不同小麦粉冷冻面团长期冻藏过程的品质变化

2021-04-14段柳柳连惠章姬云云

农产品加工 2021年6期

段柳柳，张印，王凯，连惠章，姬云云

（无锡华顺民生食品有限公司，江苏无锡 214100）

0 引言

冷冻面团是20 世纪中期欧美国家迅速发展起来的食品加工半成品，这一产品的出现极大地提高了工厂的生产效率，降低了生产成本，消费者将冷冻面团熟化后可以得到新鲜、安全的食品。

冷冻面团潜在的巨大商业价值使得其在食品相关领域的研究迅速增多。Bail A L 等人[1]认为冷冻面团在冻藏过程中温度的波动对冷冻面团的品质有较大的影响。Koh B K[2]的研究表明，不同的速冻方式对冷冻面团的影响较大，在液浸式冷冻机中冷冻可以有效减少冷冻时间并增加产品体积。食品在冻结及冻藏过程发生的各种物理、化学变化会导致细胞组织结构的变化，有研究结果表明[3-4]，冷冻面团的面筋网络结构会被冻藏过程中逐渐增长的冰晶破坏，导致面团老化、硬化严重，最终导致产品质量的极大降低。樊少飞等人[5]探讨了酵母添加量、发酵温度、发酵时间对南方馒头冷冻面团的影响，研究结果表明，当醒发温度35 ℃，醒发时间41 min，酵母添加量1.0%时制作的冷冻面团效果最佳。Inoue Y 等人[6]的研究表明，亲水胶体的添加可以抑制冷冻面团中的冰结晶生长和重结晶，从而有效改善冷冻面团长期冻藏过程中的产品品质。任顺成等人[7]的研究结果表明，木聚糖酶能够有效保持面筋蛋白网络结构中的水分，抑制低温冻藏环境下自由水凝结的冰晶对面筋蛋白网络结构和酵母细胞的破坏作用，短期冻藏内可较为显著地改善馒头品质。虽然冷冻面团领域的相关研究已有很多，但仍未有突破性的进展，目前的冷冻面团技术仍然只能实现短期冻藏，实现工业化仍然困难重重，因此冷冻面团在长期冻藏过程的品质劣化规律值得关注和研究。

试验筛选了不同蛋白含量的小麦粉制作冷冻面团，分析不同小麦粉冷冻面团长期冻藏过程中的品质变化规律，为冷冻面团的制作提供相关理论依据，为冷冻面团的工业化提供可能性。

1 材料与方法

1.1 试验材料

高筋小麦粉，蓝匙QT862，湿面筋29%，益海嘉里（昆山）食品工业股份有限公司提供；中筋小麦粉、美玫粉，湿面筋25.6%，蛇口南顺面粉有限公司提供；低筋小麦粉、花鼓蛋糕粉，湿面筋20.1%，益海嘉里（昆山）食品工业股份有限公司提供；安琪高活性耐高糖鲜酵母、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，乐斯福有限公司提供；白砂糖，南京甘汁园糖业有限公司提供；富康乐起酥油，上海贺普实业有限公司提供；绿宇无铝双效泡打粉，广州市食品工业研究所有限公司提供。

1.2 仪器与设备

麦立式和面机，新麦机械（中国）有限公司产品；全自动压面机、YJ-1510AL 型阳政成型机，阳政精机（无锡）有限公司产品；德国RATIONAL CMP101 型万能蒸烤箱，上海宗网厨房设备有限公司产品；电子天平秤，上海友声衡器有限公司产品；SMSTA.XTPlus 质构仪，苏州市三昊仪器设备有限公司产品；速冻机，山东金荣威机械科技有限公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计

低筋、中筋、高筋小麦粉形成良好面团的吸水率是不一样的，实际操作过程中可以调整加水量来保持面团的柔软度，使不同小麦粉面团的柔软度为6.5±0.1 cm，以此保持面团的相对统一性。

冷冻面团的试验方案设计如下：

方案1（以面粉100%计）：低筋面粉100%，鲜酵母2%，自来水40%，白砂糖4.4%，起酥油1.6%，泡打粉1%。

方案2（以面粉100%计）：中筋面粉100%，鲜酵母2%，自来水42%，白砂糖4.4%，起酥油1.6%，泡打粉1%。

方案3（以面粉100%计）：中筋面粉100%，鲜酵母2%，自来水45%，白砂糖4.4%，起酥油1.6%，泡打粉1%。

1.3.2 冷冻面团馒头的制备

依据文献及国家标准方法进行适当调整[8-9]，具体制作工艺流程如下：

原辅料混合均匀→和面→压面10 次→成型→称重挑选（单个质量22±1 g） →速冻（-40 ℃，30 min） →冷藏（-18 ℃） →解冻（85%RH，30℃，40 min） →醒发（80%RH，35 ℃，30 min） →蒸制（10 min）。

