不同小麥粉冷凍面團長期凍藏過程的品質變化

段柳柳，張 印，王 凱，連惠章，姬云云

（無錫華順民生食品有限公司，江蘇無錫 214100）

0 引言

冷凍面團是20 世紀中期歐美國家迅速發(fā)展起來的食品加工半成品，這一產品的出現(xiàn)極大地提高了工廠的生產效率，降低了生產成本，消費者將冷凍面團熟化后可以得到新鮮、安全的食品。

冷凍面團潛在的巨大商業(yè)價值使得其在食品相關領域的研究迅速增多。Bail A L 等人[1]認為冷凍面團在凍藏過程中溫度的波動對冷凍面團的品質有較大的影響。Koh B K[2]的研究表明，不同的速凍方式對冷凍面團的影響較大，在液浸式冷凍機中冷凍可以有效減少冷凍時間并增加產品體積。食品在凍結及凍藏過程發(fā)生的各種物理、化學變化會導致細胞組織結構的變化，有研究結果表明[3-4]，冷凍面團的面筋網絡結構會被凍藏過程中逐漸增長的冰晶破壞，導致面團老化、硬化嚴重，最終導致產品質量的極大降低。樊少飛等人[5]探討了酵母添加量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間對南方饅頭冷凍面團的影響，研究結果表明，當醒發(fā)溫度35 ℃，醒發(fā)時間41 min，酵母添加量1.0%時制作的冷凍面團效果最佳。Inoue Y 等人[6]的研究表明，親水膠體的添加可以抑制冷凍面團中的冰結晶生長和重結晶，從而有效改善冷凍面團長期凍藏過程中的產品品質。任順成等人[7]的研究結果表明，木聚糖酶能夠有效保持面筋蛋白網絡結構中的水分，抑制低溫凍藏環(huán)境下自由水凝結的冰晶對面筋蛋白網絡結構和酵母細胞的破壞作用，短期凍藏內可較為顯著地改善饅頭品質。雖然冷凍面團領域的相關研究已有很多，但仍未有突破性的進展，目前的冷凍面團技術仍然只能實現(xiàn)短期凍藏，實現(xiàn)工業(yè)化仍然困難重重，因此冷凍面團在長期凍藏過程的品質劣化規(guī)律值得關注和研究。

試驗篩選了不同蛋白含量的小麥粉制作冷凍面團，分析不同小麥粉冷凍面團長期凍藏過程中的品質變化規(guī)律，為冷凍面團的制作提供相關理論依據(jù)，為冷凍面團的工業(yè)化提供可能性。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

高筋小麥粉，藍匙QT862，濕面筋29%，益海嘉里（昆山） 食品工業(yè)股份有限公司提供；中筋小麥粉、美玫粉，濕面筋25.6%，蛇口南順面粉有限公司提供；低筋小麥粉、花鼓蛋糕粉，濕面筋20.1%，益海嘉里（昆山） 食品工業(yè)股份有限公司提供；安琪高活性耐高糖鮮酵母、安琪高活性耐高糖半干酵母，安琪酵母股份有限公司提供；彩虹高活性耐高糖干酵母，樂斯福有限公司提供；白砂糖，南京甘汁園糖業(yè)有限公司提供；富康樂起酥油，上海賀普實業(yè)有限公司提供；綠宇無鋁雙效泡打粉，廣州市食品工業(yè)研究所有限公司提供。

1.2 儀器與設備

麥立式和面機，新麥機械（中國） 有限公司產品；全自動壓面機、YJ-1510AL 型陽政成型機，陽政精機（無錫） 有限公司產品；德國RATIONAL CMP101 型萬能蒸烤箱，上海宗網廚房設備有限公司產品；電子天平秤，上海友聲衡器有限公司產品；SMSTA.XTPlus 質構儀，蘇州市三昊儀器設備有限公司產品；速凍機，山東金榮威機械科技有限公司產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計

低筋、中筋、高筋小麥粉形成良好面團的吸水率是不一樣的，實際操作過程中可以調整加水量來保持面團的柔軟度，使不同小麥粉面團的柔軟度為6.5±0.1 cm，以此保持面團的相對統(tǒng)一性。

