冷凍面團(tuán)生產(chǎn)工藝的研究

馬永強(qiáng)，朱 姝，宋紅霞，張 瀾，馬 蕊

（哈爾濱商業(yè)大學(xué) 食品工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 50076）

面包是深受大眾喜愛的方便食品，由于其易老化且貨架期短的原因，儲(chǔ)運(yùn)和銷量受到了限制[1]。面包的老化會(huì)出現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值下降、風(fēng)味變劣、易掉渣的現(xiàn)象，面包的新鮮度具有一定的競(jìng)爭(zhēng)力，冷凍面團(tuán)的生產(chǎn)解決了此類難題，同時(shí)調(diào)控了面包的配方、發(fā)酵等生產(chǎn)工藝，節(jié)省了資金和勞動(dòng)力。冷凍面團(tuán)的生產(chǎn)技術(shù)影響了面包烘焙的風(fēng)味及品質(zhì)[2]。冷凍技術(shù)主要是從面粉類型、冷凍條件、解凍條件和抗凍酵母等方面考慮，冷凍面團(tuán)的大小、冷凍時(shí)間等對(duì)面團(tuán)的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)具有影響，而解凍導(dǎo)致面團(tuán)的雙軸拉伸度增大，因此，冷凍面團(tuán)的工藝條件決定了面包的質(zhì)量[3]。

酵母作為一種生物疏松劑，使面團(tuán)膨松、富有彈性，同時(shí)賦予了面包特有的風(fēng)味[4]。它首先利用面團(tuán)中的單糖和蔗糖產(chǎn)生CO2，氣體被面團(tuán)中的面筋包圍，促進(jìn)了面團(tuán)的膨脹，發(fā)酵產(chǎn)物形成了面包的良好風(fēng)味。在酵母生長(zhǎng)、發(fā)酵的同時(shí)，面粉中的β-淀粉酶將面粉中的淀粉轉(zhuǎn)化為麥芽糖，同時(shí)菌體自身分泌的麥芽糖酶和蔗糖酶促進(jìn)了麥芽糖和蔗糖的分解，為酵母進(jìn)一步生長(zhǎng)發(fā)酵提供了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[5]。基于此原理并結(jié)合已有研究，優(yōu)化冷凍面團(tuán)的生產(chǎn)工藝，以期達(dá)到提升面包品質(zhì)的效果，冷凍面團(tuán)生產(chǎn)過程中的冷凍解凍條件及配方對(duì)面包品質(zhì)的研究尤為重要。冷凍面團(tuán)生產(chǎn)工藝的研究為烘焙行業(yè)的發(fā)展具有重要作用[6]。

1 材料與方法

1.1 原料與方法

酵母，樂斯福（明光） 有限公司提供；高筋粉，北京古船食品有限公司提供；大麥芽、小米、精鹽、面包添加劑、黃油、白砂糖，均為市售；次甲基蘭，上海試劑三廠提供；濃硫酸，哈爾濱新達(dá)化工廠提供；碘液、乙醇，哈爾濱新春化工廠提供；草酸銨、結(jié)晶紫，北京化工廠提供。

722型分光光度計(jì)，上海精密科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；光照培養(yǎng)箱、手持糖度計(jì)、電熱恒溫培養(yǎng)箱、無(wú)菌操作臺(tái)，上海一恒科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；烘焙箱，上?；▓@炊具制造廠產(chǎn)品；醒發(fā)箱，北京佳麗食品廠產(chǎn)品；電熱手提式壓力蒸汽消毒器，北京金北德工貿(mào)易有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 基礎(chǔ)面團(tuán)的制備

（1） 冷凍面團(tuán)制備基本配方。以面粉為基準(zhǔn)量，各種原料添加量依次為白砂糖10%，酵母2%，食鹽0.8%，水60%，奶油3%，蛋黃5%，面包改良劑1%，脫脂奶粉3%。

（2） 冷凍面團(tuán)制備工藝流程。原輔料稱量→面團(tuán)的調(diào)制→分塊→前發(fā)酵→分塊→整形→急凍→貯藏→解凍→后醒發(fā)→焙烤。

（3） 操作要點(diǎn)。按基本配方稱取原輔料，先慢速攪拌2 min，再快速攪拌6 min至面筋擴(kuò)展為七成，將面團(tuán)松弛5 min后，分割為50 g/個(gè)，整形后裝入塑料包裝袋中。預(yù)醒發(fā)至三成，將分割好的面團(tuán)放入冰柜的冷凍室內(nèi)，在30 min內(nèi)使面團(tuán)中心溫度低于-10℃，速凍后的面團(tuán)放入塑料袋并封口，放入冷庫(kù)（-18℃） 中保存待用。采用室溫解凍法，放置于室溫解凍，待面團(tuán)解凍完（面團(tuán)中心0℃），表面微濕或剛好變干即進(jìn)行發(fā)酵，解凍后再次醒發(fā)至原體積的2倍，烘烤時(shí)間10 min，面火溫度220℃，底火溫度200℃[7]。

