復配品質改良劑對南方饅頭冷凍面團凍藏品質的影響

金 鑫 廖盧艷 樊少飛 龔永強 吳衛國

(湖南農業大學食品科學技術學院，長沙 410128)

饅頭是中國的一種傳統主食，受南北地域文化、飲食習慣的影響，饅頭一般分為南方饅頭和北方饅頭兩大品系[1-3]。南方饅頭是以小麥粉、水、酵母、糖、泡打粉、起酥油為配方，經過成型、醒發、汽蒸而成的產品，不同于配方為小麥粉、水、鹽、酵母或堿的北方饅頭。在風味特點方面，南方饅頭強調松軟，味甜，適口，亦不同于結構緊實、咬勁大的北方饅頭[3-6]。

冷凍面團技術應用于饅頭生產，一方面能保持饅頭的品質穩定，推動饅頭質量標準化生產，另一方面可延長饅頭保質期，拓展饅頭的銷售半徑[7，8]。冷凍面團在凍藏過程中會發生冰晶遷移及重結晶，破壞面筋網絡的微觀結構并造成面團拉伸特性、流變特性的變化[9-11]，引發饅頭出現比容小、開裂、口感差等問題[12]。李楠等[13]發現添加改良劑單甘酯、大豆磷脂、磷酸二氫鈣、瓜爾豆膠的冷凍面團制成的饅頭感官品質得到了提升，冷凍面團的抗拉伸性和穩定性較好。齊學文[14]發現添加0.2%黃原膠、0.2%CMC-Na和0.4%谷朊粉的饅頭可以提高感官評分并穩定質構硬度和咀嚼性，增大拉伸面積和拉伸比。本研究在凍藏溫度為-18 ℃的條件下，分析了凍藏過程中前期實驗得到的復配品質改良劑(海藻糖添加量為4%，磷酸二氫鈉添加量為0.15%，黃原膠添加量為0.05%，羧甲基纖維素鈉添加量為0.04%)對南方饅頭比容、硬度、感官品質的影響，并從拉伸特性、動態流變特性、蛋白質二級結構、微觀結構變化探究復配品質改良劑在南方饅頭冷凍面團中的作用機理。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小麥粉、泡打粉、高活性干酵母、起酥油、白砂糖；溴化鉀：光譜純；海藻糖、黃原膠、磷酸二氫鈉、羧甲基纖維素鈉：均為食品級。

1.2 儀器與設備

HLSY-2實驗用小型速凍機；HM730和面機；FX-15S面包發酵箱；GFL-230電熱鼓風干燥箱；TA-XT2I質構儀；S-3000N掃描電子顯微鏡；IRAffinity-1傅里葉紅外光譜；FD-1A-80冷凍干燥機。

1.3 方法

1.3.1 南方饅頭冷凍面團制備1.3.1.1 南方饅頭冷凍面團制備基礎配方

小麥粉100%、水48%、酵母1.0%、起酥油1%、泡打粉1%、白砂糖8%及復配品質改良劑(海藻糖添加量為4%，磷酸二氫鈉添加量為0.15%，黃原膠添加量為0.05%，羧甲基纖維素鈉CMC-Na添加量為0.04%)。

1.3.1.2 南方饅頭冷凍面團制備流程

原輔料稱量→和面→壓延→成型→速凍(-30 ℃，1 h)→凍藏(-18 ℃)→解凍(30 ℃，相對濕度 75%，40 min)。

1.3.1.3 操作要點

按基礎配方稱取以小麥粉400 g為基數的所有原輔料，將小麥粉、泡打粉、復配品質改良劑和起酥油倒入和面缸中混合均勻，同時用水將酵母和白砂糖全部溶解靜置2 min后倒入和面缸中，開低檔和面4 min，將和好的面團用壓面機壓片5次，將壓好的面片卷起，搓成圓柱型(直徑3 cm)，刀切成型，長度為6 cm。將其放入-30 ℃的冰箱里速凍1 h，取出后于自封袋里-18 ℃凍藏。在需要時，將冷凍面團在30 ℃、相對濕度(RH) 75%條件下解凍40 min備用。