冷凍面團的試驗方案設計如下：

方案1（以面粉100%計）：低筋面粉100%，鮮酵母2%，自來水40%，白砂糖4.4%，起酥油1.6%，泡打粉1%。

方案2（以面粉100%計）：中筋面粉100%，鮮酵母2%，自來水42%，白砂糖4.4%，起酥油1.6%，泡打粉1%。

方案3（以面粉100%計）：中筋面粉100%，鮮酵母2%，自來水45%，白砂糖4.4%，起酥油1.6%，泡打粉1%。

1.3.2 冷凍面團饅頭的制備

依據(jù)文獻及國家標準方法進行適當調整[8-9]，具體制作工藝流程如下：

原輔料混合均勻→和面→壓面10 次→成型→稱重挑選（單個質量22±1 g） →速凍（-40 ℃，30 min） →冷藏（-18 ℃） →解凍（85%RH，30℃，40 min） →醒發(fā)（80%RH，35 ℃，30 min） →蒸制（10 min）。

冷凍面團一次性制作完畢，依照此流程在冰箱凍藏，每間隔7 d 從冰箱取樣，解凍后正常醒發(fā)、蒸制。

1.3.3 面團柔軟度的測定

利用成型機成型冷凍面團后，測量面團初始高度H，用200 g 砝碼置于面團上，測量面團受壓時的最低高度H2，兩者差值即表示為柔軟度，數(shù)值越大說明面團越柔軟。計算公式如下所示：

式中：△H——面團柔軟度，cm；

H——面團初始高度，cm；

H2——面團受壓高度，cm。

1.3.4 冷凍面團含水率的測定

采用烘干法測定，切取20 g 冷凍面團置于50 mL鋁盒中，將裝有面團的鋁盒放置在105 ℃條件下干燥4 h，取出鋁盒，待溫度降至室溫后在天平上稱量質量。每次試驗重復3 次，試驗結果取平均值。

式中：Xn——面團含水率，%；

mx——面團干燥后的質量，g；

mo——面團干燥前的質量，g。

1.3.5 冷凍面團發(fā)酵力的測定

采用量筒法[10]測定，將冷凍面團放置到50 mL 量筒中，面團連同量筒一起放入醒發(fā)室醒發(fā)，醒發(fā)濕度80%，溫度35 ℃，時間30 min，記錄醒發(fā)好的面團體積和質量。每次試驗重復3 次，結果取平均值。計算公式如下所示：

式中：λ——比容，mL/g；

V——體積，mL；

m——質量，g。

1.3.6 饅頭比容的測定

饅頭比容的測定采用體積置換法[11]，將蒸制好的饅頭在25 ℃室溫下放置1 h，待其冷卻后測量體積和質量。每次試驗重復3 次，結果取平均值，計算方法如下所示：

式中：λm——比容，mL/g；

V——體積，mL；

m——質量，g。

1.3.7 面團持水率的測定

將冷凍面團置于25±1 ℃常溫下，每隔1 h 稱量，記錄其在室溫下的質量變化。然后將冷凍面團放置于5±1 ℃下，每隔2 h 稱量，記錄其在冷藏溫度下的質量變化。每次試驗重復3 次，結果取平均值。持水率計算公式如下所示：

式中：X——面團持水率，%；

m——面團初始質量，g；

m1——面團靜置過程中的質量，g。

1.3.8 饅頭質構指標的測定

將蒸制好的饅頭在25 ℃室溫下冷卻1 h，取饅頭中心部位將其切成均勻的片狀，饅頭片厚度約為15±0.1 mm。使用物性測定儀進行質構檢測，選用圓柱形探頭P/30，將檢測參數(shù)設置如下[12]：測前、測中、測后速度分別為3，1，3 mm/s，最小感知力為0.05 gf，目標形變量為50%。每個試驗點最少測試3次，試驗結果取平均值。

