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风味发酵液发酵面团挥发性风味物质及特征分析.pdf

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资源描述

1、基金项目:湖北省教育厅项目(编号:Q );恩施州科技计划项目(编号:X Y J );生物资源保护与利用湖北省重点实验室开放基金(编号:P T )作者简介:张艳梅,女,湖北民族大学在读硕士研究生.通信作者:朱玉昌(),女,湖北民族大学副教授,博士.E m a i l:z y c a n d l y c o m收稿日期:改回日期:D O I:/j s p j x 文章编号 ()风味发酵液发酵面团挥发性风味物质及特征分析A n a l y s i so f v o l a t i l e f l a v o r c o m p o n e n t sa n dc h a r a c t e r i

2、s t i c so f d o u g hf e r m e n t e dw i t h f l a v o r f e r m e n t a t i o n l i q u i d张艳梅,ZHANGY a n m e i,朱玉昌,ZHUY u c h a n g,杨丹丹,Y ANGD a n d a n,潘旭芳,P AN X u f a n g,柏汇,B A IH u i,周大寨,ZHO UD a z h a i,(湖北民族大学生物资源保护与利用湖北省重点实验室,湖北 恩施 ;湖北民族大学林学园艺学院,湖北 恩施 ;湖北民族大学生物与食品工程学院,湖北 恩施 )(H u b e iK

3、e yL a b o r a t o r yo fB i o l o g i cR e s o u r c e sP r o t e c t i o na n dU t i l i z a t i o n,H u b e iM i n z uU n i v e r s i t y,E n s h i,H u b e i ,C h i n a;S c h o o l o fF o r e s t r ya n dH o r t i c u l t u r e,H u b e iM i n z uU n i v e r s i t y,E n s h i,H u b e i ,C h i n a;

4、C o l l e g eo fB i o l o g i c a la n dF o o dE n g i n e e r i n g,H u b e iM i n z uU n i v e r s i t y,E n s h i,H u b e i ,C h i n a)摘要:目的:探究不同发酵时间下风味发酵液发酵面团的挥发性成分种类及含量.方法:采用顶空固相微萃取气质联用 法(H S S PME G C M S)测 定 风 味 发 酵 液 发 酵,h时,面团中的挥发性风味物质,并进行气味感官评定及p H值、总酸度(T AA)和面团流变学特性测定.结果:因不同发酵时间下产生的风味物质的种类

5、和含量不等,种气味(乳香、干酪味、花香味、水果甜香、酒味、麦芽味、青草香和酸味)的强弱度不同;面团p H值随发酵时间的延长逐渐降低,T T A则相反;面团的拉伸阻力、拉伸比及拉伸面积随发酵时间的延长整体呈先增后减趋势,延伸性则先下降后升高,表明适度发酵(发酵 h)有利于面筋网络的形成和稳定.个面团中共检出 种挥发性物质,其中醇类 种、酯类 种、醛类 种、酮类 种、烷烃类 种、酸类种;发酵,h的面团中分别检出,种挥发性风味成分,其中酸类及酯类物质含量随发酵时间的延长先 升 后 降,均 在 h达 到 最 高(分 别 为 和 ),醛类、酮类及酸类物质含量则随发酵时间的延长逐渐降低.结论:不同发酵时间

6、的挥发性物质均以醇类物质为主,总的风味物质种类及醇类和酯类物质相对含量均在发酵 h达到最高,表明醇类及酯类物质可能是面团发酵过程中风味的主要贡献物质.关键词:风味发酵液;发酵面团;顶空固相微萃取;挥发性风味物质;品质特性A b s t r a c t:O b j e c t i v e:T h i s s t u d ya i m e dt o i n v e s t i g a t e t h ev a r i e t i e sa n dc o n t e n t so fv o l a t i l ec o m p o n e n t si nf e r m e n t e dd o u

7、 g h w i t hf l a v o r f e r m e n t a t i o n b r o t h a t d i f f e r e n t f e r m e n t a t i o n t i m e M e t h o d s:H e a d s p a c es o l i dp h a s em i c r o e x t r a c t i o n g a sc h r o m a t o g r a p h y(H S S PME G C M S)w a su s e dt od e t e r m i n et h ev o l a t i l e f l a

