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冷冻面制品品质改良研究进展

2024-04-10汪丽萍沈汪洋李晓宁

中国粮油学报 2024年2期
关键词:面制品冰晶面筋

徐 芊,汪丽萍,沈汪洋,李晓宁,高 琨,谭 斌

(国家粮食和物资储备局科学研究院粮油加工研究所1,北京 100037)

(武汉轻工大学食品科学与工程学院2,武汉 430023)

随着社会经济的发展和人们生活水平的提升,冷冻食品产业得到了飞速的发展。其中,冷冻面制品根据加工方式可分为冷冻生面制品(冻结前未经加热成熟的即食或非即食速冻食品)和冷冻熟面制品(冻结前经加热成熟的即食或非即食速冻食品)。冷冻面制品具有方便快捷、保质期长、便于储藏运输、生产效率高、易实现产品质量标准化等优点[1-3]。然而,加工工艺还不够成熟、产品稳定性控制难等问题,制约了冷冻面制品的进一步发展。

经冷冻处理后,面制品的品质下降。产品外观方面,相较于未冷冻处理的新鲜面制品,冷冻面制品比容变小,表面变粗糙或有裂纹,产品颜色变暗。产品口感方面,冷冻面制品通常硬度更大,咀嚼性更差,黏弹性产生变化[4]。这些感官品质上的劣变与面筋蛋白网络结构、淀粉颗粒性质、水分含量与分布状态、以及酵母活性皆有很大的关联性[5]。并且,经过长期冷冻储存的面制品往往具有品质稳定性差等问题,这主要与储藏条件的波动以及产品内部温度不平衡有关。随着冷链技术和冷冻面团技术的发展,这些问题在一定程度上得到了解决,但要进一步提高产品的存储稳定性和延长产品货架期,仍需对产品的加工技术和生产工艺进行改良性研究。

本文重点介绍了冷冻引起面制品品质劣变的影响因素,包括面筋蛋白结构的劣变、淀粉颗粒品质劣变、水分的不均匀分布以及酵母活性和产气能力降低。在此基础上,综述了提高冷冻面制品品质的方法和改良技术,包括生产工艺的优化和添加剂使用两方面。旨在为冷冻面制品品质改良研究提供理论参考,为后续产业化应用提供参考。

1 引起冷冻面制品品质劣变的因素

1.1 面筋蛋白结构的劣变

在冷冻过程中面筋蛋白网络结构和分子结构的劣变是引起冷冻面制品品质劣变的主要因素[6]。在面团的形成和冷冻储存过程中,面筋蛋白会发生一系列的物理化学变化,主要与面筋蛋白和水发生的水合作用及剪切作用有关[7,8]。冷冻期间,面筋蛋白与水之间的相互作用减弱,面团中的水分发生迁移,可冻结水含量增多,大冰晶的形成和重结晶以及波动的环境条件促使面筋蛋白网络结构的挤压和破坏,进而促使二硫键(S—S 键)密度分布不均,键合作用减弱,造成部分二硫键的断裂。随着冷冻时间的延长,S—S键中最稳定的“g -g -g”构型向最不稳定的“t-g-t”构型转变,使面筋蛋白中二硫键稳定性下降[6],含量降低,游离巯基含量增多。在氢键等非共价键的作用下,麦谷蛋白高分子质量部分发生解聚,蛋白链断裂,导致面筋蛋白分子质量的下降和面筋网络的退化[9]。

面筋蛋白在冷冻过程中的解聚程度与麦谷蛋白大分子聚合物(GMP)的含量有关[11]。图1 为经冷冻处理后面筋蛋白的结构劣变模型,高分子质量的麦谷蛋白亚基(HMS)通过链外二硫键相互连接,线性的HMS 与球状的低分子质量麦谷蛋白亚基(LMS)以及麦醇溶蛋白通过次级作用形成连续的黏弹性面筋网络结构;冷冻过程不断增加的冰晶促使面筋网络扭曲,GMP 解体。HMS 肽链的有效长度决定了HMS之间以及HMS与球状蛋白间的连接数量,进而影响面筋蛋白的抗冻特性,影响冷冻面制品品质。