1.3.9 硬度增長速率

統(tǒng)計饅頭每周的硬度數(shù)據(jù)，計算饅頭硬度增長速率，計算公式如下所示：

式中：△X——硬度增長速率，%；

xm——每周的饅頭硬度，gf；

x——初始饅頭硬度，gf。

1.3.10 感官評定

選擇健康、無不良習慣的男女各15 人組成評定組，對饅頭的色澤、外觀形狀、內部結構、柔軟度、黏牙、氣味進行了感官評價[13]。數(shù)據(jù)結果取30 人的評分平均值，統(tǒng)計得出感官評分表。

饅頭感官評價標準見表1。

2 結果與分析

2.1 不同小麥粉冷凍面團凍藏過程的品質變化

為保證試驗的嚴謹性和合理性，調整加水量使不同小麥粉面團的柔軟度相同（6.5±0.1 cm），以此保持面團的相對統(tǒng)一性。為探究不同小麥粉冷凍面團在凍藏過程中的水分變化規(guī)律，對不同小麥粉冷凍面團在凍藏過程中的含水率進行了檢測。

不同小麥粉冷凍面團凍藏過程中的含水量變化見圖1。

結果表明，不同小麥粉冷凍面團的含水率在凍藏過程中基本呈現(xiàn)下降趨勢，但總體變化差別不大，表明不同小麥粉對冷凍面團凍藏過程中的保水性差異不明顯。

為進一步探究不同小麥粉冷凍面團25 ℃下凍藏35 d 后的持水力情況，將不同小麥粉冷凍面團分別置于5±1 ℃和25±1 ℃的環(huán)境中，設面團的初始持水率為0，記錄面團在解凍醒發(fā)過程中的持水率變化。

表1 饅頭感官評價標準

不同小麥粉冷凍面團25 ℃下的持水率變化見圖2，不同小麥粉冷凍面團5 ℃下的持水率變化見圖3。

圖1 不同小麥粉冷凍面團凍藏過程中的含水量變化

圖2 不同小麥粉冷凍面團25 ℃下的持水率變化

圖3 不同小麥粉冷凍面團5 ℃下的持水率變化

結果表明，5±1 ℃和25±1 ℃條件下，不同小麥粉冷凍面團的持水率曲線類似，都是先升高再降低，這是因為冷凍面團的解凍失水過程屬于非均勻相變，相變界面首先在表面形成，隨后相變界面逐漸向中心移動，直至完全相變[14]。冷凍面團的中心溫度最低可達到-18 ℃，解凍過程中以溫度差為傳熱動力，解凍時面團表面的水分凝結，進而使水分滲入到面團內部，使面團持水率升高，在此階段內，面團持水率變化的主要原因是面團與環(huán)境的溫差，不同小麥粉面團的持水率差異不明顯；另一方面，不同溫度差條件下的面團失水情況不同，因此25±1 ℃條件下冷凍面團的解凍更快，失水也更快[15]。25±1 ℃條件下的面團持水率最高可達1.99%，5±1 ℃條件下的面團持水率最高可達1.09%。持水率低于0之后，面團進入失水階段，不同小麥粉冷凍面團差異逐漸變大，低筋小麥粉失水率最大，中筋小麥粉次之，高筋小麥粉失水率最小，結果表明高筋小麥粉形成的面筋網絡結構更牢固，面團的鎖水能力更強。