8、 v o rs u b s t a n c e si nt h ed o u g ho ft h ef l a v o rf e r m e n ta t,a n d h A l s o,s e n s o r ye v a l u a t i o no ft h eo d o ra n d d e t e r m i n a t i o n o f p H v a l u e,t o t a la c i d i t y(T AA)a n dr h e o l o g i c a lp r o p e r t i e so f t h ed o u g hw e r em e a s u r

9、 e d R e s u l t s:T h es t r e n g t ho fe i g h to d o r s(f r a n k i n c e n s e,c h e e s e,f l o w e r,f r u i ts w e e t,w i n e,m a l t,g r a s s a n d s o u r)s h o w e d d i f f e r e n tp e r f o r m a n c e,d e p e n d i n go nt h e t y p e sa n dc o n t e n t so f t h e f l a v o u rs u

10、 b s t a n c e sp r o d u c e dd u r i n gt h ed i f f e r e n tf e r m e n t a t i o np e r i o d s T h ep Hv a l u eo f t h ed o u g hg r a d u a l l yd e c r e a s e sw i t ht h et i m eo ff e r m e n t a t i o n,w h i l e T TA w a s t h e o p p o s i t e T h e t e n s i l er e s i s t a n c e,s

11、t r e t c hr a t i oa n dt e n s i l ea r e ao fd o u g hi n c r e a s e df i r s tb u td e c r e a s e dw i t ht h ee x t e n s i o no f f e r m e n t a t i o nt i m e,w h i l e t h ee l o n g a t i o no fd o u g hd e c r e a s e df i r s t t h e ni n c r e a s e d T h e s er e s u l t si n d i c a

12、 t e dt h a tm o d e r a t e f e r m e n t a t i o n(h)w a sb e n e f i c i a l t o t h ef o r m a t i o na n ds t a b i l i t yo ft h eg l u t e nn e t w o r kA t o t a lo f v o l a t i l e s u b s t a n c e s w e r e d e t e c t e d i n t h e d o u g h w i t h f e r m e n t a t i o n t i m e s,i n

13、 c l u d i n g a l c o h o l s,e s t e r s,a l d e h y d e s,k e t o n e s,a l k a n e s,a n da c i d s At o t a lo f,a n d v o l a t i l e f l a v o r c o m p o n e n t sw e r ed e t e c t e d f r o mF OO D&MA CH I N E R Y第 卷第 期 总第 期|年 月|t h ed o u g hf e r m e n t e df o r,a n d h,r e s p e c t i

14、v e l y T h ec o n t e n t so fa c i d sa n de s t e r si n c r e a s e df i r s tt h e nd e c r e a s e dw i t ht h ep r o l o n g a t i o n o ff e r m e n t a t i o nt i m ea n dr e a c h i n gt h eh i g h e s t a t h(a n d ,r e s p e c t i v e l y)O nt h eo t h e rh a n d,t h ec o n t e n t so fa

15、 l d e h y d e s,k e t o n e sa n da c i d sa l lg r a d u a l l y d e c r e a s e d C o n c l u s i o n:T h e v o l a t i l e s u b s t a n c e s o fd i f f e r e n t f e r m e n t a t i o nt i m e sw e r ea l c o h o l sm a i n l y,a n dt h et o t a lf l a v o r s u b s t a n c e sa n dt h er e l

16、a t i v ec o n t e n to fa l c o h o l sa n de s t e r sr e a c h e dt h eh i g h e s ta t h,i n d i c a t i n gt h a ta l c o h o l sa n de s t e r sm i g h tb et h em a j o rc o n t r i b u t o r st ot h ef l a v o ro fd o u g hd u r i n gf e r m e n t a t i o nK e y w o r d s:f l a v o r f e r m

17、e n t a t i o n l i q u i d;f e r m e n t e d d o u g h;h e a d s p a c es o l i dp h a s em i c r o e x t r a c t i o n;v o l a t i l ef l a v o rc o m p o u n d s;q u a l i t yc h a r a c t e r i s t i c s风味发酵液是通过某类主要原料(马铃薯、食用菌、金蝉花)与水 混 合后,添 加 或不 添加 其他 辅 料(如 小麦粉),经自然发酵或人为控制条件的液体培养后过滤制得的液体发酵剂,含大量的风