冷冻面团一次性制作完毕，依照此流程在冰箱冻藏，每间隔7 d 从冰箱取样，解冻后正常醒发、蒸制。

1.3.3 面团柔软度的测定

利用成型机成型冷冻面团后，测量面团初始高度H，用200 g 砝码置于面团上，测量面团受压时的最低高度H2，两者差值即表示为柔软度，数值越大说明面团越柔软。计算公式如下所示：

式中：△H——面团柔软度，cm；

H——面团初始高度，cm；

H2——面团受压高度，cm。

1.3.4 冷冻面团含水率的测定

采用烘干法测定，切取20 g 冷冻面团置于50 mL铝盒中，将装有面团的铝盒放置在105 ℃条件下干燥4 h，取出铝盒，待温度降至室温后在天平上称量质量。每次试验重复3 次，试验结果取平均值。

式中：Xn——面团含水率，%；

mx——面团干燥后的质量，g；

mo——面团干燥前的质量，g。

1.3.5 冷冻面团发酵力的测定

采用量筒法[10]测定，将冷冻面团放置到50 mL 量筒中，面团连同量筒一起放入醒发室醒发，醒发湿度80%，温度35 ℃，时间30 min，记录醒发好的面团体积和质量。每次试验重复3 次，结果取平均值。计算公式如下所示：

式中：λ——比容，mL/g；

V——体积，mL；

m——质量，g。

1.3.6 馒头比容的测定

馒头比容的测定采用体积置换法[11]，将蒸制好的馒头在25 ℃室温下放置1 h，待其冷却后测量体积和质量。每次试验重复3 次，结果取平均值，计算方法如下所示：

式中：λm——比容，mL/g；

V——体积，mL；

m——质量，g。

1.3.7 面团持水率的测定

将冷冻面团置于25±1 ℃常温下，每隔1 h 称量，记录其在室温下的质量变化。然后将冷冻面团放置于5±1 ℃下，每隔2 h 称量，记录其在冷藏温度下的质量变化。每次试验重复3 次，结果取平均值。持水率计算公式如下所示：

式中：X——面团持水率，%；

m——面团初始质量，g；

m1——面团静置过程中的质量，g。

1.3.8 馒头质构指标的测定

将蒸制好的馒头在25 ℃室温下冷却1 h，取馒头中心部位将其切成均匀的片状，馒头片厚度约为15±0.1 mm。使用物性测定仪进行质构检测，选用圆柱形探头P/30，将检测参数设置如下[12]：测前、测中、测后速度分别为3，1，3 mm/s，最小感知力为0.05 gf，目标形变量为50%。每个试验点最少测试3次，试验结果取平均值。

1.3.9 硬度增长速率

统计馒头每周的硬度数据，计算馒头硬度增长速率，计算公式如下所示：

式中：△X——硬度增长速率，%；

xm——每周的馒头硬度，gf；

x——初始馒头硬度，gf。

1.3.10 感官评定

选择健康、无不良习惯的男女各15 人组成评定组，对馒头的色泽、外观形状、内部结构、柔软度、黏牙、气味进行了感官评价[13]。数据结果取30 人的评分平均值，统计得出感官评分表。

馒头感官评价标准见表1。

2 结果与分析

2.1 不同小麦粉冷冻面团冻藏过程的品质变化

为保证试验的严谨性和合理性，调整加水量使不同小麦粉面团的柔软度相同（6.5±0.1 cm），以此保持面团的相对统一性。为探究不同小麦粉冷冻面团在冻藏过程中的水分变化规律，对不同小麦粉冷冻面团在冻藏过程中的含水率进行了检测。

不同小麦粉冷冻面团冻藏过程中的含水量变化见图1。

结果表明，不同小麦粉冷冻面团的含水率在冻藏过程中基本呈现下降趋势，但总体变化差别不大，表明不同小麦粉对冷冻面团冻藏过程中的保水性差异不明显。

为进一步探究不同小麦粉冷冻面团25 ℃下冻藏35 d 后的持水力情况，将不同小麦粉冷冻面团分别置于5±1 ℃和25±1 ℃的环境中，设面团的初始持水率为0，记录面团在解冻醒发过程中的持水率变化。