不同小麥粉冷凍面團凍藏過程中發(fā)酵力的變化見圖4。

圖4 不同小麥粉冷凍面團凍藏過程中發(fā)酵力的變化

為進一步探究冷凍面團在凍藏過程中的發(fā)酵性能的變化，將面團發(fā)酵比容記為面團發(fā)酵力。低筋、中筋、高筋小麥粉冷凍面團的發(fā)酵力具有顯著差異，低筋、中筋小麥粉冷凍面團的發(fā)酵力在凍藏過程中呈現(xiàn)下降趨勢，高筋小麥粉冷凍面團的發(fā)酵力先增高后降低。結果表明，高筋小麥粉凍藏初期的發(fā)酵力較弱，在凍藏后期的發(fā)酵力優(yōu)于低筋、中筋小麥粉，對于中筋小麥粉和低筋小麥粉。楊靜潔等人[16]的研究表明，凍藏過程中冰晶的逐漸生長是導致面筋蛋白網絡結構受到破壞的主要原因。長期凍藏過程中食品內部的微小冰晶逐漸膨脹，從而造成食品內部組織結構的破壞，弱化了面筋網絡結構，從而降低了面團的筋力[17]。高筋小麥粉冷凍面團形成的面筋網絡結構強度大，導致高筋小麥粉的面筋網絡結構在醒發(fā)過程中沒有得到足夠的舒展[18]，面團的發(fā)酵比容較小；隨著面團的面筋網絡結構在凍藏過程中不斷被破壞，減弱了面粉筋力過強的問題[19]，高筋小麥粉冷凍面團的發(fā)酵力逐漸升高。對于低筋、中筋小麥粉，凍藏過程中面筋網絡結構弱化現(xiàn)象使得面團筋力不斷降低，導致面團發(fā)酵力不斷降低。此外，速凍及凍藏過程中產生的冰晶對酵母細胞的胞內、胞外的雙重破壞作用，細胞壁受到損傷[20]，導致酵母活性下降，甚至造成酵母死亡，使得酵母產氣性和面團持氣性持續(xù)下降，凍藏21 d 后，不同小麥粉冷凍面團的發(fā)酵力曲線開始明顯下降。

2.2 不同小麥粉冷凍面團饅頭長期凍藏過程中的品質變化

不同小麥粉冷凍面團凍藏過程中比容的變化見圖5，不同小麥粉冷凍面團凍藏過程中質構的變化見圖6。

圖5 不同小麥粉冷凍面團凍藏過程中比容的變化

長期凍藏過程中不同小麥粉冷凍面團發(fā)生了不同程度的質量衰變，由圖5、圖6 可知，凍藏期間高筋小麥粉的比容和硬度先降低再升高，低筋、中筋小麥粉則一直呈現(xiàn)上升趨勢，結果表明高筋小麥粉冷凍面團在凍藏前期的品質有所改善，凍藏中后期饅頭硬度增大，比容下降，低筋、中筋小麥粉樣品在凍藏期間的比容持續(xù)下降，硬度不斷增大。凍藏過程中的冰晶生長使得高筋小麥粉的面筋網絡結構不斷弱化[21]，隨著面筋網絡結構的持續(xù)弱化，高筋小麥粉樣品筋力變化過程為過強- 適宜- 過弱，而低筋、中筋小麥粉筋力的變化過程為適宜- 過弱。因此，高筋小麥粉冷凍面團經過短時凍藏，面筋適當弱化，可適當改善產品品質，降低饅頭硬度；當面團面筋結構弱化到一定程度，面團持氣性也會降低，硬度重新開始增大。低筋、中筋小麥粉的情況則不同于高筋小麥粉，在未凍藏時中筋小麥粉與低筋小麥粉的面團筋力制作饅頭較為合適，不會因面團筋力過強發(fā)生皺縮、萎縮現(xiàn)象。隨著凍藏時間的延長，面團面筋網絡結構的強度與持氣性不斷降低，饅頭硬度不斷增大，品質變差。

圖6 不同小麥粉冷凍面團凍藏過程中質構的變化

凍藏35 d 與未凍藏樣品相比，低筋小麥粉硬度約提高了63.6%，中筋小麥粉提高了81.2%，高筋小麥粉約降低了13.4%，結果表明高筋小麥粉冷凍面團在凍藏35 d 仍可以保持較好的品質。凍藏過程中高筋小麥粉冷凍面團饅頭的彈性先升高再降低，低筋、中筋小麥粉總體下降，凍藏35 d 的樣品與未凍藏的樣品相比較，低筋小麥粉、中筋小麥粉、高筋小麥粉樣品的彈性分別降低了3.13%，7.86%，2.29%。因此，冷凍面團在凍藏過程中的硬度品質劣化更為嚴重。