18、味物质,不仅具有较高的营养价值,还具有独特的风味.传统小麦发酵面团大多使用老面、酵子以及工业化生产的活性干酵母作为发酵剂,存在地域差异,且品质不稳定,口味单一、风味不足.鉴于风味发酵液风味浓郁、使用便利、易贮藏等特点,将其用于制作发酵面团,不仅能满足人们的健康需求,还可以促进风味发酵液市场的持续发展.固相微萃取技术(S PME)结合G C M S被广泛应用于发酵面团挥发性成分检测,其特点是集萃取、吸附、富集、洗脱和进样于一体.王丹等 利用S PME G C M S技术对比分析了荞麦和小麦面团在不同发酵剂下所产生挥发性风味物质成分的差异;张亭妍等 利用S PME G C M S技术对酵母及酵子馒

19、头风味物质的种类及相对含量进行了差异性比较.研究拟采用自然发酵的风味发酵液发酵小麦面团,运用H S S PME G C M S技术检测风味发酵液不同发酵时间下面团的挥发性风味物质,同时进行气味感官评估及部分理化指标测定,以期为工业化利用风味发酵液发酵面团制作产品提供基础数据.材料与方法材料与试剂食品风味发酵液:恩施巴山元古生物科技有限公司;百钻小麦面包粉:安琪酵母(湖北自贸区)有限公司;固相萃取头:上海安谱科学仪器有限公司;氢氧化钠、氯化钾、邻苯二甲酸氢钾、磷酸氢二钠、磷酸氢二钾:分析纯,国药集团化学试剂(上海)有限公司.仪器与设备G C M S联用仪:A C型,美国A g i l e n t

20、公司;p H计:F E 型,梅特勒托利多(上海)有限公司;恒温摇床:S P H 型,上海世平实验设备有限公司;电子分析天平:B S A S CW型,赛多利斯科学仪器(北京)有限公司;恒温水浴锅:S B 型,东京理化器械株式会社;面团拉伸仪:J ML D 型,北京东孚久恒仪器技术有限公司;纯水机:U P L I I U型,四川优普超纯科技有限公司.试验方法风味发酵液发酵面团的制作以 g小麦面包粉为基准,将其与 g风味发酵液、g纯净水依次装入 m L宽口玻璃瓶中,混匀,用封口膜密封后于 恒温摇床以 r/m i n分别发酵,h,即得到不同发酵时间的面团样品,每个发酵时间平行次.发酵面团气味感官评定选

21、择名食品专业人员组成感官评定小组,评定前期,评价小组成员对样品的描述词汇进行讨论后在描述程度上达成一致.确定发酵面团的种气味感官描述词汇(乳香、干酪味、花香味、水果甜香、酒味、麦芽味、青草香、酸味)及评价标准见表,分值越高代表该物质的风味越强烈,每个样品测定次取平均值.表发酵面团气味感官评鉴依据及评分标准T a b l eS e n s o r ye v a l u a t i o nb a s i sa n ds c o r i n gs t a n d a r do f f e r m e n t e dd o u g ho d o r描述气味词汇气味来源参考文献乳香醛类及乙酸乙酯等 干酪

22、味 壬酮等 花香味己酸乙酯 水果甜香辛酸乙酯等 酒味乙醇 麦芽味醛类物质 青草香酮类物质等 酸味挥发性酸等 无气味(分);气味较淡(分);气味稍浓(分);气味浓厚(分);气味强烈(分).发酵面团理化指标测定()p H值、总酸度(T TA):参照张新杰 的方法.()面团流变特性:参照G B/T .挥发性风味物质测定取样品 g于 m L顶空瓶中,用 带 有 硅 橡 胶 隔 垫 的 瓶 盖 密 封,水 浴 m i n,将已在 进样口老化无杂峰的萃取头插入顶空瓶中,吸附 m i n,取出后插入G C进样口,解析m i n,进行G C M S分析.()G C条件:色谱柱采用D B M S石英毛细管色谱柱

23、(m m m),进样口温度 ,载气基础研究F UN DAME NTA LR E S E AR CH总第 期|年 月|为氦气,流速m L/m i n;升温程序:初始温度 ,保持m i n,以/m i n升 温 至 ,以/m i n升 温 至,以/m i n升温至 ,以/m i n升温至 ,以 /m i n升 温至 并保 持 m i n,共 m i n.()M S条件:电离方式E I源,电离能量 e V;离子源温度 ;四极杆温度 ;质量扫描范围 .G C M S测定结果通过N I S T L数据检索库进行鉴定,面积归一法计算相对含量.数据分析采用O r i g i n 和E x c e l软件对试

