在指导下的实验室发酵过程充分挖掘了小麦-高粱复合面包的潜在品质优势

本研究评估了三种乳酸菌（Lb. delbrueckii subsp. lactis 1932、Lcb. casei 4339、Leuconostoc spp. 4454）发酵高粱面粉对小麦-高粱面包品质的影响。结果表明，Lcb. casei 4339和Leuconostoc spp. 4454促进了更大孔隙（>5 mm2）和更开放的结构，并提高了面包的粘合力。发酵增强了面包的颜色亮度和红色度，同时提升了挥发性成分。其中，Lcb. casei 4339面包感官评分最佳（均分>6.0）。验证了定向发酵对提升小麦-高粱面包结构、香气及感官接受度的潜力。

　　

Miriam Chiodetti|Elena Bancalari|Sebastiano Ricci|Benedetta Bottari|Saverio Monica|Lorenzo Del Vecchio|Martina Cirlini|Eleonora Carini

帕尔马大学食品与药品系，科学园区47/A号，43124帕尔马（PR），意大利

摘要

本研究评估了使用Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis 1932、Lacticaseibacillus casei 4339和Leuconostoc spp. 4454对高粱面粉进行发酵后，对小麦-高粱面包品质特性的影响。Lcb. casei 4339和Leu. 4454促进了较大孔隙（>5 mm²）的形成，并使面包内部结构更加疏松（p?Lb. delbrueckii 1932和Leu. 4454提高了面包的凝聚力（+4%）。Lcb. casei 4339制成的面包具有略微降低的比体积（?9%）和更高的硬度（+30%）。发酵后的高粱面粉增强了面包的颜色亮度L*和红色度a*（p?Leu. 4454和Lcb. casei 4339制成的面包具有更丰富的挥发性成分。只有Lcb. casei 4339制成的面包在所有感官属性上得分超过6.0（“略令人满意”），且整体外观最佳（p?

引言

小麦面粉是制作面包等烘焙食品的主要和最合适的原料。功能性面筋网络的形成对面团的流变学特性至关重要，并且极大地决定了最终面包的内部结构、孔隙率、体积和质地（Espinoza-Herrera等，2021；Gallagher等，2004；Nieto-Mazzocco等，2020；Ooms & Delcour，2019）。然而，近年来，像高粱（Sorghum bicolor (L.) Moench）这样的耐气候作物的应用在全球范围内受到了关注（FAO，2022）。在撒哈拉以南非洲，使用高粱可以减少对西方国家小麦和玉米的依赖（Noort等，2022），而在西方国家，由于小麦产量短缺以及气候变化对作物健康和生产力的广泛影响，高粱的重要性有所增加（Dhankher & Foyer，2018；Rumler & Sch?nlechner，2021）。

在小麦面包配方中添加替代面粉通常会干扰面筋的形成，通常会导致面包品质下降（Espinoza-Herrera等，2021；Gallagher等，2004；Nieto-Mazzocco等，2020）。实际上，将高粱添加到西方风格的发酵面包中与技术和感官性能的下降有关（Ari Akin等，2022；Cardone等，2021；Gigliotti等，2025；Nieto-Mazzocco等，2020；Rumler等，2022；Sharanagat等，2022）。高粱缺乏面筋，其蛋白质中的高疏水性醇溶蛋白（如kafirin）以蛋白质团块的形式存在，以及高粱淀粉的胶凝性能不佳，这些因素共同影响了面团的粘弹性和气体保持能力（Espinoza-Herrera等，2021；Khoddami等，2023；Rumler & Sch?nlechner，2021）。这些限制突显了需要策略来提高高粱在面包制作中的性能。

