陳晶晶，孫 卿，張 慜*

（1.海通食品集團(tuán)有限公司，浙江 慈溪 315300；2.食品科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室，江南大學(xué)，江蘇 無錫 214122）

冷凍面團(tuán)[1]主要是指以面粉為原料經(jīng)揉制、速凍等加工后形成的半成品，廣泛應(yīng)用于糕點、饅頭等產(chǎn)業(yè)。隨著中央廚房等全新商業(yè)模式的出現(xiàn)，冷凍面團(tuán)具有獨特的優(yōu)勢。根據(jù)市場需要，面團(tuán)生產(chǎn)商可以生產(chǎn)出不同標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，配送至不同的門店，提高效率，減少人力資源的浪費。與歐美相對發(fā)達(dá)的冷凍面團(tuán)生產(chǎn)技術(shù)相比[2-3]，我國相關(guān)技術(shù)研發(fā)起步較晚，但冷凍面團(tuán)技術(shù)的優(yōu)越性已經(jīng)引起了相關(guān)企業(yè)和社會的廣泛關(guān)注。

隨著貯藏時間的延長，冷凍面團(tuán)出現(xiàn)發(fā)酵能力下降、醒發(fā)時間延長、水分散失嚴(yán)重、產(chǎn)品口感變差等問題。闡明品質(zhì)劣變機(jī)理，延長冷凍面團(tuán)保質(zhì)期，提升產(chǎn)品品質(zhì)成為當(dāng)前冷凍面團(tuán)研究中迫切需要解決的問題。

作者通過對冷凍華夫面團(tuán)貯藏期間不同指標(biāo)的系統(tǒng)性研究，探明品質(zhì)劣變機(jī)制，確定關(guān)鍵控制因素；同時，對產(chǎn)品配方進(jìn)行優(yōu)化改良，復(fù)配出適合高油體系冷凍面團(tuán)的保護(hù)劑配方，以期為冷凍華夫面團(tuán)的品質(zhì)改良提供新的研究思路和方法，擴(kuò)大冷凍面團(tuán)技術(shù)在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

預(yù)拌粉（小麥粉）：上海金山日粉食品有限公司產(chǎn)品；珍珠糖：品元實業(yè)有限公司產(chǎn)品；高活性干酵母：日本鐘淵化學(xué)工業(yè)公司產(chǎn)品；純牛奶：青島快利行食品有限公司產(chǎn)品；黃油：恒天然集團(tuán)產(chǎn)品；馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品；鹽酸：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品；谷朊粉：上海維景科技有限公司產(chǎn)品；羥丙基甲基纖維素（甲基取代度為28%~30%，羥丙基取代度為7%~12%）：上海麥克林生化科技有限公司產(chǎn)品；結(jié)冷膠（高酰）：鄭州歐寶生物科技有限公司產(chǎn)品；黃原膠：卓覺商貿(mào)（上海）有限公司產(chǎn)品。

1.2 儀器與設(shè)備

BSAl24S電子分析天平：德國Sartorius公司產(chǎn)品；C21-KT2134電磁爐：廣東美的生活電器制造有限公司產(chǎn)品；R3旋轉(zhuǎn)流變儀：美國TA公司產(chǎn)品；SPX-250B-Z型生化培養(yǎng)箱：上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠產(chǎn)品；5K5SS升降式攪拌機(jī)：美國惠而浦資產(chǎn)公司產(chǎn)品；DSC-3型差示掃描量熱儀：瑞士梅特勒-托利多公司產(chǎn)品；WJ-DW-100冷凍柜：深圳長旭制冷設(shè)備有限公司產(chǎn)品；800Y高速多功能粉碎機(jī)：永康市鉑歐五金制品有限公司產(chǎn)品；核磁共振分析儀：上海紐邁電子科技有限公司產(chǎn)品。