表1 馒头感官评价标准

不同小麦粉冷冻面团25 ℃下的持水率变化见图2，不同小麦粉冷冻面团5 ℃下的持水率变化见图3。

图1 不同小麦粉冷冻面团冻藏过程中的含水量变化

图2 不同小麦粉冷冻面团25 ℃下的持水率变化

图3 不同小麦粉冷冻面团5 ℃下的持水率变化

结果表明，5±1 ℃和25±1 ℃条件下，不同小麦粉冷冻面团的持水率曲线类似，都是先升高再降低，这是因为冷冻面团的解冻失水过程属于非均匀相变，相变界面首先在表面形成，随后相变界面逐渐向中心移动，直至完全相变[14]。冷冻面团的中心温度最低可达到-18 ℃，解冻过程中以温度差为传热动力，解冻时面团表面的水分凝结，进而使水分渗入到面团内部，使面团持水率升高，在此阶段内，面团持水率变化的主要原因是面团与环境的温差，不同小麦粉面团的持水率差异不明显；另一方面，不同温度差条件下的面团失水情况不同，因此25±1 ℃条件下冷冻面团的解冻更快，失水也更快[15]。25±1 ℃条件下的面团持水率最高可达1.99%，5±1 ℃条件下的面团持水率最高可达1.09%。持水率低于0之后，面团进入失水阶段，不同小麦粉冷冻面团差异逐渐变大，低筋小麦粉失水率最大，中筋小麦粉次之，高筋小麦粉失水率最小，结果表明高筋小麦粉形成的面筋网络结构更牢固，面团的锁水能力更强。

不同小麦粉冷冻面团冻藏过程中发酵力的变化见图4。

图4 不同小麦粉冷冻面团冻藏过程中发酵力的变化

为进一步探究冷冻面团在冻藏过程中的发酵性能的变化，将面团发酵比容记为面团发酵力。低筋、中筋、高筋小麦粉冷冻面团的发酵力具有显著差异，低筋、中筋小麦粉冷冻面团的发酵力在冻藏过程中呈现下降趋势，高筋小麦粉冷冻面团的发酵力先增高后降低。结果表明，高筋小麦粉冻藏初期的发酵力较弱，在冻藏后期的发酵力优于低筋、中筋小麦粉，对于中筋小麦粉和低筋小麦粉。杨静洁等人[16]的研究表明，冻藏过程中冰晶的逐渐生长是导致面筋蛋白网络结构受到破坏的主要原因。长期冻藏过程中食品内部的微小冰晶逐渐膨胀，从而造成食品内部组织结构的破坏，弱化了面筋网络结构，从而降低了面团的筋力[17]。高筋小麦粉冷冻面团形成的面筋网络结构强度大，导致高筋小麦粉的面筋网络结构在醒发过程中没有得到足够的舒展[18]，面团的发酵比容较小；随着面团的面筋网络结构在冻藏过程中不断被破坏，减弱了面粉筋力过强的问题[19]，高筋小麦粉冷冻面团的发酵力逐渐升高。对于低筋、中筋小麦粉，冻藏过程中面筋网络结构弱化现象使得面团筋力不断降低，导致面团发酵力不断降低。此外，速冻及冻藏过程中产生的冰晶对酵母细胞的胞内、胞外的双重破坏作用，细胞壁受到损伤[20]，导致酵母活性下降，甚至造成酵母死亡，使得酵母产气性和面团持气性持续下降，冻藏21 d 后，不同小麦粉冷冻面团的发酵力曲线开始明显下降。

