冷冻面团生产工艺的研究

马永强，朱 姝，宋红霞，张 澜，马 蕊

（哈尔滨商业大学 食品工程学院，黑龙江 哈尔滨 50076）

面包是深受大众喜爱的方便食品，由于其易老化且货架期短的原因，储运和销量受到了限制[1]。面包的老化会出现营养价值下降、风味变劣、易掉渣的现象，面包的新鲜度具有一定的竞争力，冷冻面团的生产解决了此类难题，同时调控了面包的配方、发酵等生产工艺，节省了资金和劳动力。冷冻面团的生产技术影响了面包烘焙的风味及品质[2]。冷冻技术主要是从面粉类型、冷冻条件、解冻条件和抗冻酵母等方面考虑，冷冻面团的大小、冷冻时间等对面团的质量和结构具有影响，而解冻导致面团的双轴拉伸度增大，因此，冷冻面团的工艺条件决定了面包的质量[3]。

酵母作为一种生物疏松剂，使面团膨松、富有弹性，同时赋予了面包特有的风味[4]。它首先利用面团中的单糖和蔗糖产生CO2，气体被面团中的面筋包围，促进了面团的膨胀，发酵产物形成了面包的良好风味。在酵母生长、发酵的同时，面粉中的β-淀粉酶将面粉中的淀粉转化为麦芽糖，同时菌体自身分泌的麦芽糖酶和蔗糖酶促进了麦芽糖和蔗糖的分解，为酵母进一步生长发酵提供了营养物质[5]。基于此原理并结合已有研究，优化冷冻面团的生产工艺，以期达到提升面包品质的效果，冷冻面团生产过程中的冷冻解冻条件及配方对面包品质的研究尤为重要。冷冻面团生产工艺的研究为烘焙行业的发展具有重要作用[6]。

1 材料与方法

1.1 原料与方法

酵母，乐斯福（明光） 有限公司提供；高筋粉，北京古船食品有限公司提供；大麦芽、小米、精盐、面包添加剂、黄油、白砂糖，均为市售；次甲基兰，上海试剂三厂提供；浓硫酸，哈尔滨新达化工厂提供；碘液、乙醇，哈尔滨新春化工厂提供；草酸铵、结晶紫，北京化工厂提供。

722型分光光度计，上海精密科学仪器有限公司产品；光照培养箱、手持糖度计、电热恒温培养箱、无菌操作台，上海一恒科学仪器有限公司产品；烘焙箱，上海花园炊具制造厂产品；醒发箱，北京佳丽食品厂产品；电热手提式压力蒸汽消毒器，北京金北德工贸易有限公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1 基础面团的制备

（1） 冷冻面团制备基本配方。以面粉为基准量，各种原料添加量依次为白砂糖10%，酵母2%，食盐0.8%，水60%，奶油3%，蛋黄5%，面包改良剂1%，脱脂奶粉3%。

（2） 冷冻面团制备工艺流程。原辅料称量→面团的调制→分块→前发酵→分块→整形→急冻→贮藏→解冻→后醒发→焙烤。

（3） 操作要点。按基本配方称取原辅料，先慢速搅拌2 min，再快速搅拌6 min至面筋扩展为七成，将面团松弛5 min后，分割为50 g/个，整形后装入塑料包装袋中。预醒发至三成，将分割好的面团放入冰柜的冷冻室内，在30 min内使面团中心温度低于-10℃，速冻后的面团放入塑料袋并封口，放入冷库（-18℃） 中保存待用。采用室温解冻法，放置于室温解冻，待面团解冻完（面团中心0℃），表面微湿或刚好变干即进行发酵，解冻后再次醒发至原体积的2倍，烘烤时间10 min，面火温度220℃，底火温度200℃[7]。

1.2.2 酵母菌的培养

（1） 培养基的制备。麦芽粉→浸渍→静置→取上层水→过滤→分装→灭菌→保存→备用。

（2） 生长曲线的绘制。酵母经活化后接种，采用光密度法绘制菌株生长曲线[8]。

1.2.3 冷冻面团冷冻工艺的研究

（1） 面团温度曲线测定。按照1.2.1中方法调制面团分块定型，面团于-20℃下冷冻，每隔5 min测量记录温度，绘制面团冻结温度曲线；冷冻3 h后，置于30℃恒温箱中解冻，每隔5 min测量记录温度，绘制面团解冻温度曲线。

