我國(guó)的醒發(fā)面食制品，如饅頭和包子，已有近兩千年的歷史。這些傳統(tǒng)食品一直備受消費(fèi)者的喜愛(ài)，因?yàn)樗鼈儾粌H容易消化，而且熱量較低，且富含營(yíng)養(yǎng)。隨著生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快，包括面包、蛋糕、餅干等各類(lèi)烘焙產(chǎn)品市場(chǎng)飛速發(fā)展，被認(rèn)為是世界上食品工業(yè)中最重要的行業(yè)之一。線下銷(xiāo)售的烘焙產(chǎn)品在門(mén)店放置過(guò)程中會(huì)發(fā)生水分散失、質(zhì)構(gòu)劣變等各種物理化學(xué)變化，導(dǎo)致產(chǎn)品的硬度增加、食用品質(zhì)下降，影響消費(fèi)者的整體接受度。

冷凍面團(tuán)技術(shù)是將面團(tuán)完成配料、和面、醒發(fā)、整形等環(huán)節(jié)后進(jìn)行冷凍處理，后續(xù)在需要的時(shí)候取出進(jìn)行蒸煮或烘烤制作產(chǎn)品。冷凍面團(tuán)技術(shù)延長(zhǎng)了面團(tuán)的保質(zhì)期，已在烘焙行業(yè)得到了廣泛使用，但冷凍和儲(chǔ)存過(guò)程中面團(tuán)品質(zhì)也會(huì)發(fā)生如面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞、酵母活性降低等劣變現(xiàn)象，進(jìn)而影響最終產(chǎn)品的品質(zhì)，尤其是在反復(fù)凍融后，冷凍面團(tuán)品質(zhì)劣變更為嚴(yán)重。

冷凍面團(tuán)品質(zhì)劣變機(jī)理

冷凍面團(tuán)生產(chǎn)過(guò)程中品質(zhì)下降的機(jī)理比較復(fù)雜，凍害主要發(fā)生在冷凍、冷凍貯藏、解凍過(guò)程中，在此過(guò)程中，面團(tuán)中的水形成小冰晶，小冰晶堆積形成大冰晶，冷鏈不完整造成的凍融循環(huán)等還會(huì)引發(fā)重結(jié)晶，這些都會(huì)造成機(jī)械損傷。引起冷凍面團(tuán)品質(zhì)劣變的主要原因包括淀粉顆粒的損傷、面筋蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的破壞、水分的遷移和再分布以及酵母活性的下降或喪失。

1、面筋蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的破壞

面筋是維持面團(tuán)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的主要成分，其三維網(wǎng)絡(luò)主要由麥谷蛋白和麥膠蛋白組成，它構(gòu)成面團(tuán)的骨架結(jié)構(gòu)，并賦予面團(tuán)彈性、韌性、延伸性等各種性能，且對(duì)面團(tuán)的持水性能起到?jīng)Q定性作用。在冷凍過(guò)程中，面團(tuán)的結(jié)構(gòu)以及功能特性發(fā)生改變，這主要是由于冰晶形成以及重結(jié)晶，會(huì)使二硫鍵出現(xiàn)斷裂，從而造成麥谷蛋白大分子聚合體解聚和蛋白質(zhì)的構(gòu)象改變，內(nèi)部疏水性基團(tuán)暴露出來(lái)；同時(shí)，面筋蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生變化，最終導(dǎo)致面筋網(wǎng)絡(luò)的破壞。

2、淀粉顆粒的損傷

在未冷凍面團(tuán)中，面筋-淀粉基質(zhì)結(jié)構(gòu)緊密，球形淀粉顆粒與面筋基質(zhì)之間存在著緊密的相互作用，導(dǎo)致顆粒嵌入基質(zhì)中。經(jīng)過(guò)冷凍貯藏后，淀粉中的水分子結(jié)冰產(chǎn)生膨脹壓力，這種微機(jī)械力破壞小麥淀粉顆粒結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致淀粉顆粒與面筋逐漸分離并受損。淀粉受損會(huì)使面團(tuán)的吸水能力增加，尤其是高水平受損的淀粉會(huì)導(dǎo)致面團(tuán)黏度增加，影響面筋的彈性和伸展性。