24、验数据进行处理、分析及绘图;采用S P S S 软件进行差异性显著分析,以P 为差异显著.结果与分析面团气味感官评价由图可知,随着发酵时间的延长,种气味的强弱呈现不同的表现,其中干酪味在发酵 h内较淡,h时变得稍浓;花香味与水果甜香随发酵时间的延长呈先减后增趋势,但总体水平有差异,花香味较淡,水果甜香较浓;酒味随发酵时间的延长而增加,在 h时达浓厚后不再变化;麦芽味在发酵 h内较浓,h时达到浓厚,继续发 酵 后又 减弱 转为 较 浓;酸味 在 发 酵 h内 稍 浓,h时减弱变得较淡;乳香和青草味在整个发酵期间无明显变化,均较淡.各发酵时间段发酵面团气味存在差异,可能是由于风味发酵液中的微生物与

25、酶在不同发酵时间下的活力及活性不同,因而在不同发酵时间所产生的风味物质如醇类、酯类及醛类的物质含量不等.面团理化指标p H值及T TA由图可知,发酵面团p H值随发酵时间延长而下降,根据显著性差异分析,可分为发酵图不同发酵时间下面团气味感官鉴评图F i g u r eS e n s o r ye v a l u a t i o nc h a r to fd o u g ho d o ra td i f f e r e n t f e r m e n t a t i o nt i m e s图不同发酵时间下面团的理化指标F i g u r eP h y s i c a l a n dc h e

26、m i c a l i n d e x e so fd o u g hw i t hd i f f e r e n t f e r m e n t a t i o nt i m e,h个阶段.这可能是由于不同发酵阶段微生物的数量和活力不同,尤其是酵母菌生长代谢产酸,使p H值在不同发酵时间产生差异性,与邹奇波等 的结论相近,从侧面说明微生物的生长繁殖影响发酵面团的p H值.随着发酵过程中产生的其他未解离有机酸的不断积累,T TA随发酵时间的延长而逐渐增加,根据显著性差异分析,可分为 ,h个发酵时间段.面团流变学特性由图可知,拉伸阻力、拉伸比及拉伸面积随发酵时间的延长整体呈先增后减趋势;发酵 h

27、时的拉伸阻力(B U)、拉伸比()及拉伸面积(c m)均达到最高,与发酵 h的无显著性差异,与其他发酵时间均存在显著性差异.其原因是在初始发酵阶段,随着发酵时间的延长,面团黏性不断增强,淀粉颗粒被面筋网络包裹,颗粒间阻力减小形成更紧密的面筋网络,使得拉伸阻力、拉伸比及拉伸面积逐渐增加,但当发酵时间 h时,过长的发酵时间使得面团吸水性下降,导致面团中面筋蛋白逐渐被稀释,面筋网络作用减小,筋力减弱.面团筋力越强则其延伸性越小,因而延伸性在 h时最高,随后降低至 h后又缓慢增加.面团挥发性成分由图可知,个发酵时间下面团中共检出 种化合物,其中醇类 种、酯类 种、醛类 种、酮类 种、烷烃类 种、酸类种

28、.发酵面团在不同发酵时间内均以醇类物质为主,其次相对含量较高的物质在不同发酵时间有差别,发酵 h的为醛类,h的为酸类及烷烃类,h的为烷烃类,h的为酯类.当发酵时间为 h时,总的风味物质种类及醇类和酯类物质相对含量最高.醇类物质由表可知,发酵面团中共检出 种醇类物质,其中种为共有物质.醇类物质的种类及含|V o l ,N o 张艳梅等:风味发酵液发酵面团挥发性风味物质及特征分析图不同发酵时间下面团的拉伸特性F i g u r eS t r e t c h i n gc h a r a c t e r i s t i c so fd o u g hw i t hd i f f e r e n t