图1 面筋蛋白冷冻处理后的结构劣变模型

在冷冻过程中,面筋蛋白的构象变化主要表现为二级结构的重排,且在不同研究中二级结构的变化存在差异,这可能与冷冻面制品的种类或加工方式有关。随着冷冻时间的延长,面筋蛋白中有序的α-螺旋结构含量降低,β-折叠结构变化不显著,而无序的β-转角或无规则卷曲结构含量显著升高,即二级结构趋向不规则,面筋网络的无序化程度增加[13]。表1 列举了面制品面筋蛋白在冷冻期间品质劣变情况,除了结构发生劣变外,其功能特性也发生了一系列变化,如表面疏水性增加,持水能力降低,以及流变学特性的变化。

表1 冷冻过程中面制品面筋蛋白的品质劣变情况

1.2 淀粉颗粒品质劣变

在冷冻或冻融循环过程中,淀粉结构和功能特性的变化对冷冻面制品的品质影响重大,主要表现在淀粉多尺度结构的破坏、淀粉颗粒的粒径和类型转变、淀粉分子微观结构的劣变等方面。

淀粉的多尺度结构能影响冷冻面制品的感官品质和结构特征。Xu 等[15]从多次冻融循环处理的面团中分离出淀粉,并采用分级重组实验来确定淀粉成分对冷冻面制品品质的影响,研究发现,冻融循环处理(F/T)破坏了淀粉的多尺度结构,随着循环次数的增加,损伤程度增大。淀粉是面团中最大的固体颗粒,其多尺度结构的变化,包括双螺旋和单螺旋结构、短程分子有序结构、晶体结构和层状纳米结构,能在一定程度上影响淀粉的功能特性,从而影响冷冻面制品的品质。多尺度结构的破坏改变了面团中的水分分布,削弱了面筋蛋白网络的稳定性,降低了面团的持气能力,进而削弱了面制品的外观品质和质构特性。

淀粉颗粒的粒径和类型对其结构影响显著,进而影响冷冻面制品的劣变进程。根据颗粒粒径的大小,将小麦淀粉分为A型淀粉和B型淀粉,不同粒径的小麦淀粉对冷冻表现出不同的敏感性[16,17]。A 型淀粉直链淀粉含量高,结晶度高[18],冷冻后淀粉短程分子有序结构较完整,有序度更高,对冷冻不敏感;而小颗粒的B 型淀粉的支链淀粉、蛋白质和脂肪含量均比A型淀粉要高得多,更易形成螺旋复合物,限制了淀粉的膨胀,对冷冻敏感。Miao 等[19]通过测量R1047/1022的吸光度比来定量测定淀粉中短程有序晶体结构(双螺旋)的含量,发现A 型淀粉颗粒的值高于B型淀粉,表明A型淀粉具有更有序的晶体结构,而B型淀粉的R1047/1022值随着冷冻时间的延长而显著降低,进一步说明冷冻会恶化淀粉的螺旋结构,促使淀粉中直链淀粉含量的减少和支链淀粉含量的增加,促进了淀粉短程有序分子结构的破坏和非晶化[18,20],导致淀粉微晶结构的解体。Yang等[21]对分别冻藏0、4、8 周的冷冻面团中分离得到的全麦淀粉及其A型和B型淀粉的性质进行了研究,结果表明,冷冻处理对A 型颗粒的表观特性影响不大,使B 型淀粉颗粒表面不完整,边缘不规则,也进一步表明B型淀粉颗粒对冷冻更敏感。

冷冻处理会破坏淀粉分子的微观结构。Sanabil等[22]研究证实,经过冻融处理的淀粉颗粒表面会出现孔隙、裂缝和凹陷,随着冻融循环次数的增加,这些现象更加明显,这与Xu 等[15]的研究结果一致。图2 为自然存放和分别经过2、4、6 d 冻融处理后小麦淀粉的微观结构图,由图可以观察到,未经冻融处理的淀粉表面较光滑,而经过冷冻处理后,小麦淀粉颗粒表面的孔隙和凹陷变多,即淀粉分子发生变形、破裂和聚结。

图2 自然和冻融处理小麦淀粉扫描电镜图[15]

1.3 水分的不均匀分布

在面团形成过程中,水分含量和分布与面筋蛋白网络结构的形成密切相关,对冷冻面制品的物化性质、内部结构以及感官品质影响重大[23]。在冷冻面团中,水分主要以自由水、强结合水和弱结合水3种状态存在。在一定条件下,这3 种状态的水分可以相互转化,重新分布。冷冻面团的水分分布情况将直接影响蛋白质的持水能力和面筋蛋白的网络结构[24]。