1.3 實驗方法

1.3.1 凍華夫面團(tuán)制作與加工冷凍面團(tuán)制作：將預(yù)拌粉、黃油、牛奶、雞蛋等配料按一定比例混合，充分?jǐn)嚧蛑粱旌暇鶆?，將調(diào)制完成的面團(tuán)，分割成（50±5）g的小面團(tuán)，搓圓后放置于自封袋，放入-65℃冰箱中冷凍120 min，使面團(tuán)中心溫度達(dá)到-20℃，后將面團(tuán)放入-18℃冰箱冷凍保存。

冷凍面團(tuán)解凍：將面團(tuán)從自封袋中取出，放置于托盤中，在25℃、相對濕度80%條件下解凍30 min，使面團(tuán)中心溫度達(dá)到5℃。

冷凍面團(tuán)醒發(fā)：將解凍后的面團(tuán)置于醒發(fā)箱中，醒發(fā)溫度37℃、濕度80%、時間2 h。

1.3.2 凍藏時間對冷凍華夫面團(tuán)體系指標(biāo)的影響試驗取凍藏時間為0、90、120、150 d的冷凍面團(tuán)，分別測定冷凍華夫面團(tuán)的水分含量、水分分布、酵母含量、產(chǎn)氣能力、持氣能力、DSC，研究不同冷藏時間對冷凍華夫面團(tuán)體系指標(biāo)的影響。

那么，從什么時候開始就讓孩子意識到他不是家庭的核心比較好呢？按照《法國媽媽育兒經(jīng)》的說法，從孩子嬰兒期就可以開始，不是他餓了，就第一時間送上食品；也不是他想半夜起床7次，父母就跟著睡不到好覺……聽上去法國父母好像蠻冷血的，我們不一定要做到那么嚴(yán)苛，但至少可以做到不要在孩子面前，24小時、365天都是犧牲狂。要知道，很多熊孩子，不一定是因為父母特霸道，恰恰是因為父母在他面前，太圣母太圣父。

1.3.3 凍藏時間對冷凍華夫面團(tuán)體系指標(biāo)的影響試驗按照試驗方法1.3.1方法，制備不同添加劑種類和質(zhì)量分?jǐn)?shù)的冷凍華夫面團(tuán)。谷朊粉（1%、2%、3%、4%、5%），黃原膠（0.2%、0.4%、0.6%、0.8%），羥丙基甲基纖維素（HPMC）（0.0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%），結(jié)冷膠（0.2%、0.4%、0.6%、0.8%）。取冷凍華夫面團(tuán)在4℃條件下解凍12 h，后將樣品放入-65℃條件下冷凍120 min，放入-18℃條件下冷凍儲存10 h，此為凍融一次。反復(fù)凍融5次后測定冷凍華夫面團(tuán)的水分分布、酵母含量、產(chǎn)氣能力、持氣能力。

1.3.4 冷凍華夫面團(tuán)水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定參考GB 5009.3—2016方法[4]，直接干燥法。取潔凈的玻璃制扁形稱量瓶，置于101~105℃干燥箱中，瓶蓋斜支于瓶邊，加熱1 h，取出蓋好，置干燥器內(nèi)冷卻0.5 h，稱量，并重復(fù)干燥至前后兩次質(zhì)量差不超過2 mg，即為恒重。稱取5 g（精確至0.000 1 g）解凍后的冷凍華夫面團(tuán)，放入此稱量瓶中，均勻鋪滿底部，加蓋，精密稱量后，置于101~105℃干燥箱中，瓶蓋斜支于瓶邊，干燥12 h后，蓋好取出，放入干燥器內(nèi)冷卻0.5 h后稱量。然后再放入101~105℃干燥箱中干燥1 h左右，取出，放入干燥器內(nèi)冷卻0.5 h后再稱量。并重復(fù)以上操作至前后兩次質(zhì)量差不超過2 mg，即為恒重，計算出面團(tuán)的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)。每個樣品重復(fù)3次。