据报道，乳酸菌（LAB）的发酵可以改善高粱的营养、技术、感官和安全特性（Oluwafemi，2020；Rashwan等，2021；Rodríguez-Espa?a等，2022）。在许多非洲国家，由多种酵母和乳酸菌驱动的高粱（自然）发酵已成为将高粱加工成各种主食（如injera, canjeero, uji）的最广泛方法之一（Adebo，2020；Hawaz等，2025）。在发酵面包的应用中，有指导的乳酸菌发酵在无麸质系统中取得了令人鼓舞的结果，改善了面团的流变学特性、面包体积、内部柔软度、抗氧化活性和蛋白质消化率（Galle等，2012；Olojede, Sanni, & Banwo，2020；Olojede, Sanni, & Banwo，2020；Olojede等，2022；Schober等，2007）。关于小麦-高粱复合配方，只有少数研究，使用了自然发酵（Hugo等，2003）、Lactiplantiacillus plantarum发酵剂（Istianah等，2018）或L. plantarum和Levilactobacillus brevis的混合培养（Karrar等，2020）。这些研究表明，乳酸菌发酵可以改善小麦-高粱面包的体积和质地特性。然而，研究结果仍然有限且不一致，表明需要进一步研究针对性的发酵策略。

在最近的一项研究中，我们发现Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis 1932、Leuconostoc spp. 4454和Lacticaseibacillus casei 4339改善了高粱面粉的流变学、糊化特性和热特性，表明其对面包制作具有潜在的技术优势（Chiodetti等，2025）。这些菌株来自不同的食品基质，具有多种功能性特性（如酸化、蛋白酶活性、胞外多糖和香气产生）（Bancalari等，2017；Fuso等，2023；Monica等，2025），因此可能调节面包的关键品质特性。

基于这些原因，本研究首次全面评估了具有不同功能特性的选定乳酸菌株对小麦-高粱面包消费者相关品质特性的影响，包括内部结构、外观、质地、挥发性成分和感官接受度。通过将菌株的特定功能与面包品质联系起来，这项工作为通过定制发酵来增强高粱在小麦-高粱复合配方中的应用提供了新的见解，支持了未充分利用的谷物作物的价值化。

材料

全白高粱HTC（热处理谷物）（Sorghum bicolor (L.) Moench）面粉由MartinoRossi S.p.A.（意大利克雷莫纳）提供（碳水化合物55.7%，纤维16.4%，蛋白质10.3%，总脂肪3.2%）。软质小麦面粉（Triticum aestivum L.）（“00”类型；意大利法规，1967）由Agugiaro&Figna Molini S.p.A.（意大利帕尔马Collecchio）提供（W?=?190–220，碳水化合物71%，蛋白质10%，纤维2%，脂肪0.9%）。新鲜面包酵母（AB Mauri S.p.A.，意大利卡斯特杰奥），盐（Italkali S.p.A.）

面包内部结构的发展和质地

小麦-高粱面包的形状如图1a所示。鉴于pH值在塑造面筋网络强度和面包内部结构发展中的重要性，我们在整个面包制作过程中监测了pH值，从高粱面糊到小麦-高粱面团，再到最终的面包（表1）。正如我们之前对相同基质的研究所报告的，发酵导致高粱面糊的pH值显著下降（p?

结论

本研究评估了使用选定的乳酸菌对小麦-高粱复合面包关键品质特性的影响，包括体积、内部颗粒结构、质地、颜色、挥发性化合物和感官接受度。通过整合仪器数据和感官数据，我们对面包品质进行了全面评估。

在测试的菌株中，Lcb. casei 4339显示出了最有希望的结果。Lcb. casei 4339制成的面包是唯一得分超过6.0（“略令人满意”）的配方

CRediT作者贡献声明

Miriam Chiodetti：撰写——初稿，可视化，验证，方法学，调查，形式分析，概念化。Elena Bancalari：撰写——审阅与编辑，验证，资源，方法学，形式分析，概念化。Sebastiano Ricci：撰写——审阅与编辑，验证，方法学，调查。Benedetta Bottari：撰写——审阅与编辑，验证，资源，概念化。Saverio Monica：验证，方法学，调查，形式分析。

伦理声明

根据意大利法规和机构指南，此类研究不需要伦理委员会的正式批准。尽管如此，本研究完全符合伦理原则和良好的研究实践。在研究过程中，采用了适当的协议来保护所有参与者的权利和隐私。参与是完全自愿的，没有任何强迫。

未引用的参考文献

意大利法规，1967

Olojede, Sanni, Banwo和Adesulu-Dahunsi，2020

Paul Ross, Morgan和Hill，2002

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

作者感谢MartinoRossi S.p.A.和Agugiaro&Figna Molini S.p.A.分别提供高粱面粉和小麦面粉。作者还要感谢Alessia Levante在Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis 1932的测序和分类过程中提供的技术支持。

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