柳小军[25]的研究发现,经过120 d 冻藏的冷冻湿小麦面筋蛋白中的自由水含量显著升高。张华等[8]研究了面团中水分在冷冻过程中的分布情况,在冻结过程中,强结合水转化为弱结合水和自由水,促进了冰晶的生长,而在此过程中产生的能量促使了水分的向外迁移。此外,由于冰晶的重结晶作用,面团中的水分重新分布[26]。冻结过程中,冰晶的生长破坏了面筋蛋白的网络结构,使维持蛋白质三级结构的二硫键被破坏,蛋白空间构象重排,面筋蛋白网络结构的持水力随即下降,从而形成更多的大冰晶,加剧了对网络结构的破坏[8]。因此,对水分的分布和迁移进行合理调控能有效抑制大冰晶的形成,改善面筋蛋白的网络结构,增强冷冻面制品稳定性。

1.4 酵母活性和产气性降低

酵母细胞的活性和产气性是影响发酵型冷冻面制品品质的重要因素。在冷冻或冻藏过程中,酵母细胞的结构会受到不可避免的损伤,从而导致酵母细胞存活率的降低,产气和保留CO2能力的下降,即面团持气能力的下降。冷冻对发酵型面制品中酵母活性影响因素有:冷冻致使酵母细胞胞内冰晶增大,细胞膜形成机械性损伤[11],造成细胞破裂甚至死亡[27];酵母细胞胞内水分向外迁移与胞外冰晶形成重结晶,诱导酵母细胞脱水死亡[28];酵母细胞因破坏而释放的谷胱甘肽等还原性物质弱化了面筋蛋白的二硫键,进而破坏面筋网络结构,降低面团的持气性[29];冷冻处理损伤了酵母细胞的呼吸系统,细胞内还原酶活性降低或丧失,导致酵母失活[30]。

2 改良技术的研究进展

2.1 生产工艺

冷冻面制品的品质在很大程度上受生产加工工艺的影响,包括生产方式、加工条件、冷冻和解冻方式、以及其他辅助冷冻方法等,目前在加工工艺方面对冷冻面制品品质进行的改良主要表现在几个方面:

2.1.1 生产方式

冷冻面团技术是冷冻面制品最主要的生产技术。它是将面团加工成成品或半成品后再进行速冻处理,并在-18 ℃条件下进行储存运输,经解冻后进行后续加工并投入使用的技术。冷冻面团在美国面包行业的占比达到近70%,欧洲国家约40%,而在国内却不足10%。目前冷冻面团技术主要应用于较大的面制品加工工厂,集中应用于面包和馒头的生产。根据需求不同,中央工厂可采用不同加工工艺生产适用门店使用的冷冻面团[5]。表2 总结了目前冷冻面制品加工中常用的5 种生产方式。产品制作复杂程度不同、产品品质稳定性不同,所选用的生产方式也不尽相同,可以根据市场需求和产品特征,选择合适的冷冻面制品加工工艺。

表2 冷冻面制品生产方式

2.1.2 加工条件

在冷冻面制品加工过程中,水分含量、冷冻速率、冷冻温度以及冷冻时间能直接影响冷冻面制品品质。

在面团形成过程中,水分含量对面筋蛋白网络结构的完整性至关重要。张华等[8]验证了加水量对冷冻面团中面筋蛋白分子结构的影响,发现45%水质量分数的面筋蛋白二硫键构型最稳定;李昌文等[31]研究了加水量对冷冻面团馒头感官品质、比容等特性的影响,发现水质量分数在53%时可以使冷冻面团馒头获得较好的品质。故而面团的加水量要控制适中,当加水量过少时,面制品表皮容易粗糙开裂,外观品质较差,且面质过硬不易成型[32];当加水量过多时,面团发黏,成型难,且多余的水分容易促使冰晶的生长和重结晶,进而破坏面筋网络结构,降低面团持气性。

