复配品质改良剂对南方馒头冷冻面团冻藏品质的影响

金 鑫 廖卢艳 樊少飞 龚永强 吴卫国

(湖南农业大学食品科学技术学院，长沙 410128)

馒头是中国的一种传统主食，受南北地域文化、饮食习惯的影响，馒头一般分为南方馒头和北方馒头两大品系[1-3]。南方馒头是以小麦粉、水、酵母、糖、泡打粉、起酥油为配方，经过成型、醒发、汽蒸而成的产品，不同于配方为小麦粉、水、盐、酵母或碱的北方馒头。在风味特点方面，南方馒头强调松软，味甜，适口，亦不同于结构紧实、咬劲大的北方馒头[3-6]。

冷冻面团技术应用于馒头生产，一方面能保持馒头的品质稳定，推动馒头质量标准化生产，另一方面可延长馒头保质期，拓展馒头的销售半径[7，8]。冷冻面团在冻藏过程中会发生冰晶迁移及重结晶，破坏面筋网络的微观结构并造成面团拉伸特性、流变特性的变化[9-11]，引发馒头出现比容小、开裂、口感差等问题[12]。李楠等[13]发现添加改良剂单甘酯、大豆磷脂、磷酸二氢钙、瓜尔豆胶的冷冻面团制成的馒头感官品质得到了提升，冷冻面团的抗拉伸性和稳定性较好。齐学文[14]发现添加0.2%黄原胶、0.2%CMC-Na和0.4%谷朊粉的馒头可以提高感官评分并稳定质构硬度和咀嚼性，增大拉伸面积和拉伸比。本研究在冻藏温度为-18 ℃的条件下，分析了冻藏过程中前期实验得到的复配品质改良剂(海藻糖添加量为4%，磷酸二氢钠添加量为0.15%，黄原胶添加量为0.05%，羧甲基纤维素钠添加量为0.04%)对南方馒头比容、硬度、感官品质的影响，并从拉伸特性、动态流变特性、蛋白质二级结构、微观结构变化探究复配品质改良剂在南方馒头冷冻面团中的作用机理。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

小麦粉、泡打粉、高活性干酵母、起酥油、白砂糖；溴化钾：光谱纯；海藻糖、黄原胶、磷酸二氢钠、羧甲基纤维素钠：均为食品级。

1.2 仪器与设备

HLSY-2实验用小型速冻机；HM730和面机；FX-15S面包发酵箱；GFL-230电热鼓风干燥箱；TA-XT2I质构仪；S-3000N扫描电子显微镜；IRAffinity-1傅里叶红外光谱；FD-1A-80冷冻干燥机。

1.3 方法

1.3.1 南方馒头冷冻面团制备1.3.1.1 南方馒头冷冻面团制备基础配方

小麦粉100%、水48%、酵母1.0%、起酥油1%、泡打粉1%、白砂糖8%及复配品质改良剂(海藻糖添加量为4%，磷酸二氢钠添加量为0.15%，黄原胶添加量为0.05%，羧甲基纤维素钠CMC-Na添加量为0.04%)。

1.3.1.2 南方馒头冷冻面团制备流程

原辅料称量→和面→压延→成型→速冻(-30 ℃，1 h)→冻藏(-18 ℃)→解冻(30 ℃，相对湿度 75%，40 min)。

1.3.1.3 操作要点

按基础配方称取以小麦粉400 g为基数的所有原辅料，将小麦粉、泡打粉、复配品质改良剂和起酥油倒入和面缸中混合均匀，同时用水将酵母和白砂糖全部溶解静置2 min后倒入和面缸中，开低档和面4 min，将和好的面团用压面机压片5次，将压好的面片卷起，搓成圆柱型(直径3 cm)，刀切成型，长度为6 cm。将其放入-30 ℃的冰箱里速冻1 h，取出后于自封袋里-18 ℃冻藏。在需要时，将冷冻面团在30 ℃、相对湿度(RH) 75%条件下解冻40 min备用。