1.3.5 冷凍華夫面團(tuán)酵母含量測定參考GB 4789.15—2016方法[5]，酵母平板計數(shù)法，并結(jié)合實際做出略微改動。稱取1 g解凍后樣品，加入9 mL蒸餾水，充分振搖，制成體積比為1∶10的樣品勻液。取1 mL樣品勻液注入含有9 mL蒸餾水的試管中，在旋轉(zhuǎn)混合器上混勻，得到1∶100的樣品勻液。重復(fù)上述操作，直至得到適宜稀釋倍數(shù)的樣品勻液。分別吸取兩個濃度的樣品勻液各1 mL于無菌平皿內(nèi)。同時分別吸取1 mL蒸餾水加入2個無菌平皿作空白對照。將15~20 mL冷卻至46℃的馬鈴薯葡萄糖瓊脂傾注平皿，并轉(zhuǎn)動平皿使其混合均勻。置水平臺面待培養(yǎng)基完全凝固。后轉(zhuǎn)至（28±1）℃培養(yǎng)箱培養(yǎng)3 d，觀察并記錄菌落總數(shù)。

1.3.6 冷凍華夫面團(tuán)水分分布測定利用低場核磁共振技術(shù)（LF-NMR）對冷凍面團(tuán)的水分進(jìn)行研究[6]，測定結(jié)合水、半結(jié)合水、自由水。試驗參數(shù)：重復(fù)采樣等待時間TW=2 000 ms、回波時間TE=1 ms、采樣點數(shù)TD=300 028、回波次數(shù)NECH=3 000、重復(fù)掃描次數(shù)NS=8。每個樣品重復(fù)3次。

1.3.7 冷凍華夫面團(tuán)產(chǎn)氣能力測定冷凍面團(tuán)產(chǎn)氣能力測定[7]，裝置如圖1所示，測定前，將25 g冷凍面團(tuán)在25℃、相對濕度80%的條件下解凍30 min。當(dāng)面團(tuán)中心溫度達(dá)到5℃左右時，取出面團(tuán)。立即將面團(tuán)放入錐形瓶中置于37℃水浴鍋中水浴加熱，將導(dǎo)管插入盛有稀酸溶液的倒立量筒中，記錄面團(tuán)投入后5 min的氣體體積為V1，60 min后記錄氣體體積為V2，產(chǎn)氣能力F按公式（1）計算，每個樣品重復(fù)3次。

式中：F為面團(tuán)產(chǎn)氣能力，mL/g；m1為稱取的面團(tuán)質(zhì)量，g；V1為5 min時氣體體積，mL；V2為60 min時氣體體積，mL。

1.3.8 冷凍華夫面團(tuán)持氣能力的測定冷凍華夫面團(tuán)持氣能力的測定步驟如下：將冷凍面團(tuán)在25℃、相對濕度80%的條件下解凍30 min。當(dāng)面面團(tuán)中心溫度達(dá)到5℃左右時，取出面團(tuán)。取5 g面團(tuán)鋪滿10 mL量筒底部，記錄此時面團(tuán)體積為V3，將量筒放入(37±1)℃恒溫培養(yǎng)箱中醒發(fā)60 min，后記錄此時面團(tuán)體積為V4，面團(tuán)持氣能力C按公式（2）計算，每個樣品重復(fù)3次。

圖1 排水法測定產(chǎn)氣能力裝置示意圖Fig.1 Schematic diagram of measuring gas production capacity by drainage method

式中：C為面團(tuán)持氣能力，mL/g；m2為稱取的面團(tuán)質(zhì)量，g；V4為60 min時面團(tuán)體積，mL；V3為0 min時面團(tuán)體積，mL[8]。

2 結(jié)果與分析

2.1 凍藏時間對冷凍華夫面團(tuán)品質(zhì)特性的影響

2.1.1 凍藏時間對水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響由圖2可知，高油脂冷凍面團(tuán)的吸水過程主要集中凍藏初期。當(dāng)凍藏時間為90 d時，水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25.36%，與對照組相比，增幅高達(dá)13.62%。120、150 d的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為25.40%和25.44%，變化不大，趨于穩(wěn)定。在冷凍面團(tuán)速凍過程中，冷凍環(huán)境中的水分在濃度差的作用下遷移至面團(tuán)內(nèi)部，因此，凍藏初期是水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化的主要階段。在整個凍藏過程中，水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化處于酵母發(fā)酵最適水分含量范圍，因此，凍藏過程中水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化不是導(dǎo)致面團(tuán)品質(zhì)變化的主要影響因素。