2.1.3 冷冻解冻方式

冷冻和解冻的方式及条件同样会对冷冻面制品品质造成不同程度的影响。Yang 等[37]分别采用螺旋隧道冷冻法(SF)、低温冰箱冷冻法(RF)及液氮喷雾冷冻法(LF)对未发酵面团进行冷冻,结果发现,3种冷冻方法均降低了淀粉颗粒的平均粒径,破坏了表面微观结构,但RF 的破坏作用更强,而冷冻速度较快的LF对淀粉组成的影响更小。孙伊琳[38]探究了4 种不同解冻方式对冷冻面团品质的影响,发现4 ℃缓慢解冻制得的产品比容最大,硬度最小,而在230 W微波条件下解冻6 min的面团产品比容最小,硬度最大,说明解冻条件剧烈程度的增加不利于冷冻面团终产品的品质保护,缓慢解冻获得的冷冻面团及其产品的品质更优。王秋玉等[39]采用4 ℃冷藏解冻、超声辅助解冻、恒温恒湿解冻、气浴震荡解冻以及微波解冻5 种解冻方法对冷冻豆沙包的面团特性进行了研究,结果表明,5 种解冻面团的强结合水比例A21、弱结合水比例A22、弹性模量G'、黏性模量G″及可冻结水含量均存在显著差异(P <0. 05),4 ℃冷藏解冻组的面团和豆沙包品质最佳,有效降低了豆沙包面团的水分流失和产品的蒸煮损失,较好的保持了产品的综合品质。

目前在冷冻面制品加工中常用的解冻方式主要有3 种:恒温恒湿解冻,即在常温条件下合理控制空气湿度进行解冻,该方法经济高效,适用性强;微波解冻,即控制微波条件促使样品解冻,该法解冻效率高,但对温度要求高,当温度过高,受热时间过短时,面制品易解冻不均匀,使产品比容降低,品质下降;低温冷藏解冻,即将冷冻面制品置于4 ℃的低温条件下进行缓慢解冻,该方法对产品品质的损伤小,但解冻时间较长,效率低,不适用于工业化生产。

2.1.4 辅助冷冻技术

传统冷冻方式容易使面团在冷冻过程中产生大冰晶,破坏面筋蛋白的网络结构,降低面团的持气性,引起冷冻面制品品质劣变,影响产品货架期。因此,冷冻新技术逐渐成为冷冻面制品品质改良的新方向,如超高压冷冻技术、生物冷冻蛋白技术、超声辅助冷冻、静磁场辅助冷冻和静电场辅助冷冻等,这些辅助冷冻技术对冷冻面团品质改良效果显著[40,42]。与其他冷冻技术相比,超高压冷冻技术具有冷冻速度快、加工污染低和冻品品质高等优点,但其投资成本高,不适用于批量生产,因而在冷冻食品工业中的应用有限[43]。生物冷冻蛋白技术是运用分子生物学手段进行AFPs的重组表达、运用基因工程技术制备高活性重组抗冻蛋白并将其运用到冷冻面制品中[44]。超声辅助冷冻(UAF)是一种非热物理加工技术,Hu等[40]研究发现,经过超声辅助冷冻处理后的面团冷冻总时间缩短了11%以上(P <0.05),各个阶段所需时间也相应减少,此外,UAF 处理使冷冻面团内部形成的冰晶更细小。Zhou 等[41]研究了静磁场(MF,2 mT)在冻融过程中对冷冻面团的影响,结果表明,静磁场缩短了总冻结时间,缓解了酵母活力和产气能力的下降,减轻了GMP 的解聚作用,并有效保持了蛋白质二级结构的稳定性,缓解冷冻面团的变质,改善面制品品质。在静磁场下,水分子倾向于重新定向和有序排列,从而在冷冻过程中实现固定传热,因此更容易形成细小、均匀光滑的冰晶。静电场辅助冷冻能缓解面筋蛋白的劣变进程。张艳艳等[42]研究了静电场辅助冷冻对面筋蛋白流变特性和热特性的影响,结果表明,静电场辅助冷冻提高了面筋蛋白的黏弹特性、经过600 V电压静电场处理后,面筋蛋白的二级结构及二硫键的构型分布更加均匀,且通过减少冷冻过程中冰晶的尺寸,有效减少冷冻对面筋蛋白的破坏作用。

2.2 添加剂

除了对冷冻面制品的加工工艺进行改进外,通常还会添加冷冻改良剂对其品质进行改良。目前常用的品质改良剂主要有乳化剂、酶制剂、氧化剂、多糖类、抗冻蛋白、磷酸盐等,不同改良剂作用效果各异(表3)。

