运用天然发酵优化中东风味扁面包：定制波兰酵种技术提升品质、质地与保质期

《JOURNAL OF FOOD PROCESSING AND PRESERVATION》：Leveraging Natural Fermentation: A Tailored Poolish Dough Technique for Enhancing the Quality, Texture, and Shelf-Life of Arabic Flatbread

本研究通过系统性探究不同发酵时长（24-96小时）的波兰酵种（Poolish）在不同添加水平（20%、30%、40%）下对阿拉伯扁面包品质的影响。研究发现，该技术能够改善淀粉结构（提升直链淀粉/支链淀粉比例）、优化面团流变学特性，显著提高面包质地柔软度与抗老化性，并延长保质期。维生素分析揭示了B族维生素在发酵与烘焙过程中的不同稳定性。结果表明，24小时酵种、20-30%添加量可在高B族维生素保留与优良工艺性能间取得最佳平衡，为利用天然发酵技术提升传统面包营养价值与产业适应性提供了科学依据。

　　

文章内容归纳总结

摘要

工业化面包生产对商业酵母的依赖及快速生产方式导致了阿拉伯扁面包传统风味的下降、保质期的缩短及感官品质的负面影响。传统上，阿拉伯扁面包通常采用直接法和面生产，而现有文献多聚焦于非扁面包生产的常规波兰酵种技术。本研究引入了一种新方法，系统性地探讨了四种不同波兰酵种成熟期（24、48、72和96小时）对阿拉伯扁面包结构、流变学、长期老化特性以及B族维生素谱的影响。研究发现，相较于常规商业酵母发酵的对照面包，添加波兰酵种改变了直链淀粉与支链淀粉的比例，增加了支链淀粉含量，优化了流变学特性，使面包质地更柔软，并延长了产品保质期。维生素分析表明，维生素B₁和B₆由于对热/酸敏感，其稳定性低于维生素B₃和B₉。研究确定，24小时波兰酵种在20%和30%的添加水平下，能够在高B族维生素保留和改善的工艺性能之间提供最佳平衡。这些发现凸显了将波兰酵种面团整合到阿拉伯面包产业中的重要性，因其可提升营养价值并改善抗老化性。

引言

面包制作，无论是在手工艺还是工业层面，传统上都是一个不连续的过程。波兰酵种法，也称为“波兰”或“维也纳”法，历史上被认为起源于19世纪40年代左右的波兰。在传统实践中，波兰酵种通常是等重量的面粉和水与商业酵母一起发酵24小时。然而，本研究采用了逆种法（backslopping technique）制备了四种发酵时长（24、48、72和96小时）的波兰酵种，并以不同水平（20%、30%和40%）将其纳入阿拉伯面包配方中，以系统性地评估其对阿拉伯扁面包质构特性和维生素保留的影响。

材料与方法

研究使用了市售标准级小麦粉，并评估了五种不同的面团配方，包括使用商业酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）发酵60分钟的对照组，以及加入了不同成熟期波兰酵种（24、48、72和96小时）的发酵面团。波兰酵种的制备遵循了特定的逆种法程序，包括初级发酵和后续的逆种步骤，所有酵种在用于面团配制前均在4°C下冷藏24小时。阿拉伯扁面包样品的生产遵循了约旦大多数面包店使用的标准精简配方。研究对面粉、面团和面包样品进行了化学表征，包括近似分析、面筋含量与指数、降落值、pH和总可滴定酸度测定。面团流变学特性使用拉伸仪进行评估。通过提取水溶性物质、可溶性淀粉，并采用比色法测定直链淀粉含量，进而计算支链淀粉含量，来监测面包老化情况。面包样品的保质期通过在25°C室温下储存10天并观察霉菌生长来评估。B族维生素含量通过高效液相色谱法测定。此外，还对波兰酵种进行了微生物分析，以确定其中的酵母和乳酸菌种群。

结果与讨论

面粉特性

所用标准级小麦粉的理化特性符合约旦标准规格，蛋白质含量（12.15%）、面筋特性（湿面筋25.84%，面筋指数96.27%）等均满足优质阿拉伯面包生产的要求。

波兰酵种面团的流变学特性

在20%波兰酵种添加水平下，大多数面团样品在30分钟醒发时间下记录的拉伸性值显著高于对照酵母面团。拉伸性的初始增加归因于波兰酵种面团中适度的pH降低，促进了面筋网络内二硫键的重排，提高了其拉伸能力。然而，随着醒发时间增加至90分钟，以及波兰酵种水平增加至30%和40%，拉伸性值显著下降。这种急剧下降是由于高度酸性的波兰酵种环境激活了特定的耐酸蛋白酶，这些酶可能积极地将结构面筋蛋白降解为更小的肽，严重削弱了面筋网络的抵抗力和弹性。研究数据显示，波兰酵种面团的拉伸面积在适合阿拉伯面包生产的范围内（60-125 cm²）。

总可滴定酸度和pH测量

在所有添加水平下，波兰酵种样品的总可滴定酸度均显示出最高值。此外，在同类型波兰酵种中，总可滴定酸度结果随着波兰酵种发酵时间的增加而显著增加，这归因于每种波兰酵种中占主导地位的微生物类型和产生的酸量。