1.2.2 酵母菌的培養(yǎng)

（1） 培養(yǎng)基的制備。麥芽粉→浸漬→靜置→取上層水→過濾→分裝→滅菌→保存→備用。

（2） 生長(zhǎng)曲線的繪制。酵母經(jīng)活化后接種，采用光密度法繪制菌株生長(zhǎng)曲線[8]。

1.2.3 冷凍面團(tuán)冷凍工藝的研究

（1） 面團(tuán)溫度曲線測(cè)定。按照1.2.1中方法調(diào)制面團(tuán)分塊定型，面團(tuán)于-20℃下冷凍，每隔5 min測(cè)量記錄溫度，繪制面團(tuán)凍結(jié)溫度曲線；冷凍3 h后，置于30℃恒溫箱中解凍，每隔5 min測(cè)量記錄溫度，繪制面團(tuán)解凍溫度曲線。

（2） 冷凍工藝對(duì)面包品質(zhì)的影響。按照1.2.1中方法調(diào)制面團(tuán)分塊定形，以比容為指標(biāo)，考查冷凍前5℃下靜置時(shí)間（10，15，20，25，30 min）、發(fā)酵時(shí)間 （0，10，20，30，40 min） 、解凍方式 （A：打開包裝，于38℃條件下解凍40 min；B：于38℃條件下解凍10 min后，打開包裝解凍30 min；C：于38℃條件下解凍20 min后，打開包裝解凍20 min；D：于38℃條件下解凍10 min后，打開包裝解凍30 min；E：于38℃條件下不開包裝解凍40 min）、不同解凍時(shí)間 （15，20，25，30，35 min） 、 后醒發(fā)條件（A：于38℃條件下醒發(fā)105 min；B：于38℃條件下醒發(fā)50 min后，32℃發(fā)酵55 min；C：32℃醒發(fā) 105 min） 、 解凍后醒發(fā)時(shí)間 （55，75，95，105，125 min）對(duì)烘焙后面包質(zhì)量的影響。

（3） 面包比容的測(cè)定。參照王世新[9]試驗(yàn)方法，面包的質(zhì)量記為m（g），面包的體積記為V（mL），則面包比容記為S（mL/g）。

計(jì)算公式為：

1.2.4 冷凍面團(tuán)配方對(duì)發(fā)酵活力單因素試驗(yàn)

按1.2.1中面團(tuán)基本配方，參照樊少飛等人[6]的試驗(yàn)方法，考查其中白砂糖添加量（5%，8%，11%，14%，17%）、食鹽添加量（0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%）、水添加量（45%，50%，55%，60%，65%）、酵母添加量（1.0%，1.5%，2.0%，2.5%，3.0%） 4個(gè)因素對(duì)面團(tuán)發(fā)酵活力的影響。

1.2.5 最佳面團(tuán)配比正交試驗(yàn)

基于單因素試驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)L9（34）正交表進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

表1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平設(shè)計(jì)/%

1.2.6 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)分析采用SPSS 17.0軟件，平行試驗(yàn)重復(fù)3次，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 酵母的生長(zhǎng)曲線

酵母生長(zhǎng)曲線見圖1。

圖1 酵母生長(zhǎng)曲線

由圖1可見，酵母在7～17 h（對(duì)數(shù)期） 時(shí)菌數(shù)擴(kuò)增速度較快，處于對(duì)數(shù)期與穩(wěn)定期過渡階段的菌體不僅代謝旺盛、活性高，而且繁殖較快，利于菌體的積累，所以選擇此培養(yǎng)時(shí)間下的菌體加入面團(tuán)中進(jìn)行發(fā)酵特性研究，保證了冷凍面團(tuán)的穩(wěn)定性[10]。

2.2 冷凍面團(tuán)冷凍工藝的研究

2.2.1 冷凍面團(tuán)凍結(jié)溫度曲線測(cè)定

（1） 冷凍面團(tuán)凍結(jié)溫度曲線測(cè)定。

面團(tuán)凍結(jié)溫度曲線見圖2。

圖2 面團(tuán)凍結(jié)溫度曲線

開始0～50 min時(shí)，凍結(jié)溫度迅速下降，溫度達(dá)到-10℃時(shí)凍結(jié)速度下降，80 min開始溫度達(dá)到平衡。面團(tuán)溫度15～0℃階段平均冷凍速率為0.5℃/min，此階段冷凍速率較為緩慢，面團(tuán)不能夠較快地穿過最大冰晶形成區(qū)，會(huì)產(chǎn)生大冰晶，從而損傷酵母細(xì)胞，同時(shí)對(duì)面筋網(wǎng)絡(luò)的損傷也較為明顯。冷凍時(shí)間過長(zhǎng)不利于酵母的存活，面團(tuán)在-1～-5℃最大冰晶形成區(qū)時(shí)，冷凍速率均一且形成冰晶小，有利于酵母存活率的穩(wěn)定[11]。