29、f e r m e n t a t i o nt i m e图不同发酵时间下面团中挥发性成分种类的相对含量F i g u r eR e l a t i v ec o n t e n to fv o l a t i l ec o m p o n e n t s i nd o u g ha td i f f e r e n t f e r m e n t a t i o nt i m e量随发酵时间的延长先增加后降低,发酵 h时种类最多、相 对 含 量 最 高,有 种 醇 类 物 质 且 相 对 含 量 为 ,其中乙醇占 ,能够赋予面团酒香味,因而感官评价时气味浓厚,且与 h的无显著性差异.此外,

30、苯乙醇、异戊醇在各发酵时间中均有检出,且含量较高,赋予面团花香及果香.酯类物质由表可知,个发酵时间分别检出,种酯类物质,其总相对含量由 h的 增加到 h的 (最高)后逐渐下降.酯类物质中的辛酸乙酯、己酸乙酯及癸酸乙酯在各发酵时间内均有检出且相 对 含 量 较 高,辛 酸 乙 酯 在 h时 相 对 含 量 最 高 为 ,是主要的酯类物质,能够赋予面团水果香气,因此感官中的水果香气在发酵 h时气味由较淡增强到稍浓.醛类及酮类当发酵时间为 h时,醛类物质种类多且相对含量高,以正己醛()、苯甲醛()为主,赋予面团杏仁香气.随着发酵时间延长,醛类物质的种类及相对含量减少并伴随着新物质苯乙醛、椰子醛等的产

31、生,与邓璀等 的结果相近.酮类物质是通过不饱和脂肪酸受热氧化后降解产生.酮类物质中的 辛酮及 辛酮在各发酵时间内均有检出,且发酵 h的相对含量较高分别为 ,赋予面团青草香,酮类物质相对含量低,可能对发酵面团香的贡献较小,因此随发酵时间延长对青草香无影响.酸类及烷烃类酸类物质作为发酵产物对面团的风味贡献较小,主要为合成酯类物质的前体物质.发酵 h时检出D丙氨酸()、L丙氨酸(),二者能在一定程度上增加甜味而使酸味减弱.发酵初期微生物生长繁殖产生的酸类物质导致p H值降低,但随着发酵时间的延长,直至发酵后期,面团中微生物的生长受到发酵环境中的营养物质及产酸能力的局限,酸类物质逐渐减少,p H值持续

32、下降的趋势减缓.烷烃类物质是发生脂质过氧化反应所产生,单独烃类对风味贡献不大,但多种烷烃及烯烃的协同作用可能对面团的风味有整体贡献.基础研究F UN DAME NTA LR E S E AR CH总第 期|年 月|表不同发酵时间下面团中挥发性成分相对含量T a b l eR e l a t i v ec o n t e n to fv o l a t i l ec o m p o n e n t s i nd o u g ha td i f f e r e n t f e r m e n t a t i o nt i m e s种类化合物发酵时间 h h h h h醇类乙醇 c b c c a

33、 a b 苯乙醇 d c b a a异丙醇 c b c b c a b 辛烯 醇 a a a b a b b正己醇 a b a b c c c正辛醇 c a a b a b b c正庚醇 b a b b b正戊醇 甲基丁醇 b a a环丁醇 苯甲醇 D L氨基丙醇 甲硫基丙醇 a b b正丁醇 壬醇 甲基 己醇 香茅醇 顺 壬烯 醇 硝基 h 吲唑 醇 月桂醇 (S,S)(),丁二醇 正癸醇 酯类己酸乙酯 b b b a b癸酸乙酯 b b b a a b乙酸乙酯 c b a甲酸辛酯 辛酸乙酯 b b b a b氨基甲酸乙酯 乙酸正己酯 a b a b庚酸乙酯 b b a月桂酸乙酯 a b a

34、 a甲酸已酯 结晶紫内酯 己酸异丁酯 b a a b环辛酸酯 苯乙基丙酸酯 b a 苯基乙酸乙酯 己酸异戊酯 苯乙酸乙酯 壬酸乙酯 a b正辛酸异戊酯 正辛酸异丁酯 己酸丙酯 苯甲酸乙酯 棕榈酸乙酯 氯乙基氨基甲酸酯|V o l ,N o 张艳梅等:风味发酵液发酵面团挥发性风味物质及特征分析续表种类化合物发酵时间 h h h h h醛类正己醛 a b c庚烯醛 辛烯醛 苯甲醛 a a b a b b正庚醛 辛醛 正壬醛 乙醛 b a c苯乙醛 椰子醛 b b a a癸醛 甘油缩甲醛 酮类 辛酮 a b a b c c d d 辛烯 酮 辛酮 c a b b c 壬酮 异丙基正己基酮 十四酮 双