冷凍過(guò)程中，淀粉顆粒結(jié)構(gòu)變化，可能導(dǎo)致淀粉重結(jié)晶和淀粉的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆的變化。此外，冷凍過(guò)程中的冰晶產(chǎn)生、水分競(jìng)爭(zhēng)和面筋網(wǎng)絡(luò)破壞都會(huì)減弱蛋白質(zhì)-淀粉分子之間的相互作用。冷凍過(guò)程中，受損淀粉顆粒含量的增加和淀粉結(jié)晶區(qū)的重排變化會(huì)導(dǎo)致冷凍面團(tuán)中心的硬度增加，同時(shí)面團(tuán)的比體積下降，咀嚼性下降。

3、水分的遷移和再分布

冷凍面團(tuán)中水分的分布和水與面筋-淀粉基質(zhì)之間的相互作用有很大關(guān)系。冷凍面團(tuán)中與面筋-淀粉基質(zhì)結(jié)合不緊密的非流動(dòng)水，在冷凍貯藏過(guò)程中會(huì)重新分布，可能是因?yàn)槔鋬鲈斐擅鎴F(tuán)中破損淀粉增多，其與面筋蛋白競(jìng)爭(zhēng)吸水，導(dǎo)致冷凍面團(tuán)中這部分水分從面筋轉(zhuǎn)移到淀粉區(qū)域。面筋蛋白對(duì)整個(gè)面團(tuán)的持水能力起著決定性作用，而面筋受損會(huì)增加冷凍水的含量。

冷凍面團(tuán)中水分的含量和分布情況決定了冰晶的大小、形狀、數(shù)量和重結(jié)晶能力，進(jìn)而影響著面筋蛋白的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、淀粉顆粒結(jié)構(gòu)、酵母活性和產(chǎn)氣能力。面團(tuán)在冷凍過(guò)程中發(fā)生的水分遷移造成的自由水含量的顯著增加有利于冰晶生長(zhǎng)和重結(jié)晶的形成。冰晶的產(chǎn)生導(dǎo)致面筋蛋白被破壞、淀粉顆粒釋放和失水率上升。

4、酵母活性的下降或喪失

面團(tuán)冷凍過(guò)程中體系中的水逐漸形成冰晶，冰晶的形成會(huì)損傷酵母細(xì)胞的細(xì)胞膜，可能導(dǎo)致細(xì)胞死亡，進(jìn)而減少酵母細(xì)胞的數(shù)量，導(dǎo)致產(chǎn)氣能力下降，在此過(guò)程酵母細(xì)胞釋放出的大量還原性物質(zhì)，如谷胱甘肽等，還原性的谷胱甘肽具有將面筋蛋白中的二硫鍵還原為巰基的能力，從而對(duì)面筋蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)造成負(fù)面影響。導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)中鹽離子、糖分子和其他小分子物質(zhì)濃度升高，進(jìn)而使細(xì)胞內(nèi)的滲透壓增加，導(dǎo)致細(xì)胞快速失去水分、活性降低甚至死亡。由于酵母細(xì)胞的活力下降，導(dǎo)致產(chǎn)氣量減少并延長(zhǎng)發(fā)酵時(shí)間，最終導(dǎo)致面團(tuán)的體積減小，品質(zhì)下降。

影響冷凍面團(tuán)及其制品品質(zhì)的因素

影響冷凍面團(tuán)及其制品品質(zhì)的因素主要有面粉品質(zhì)和酵母品質(zhì)、面團(tuán)水分、冷凍工藝、改良劑等。

1、面粉品質(zhì)

面粉筋力大小是影響冷凍面團(tuán)品質(zhì)的關(guān)鍵因素，面筋蛋白能形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，對(duì)維持面團(tuán)黏彈性、吸水性、延展性和持氣性等起到?jīng)Q定性作用，其品質(zhì)優(yōu)劣也直接決定了面制品的最終食用品質(zhì)。如使用筋力較高的面粉，可以給面團(tuán)提供足夠的面筋強(qiáng)度和彈性，從而減弱冷凍冷藏條件對(duì)面團(tuán)持氣性的破壞程度。