2.2 不同小麦粉冷冻面团馒头长期冻藏过程中的品质变化

不同小麦粉冷冻面团冻藏过程中比容的变化见图5，不同小麦粉冷冻面团冻藏过程中质构的变化见图6。

图5 不同小麦粉冷冻面团冻藏过程中比容的变化

长期冻藏过程中不同小麦粉冷冻面团发生了不同程度的质量衰变，由图5、图6 可知，冻藏期间高筋小麦粉的比容和硬度先降低再升高，低筋、中筋小麦粉则一直呈现上升趋势，结果表明高筋小麦粉冷冻面团在冻藏前期的品质有所改善，冻藏中后期馒头硬度增大，比容下降，低筋、中筋小麦粉样品在冻藏期间的比容持续下降，硬度不断增大。冻藏过程中的冰晶生长使得高筋小麦粉的面筋网络结构不断弱化[21]，随着面筋网络结构的持续弱化，高筋小麦粉样品筋力变化过程为过强- 适宜- 过弱，而低筋、中筋小麦粉筋力的变化过程为适宜- 过弱。因此，高筋小麦粉冷冻面团经过短时冻藏，面筋适当弱化，可适当改善产品品质，降低馒头硬度；当面团面筋结构弱化到一定程度，面团持气性也会降低，硬度重新开始增大。低筋、中筋小麦粉的情况则不同于高筋小麦粉，在未冻藏时中筋小麦粉与低筋小麦粉的面团筋力制作馒头较为合适，不会因面团筋力过强发生皱缩、萎缩现象。随着冻藏时间的延长，面团面筋网络结构的强度与持气性不断降低，馒头硬度不断增大，品质变差。

图6 不同小麦粉冷冻面团冻藏过程中质构的变化

冻藏35 d 与未冻藏样品相比，低筋小麦粉硬度约提高了63.6%，中筋小麦粉提高了81.2%，高筋小麦粉约降低了13.4%，结果表明高筋小麦粉冷冻面团在冻藏35 d 仍可以保持较好的品质。冻藏过程中高筋小麦粉冷冻面团馒头的弹性先升高再降低，低筋、中筋小麦粉总体下降，冻藏35 d 的样品与未冻藏的样品相比较，低筋小麦粉、中筋小麦粉、高筋小麦粉样品的弹性分别降低了3.13%，7.86%，2.29%。因此，冷冻面团在冻藏过程中的硬度品质劣化更为严重。

为进一步确定不同小麦粉制作的中式冷冻面团在长期冻藏过程中硬度品质劣化的规律和发生重大质量衰变的时间，将样品冻藏过程中的硬度增长速率进行比对。

不同小麦粉冷冻面团的硬度增长速率见表2。

试验期间（冻藏35 d）高筋小麦粉的硬度总增长速率均呈现负增长，而低筋、中筋小麦粉样品呈现正增长，这表明高筋小麦粉样品在冻藏过程中的硬度下降，质构品质有所改善，而中筋小麦粉、低筋小麦粉样品硬度不断增加，品质逐渐劣化。对于高筋小麦粉冷冻面团，冻藏过程中的冰晶生长对面筋网络结构的破坏和弱化作用一定程度上有利于改善冷冻面团的品质；对于低筋、中筋小麦粉，冻藏过程中冰晶生长对面筋蛋白的破坏作用呈现完全负面作用，最终导致硬度不断增大，产品品质不断下降。

表2 不同小麦粉冷冻面团的硬度增长速率

2.3 不同小麦粉冷冻面团馒头长期冻藏过程中感官品质的变化

不同小麦粉冷冻面团馒头的感官评分见表3。

表3 不同小麦粉冷冻面团馒头的感官评分

为了更加客观地对试验结果进行评价，试验采用质构分析结合感官评定的方法，对不同小麦粉冷冻面团馒头进行感官评价。

试验期间低筋、中筋小麦粉的感官评分不断降低，高筋小麦粉样品评分先升高再降低，整体评分较高，即表明长期冻藏期间高筋小麦粉制作的冷冻面团感官评价最好。用高筋小麦粉制作馒头时往往会发生皱缩现象，影响产品的表面光滑度，因此未冻藏的高筋小麦粉冷冻面团评分较低；冻藏过程中冰晶对面筋网络结构的破坏作用使得面筋网络结构不断弱化，避免了萎缩现象，提高了馒头表面光滑度，因此感官评分逐渐升高；随着冰晶的持续生长，其对面筋网络结构的破坏作用不断增大，面筋蛋白网络结构对淀粉颗粒的包裹能力变差，产品的品质开始逐渐劣变，感官评分升高后又逐渐降低。低筋、中筋小麦粉冻藏期间感官评分持续下降，这表明随着冻藏时间的延长，其品质也不断下降。根据感官评分表，可将产品分为优秀（86～100 分）、良好（61～85 分）、不合格（0～60 分），感官评分越高表示产品的接受度越高、品质越好，当产品感官评分低于60 分，则视为产品已存在较为严重的劣化。由表2 可知，低筋、中筋小麦粉样品冻藏28 d 后感官评分低于60 分，而高筋小麦粉样品冻藏35 d 的感官评分仍大于60 分，低筋、中筋、高筋小麦粉冻藏35 d 的感官评分分别为45.0，55.5，64.5 分，这表明高筋小麦粉样品在长期冻藏过程中可以保持相对较好的品质。