波兰酵种使用对面包样品可溶性淀粉、直链淀粉和支链淀粉含量的影响

所有类型的波兰酵种面包样品记录的可溶性淀粉含量均高于对照，这表明在波兰酵种制备过程中产生了更多的胞外多糖，可能将淀粉维持在可溶的水合状态。在所有水平下，24小时波兰酵种产生的总可溶性淀粉最高，在40%添加水平下达到最大值86.09 mg/5g。将波兰酵种发酵48、72或96小时通常导致总可溶性淀粉值低于24小时发酵期，这可能是由于在长时间的酵种阶段，可发酵糖的耗尽和淀粉的酶解所致。可溶性淀粉的量随着储存时间的增加而减少。对照面包样品显示可溶性支链淀粉和总可溶性淀粉急剧下降，而24小时波兰酵种样品在30%和40%添加水平下保持了显著更高的可溶性部分。这些结果表明，波兰酵种前发酵通过其对淀粉回生和保水性的影响，显著改变了老化动力学。波兰酵种发酵产生的酸化（pH < 4.5）增强了内源性谷物淀粉酶的活性，导致更大程度的淀粉水解，产生的较小淀粉片段和糊精减少了支链淀粉外链的分子大小。这种结构修饰阻碍了支链淀粉在冷却和储存过程中的重新排列和再结晶，这是面包屑硬化的主要因素。支链淀粉结构的稳定使淀粉颗粒能够保留更多的水分，从而延迟水分迁移和随后的面包屑硬化。使用波兰酵种法制备的面包样品显示出延长的保质期，在室温下储存至第10天未观察到霉菌生长。而对照样品在储存第7天显示出明显的霉菌生长。在波兰酵种面包中观察到的增强的微生物抗性不仅仅是低pH的作用。占主导地位的乳酸菌物种，如植物乳杆菌，积极产生抗真菌代谢物。

波兰酵种添加对面包样品维生素含量的影响

维生素B₁

维生素B₁在大多数面包样品中未检出，除了96小时发酵的波兰酵种面团样品。波兰酵种样品显示维生素B₁显著增加，特别是在发酵进行或波兰酵种百分比增加时，这是长时间发酵过程中微生物合成的直接结果。硫胺素是高度热不稳定的，并且经常在高温烘焙条件下降解或在发酵过程中被微生物消耗。此外，它在酸性的波兰酵种环境中容易发生pH依赖性水解。其在96小时波兰酵种面团面包样品中的微量检测可能反映了微生物自解释放先前被酵母和乳酸菌消耗的细胞内物质。其最终含量低的主要原因是烘焙期间的高热降解和发酵过程中微生物群落的消耗。

维生素B₂

核黄素的稳定性受微生物合成的影响。它在所有面包样品中的缺失可能是由于烘焙过程中的降解，或者可能表明波兰酵种微生物组内存在菌株特异性限制。

维生素B₃

所有由波兰酵种面团生产的面包样品记录的烟酸量均显著高于对照面包。烟酸随着波兰酵种水平的增加而增加，并在24小时发酵时达到峰值。更长的发酵时间导致含有72和96小时酵种的面包样品的烟酸水平下降。酵母和乳酸菌在早期发酵过程中合成烟酸是已有充分记载的。

维生素B₆

维生素B₆在由24小时发酵波兰酵种生产的面包样品中显著更高，但在发酵时间延长后急剧下降。最初的增加是由于占主导地位的乳酸菌和酿酒酵母物种的合成。随后的急剧下降归因于两个因素：微生物在营养物质耗尽的长时间发酵中摄取维生素B₆作为必要的辅因子，导致面团基质中的净消耗；以及吡哆醇在烘焙过程中容易发生热降解。这种动力学模式突出了微生物合成与后续消耗之间的微妙平衡，这在很大程度上取决于发酵时间。

维生素B₉

叶酸随着发酵时间的增加而增加，在72小时达到峰值，但在96小时下降。更高的波兰酵种水平增强了叶酸含量。72小时的峰值清楚地标志着异型发酵乳酸菌菌株合成叶酸的最大点。随后在96小时观察到的下降表明，长时间的发酵导致从合成阶段过渡到消耗阶段，其中叶酸被微生物群落利用或在过度酸化的环境中发生酶降解。

结论

本研究系统评估了延长波兰酵种发酵时间对阿拉伯扁面包关键营养稳定性和淀粉老化动力学的效果。结果表明，整合波兰酵种面团能够优化面团的流变学特性，改善面包质地，并通过酸化、微生物代谢产物（如有机酸和抗真菌物质）以及淀粉结构的改变，显著延长产品的保质期。维生素分析揭示了不同B族维生素在发酵与烘焙过程中的不同命运，其中维生素B₃和B₉的稳定性与保留率较好，而B₁和B₆则因热敏性、酸水解及微生物消耗而损失较大。综合来看，24小时波兰酵种在20%和30%的添加水平下，在提升营养价值（特别是B₃和B₉）、改善质地和延缓老化方面取得了最佳平衡。这为阿拉伯面包产业利用天然发酵技术，生产出更健康、保质期更长、品质更优的产品提供了切实可行的科学依据和技术路径。