（2） 冷凍面團(tuán)解凍溫度曲線測(cè)定。

冷凍面團(tuán)解凍溫度曲線見圖3。

圖3 冷凍面團(tuán)解凍溫度曲線

由圖3可見，冷凍面團(tuán)在30℃下解凍速率均勻，面團(tuán)中心溫度從-5～0℃的速率均一，能較快地通過最大冰晶區(qū)，以減少大冰晶對(duì)面筋結(jié)構(gòu)和酵母的損傷，同時(shí)可節(jié)省時(shí)間。30℃后速率下降，因此解凍冷凍面團(tuán)采取30℃條件下進(jìn)行，可保證面團(tuán)的最佳品質(zhì)[12]。

2.2.2 冷凍工藝對(duì)面包品質(zhì)的影響

（1） 冷凍條件對(duì)面包品質(zhì)的影響。

冷凍前靜置時(shí)間對(duì)面包品質(zhì)的影響見圖4，冷凍前發(fā)酵時(shí)間對(duì)面包品質(zhì)的影響見圖5。

圖4 冷凍前靜置時(shí)間對(duì)面包品質(zhì)的影響

圖5 冷凍前發(fā)酵時(shí)間對(duì)面包品質(zhì)的影響

由圖4可見，前期10～25 min面包的比容隨靜置時(shí)間的延長(zhǎng)而變大，當(dāng)前靜止時(shí)間為25 min時(shí)比容最大，面包組織具有彈性，斷面氣孔均一，顏色呈淡棕且色澤均一、松軟適度，后期比容呈下降趨勢(shì)，這可能是由于靜置時(shí)間過長(zhǎng)，導(dǎo)致面包膨脹程度出現(xiàn)下降趨勢(shì)。因此采用冷凍前靜置時(shí)間為25 min，有利于面包品質(zhì)提升。

由圖5可見，發(fā)酵前期0～30 min的面包比容隨發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)而變大，30 min時(shí)比容達(dá)到最大值，面包品質(zhì)最佳。發(fā)酵后期面包比容變小，且速率逐步趨于平衡，這可能是由于發(fā)酵時(shí)間過長(zhǎng)，產(chǎn)生的CO2氣體破壞了面筋結(jié)構(gòu)，面包的持水力也隨之下降，適宜的發(fā)酵時(shí)間使得面團(tuán)發(fā)酵充分，同時(shí)發(fā)酵產(chǎn)物也賦予了面包獨(dú)特的風(fēng)味，因此冷凍前發(fā)酵時(shí)間為30 min[13]。

（2） 解凍方式對(duì)冷凍面團(tuán)面包品質(zhì)的影響。

解凍方式對(duì)冷凍面團(tuán)面包品質(zhì)的影響見圖6，解凍時(shí)間對(duì)冷凍面團(tuán)面包品質(zhì)的影響見圖7。

圖6 解凍方式對(duì)冷凍面團(tuán)面包品質(zhì)的影響

圖7 解凍時(shí)間對(duì)冷凍面團(tuán)面包品質(zhì)的影響

由圖6和圖7可見，解凍方式對(duì)冷凍面團(tuán)面包質(zhì)量的影響，5種解凍方式對(duì)面包的比容具有差異，且呈下降趨勢(shì)，在同一溫度下打開包裝條件下的比容值更大，A組的比容達(dá)到最大值，色澤、形狀和疏松度較好，故解凍方式采用打開包裝，于38℃條件下解凍40 min的方式。30℃下比容隨解凍時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，當(dāng)解凍時(shí)間達(dá)30 min后比容呈下降趨勢(shì)，此時(shí)面包并未出現(xiàn)褶皺和干裂現(xiàn)象，因此確定解凍時(shí)間為30 min。