為進一步確定不同小麥粉制作的中式冷凍面團在長期凍藏過程中硬度品質劣化的規(guī)律和發(fā)生重大質量衰變的時間，將樣品凍藏過程中的硬度增長速率進行比對。

不同小麥粉冷凍面團的硬度增長速率見表2。

試驗期間（凍藏35 d） 高筋小麥粉的硬度總增長速率均呈現(xiàn)負增長，而低筋、中筋小麥粉樣品呈現(xiàn)正增長，這表明高筋小麥粉樣品在凍藏過程中的硬度下降，質構品質有所改善，而中筋小麥粉、低筋小麥粉樣品硬度不斷增加，品質逐漸劣化。對于高筋小麥粉冷凍面團，凍藏過程中的冰晶生長對面筋網絡結構的破壞和弱化作用一定程度上有利于改善冷凍面團的品質；對于低筋、中筋小麥粉，凍藏過程中冰晶生長對面筋蛋白的破壞作用呈現(xiàn)完全負面作用，最終導致硬度不斷增大，產品品質不斷下降。

表2 不同小麥粉冷凍面團的硬度增長速率

2.3 不同小麥粉冷凍面團饅頭長期凍藏過程中感官品質的變化

不同小麥粉冷凍面團饅頭的感官評分見表3。

表3 不同小麥粉冷凍面團饅頭的感官評分

為了更加客觀地對試驗結果進行評價，試驗采用質構分析結合感官評定的方法，對不同小麥粉冷凍面團饅頭進行感官評價。

試驗期間低筋、中筋小麥粉的感官評分不斷降低，高筋小麥粉樣品評分先升高再降低，整體評分較高，即表明長期凍藏期間高筋小麥粉制作的冷凍面團感官評價最好。用高筋小麥粉制作饅頭時往往會發(fā)生皺縮現(xiàn)象，影響產品的表面光滑度，因此未凍藏的高筋小麥粉冷凍面團評分較低；凍藏過程中冰晶對面筋網絡結構的破壞作用使得面筋網絡結構不斷弱化，避免了萎縮現(xiàn)象，提高了饅頭表面光滑度，因此感官評分逐漸升高；隨著冰晶的持續(xù)生長，其對面筋網絡結構的破壞作用不斷增大，面筋蛋白網絡結構對淀粉顆粒的包裹能力變差，產品的品質開始逐漸劣變，感官評分升高后又逐漸降低。低筋、中筋小麥粉凍藏期間感官評分持續(xù)下降，這表明隨著凍藏時間的延長，其品質也不斷下降。根據(jù)感官評分表，可將產品分為優(yōu)秀（86～100 分）、良好（61～85 分）、不合格（0～60 分），感官評分越高表示產品的接受度越高、品質越好，當產品感官評分低于60 分，則視為產品已存在較為嚴重的劣化。由表2 可知，低筋、中筋小麥粉樣品凍藏28 d 后感官評分低于60 分，而高筋小麥粉樣品凍藏35 d 的感官評分仍大于60 分，低筋、中筋、高筋小麥粉凍藏35 d 的感官評分分別為45.0，55.5，64.5 分，這表明高筋小麥粉樣品在長期凍藏過程中可以保持相對較好的品質。

3 結論

（1） 長期凍藏過程中冷凍面團因冰晶生成和酵母死亡致使面團面筋網絡結構不斷弱化，不同小麥粉冷凍面團的含水率在凍藏過程中基本呈現(xiàn)下降趨勢，但總體變化差別不大。高筋小麥粉形成的面筋網絡結構更牢固，面團的鎖水能力更強。

（2） 高筋小麥粉冷凍面團在短期凍藏內存在一定程度的品質改善，長期凍藏可以保持相對較好的品質，低筋、高筋小麥粉冷凍面團在凍藏過程中發(fā)生的品質衰退導致產品的不斷劣化。

（3） 凍藏35 d 后，低筋小麥粉、中筋小麥粉、高筋小麥粉饅頭的硬度分別提高了63.6%，81.2%，-13.4%；彈性分別降低了3.13%，7.86%，2.29%。不同小麥粉冷凍面團在凍藏過程中的硬度品質劣化更為嚴重。

（4） 低筋、中筋小麥粉樣品凍藏28 d 后感官評分低于60 分，高筋小麥粉樣品凍藏35 d 的感官評分仍大于60 分，低筋、中筋、高筋小麥粉凍藏35 d 的感官評分分別為45.0，55.5，64.5 分，高筋小麥粉樣品在長期凍藏過程中可以保持相對較好的品質。