1.3.2 南方饅頭品質測定

將冷凍面團分別凍藏7、15、22 d和30 d并解凍后，在溫度35 ℃、相對濕度(RH) 85%條件下醒發40 min，置于蒸鍋上蒸25 min可得南方饅頭，室溫下冷卻40 min后進行品質測定。

硬度：采用TA.XT Plus 物性測試儀測定南方饅頭內部的質構。用切片機沿豎直方向切成厚度為15 mm的均勻薄片，取中間兩片，用P36R探頭進行質構測試。具體的參數為：距離20 mm，測試前速率2.00 mm/s，測試速率1.00 mm/s，測試后速率1.00 mm/s，下壓程度50.00%，測試力0.05 N，2次壓縮時間間隔3 s。每個樣品重復測定5次，剔除最大值和最小值，求平均值。

比容：測定南方饅頭質量M，并采用小米代替法測量南方饅頭體積V，饅頭比容=V/M。

感官評價：參考安淵[15]關于南方饅頭感官評分標準(滿分100分)，組織10個經過專業培訓的品評人員進行感官評價，結果取平均值。

1.3.3 南方饅頭冷凍面團拉伸特性測定

將凍藏7、15、22 d和30 d的冷凍面團解凍，分別放入非黏性的聚四氟乙烯材料板面團制備槽中，壓制成2 mm×60 mm的面團條。快速將面團條從面團制槽中取出，放在質構儀面團的拉伸位置，選用質構儀A/KIE拉伸測定探頭立即用質構儀進行拉伸實驗，直到面團條斷裂，得到面團的抗拉伸力-延伸性曲線。儀器自動分析最大拉伸阻力、延伸性。

1.3.4 南方饅頭冷凍面團動態流變特性測定

將凍藏7、15、22 d和30 d的冷凍面團解凍，分別放在兩塊直徑為20 mm的平板之間，固定夾縫距離1 mm，靜置5 min，松弛殘留的壓力，多余部分刮掉，然后立刻將蓋子蓋上以防止水分蒸發。頻率掃描：應變：0.5%；溫度：25 ℃；頻率：0.1～40 Hz。

1.3.5 南方饅頭冷凍面團蛋白質二級結構測定

參照黃桂東等[16]方法測定蛋白質FTIR，將凍藏7、15、22 d和30 d的待測冷凍面團置于-80 ℃降溫，經過真空冷凍干燥后粉碎即得到待測粉狀樣品。先將KBr放在鋁盒中40 ℃恒溫干燥6 h后備用。準確稱取2.0 mg粉碎后的干燥后面團樣品，加入0.2～0.4 g的KBr，將面團粉末和KBr混合后用瑪瑙研缽將混合固體研磨均勻。背景采集使用KBr固體作為空白，再用紅外專用的壓片機進行壓片，掃描波段為400～4 000 cm-1，掃描次數為32次，分辨率為4。采用Perkfit 4.2軟件分析實驗結果，對1 600～1 700 cm-1(酰胺Ⅰ帶)進行去卷積、二級導數特征峰曲線，擬合后得到特征峰峰面積，通過擬合出特征峰的面積計算蛋白質二級結構相對含量。

表1 酰胺Ⅰ帶特征峰與面筋蛋白二級結構對應關系

1.3.6 南方饅頭冷凍面團掃描電子顯微鏡觀察微觀結構

將凍藏7、15、22 d和30 d的待測冷凍面團置于-80 ℃降溫，經過真空冷凍干燥后即得到待測面團樣品。用小錘錘開面團，取面團中間部位且表面平滑的小面塊，將其粘貼在電鏡載物的樣品臺上，并放入電鏡載物腔體內真空噴涂鈀金，最后置于電子掃描電鏡中以25 kV電子束觀察，保存具有代表性的面團微觀結構圖。