表3 不同改良剂在冷冻面制品中的作用机理

2.2.1 乳化剂

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乳化剂作为一种表面活性剂,在冷冻面制品中的作用主要有:与面团中的蛋白质结合,改善面筋网络结构,提高冷冻面团特性。乳化剂中含有大量非极性的亲油基团和极性的亲水基团,它们能连接面筋蛋白中的小分子,使面筋结构相互交联,增强网络结构,从而提高面团的强度和韧性[45]。能够与淀粉通过疏水作用或以形成氢键的方式结合,形成络合物,增强淀粉分子与面筋网络的结合度,减少水分迁移,防止淀粉回生老化[46]。降低面团中水的表面张力,能不同程度地减少自由水含量,减少水分的散失,抑制大冰晶的形成[47]。

目前常用到的乳化剂包括双乙酰酒石酸单(双)甘油酯(DATEM)、蔗糖脂肪酸酯、卵磷脂、单硬脂酸甘油酯、硬脂酰乳酸钠(SSL)、山梨醇酐单硬脂酸酯和大豆磷脂等。相关研究发现,DATEM 可以减缓冷冻面团中水分的迁移,增强面筋强度,延缓老化,并能够改善冷冻面制品的质地与稳定性[48,49]。SSL 能有效改善冻融循环发酵面团的拉伸性能和黏弹性,控制水分的迁移和大冰晶的形成,稳定面筋结构[50]。复配乳化剂对冷冻面制品的改良效果要优于单一乳化剂,故在实际生产过程中可以充分利用好复配乳化剂的协同效应,改良产品品质[51]。

2.2.2 酶制剂

相对于其他类型的添加剂,酶制剂因其作用条件温和、安全性高,效果显著而广泛应用于食品工业。在冷冻面制品加工中应用酶制剂,能有效改善淀粉的粉质特性,提高面团品质[52]。常用的酶制剂有脂肪酶、木聚糖酶、α -淀粉酶、葡萄糖氧化酶(GOP)和谷氨酰胺转氨酶等。

脂肪酶的加入能有效改善面制品产品的色泽,使脂肪中的色素与氧接触从而氧化褪色,降低色素的沉着率[52]。木聚糖酶能改善面团的延展性,提升抗拉伸性能,还能增强面筋弹性,改良面包品质[53]。α-淀粉酶可以显著增强冷冻面团的面筋结构,软化面团,提高发酵效率,还具有明显的抗老化作用[54]。Steffolani等[55,56]的研究表明GOP能够促进蛋白间的交联反应,稳定面筋结构,抑制大分子蛋白的解聚和受损酵母细胞中还原性物质的释放,改善粉质特性,减弱延展性。谷氨酰胺转氨酶是一种良好的面筋改良剂,具有增筋作用,能显著提高冷冻面团发酵力,改善冷冻面团糕点的感官品质[57]。此外,相关研究发现,酶解时间为90 min 的小麦面筋酶解产物对冷冻面团的发酵特性具有一定的低温保护作用,热滞活性最好,能显著抑制冰晶的生长和重结晶[58]。目前应用于冷冻面制品的酶制剂种类较多,但单一酶制剂的作用效果往往不及复合改良剂[59],故而可以使用复合酶制剂或将酶制剂与其他改良剂协同作用来增强改良效果。

2.2.3 氧化剂

氧化剂可以将面筋蛋白分子的含硫基团转化为二硫键,增强面筋结构稳定性,提高面团的强度和持气性,从而改善面制品品质[5]。但目前关于氧化剂在冷冻面制品加工改良方面的报到相对较少,常用的有抗坏血酸、偶氮甲酰胺、偶氮二酰胺、聚丙烯酸钠和过氧化钙等[60],其中抗坏血酸因其强氧化性和高安全性而使用较多。抗坏血酸氧化形成的脱氢抗坏血酸能与含硫基团反应形成二硫键,强化面筋结构,增大面团的抗拉伸应力,缩短拉伸时间,提高冷冻面团的冻藏稳定性和延展性[61]。抗坏血酸还能氧化面团中的谷胱甘肽等还原性物质,抑制面筋蛋白的水解,增强面筋强度[62]。偶氮甲酰胺作为一种面团改良剂,本身与面粉不起作用,但当加水搅拌后,其释放的活性氧能将面筋蛋白间的巯基转化为二硫键[63]。孝英达[62]将偶氮甲酰胺添加到冷藏发酵面团中,发现能明显增大面包比容和面包芯弹性。巨明月等[64]报道称,聚丙烯酸钠具有较强的固水作用,能显著提高水分子与物质的结合紧密度,降低水分子流动性和自由度,对冷冻熟面感官品质具有较好的改良效果。