（2） 冷冻工艺对面包品质的影响。按照1.2.1中方法调制面团分块定形，以比容为指标，考查冷冻前5℃下静置时间（10，15，20，25，30 min）、发酵时间 （0，10，20，30，40 min） 、解冻方式 （A：打开包装，于38℃条件下解冻40 min；B：于38℃条件下解冻10 min后，打开包装解冻30 min；C：于38℃条件下解冻20 min后，打开包装解冻20 min；D：于38℃条件下解冻10 min后，打开包装解冻30 min；E：于38℃条件下不开包装解冻40 min）、不同解冻时间 （15，20，25，30，35 min） 、 后醒发条件（A：于38℃条件下醒发105 min；B：于38℃条件下醒发50 min后，32℃发酵55 min；C：32℃醒发 105 min） 、 解冻后醒发时间 （55，75，95，105，125 min）对烘焙后面包质量的影响。

（3） 面包比容的测定。参照王世新[9]试验方法，面包的质量记为m（g），面包的体积记为V（mL），则面包比容记为S（mL/g）。

计算公式为：

1.2.4 冷冻面团配方对发酵活力单因素试验

按1.2.1中面团基本配方，参照樊少飞等人[6]的试验方法，考查其中白砂糖添加量（5%，8%，11%，14%，17%）、食盐添加量（0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%）、水添加量（45%，50%，55%，60%，65%）、酵母添加量（1.0%，1.5%，2.0%，2.5%，3.0%） 4个因素对面团发酵活力的影响。

1.2.5 最佳面团配比正交试验

基于单因素试验结果，根据L9（34）正交表进行正交试验设计。

正交试验设计因素与水平设计见表1。

表1 正交试验设计因素与水平设计/%

1.2.6 数据处理

数据分析采用SPSS 17.0软件，平行试验重复3次，结果以平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 酵母的生长曲线

酵母生长曲线见图1。

图1 酵母生长曲线

由图1可见，酵母在7～17 h（对数期） 时菌数扩增速度较快，处于对数期与稳定期过渡阶段的菌体不仅代谢旺盛、活性高，而且繁殖较快，利于菌体的积累，所以选择此培养时间下的菌体加入面团中进行发酵特性研究，保证了冷冻面团的稳定性[10]。

2.2 冷冻面团冷冻工艺的研究

2.2.1 冷冻面团冻结温度曲线测定

（1） 冷冻面团冻结温度曲线测定。

面团冻结温度曲线见图2。

图2 面团冻结温度曲线

开始0～50 min时，冻结温度迅速下降，温度达到-10℃时冻结速度下降，80 min开始温度达到平衡。面团温度15～0℃阶段平均冷冻速率为0.5℃/min，此阶段冷冻速率较为缓慢，面团不能够较快地穿过最大冰晶形成区，会产生大冰晶，从而损伤酵母细胞，同时对面筋网络的损伤也较为明显。冷冻时间过长不利于酵母的存活，面团在-1～-5℃最大冰晶形成区时，冷冻速率均一且形成冰晶小，有利于酵母存活率的稳定[11]。

（2） 冷冻面团解冻温度曲线测定。

冷冻面团解冻温度曲线见图3。

图3 冷冻面团解冻温度曲线

由图3可见，冷冻面团在30℃下解冻速率均匀，面团中心温度从-5～0℃的速率均一，能较快地通过最大冰晶区，以减少大冰晶对面筋结构和酵母的损伤，同时可节省时间。30℃后速率下降，因此解冻冷冻面团采取30℃条件下进行，可保证面团的最佳品质[12]。

2.2.2 冷冻工艺对面包品质的影响

（1） 冷冻条件对面包品质的影响。

冷冻前静置时间对面包品质的影响见图4，冷冻前发酵时间对面包品质的影响见图5。

图4 冷冻前静置时间对面包品质的影响

图5 冷冻前发酵时间对面包品质的影响

由图4可见，前期10～25 min面包的比容随静置时间的延长而变大，当前静止时间为25 min时比容最大，面包组织具有弹性，断面气孔均一，颜色呈淡棕且色泽均一、松软适度，后期比容呈下降趋势，这可能是由于静置时间过长，导致面包膨胀程度出现下降趋势。因此采用冷冻前静置时间为25 min，有利于面包品质提升。

由图5可见，发酵前期0～30 min的面包比容随发酵时间的延长而变大，30 min时比容达到最大值，面包品质最佳。发酵后期面包比容变小，且速率逐步趋于平衡，这可能是由于发酵时间过长，产生的CO2气体破坏了面筋结构，面包的持水力也随之下降，适宜的发酵时间使得面团发酵充分，同时发酵产物也赋予了面包独特的风味，因此冷冻前发酵时间为30 min[13]。

（2） 解冻方式对冷冻面团面包品质的影响。

解冻方式对冷冻面团面包品质的影响见图6，解冻时间对冷冻面团面包品质的影响见图7。

图6 解冻方式对冷冻面团面包品质的影响

图7 解冻时间对冷冻面团面包品质的影响

由图6和图7可见，解冻方式对冷冻面团面包质量的影响，5种解冻方式对面包的比容具有差异，且呈下降趋势，在同一温度下打开包装条件下的比容值更大，A组的比容达到最大值，色泽、形状和疏松度较好，故解冻方式采用打开包装，于38℃条件下解冻40 min的方式。30℃下比容随解冻时间的延长而增加，当解冻时间达30 min后比容呈下降趋势，此时面包并未出现褶皱和干裂现象，因此确定解冻时间为30 min。

