这对食品和生物技术产业具有重要意义（Han等，2024）。在发酵食品中，AAB与酵母之间的关系通常表现为共生关系（Han等，2024）。AAB可以快速且不完全地氧化酵母产生的乙醇，从而在最终产品中积累醋酸，可能影响面团的酸化过程，并赋予酸面团面包酸味（De Vuyst等，2023；Li等，2021）。Acetobacter tropicalis和Saccharomyces cerevisiae是传统蒸面包发酵剂（饺子面团）中主要的细菌和酵母物种（Li等，2016）。Saccharomyces cerevisiae和Acetobacter tropicalis的共培养显著提高了酸面团的发酵能力和酸度（Li等，2021）。功能途径研究强调了Acetobacter tropicalis在面团发酵中的积极作用，例如合成更多氨基酸（AAs）（Li等，2021），这进一步证实了其广泛的应用潜力。鉴于面团产率对面团主要微生物和生化特性的影响，可以推测使用不同产率的Acetobacter tropicalis发酵的面团特性会存在差异。然而，很少有研究评估这些差异，这对于了解该物种的技术特性及其对制造过程的适应性至关重要。

本研究调查并比较了使用Acetobacter tropicalis A3和Saccharomyces cerevisiae Y10作为初始发酵剂进行液态发酵和固态发酵所得最终面团的特性，包括发酵活性、粘性、XRD和水分布模式、一些物理化学特性（如面筋指数）、酶活性和代谢组谱。这些发现有助于理解Acetobacter tropicalis和Saccharomyces cerevisiae>共培养对最终面团加工特性的潜在影响，这对进一步的技术应用至关重要。

材料与菌株

商业小麦粉（蛋白质含量11.21%，灰分0.39%，水分13.90%）购自中粮集团（北京，中国）。Saccharomyces cerevisiae Y10（GeneBank登录号OR236722）和Acetobacter tropicalis A3（GeneBank登录号OQ379922）是从传统饺子面团发酵剂中分离得到的（Li等，2016），并按照先前的方法进行活化培养（Li等，2021）。

面团制备

面团发酵在液态和固态条件下进行，相应的DY值分别为300和148。

面团的基本特性

表1显示了FDL和FDF面团的基本特性。与FDF面团相比，FDL面团的酵母、AAB和LAB数量较多，pH值相对较低。需要注意的是，这些数值是在添加新鲜面粉和水后的最终面团中测得的。FDF的稀释率大约是FDL的1.13倍。即使考虑到这一因素，预发酵液态面团中的微生物数量仍然...

结论

使用Acetobacter tropicalis A3和Saccharomyces cerevisiae Y10进行液态发酵所得面团表现出独特的代谢和技术特性。区分FDL和FDF的主要因素是其增强的蛋白酶活性，这是由于较高的微生物数量导致pH值较低所致。这产生了较高比例的差异肽，改变了面筋网络，并使面筋指数降低。FDL和FDL不同的物理化学特性导致了...

作者贡献声明

张宗武：撰写——初稿。 刘艳：实验研究。 李海峰：撰写——初稿，资金获取。 沙慧英：实验研究。 魏彦星：撰写——初稿，数据整理。 李志坚：撰写——审稿与编辑，概念构思。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

本研究得到了河南省科技研究项目（编号242102310322）的支持。