2.2.4 多糖类

多糖类食品添加剂在冷冻面制品的加工和储存方面发挥了极大的作用,能有效控制冷冻面团中的水分分布,降低可冻结水含量,减少冰晶对面团的破坏,抑制面制品因冷冻处理而产生的品质劣变。主要包括抗冻多糖、魔芋葡甘露聚糖、桑叶多糖和秋葵多糖等植物来源非淀粉多糖、淀粉类多糖以及食品胶体等。

植物来源非淀粉多糖对冷冻面制品的改良效果显著。Zhao等[65]通过冰壳分离法从小麦麸皮中分离出麦麸抗冻多糖(WBAP),并研究了WBAP 对冷冻面团的低温保护作用,发现WBAP 能有效抑制冰晶的重结晶,改变冰晶形态,从而更好地保存酵母活力和面团结构,同时,WBAP 还能延缓面筋大分子的解聚,使面筋网络结构更均匀,明显改善冷冻面团馒头的质量。He等[66]发现魔芋葡甘露聚糖能使冷冻面团中的可冻结水转化为不可冻结水,增大馒头的比容和色泽。桑叶多糖(MLP)对冷冻面制品的烘焙特性、质地、物化特性和微观结构皆有一定程度的影响,研究发现,1%(质量分数)的MLP能最大程度降低淀粉结晶度,减少淀粉分子中的短程有序结构,并能与淀粉分子竞争水分减少面制品在储存过程中的品质劣变[67]。

变性淀粉作为一种天然食品添加剂,被广泛应用于冷冻食品领域。王亚楠等[68]研究了醋酸酯马铃薯淀粉对冷冻面团面包烘焙特性的影响,发现其能明显增大面包比容,改善面包品质。微孔淀粉是一种新型改性淀粉,具有更低的颗粒密度。黄忠民等[69]的研究结果表明,适量的玉米微孔淀粉有利于保持冷冻面团的质构特性和流变学特性,改善冷冻面团品质。Li 等[70]研究了短簇麦芽糖糊精(SCMD)、预糊化淀粉等淀粉衍生物对冷冻面团馒头品质劣变的缓解作用,发现SCMD 对冷冻面团蒸煮品质的优化作用最为显著,且面团产气率和酵母存活率皆得到提高,添加SCMD 的冷冻面团弹性模量更高,面筋网络更均匀连续。

多糖类食品胶体作为一种增稠剂,含有大量的亲水基团,能与面制品中的蛋白质和淀粉等聚合物分子发生相互作用,竞争水分子,形成亲水性复合物,具有良好的凝胶性、增稠性、持水性和稳定性[5,27]。将食品胶体应用到冷冻面制品中,不仅能提高面团的持水持气性,还能改善面筋结构,提高产品稳定性,改善产品品质。研究表明,在面包制作过程中加入羧甲基纤维素可以调控面团中的水分状态,提高持水性,同时还可以延缓面包的变质,使面包质地更柔软[61]。目前,在冷冻面团中常用的食品胶体有果胶、黄原胶、卡拉胶、瓜尔豆胶和阿拉伯胶等[24,47]。

2.2.5 抗冻蛋白

抗冻蛋白(AFPs)亦称冰结构蛋白(ISP)、热滞蛋白(THPs),是一类具有提高生物抗冻能力的蛋白质类化合物的总称[44],具有热滞活性,能够抑制冰晶的重结晶并修饰冰晶的生长形态[71]。在冷冻面制品工业中,AFPs可以有效改善冷冻面团的质地特性,对冷冻面筋蛋白的组分、结构和功能特性皆具有显著的改良效果。杨震[72]研究了黑麦草抗冻蛋白对冷冻面团品质的影响,发现黑麦草AFP能保护面团结构,保护面团酵母,提高酵母产气性,改良冷冻馒头的品质。Liu等[73]利用毕赤酵母GS115 表达并生产了重组胡萝卜抗冻蛋白(rCaAFP),研究其对冷冻面团特性的影响和对产品的冷冻保护作用,发现添加rCaAFP可以降低面团中可冻结水含量,改善面团的发酵能力,减弱冷冻处理对面团微观结构的破坏作用,改善产品的质地和比容。这与Chen等[74]的研究结果一致,AFPs的添加可以减弱冻融处理对水分流动性的影响,影响冷冻面团中水分的分布,从而影响冷冻面制品的发酵特性和质构特性。