2.1.2 凍藏時間對水分分布的影響在低場核磁方法分析中，橫向弛豫時間（T2）和弛豫強(qiáng)度（A2）是分析水分在物料中分布情況的重要指標(biāo)。T2一般指示質(zhì)子與物料結(jié)合的難易程度，常常分為結(jié)合水、半結(jié)合水和自由水。其中，自由水可用其含量表征冰晶體對面團(tuán)機(jī)械損傷的程度[9-12]。T2分別為T21（0.1~4 ms）、T22（4~100 ms）和T23（100~1 000 ms）。由圖3可知，冷凍面團(tuán)中的水分分布主要以半結(jié)合水為主，凍藏時間對結(jié)合水的影響不大，但對半結(jié)合水和自由水的影響顯著。隨著凍藏時間的延長，半結(jié)合水出現(xiàn)右移現(xiàn)象，同時質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，0、90、120、150 d的A22相對含量分別為0.79%、0.77%、0.74%和0.72%。冷凍導(dǎo)致自由水質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，與空白對照相比，90、120、150 d的自由水質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別增加了0.60%、3.27%和4.45%。這是因為凍藏過程中，伴隨著重結(jié)晶作用，面團(tuán)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和成分遭到破壞使得部分不可凍結(jié)水轉(zhuǎn)變成可凍結(jié)水，因而增加了可凍結(jié)水質(zhì)量分?jǐn)?shù)。由此可知，自由水造成的冰晶體機(jī)械損傷是導(dǎo)致面團(tuán)品質(zhì)變化的重要因素。

圖2 凍藏時間對水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig.2 Effect of freezing time on moisture content

圖3 凍藏時間對水分分布的影響Fig.3 Effect of freezing time on water distribution

2.1.3 凍藏時間對酵母含量的影響由圖4可知，0、90、120、150 d冷凍面團(tuán)酵母含量分別為125、98、90、74 CFU/g，可以看出，酵母含量變化顯著，5個月內(nèi)減少了40.8%，并且在120 d后，降速加快，這是由于面團(tuán)在凍藏過程中，隨著冰晶的形成與成長（結(jié)晶與重結(jié)晶過程），面團(tuán)的面筋結(jié)構(gòu)受到破壞，酵母受到冰晶體擠壓[13-16]，低活力酵母的死亡和冰晶體的機(jī)械損傷導(dǎo)致酵母含量減少，活性降低。隨著冷凍時間的延長，特別是凍融次數(shù)的增加，冰晶體造成的機(jī)械損傷成為酵母含量減少的主要原因，因此，控制冰晶機(jī)械損傷，減緩酵母死亡是解決冷凍面團(tuán)品質(zhì)降低的重要方法。

圖4 凍藏時間對酵母含量的影響Fig.4 Effect of freezing time on yeast quantity

2.1.4 凍藏時間對產(chǎn)氣能力的影響與酵母含量趨勢一致，隨著凍藏時間的延長，酵母的產(chǎn)氣能力也呈現(xiàn)了下降的趨勢，凍藏150 d的面團(tuán)的發(fā)酵能力相比新鮮面團(tuán)發(fā)酵力下降約40%（見圖5）。這是因為酵母含量的減少，降低了產(chǎn)氣效率。與酵母數(shù)量在150 d開始出現(xiàn)數(shù)量降速增大的現(xiàn)象不同，從90 d開始，酵母的產(chǎn)氣能力就開始下降，說明，隨著冷凍時間的延長，酵母不僅在數(shù)量上減少，酵母活力也有所下降，并且從90 d開始就出現(xiàn)活力降速增大的現(xiàn)象。