35、甲酮 庚酮 十二酮 纳曲酮 反式 萘酮 甲基 庚酮 异丙基环己酮 甲基 壬酮 酸类D L 氨基丙酸 b aD丙氨酸 甲基氢肉桂酸 L丙氨酸 乙醛酸 D L 氨基丁酸 辛酸 烷烃类环氧乙烷 b a c苯乙烯 a b b十一烷 十二烷 ,环氧己烷 甲基二十五烷 甲酰吡咯烷 蒎烯 苯并环丁烯 十七烷 表示未检出;小写字母不同表示差异显著(P).基础研究F UN DAME NTA LR E S E AR CH总第 期|年 月|结论试验结果表明,利用风味发酵液进行面团发酵时,发酵时间对面团的气味、p H值、总酸值、面团流变学特性和挥发性成分具有显著影响.发酵过程中的微生物数量增加,酵母产酸量积累p H值

36、逐渐降低,总酸值逐渐升高.面团流变学特性中的拉伸阻力、拉伸面积及拉伸比随发酵时间延长呈先上升后下降趋势,延伸性则先下降后升高,表明适度发酵(发酵 h)有利于面筋网络的形成和稳定.发酵面团中共检出 种挥发性成分,其中醇类及酯类物质的相对含量较高,且随发酵时间的延长呈先上升后 下 降,在 h时 达 到 最 高 值,分 别 为 ,.醇类物质中的共有成分乙醇、苯乙醇、异戊醇含量高,表现以酒香及花香为主,是主要呈香物质;酯类物质中共有成分辛酸乙酯、己酸乙酯及癸酸乙酯含量高,表现以水果香气为主,可能是发酵面团风味的主要贡献物质;酸类及烷烃类种类少含量低,对风味贡献较小;醛类及酮类物质相对含量随发酵时间延长

37、逐渐减少,对面团风味贡献较小,可能是在发酵过程中的转化或损失所致,其机理有待进一步研究.综上,当发酵时间为 h时,可终止发酵,此发酵时间对面团的风味及品质较好,工厂化生产中可以此作为参考.参考文献1 许贺然.金针菇菌根发酵液对其子实体品质及风味的影响D.沈阳:沈阳农业大学,2019:12.XU H R.Effect of flammulina velutipes root fermentation broth onthe quality and flavor of its fruiting bodyD.Shenyang:ShenyangAgricultural University,2019:

38、12.2 XIONG X Q,LIU C,ZHENG X L.Regulation of structure andquality of dried noodles by liquid prefermentationJ.Foods,2021,10(10):2 408.3 YI C,ZHUH,YANGR,etal.Linksbetweenmicrobialcompositions and volatile profiles of rice noodle fermentation liquidevaluated by 16S rRNA sequencing and GCMS J.LWTFoodSc

39、ience and Technology,2020,118:108774.4 SU W Y,GAO S Y,ZHAN S J,et al.Evaluation of volatile profileand in vitro antioxidant activity of fermented green tea infusionwithPleurotus sajorcaju(Oyster mushroom)J.Frontiers inNutrition,2022,14:865991.5 WICKRAMASINGHE P,MUNAFO J P.Key odorants from thefermen

40、tation broth of the edible mushroom ischnoderma resinosumJ.Journal of Agricultural and Food Chemistry,2019,67(7):2 0362 042.6 XIONG H,GUAN Q L,GONG M F,et al.Fermentation propertiesof yogurt with fermented broth of Paecilomyces cicadaeJ.IOPConference Series:Earth and Environmental Science,2020,559(1

41、):1213.7 张国华.不同地区传统面食发酵剂中菌群结构及优势菌种代谢的研究D.杭州:浙江大学,2014:24.ZHANG G H.Microbial communities in traditional sourdoughsfrom different areas of China and metabolic activity of dominantmicroorganismD.Hangzhou:Zhejiang University,2014:24.8 张露晶,张昕茹,王鑫.添加食用菌发酵液的全麦面包的研究进展J.中国食用菌,2021,40(4):104107,112.ZHANG L J

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