（3） 醒发条件对冷冻面团面包品质的影响。

醒发方式对面包品质的影响见表2，解冻后醒发时间对冷冻面团面包品质的影响见图8。

表2 醒发方式对面包品质的影响

图8 解冻后醒发时间对冷冻面团面包品质的影响

由表2可见，醒发条件对面包品质影响不同，在不影响面团品质的前提下延长醒发时间，会使面包具有更为丰富的风味物质。适宜的醒发条件可以使面筋蛋白膨胀充分，酵母产气均匀。采用32℃条件下醒发105 min的方式面包比容最大，故在醒发温度为32℃条件下醒发105 min较好。

由图8可见，面包比容随时间的延长而增大，当超过115 min后面包出现内部质地不均一、表面褶皱、酸味过重的现象，通过比较选取醒发时间105 min。

2.3 冷冻面团配方对发酵活力单因素试验结果

2.3.1 白砂糖添加量对冷冻面团发酵活力的影响

白砂糖添加量对冷冻面团发酵活力的影响见图9。

图9 白砂糖添加量对冷冻面团发酵活力的影响

白砂糖对面团的产气力具有抑制作用，白砂糖添加量影响了面包的口感和着色问题，可为酵母提供一定的营养物质，结果呈下降趋势是由于白砂糖的添加量会影响酵母的活力，添加量过高抑制酵母繁殖，导致面包发酵效果下降，而面包的口感是评价面包品质的因素之一，甜味适中的面包更适合大众的口味，综合发酵活力和口感的考虑采用11%的白砂糖添加量[6]。

2.3.2 食盐添加量对冷冻面团发酵活力的影响

食盐添加量对冷冻面团发酵活力的影响见图10。

图10 食盐添加量对冷冻面团发酵活力的影响

由图10可见，随着食盐添加量的增加，发酵活力呈下降趋势，且幅度较大。面团的产气量下降，而食盐对面筋的形成有促进作用，使结构具有弹性，组织均一，同时增强了面团的持气力。综合考虑到面包的口感，采用0.5%的食盐添加量[6]。

2.3.3 水添加量对冷冻面团发酵活力的影响

水添加量对冷冻面团发酵活力的影响见图11。

图11 水添加量对冷冻面团发酵活力的影响

由图11可见，面团发酵活力随着含水量的增加而变大，当水添加量达到65%时发酵活力反而降低，冷冻面团中含水量大会导致面团中游离水含量的增加，从而使面团在冻存及解冻过程中更易形成大冰晶，损伤酵母及面筋网络结构，致使酵母产气力下降。在45%～50%的水添加量时面团较干，弹性差且不易搓圆，表皮易开裂；而水添加量为55%～65%时面团易成形且发酵活力好，水添加量达到65%时面团过稀，不易成形，且发酵活力降低。综合考虑采用水添加量为60%[6]。

2.3.4 酵母添加量对冷冻面团发酵活力的影响

酵母添加量对冷冻面团发酵活力的影响见图12。

图12 酵母添加量对冷冻面团发酵活力的影响

由图12可见，酵母添加量1%～2.5%时，面团发酵活力随酵母添加量的增加而变大，添加量达到2.5%后，发酵活力呈下降趋势，由于酵母添加量过高，产气量过多，面包的气孔不均匀且较大，出现面团塌陷的现象，发酵味重呈酸味，影响面包品质。综合考虑采用的酵母添加量为2.5%。

2.4 冷冻面团最佳配方的确定

冷冻面团配方正交试验见表2，方差分析见表3。

表2 冷冻面团配方正交试验

最优组合为A2B1C3D3，但此方案并没有出现在正交试验中，进行验证试验，平行3次，结果显示比容为 4.7±0.05 mL/g。

3 结论

冷冻面团生产工艺研究表明，冷冻解冻条件为冷冻前静置时间25 min，冷冻前发酵时间30 min，冷冻温度-20℃，解冻方式采用解开包装，在30℃下解冻30 min，在温度32℃、相对湿度95%条件下醒发105 min；冷冻面团最佳配方为白砂糖添加量10%，食盐添加量0.5%，水添加量60%，酵母添加量2.5%，奶油添加量3%，蛋黄添加量5%，面包改良剂添加量1%，脱脂奶粉添加量3%。为冷冻面团技术应用于面包烘焙行业提供依据，对于工业化生产及发展起到重要作用。

表3 方差分析