2.1.5 凍藏時間對持氣能力的影響由圖6可知，隨著冷凍時間的延長，面團(tuán)的持氣能力顯著降低，在經(jīng)過冷凍加工后面團(tuán)的持氣能力下降約30%，并且發(fā)現(xiàn)，面團(tuán)持氣能力的下降速率大于面團(tuán)產(chǎn)氣能力的下降速率，說明除了酵母活力和數(shù)量降低造成的面團(tuán)持氣力降低外，還有別的因素影響影響面團(tuán)品質(zhì)。小麥淀粉通過與蛋白質(zhì)相互作用，即大分子上的部分基團(tuán)可以相互鍵合，從而賦予了面團(tuán)獨特的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。冷凍處理增大了面筋蛋白和小麥淀粉的破損程度，造成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不充分，持氣能力下降，因此，提高面團(tuán)中蛋白質(zhì)含量有助于提升面團(tuán)的持氣性能。

圖5 凍藏時間對產(chǎn)氣能力的影響Fig.5 Effect of freezing time on gas production capacity

圖6 凍藏時間對持氣能力的影響Fig.6 Effect of freezing time on gas holding capacity

2.1.6 凍藏時間對持氣能力的影響由DSC結(jié)果可知，在85~100℃時出現(xiàn)峰，可能為淀粉糊化所需要的焓值，隨著凍藏時間的增加，焓變逐漸變小，淀粉糊化所需要的能量變小，可說明隨著冷凍面團(tuán)的凍藏期的增加，對淀粉有損傷，使得淀粉更易糊化，因此焓值變小。通過焓變值發(fā)現(xiàn)在長期儲存時，淀粉的老化現(xiàn)象才有所體現(xiàn)，但依舊影響很小。同時，未經(jīng)糊化過程，淀粉的老化更取決于自身的淀粉種類影響。

2.2 不同添加劑對冷凍華夫面團(tuán)品質(zhì)特性影響

2.2.1 不同添加劑對水分分布的影響與空白對照相比，添加劑的加入強(qiáng)化的質(zhì)子與物料結(jié)合的親密程度，使得T2左移，其中對半結(jié)合水和自由水的影響較為顯著[17]。HPMC、谷朊粉、結(jié)冷膠和黃原膠的T22時間由對照組的22.22 ms分別左移至20.73、16.83、19.34、20.72 ms。由于添加劑的加入增加了氫鍵的結(jié)合位點，強(qiáng)化了質(zhì)子與物料相互作用的強(qiáng)度，使得部分自由水向半結(jié)合水和結(jié)合水遷移[6]。HPMC、谷朊粉、結(jié)冷膠和黃原膠的自由水水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對于對照組分別減少了1.25%、0.29%、1.00%和1.55%。因此，單從對水分分布的影響來看，谷朊粉和黃原膠具有更大的效果，結(jié)果見圖7。

圖7 不同種類添加劑對水分分布的影響Fig.7 Effect of different modifiers on water distribution

2.2.2 不同添加劑對酵母含量的影響在凍藏過程中，冰晶體的機(jī)械損傷是造成酵母含量減小的主要原因，配方中添加劑可強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，限制水分遷移，降低冰晶體的增大，有利酵母的保護(hù)和活性的提高。由圖8可知，結(jié)冷膠作用效果不顯著，谷朊粉、黃原膠、HPMC對酵母的保護(hù)作用效果明顯，隨著添加量的增加酵母含量呈現(xiàn)增加的趨勢[18]。以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，當(dāng)谷朊粉4%、黃原膠0.6%、HPMC1.5%，酵母含量達(dá)到最大值，分別為1.87×108、1.68×108、1.72×108CFU/mL，與對照組相比，酵母數(shù)量分別增加了130.94%、107.48%和112.63%。但是，過高濃度容易導(dǎo)致酵母含量的減小，這可能是過量的添加劑超過了醇溶蛋白和麥谷蛋白形成面筋的最適比例，導(dǎo)致其對面筋起到弱化作用，面筋空間結(jié)構(gòu)變得松散，各指標(biāo)呈下降趨勢[19]。黃桂東[7]也發(fā)現(xiàn)添加劑過量時容易導(dǎo)致面團(tuán)品質(zhì)變差的現(xiàn)象。另外，添加劑含量過高時，面團(tuán)的吸水量和滲透壓增加，也會導(dǎo)致酵母細(xì)胞生長緩慢甚至死亡[20-21]。