研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)面粉中谷蛋白與醇溶蛋白質(zhì)量比為1:2時(shí)，制作的饅頭比容、硬度及感官評(píng)分較佳，且饅頭劣變速度明顯低于其他組別，這是由于適量的面筋蛋白組分能起到加強(qiáng)饅頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的作用。

2、酵母品質(zhì)

酵母在低溫下的生存能力與冷凍面團(tuán)的發(fā)酵時(shí)間、面制品的比容、硬度、咀嚼性和內(nèi)部的疏松結(jié)構(gòu)具有相關(guān)性，對(duì)速凍發(fā)酵類(lèi)面制品的質(zhì)量影響較大。酵母在冷凍過(guò)程中經(jīng)受著滲透壓、溫度和氧化等環(huán)境脅迫，遭受損傷，甚至破裂死亡并釋放谷胱甘肽，導(dǎo)致面團(tuán)結(jié)構(gòu)被破壞，面團(tuán)內(nèi)部不能形成較好的海綿狀結(jié)構(gòu)。使用干酵母能有效減少冷凍前的發(fā)酵，有利于冷凍面團(tuán)凍藏穩(wěn)定，且酵母一般多添加0.5倍左右。此外，選育耐冷凍酵母也可提高面團(tuán)的凍藏穩(wěn)定性。

3、面團(tuán)水分

面團(tuán)中水分的狀態(tài)、含量和分布與面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成密切相關(guān)，對(duì)冷凍面團(tuán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、物化性質(zhì)及熟制后感官品質(zhì)有著很大的影響。面粉需要充分吸水形成蛋白網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，但加水量過(guò)多，多余的水分不會(huì)被吸收，導(dǎo)致可凍結(jié)水含量增加，凍藏后形成大冰晶，會(huì)損害酵母和面團(tuán)結(jié)構(gòu)；加水量過(guò)少則會(huì)導(dǎo)致面筋結(jié)構(gòu)變脆，穩(wěn)定性變差。

4、冷凍工藝

冷藏溫度越低、冷凍速度越快時(shí)，形成的冰晶顆粒越小越均勻，面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞的程度就越低；慢速冷凍時(shí)則會(huì)形成大小不一和分布不均的冰晶，對(duì)冷凍面團(tuán)品質(zhì)的影響較大。如果貯藏過(guò)程中溫度波動(dòng)幅度超過(guò)5℃，面團(tuán)品質(zhì)就會(huì)顯著降低。研究認(rèn)為最 佳冷凍速率為-3.19℃/min，最 佳冷凍溫度為-20℃。如果冷凍速率大于最 佳速率，酵母損傷的原因主要為胞內(nèi)冷凍，如果冷凍速率小于最 佳速率，主要原因則為溶液效應(yīng)，冷凍溫度低于-20℃時(shí)容易造成大量酵母死亡。

5、改良劑

改良劑能夠改善面團(tuán)及其制品品質(zhì)、延長(zhǎng)食品貨架期，在速凍面制食品的生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。大部分添加劑都是通過(guò)改變面團(tuán)的組成或者結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)改善面團(tuán)品質(zhì)的目的。 常見(jiàn)的冷凍面團(tuán)改良劑有多糖類(lèi)、蛋白質(zhì)類(lèi)、乳化劑和其他類(lèi)等，作用機(jī)理各不相同，實(shí)際運(yùn)用中通常將多種改良劑復(fù)配使用。

參考資料：

[1]忻晨,周銳麗,龔方圓.改良劑對(duì)冷凍面團(tuán)品質(zhì)影響的研究進(jìn)展[J].食品與機(jī)械,2023,39(03):217-225.

[2]王萌蕾,劉曉偉.預(yù)醒發(fā)冷凍面團(tuán)品質(zhì)劣變及改良機(jī)制的研究進(jìn)展[J].中國(guó)食品添加劑,2024,35(10):247-255.

作者簡(jiǎn)介：

小泥沙，食品科技工作者，食品科學(xué)碩士，現(xiàn)就職于國(guó)內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司，從事?tīng)I(yíng)養(yǎng)食品的開(kāi)發(fā)與研究。