1.3.7 數據統計分析

采用SPSS20、Excel軟件進行數據處理分析，采用Origin 2018 32Bit軟件制圖。

2 結果與分析

2.1 復配品質改良劑對南方饅頭品質的影響

復配品質改良劑對冷凍面團南方饅頭品質的影響如圖1所示。凍藏前，添加復配品質改良劑的南方饅頭的比未添加改良劑的感官評分高2.4%、硬度大3.9%，比容大0.8%。即復配品質改良劑對未凍藏的南方饅頭面團的品質影響較小，其中硬度的增大可能是因為復配品質改良劑中羧甲基纖維素鈉有一定的增筋作用[17]。凍藏以后，未添加和添加復配品質改良劑的冷凍面團南方饅頭的比容和感官品質都不斷降低、硬度都不斷增大，說明凍藏過程中，冷凍面團南方饅頭的品質不斷降低。但在凍藏過程中，凍藏時間相同時，與未添加改良劑的相比，添加復配品質改良劑的冷凍面團南方饅頭的比容和感官品質都相對更高、硬度都相對更低，其中凍藏22 d時，與未添加改良劑的相比較，添加改良劑的冷凍面團南方饅頭硬度小14.4%，比容大12.7%，感官評分高13.6%，添加復配品質改良劑的冷凍面團南方饅頭的體積更大，口感更松軟，感官品質更高。說明復配品質改良劑能降低凍藏過程中的面團品質劣變速度，改善冷凍面團南方饅頭的比容、硬度和感官品質。

圖1 復配品質改良劑對冷凍面團南方饅頭品質的影響

2.2 復配品質改良劑對南方饅頭冷凍面團拉伸特性的影響

復配品質改良劑對南方饅頭冷凍面團拉伸特性的影響如圖2所示。凍藏前，添加復配品質改良劑的冷凍面團的最大拉伸阻力比未添加改良劑的要大24.7%，兩者延伸度均在22.5 mm左右。在凍藏過程中，隨著時間的不斷延長，添加與未添加改良劑的冷凍面團最大拉伸阻力都不斷降低，但凍藏時間相同時，添加復配品質改良劑的冷凍面團的最大拉伸阻力更大。凍藏22 d時，未添加復配品質改良劑的冷凍面團拉伸阻力已經下降到55 g，30 d時已無明顯變化，凍藏30 d時添加改良劑的冷凍面團的最大拉伸阻力仍然有75 g。這可能是因為添加改良劑可以增強蛋白與淀粉間相互作用，保護面筋結構，增加冷凍面團最大拉伸阻力[18]。凍藏22 d之前，未添加與添加改良劑的冷凍面團的延伸度變化幅度都比較小，在30 d時，未添加改良劑的冷凍面團延伸度達到30.8 mm，添加改良劑的冷凍面團延伸度雖然不斷升高但劣變速度比較緩慢，凍藏30 d仍有25.43 mm。在凍藏過程中，復配品質改良劑可以延緩冷凍面團最大拉伸阻力的降低速度，改善冰晶造成的冷凍面團延伸度增大，延緩冷凍面團的劣變速度。

圖2 復配品質改良劑對南方饅頭冷凍面團拉伸特性的影響

2.3 復配品質改良劑對南方饅頭冷凍面團動態流變特性的影響

復配品質改良劑對南方饅頭冷凍面團態流變特性的影響如圖3所示。凍藏過程中，未添加和添加改良劑冷凍面團的彈性模量和黏性模量都逐漸減小，該結果與王世新[19]的研究結果一致，可能是由于冷凍面團中面筋蛋白和淀粉顆粒建立的結構發生改變，導致冷凍面團的彈性模量及黏性模量變低[20]。但凍藏時間相同時，添加改良劑的冷凍面團彈性模量和黏性模量都比未添加改良劑的冷凍面團要大，說明添加復配品質改良劑可增加冷凍面團彈性模量和黏性模量，可能是因為復配品質改良劑一定程度上減少了凍藏期間淀粉蛋白結構變化，對冷凍面團有一定的保護作用[21]。