1.3.2 南方馒头品质测定

将冷冻面团分别冻藏7、15、22 d和30 d并解冻后，在温度35 ℃、相对湿度(RH) 85%条件下醒发40 min，置于蒸锅上蒸25 min可得南方馒头，室温下冷却40 min后进行品质测定。

硬度：采用TA.XT Plus 物性测试仪测定南方馒头内部的质构。用切片机沿竖直方向切成厚度为15 mm的均匀薄片，取中间两片，用P36R探头进行质构测试。具体的参数为：距离20 mm，测试前速率2.00 mm/s，测试速率1.00 mm/s，测试后速率1.00 mm/s，下压程度50.00%，测试力0.05 N，2次压缩时间间隔3 s。每个样品重复测定5次，剔除最大值和最小值，求平均值。

比容：测定南方馒头质量M，并采用小米代替法测量南方馒头体积V，馒头比容=V/M。

感官评价：参考安渊[15]关于南方馒头感官评分标准(满分100分)，组织10个经过专业培训的品评人员进行感官评价，结果取平均值。

1.3.3 南方馒头冷冻面团拉伸特性测定

将冻藏7、15、22 d和30 d的冷冻面团解冻，分别放入非黏性的聚四氟乙烯材料板面团制备槽中，压制成2 mm×60 mm的面团条。快速将面团条从面团制槽中取出，放在质构仪面团的拉伸位置，选用质构仪A/KIE拉伸测定探头立即用质构仪进行拉伸实验，直到面团条断裂，得到面团的抗拉伸力-延伸性曲线。仪器自动分析最大拉伸阻力、延伸性。

1.3.4 南方馒头冷冻面团动态流变特性测定

将冻藏7、15、22 d和30 d的冷冻面团解冻，分别放在两块直径为20 mm的平板之间，固定夹缝距离1 mm，静置5 min，松弛残留的压力，多余部分刮掉，然后立刻将盖子盖上以防止水分蒸发。频率扫描：应变：0.5%；温度：25 ℃；频率：0.1～40 Hz。

1.3.5 南方馒头冷冻面团蛋白质二级结构测定

参照黄桂东等[16]方法测定蛋白质FTIR，将冻藏7、15、22 d和30 d的待测冷冻面团置于-80 ℃降温，经过真空冷冻干燥后粉碎即得到待测粉状样品。先将KBr放在铝盒中40 ℃恒温干燥6 h后备用。准确称取2.0 mg粉碎后的干燥后面团样品，加入0.2～0.4 g的KBr，将面团粉末和KBr混合后用玛瑙研钵将混合固体研磨均匀。背景采集使用KBr固体作为空白，再用红外专用的压片机进行压片，扫描波段为400～4 000 cm-1，扫描次数为32次，分辨率为4。采用Perkfit 4.2软件分析实验结果，对1 600～1 700 cm-1(酰胺Ⅰ带)进行去卷积、二级导数特征峰曲线，拟合后得到特征峰峰面积，通过拟合出特征峰的面积计算蛋白质二级结构相对含量。

表1 酰胺Ⅰ带特征峰与面筋蛋白二级结构对应关系

1.3.6 南方馒头冷冻面团扫描电子显微镜观察微观结构

将冻藏7、15、22 d和30 d的待测冷冻面团置于-80 ℃降温，经过真空冷冻干燥后即得到待测面团样品。用小锤锤开面团，取面团中间部位且表面平滑的小面块，将其粘贴在电镜载物的样品台上，并放入电镜载物腔体内真空喷涂钯金，最后置于电子扫描电镜中以25 kV电子束观察，保存具有代表性的面团微观结构图。