2.2.6 磷酸盐

磷酸盐常用作品质改良剂和矿物营养强化剂,广泛应用于食品工业。磷酸盐具有缓冲效应,可以螯合金属离子,起到调节pH、抗氧化、提高持水性的作用。但单一磷酸盐的作用效果具有一定局限性,故利用磷酸盐之间的协同作用研发复合磷酸盐逐渐成为研究热点[75]。

目前,在面制品中常用到的磷酸盐主要有焦磷酸钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠和磷酸二氢钠等,在工业中常将这几种磷酸盐进行复配后添加到面制品中改良产品品质[76]。在冷冻面制品中,磷酸盐能够提高面团的保水能力,减少水分散失,改善冷冻面团的内部结构和冻藏稳定性。李昌文等[77]研究了复合磷酸盐对速冻水饺冻裂率的影响,发现在速冻水饺中复合磷酸盐的最适抗冻剂量为0.3%(质量分数),且冷冻面团的保水能力得到了提高。这可能是因为磷酸盐络合了钙等金属离子形成盐类化合物,增强了面团的保水性,同时有效降低了冷冻面团中自由水和大冰晶含量,抑制冷冻面制品的体积萎缩和表皮皲裂,极大地改善了产品的食用品质,且其用量少,在一定程度上降低了生产成本。刘紫鹏[78]研究了谷朊粉、木薯淀粉、瓜尔胶和复合磷酸盐4 种品质改良剂对冷冻熟面品质的影响,发现复合磷酸盐的添加能提高面粉的粉质特性,并提高其糊化黏度,降低其析水率,此外,面筋蛋白中二硫键的含量增加,网络结构得到增强,冷冻熟面的内聚性和回复性得到提高,对比其他3 种改良剂,复合磷酸盐的作用效果最显著。

虽然磷酸盐对冷冻面制品品质改良效果显著,但现阶段其使用还存在一系列问题。如在产品品质改良方面,磷酸盐的适量添加有助于改良产品品质,但当用量不当尤其是添加过量时,反而会造成产品品质劣变[79]。此外,研究表明,人体对磷酸盐的日推荐摄入量为2.7 ~4.5 mg/dL,日常摄入量在此范围内有益身体健康,但当超过这个范围,血清中的磷酸盐浓度超过5.5 mg/dL时,会产生毒副作用,给人体健康带来威胁[80]。

3 总结与展望

文章从面筋蛋白结构的劣变、淀粉颗粒品质劣变、水分的不均匀分布、酵母活性和产气性降低4 个方面总结了引起冷冻面制品品质劣变的因素,对冷冻面制品品质改良的方法进行了综述,从生产工艺到添加剂的使用,深入阐述了各类技术在冷冻面制品加工中的应用以及食品添加剂在冷冻面制品改良中的作用机理。

为进一步提升冷冻面制品品质,促进其产业规模发展,未来的研究可以从几个方面进行:耐冻酵母菌种的选育,普通商业酵母在低温条件下活性和活力会受到不同程度的抑制,进而影响冷冻面制品的风味和口感,高抗冻活性优质酵母的选育可提高酵母在冷冻期间的发酵力;新型食品添加剂的研发,研发绿色、健康、性价比高的新型冷冻面制品品质改良剂,如利用基因工程技术和分子生物学技术研发高活性重组抗冻蛋白,利用改良剂间的协同作用研发效果更优的复配品质改良剂等;生产工艺的优化,如新型冷冻技术的应用、不同冷冻解冻方式,以及多种方法组合化利用;新型冷冻面制品原料的使用,如全麦粉和杂粮粉等在冷冻面制品中的应用及产品开发。同时,还需深入研究生产工艺及食品添加剂对冷冻面制品品质的影响机理。

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