2.2.3 不同添加劑對酵母產(chǎn)氣能力的影響影響面團(tuán)產(chǎn)氣能力的因素較多，一般包含酵母含量和活性、面團(tuán)蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、可利用糖含量等[20]。由圖9可知，添加劑的加入對于酵母的產(chǎn)氣能力具有一定提升作用[22]，隨著添加劑含量的增加呈現(xiàn)先增大后降低的趨勢，其中谷朊粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%時，酵母產(chǎn)氣能力最大為0.65 mL/g，HPMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%時，酵母產(chǎn)氣能力最大為0.57 mL/g，結(jié)冷膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%時，酵母產(chǎn)氣能力最大為0.35 mL/g。在添加黃原膠時，冷凍華夫面團(tuán)的產(chǎn)氣能力隨添加量的增加而增加，當(dāng)黃原膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%時，酵母產(chǎn)氣能力最大為0.59 mL/g。谷朊粉、黃原膠、HPMC對酵母產(chǎn)氣能力的影響較大，同時按影響程度，谷朊粉＞黃原膠＞HPMC＞結(jié)冷膠。

圖8 不同種類添加劑對酵母含量的影響Fig.8 Effect of different modifiers on yeast quantity

2.2.4 不同添加劑對面團(tuán)持氣能力的影響由圖10和圖11可知，4種添加劑的加入均可提高冷凍面團(tuán)的持氣能力。其中，谷朊粉對冷凍面團(tuán)的持氣能力影響最為顯著，與對照組相比，持氣能力由0.05 mL/g提升至0.21 mL/g。黃原膠、HPMC的加入使冷凍面團(tuán)的持氣能力分別由0.05 mL/g提升至0.15 mL/g和0.15 mL/g。鮑宇茹等人[23]，唐語軒等人[24]的研究也有相似規(guī)律，黃原膠、HPMC對冷凍面團(tuán)的持氣能力提升有促進(jìn)作用[22]。結(jié)冷膠對冷凍面團(tuán)持氣能力的影響較其他3種添加劑相比提升效果不明顯，僅由0.05 mL/g提升至0.13 mL/g。

圖9 不同種類添加劑對產(chǎn)氣能力的影響Fig.9 Effect of different modifiers on gas production capacity

圖10 不同種類添加劑對持氣能力的影響Fig.10 Effect of different modifiers on gas holding capacity

3 結(jié)語

通過對不同凍藏時間（0、90、120、150 d）的冷凍華夫面團(tuán)水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、水分分布、酵母含量、酵母產(chǎn)氣能力、面團(tuán)持氣能力等指標(biāo)性能的研究，發(fā)現(xiàn)水分遷移和重結(jié)晶形成的機(jī)械損傷導(dǎo)致酵母活性降低、面團(tuán)持氣能力下降，產(chǎn)品品質(zhì)變差，降低冰晶體機(jī)械損傷和提升面團(tuán)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是改善冷凍面團(tuán)品質(zhì)的重要方法。研究了4種不同類型的添加劑（谷朊粉、黃原膠、HPMC、結(jié)冷膠）對冷凍面團(tuán)凍藏期間品質(zhì)的作用效果，發(fā)現(xiàn)谷朊粉和黃原膠的效果較佳，與對照相比，谷朊粉提升酵母含量131%，提升產(chǎn)氣能力210%，黃原膠提升酵母含量107%，提升產(chǎn)氣能力181%。