1.3.7 数据统计分析

采用SPSS20、Excel软件进行数据处理分析，采用Origin 2018 32Bit软件制图。

2 结果与分析

2.1 复配品质改良剂对南方馒头品质的影响

复配品质改良剂对冷冻面团南方馒头品质的影响如图1所示。冻藏前，添加复配品质改良剂的南方馒头的比未添加改良剂的感官评分高2.4%、硬度大3.9%，比容大0.8%。即复配品质改良剂对未冻藏的南方馒头面团的品质影响较小，其中硬度的增大可能是因为复配品质改良剂中羧甲基纤维素钠有一定的增筋作用[17]。冻藏以后，未添加和添加复配品质改良剂的冷冻面团南方馒头的比容和感官品质都不断降低、硬度都不断增大，说明冻藏过程中，冷冻面团南方馒头的品质不断降低。但在冻藏过程中，冻藏时间相同时，与未添加改良剂的相比，添加复配品质改良剂的冷冻面团南方馒头的比容和感官品质都相对更高、硬度都相对更低，其中冻藏22 d时，与未添加改良剂的相比较，添加改良剂的冷冻面团南方馒头硬度小14.4%，比容大12.7%，感官评分高13.6%，添加复配品质改良剂的冷冻面团南方馒头的体积更大，口感更松软，感官品质更高。说明复配品质改良剂能降低冻藏过程中的面团品质劣变速度，改善冷冻面团南方馒头的比容、硬度和感官品质。

图1 复配品质改良剂对冷冻面团南方馒头品质的影响

2.2 复配品质改良剂对南方馒头冷冻面团拉伸特性的影响

复配品质改良剂对南方馒头冷冻面团拉伸特性的影响如图2所示。冻藏前，添加复配品质改良剂的冷冻面团的最大拉伸阻力比未添加改良剂的要大24.7%，两者延伸度均在22.5 mm左右。在冻藏过程中，随着时间的不断延长，添加与未添加改良剂的冷冻面团最大拉伸阻力都不断降低，但冻藏时间相同时，添加复配品质改良剂的冷冻面团的最大拉伸阻力更大。冻藏22 d时，未添加复配品质改良剂的冷冻面团拉伸阻力已经下降到55 g，30 d时已无明显变化，冻藏30 d时添加改良剂的冷冻面团的最大拉伸阻力仍然有75 g。这可能是因为添加改良剂可以增强蛋白与淀粉间相互作用，保护面筋结构，增加冷冻面团最大拉伸阻力[18]。冻藏22 d之前，未添加与添加改良剂的冷冻面团的延伸度变化幅度都比较小，在30 d时，未添加改良剂的冷冻面团延伸度达到30.8 mm，添加改良剂的冷冻面团延伸度虽然不断升高但劣变速度比较缓慢，冻藏30 d仍有25.43 mm。在冻藏过程中，复配品质改良剂可以延缓冷冻面团最大拉伸阻力的降低速度，改善冰晶造成的冷冻面团延伸度增大，延缓冷冻面团的劣变速度。

图2 复配品质改良剂对南方馒头冷冻面团拉伸特性的影响

2.3 复配品质改良剂对南方馒头冷冻面团动态流变特性的影响

复配品质改良剂对南方馒头冷冻面团态流变特性的影响如图3所示。冻藏过程中，未添加和添加改良剂冷冻面团的弹性模量和黏性模量都逐渐减小，该结果与王世新[19]的研究结果一致，可能是由于冷冻面团中面筋蛋白和淀粉颗粒建立的结构发生改变，导致冷冻面团的弹性模量及黏性模量变低[20]。但冻藏时间相同时，添加改良剂的冷冻面团弹性模量和黏性模量都比未添加改良剂的冷冻面团要大，说明添加复配品质改良剂可增加冷冻面团弹性模量和黏性模量，可能是因为复配品质改良剂一定程度上减少了冻藏期间淀粉蛋白结构变化，对冷冻面团有一定的保护作用[21]。