注：a、c為未添加改良劑面團；b、d為添加改良劑面團。圖3 復配品質改良劑對南方饅頭冷凍面團態流變特性的影響

2.4 復配品質改良劑對南方饅頭冷凍面團蛋白質二級結構的影響

凍藏過程中南方饅頭冷凍面團蛋白質二級結構變化如表2所示，在凍藏過程中，添加與未添加改良劑的冷凍面團都出現蛋白質β折疊和β轉角所占的比例增大，α螺旋所占比例減小，無規卷曲變化幅度相對較小的現象。說明凍藏會導致冷凍面團的蛋白質二級結構變化，部分α螺旋結構轉變成了β折疊和β轉角結構，可能是因為凍藏形成的冰晶使得α螺旋結構中的氫鍵斷裂，蛋白質分子重排形成了更為穩定的β折疊和β轉角結構[22]。其中凍藏過程中未添加改良劑的冷凍面團其蛋白質二級結構的變化幅度分別為：β折疊85%，無規卷曲37%，α螺旋63%，β轉角38%；添加改良劑冷凍面團的二級結構的變化幅度分別為：β折疊51%，無規卷曲13%，α螺旋33%，β轉角9%。添加改良劑蛋白質二級結構變化幅度小于未添加改良劑面團，說明添加復配品質改良劑一定程度上可以減少凍藏對蛋白質二級結構的影響。

表2 復配品質改良劑對南方饅頭冷凍面團蛋白質二級結構的影響

2.5 復配品質改良劑對南方饅頭冷凍面團微觀結構的影響

南方饅頭冷凍面團經冷凍干燥后電子掃描結果如圖4所示。其中球狀或橢球形為淀粉顆粒，淀粉顆粒包裹在面筋結構中，附著在淀粉顆粒旁的即為面筋蛋白網狀結構，圖4中存在一些不規則的黑色孔隙，可能是凍藏過程中冰晶在冷凍干燥后留下的孔隙，也有可能是在凍藏前酵母發酵產生的二氧化碳造成的氣孔。

注： a～e為未添加復配品質改良劑的冷凍面團；f～j為添加復配品質改良劑的冷凍面團。圖4 復配品質改良劑對冷凍面團微觀結構的影響(×500)

對比添加與未添加改良劑的冷凍面團，凍藏0～7 d時，兩者結構并無差別，面筋蛋白與淀粉顆粒結合的都比較緊密且孔隙比較少，大的淀粉顆粒鑲嵌在面團面筋網絡結構，小的淀粉顆粒附著在面筋蛋白上；凍藏15 d和22 d時，淀粉顆粒逐漸從面筋蛋白結構中剝離出來，淀粉顆粒越來越粗糙，孔隙也逐漸變多，比較而言，添加改良劑冷凍面團的面筋網絡結構和淀粉顆粒相對完整；凍藏30 d時，冷凍面團中面筋網絡結構變的松散且稀薄，孔隙多且大，其中添加了復配品質改良劑的冷凍面團劣變程度更小，面筋網絡結構更完整，孔隙也更少更小。在凍藏過程中，淀粉顆粒和面筋網絡結構會逐漸被破壞，可能是因為凍藏時冰晶會逐漸增大，冰晶會破壞面筋網絡結構和淀粉顆粒，破壞的淀粉顆粒會增加淀粉吸水率，造成水分遷移，進一步促進冰晶重結晶[23]。添加復配品質改良劑可以一定程度上保護面筋網絡結構與淀粉顆粒，改善冷凍面團在凍藏過程中冰晶重結晶現象，可能是因為黃原膠會影響冷凍面團體系中水分分布及穩定性，增加面筋網絡結構的均勻性和穩定性[24]。

3 結論

凍藏過程中，南方饅頭冷凍面團的面筋網絡結構和淀粉顆粒會受到損傷，蛋白質二級結構發生重排，使得彈性模量和黏性模量降低，最大拉伸阻力減小、延伸度增大，最終導致冷凍面團所制成的南方饅頭的比容、硬度、感官品質降低。復配品質改良劑可以改善南方饅頭的比容、硬度、感官品質，主要因為復配品質改良劑可以通過影響冷凍面團中的水分分布和減少冰晶的重結晶，保護冷凍面團中的面筋結構，減小面筋蛋白二級結構變化幅度，進而延緩彈性模量和黏性模量的降低速度，改善冷凍面團最大拉伸阻力和延伸度劣變。