注：a、c为未添加改良剂面团；b、d为添加改良剂面团。图3 复配品质改良剂对南方馒头冷冻面团态流变特性的影响

2.4 复配品质改良剂对南方馒头冷冻面团蛋白质二级结构的影响

冻藏过程中南方馒头冷冻面团蛋白质二级结构变化如表2所示，在冻藏过程中，添加与未添加改良剂的冷冻面团都出现蛋白质β折叠和β转角所占的比例增大，α螺旋所占比例减小，无规卷曲变化幅度相对较小的现象。说明冻藏会导致冷冻面团的蛋白质二级结构变化，部分α螺旋结构转变成了β折叠和β转角结构，可能是因为冻藏形成的冰晶使得α螺旋结构中的氢键断裂，蛋白质分子重排形成了更为稳定的β折叠和β转角结构[22]。其中冻藏过程中未添加改良剂的冷冻面团其蛋白质二级结构的变化幅度分别为：β折叠85%，无规卷曲37%，α螺旋63%，β转角38%；添加改良剂冷冻面团的二级结构的变化幅度分别为：β折叠51%，无规卷曲13%，α螺旋33%，β转角9%。添加改良剂蛋白质二级结构变化幅度小于未添加改良剂面团，说明添加复配品质改良剂一定程度上可以减少冻藏对蛋白质二级结构的影响。

表2 复配品质改良剂对南方馒头冷冻面团蛋白质二级结构的影响

2.5 复配品质改良剂对南方馒头冷冻面团微观结构的影响

南方馒头冷冻面团经冷冻干燥后电子扫描结果如图4所示。其中球状或椭球形为淀粉颗粒，淀粉颗粒包裹在面筋结构中，附着在淀粉颗粒旁的即为面筋蛋白网状结构，图4中存在一些不规则的黑色孔隙，可能是冻藏过程中冰晶在冷冻干燥后留下的孔隙，也有可能是在冻藏前酵母发酵产生的二氧化碳造成的气孔。

注： a～e为未添加复配品质改良剂的冷冻面团；f～j为添加复配品质改良剂的冷冻面团。图4 复配品质改良剂对冷冻面团微观结构的影响(×500)

对比添加与未添加改良剂的冷冻面团，冻藏0～7 d时，两者结构并无差别，面筋蛋白与淀粉颗粒结合的都比较紧密且孔隙比较少，大的淀粉颗粒镶嵌在面团面筋网络结构，小的淀粉颗粒附着在面筋蛋白上；冻藏15 d和22 d时，淀粉颗粒逐渐从面筋蛋白结构中剥离出来，淀粉颗粒越来越粗糙，孔隙也逐渐变多，比较而言，添加改良剂冷冻面团的面筋网络结构和淀粉颗粒相对完整；冻藏30 d时，冷冻面团中面筋网络结构变的松散且稀薄，孔隙多且大，其中添加了复配品质改良剂的冷冻面团劣变程度更小，面筋网络结构更完整，孔隙也更少更小。在冻藏过程中，淀粉颗粒和面筋网络结构会逐渐被破坏，可能是因为冻藏时冰晶会逐渐增大，冰晶会破坏面筋网络结构和淀粉颗粒，破坏的淀粉颗粒会增加淀粉吸水率，造成水分迁移，进一步促进冰晶重结晶[23]。添加复配品质改良剂可以一定程度上保护面筋网络结构与淀粉颗粒，改善冷冻面团在冻藏过程中冰晶重结晶现象，可能是因为黄原胶会影响冷冻面团体系中水分分布及稳定性，增加面筋网络结构的均匀性和稳定性[24]。

3 结论

冻藏过程中，南方馒头冷冻面团的面筋网络结构和淀粉颗粒会受到损伤，蛋白质二级结构发生重排，使得弹性模量和黏性模量降低，最大拉伸阻力减小、延伸度增大，最终导致冷冻面团所制成的南方馒头的比容、硬度、感官品质降低。复配品质改良剂可以改善南方馒头的比容、硬度、感官品质，主要因为复配品质改良剂可以通过影响冷冻面团中的水分分布和减少冰晶的重结晶，保护冷冻面团中的面筋结构，减小面筋蛋白二级结构变化幅度，进而延缓弹性模量和黏性模量的降低速度，改善冷冻面团最大拉伸阻力和延伸度劣变。