（3） 醒發(fā)條件對(duì)冷凍面團(tuán)面包品質(zhì)的影響。

醒發(fā)方式對(duì)面包品質(zhì)的影響見表2，解凍后醒發(fā)時(shí)間對(duì)冷凍面團(tuán)面包品質(zhì)的影響見圖8。

表2 醒發(fā)方式對(duì)面包品質(zhì)的影響

圖8 解凍后醒發(fā)時(shí)間對(duì)冷凍面團(tuán)面包品質(zhì)的影響

由表2可見，醒發(fā)條件對(duì)面包品質(zhì)影響不同，在不影響面團(tuán)品質(zhì)的前提下延長(zhǎng)醒發(fā)時(shí)間，會(huì)使面包具有更為豐富的風(fēng)味物質(zhì)。適宜的醒發(fā)條件可以使面筋蛋白膨脹充分，酵母產(chǎn)氣均勻。采用32℃條件下醒發(fā)105 min的方式面包比容最大，故在醒發(fā)溫度為32℃條件下醒發(fā)105 min較好。

由圖8可見，面包比容隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增大，當(dāng)超過115 min后面包出現(xiàn)內(nèi)部質(zhì)地不均一、表面褶皺、酸味過重的現(xiàn)象，通過比較選取醒發(fā)時(shí)間105 min。

2.3 冷凍面團(tuán)配方對(duì)發(fā)酵活力單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.3.1 白砂糖添加量對(duì)冷凍面團(tuán)發(fā)酵活力的影響

白砂糖添加量對(duì)冷凍面團(tuán)發(fā)酵活力的影響見圖9。

圖9 白砂糖添加量對(duì)冷凍面團(tuán)發(fā)酵活力的影響

白砂糖對(duì)面團(tuán)的產(chǎn)氣力具有抑制作用，白砂糖添加量影響了面包的口感和著色問題，可為酵母提供一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，結(jié)果呈下降趨勢(shì)是由于白砂糖的添加量會(huì)影響酵母的活力，添加量過高抑制酵母繁殖，導(dǎo)致面包發(fā)酵效果下降，而面包的口感是評(píng)價(jià)面包品質(zhì)的因素之一，甜味適中的面包更適合大眾的口味，綜合發(fā)酵活力和口感的考慮采用11%的白砂糖添加量[6]。

2.3.2 食鹽添加量對(duì)冷凍面團(tuán)發(fā)酵活力的影響

食鹽添加量對(duì)冷凍面團(tuán)發(fā)酵活力的影響見圖10。

圖10 食鹽添加量對(duì)冷凍面團(tuán)發(fā)酵活力的影響

由圖10可見，隨著食鹽添加量的增加，發(fā)酵活力呈下降趨勢(shì)，且幅度較大。面團(tuán)的產(chǎn)氣量下降，而食鹽對(duì)面筋的形成有促進(jìn)作用，使結(jié)構(gòu)具有彈性，組織均一，同時(shí)增強(qiáng)了面團(tuán)的持氣力。綜合考慮到面包的口感，采用0.5%的食鹽添加量[6]。

2.3.3 水添加量對(duì)冷凍面團(tuán)發(fā)酵活力的影響

水添加量對(duì)冷凍面團(tuán)發(fā)酵活力的影響見圖11。

圖11 水添加量對(duì)冷凍面團(tuán)發(fā)酵活力的影響

由圖11可見，面團(tuán)發(fā)酵活力隨著含水量的增加而變大，當(dāng)水添加量達(dá)到65%時(shí)發(fā)酵活力反而降低，冷凍面團(tuán)中含水量大會(huì)導(dǎo)致面團(tuán)中游離水含量的增加，從而使面團(tuán)在凍存及解凍過程中更易形成大冰晶，損傷酵母及面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，致使酵母產(chǎn)氣力下降。在45%～50%的水添加量時(shí)面團(tuán)較干，彈性差且不易搓圓，表皮易開裂；而水添加量為55%～65%時(shí)面團(tuán)易成形且發(fā)酵活力好，水添加量達(dá)到65%時(shí)面團(tuán)過稀，不易成形，且發(fā)酵活力降低。綜合考慮采用水添加量為60%[6]。

2.3.4 酵母添加量對(duì)冷凍面團(tuán)發(fā)酵活力的影響

酵母添加量對(duì)冷凍面團(tuán)發(fā)酵活力的影響見圖12。

圖12 酵母添加量對(duì)冷凍面團(tuán)發(fā)酵活力的影響

由圖12可見，酵母添加量1%～2.5%時(shí)，面團(tuán)發(fā)酵活力隨酵母添加量的增加而變大，添加量達(dá)到2.5%后，發(fā)酵活力呈下降趨勢(shì)，由于酵母添加量過高，產(chǎn)氣量過多，面包的氣孔不均勻且較大，出現(xiàn)面團(tuán)塌陷的現(xiàn)象，發(fā)酵味重呈酸味，影響面包品質(zhì)。綜合考慮采用的酵母添加量為2.5%。

2.4 冷凍面團(tuán)最佳配方的確定

冷凍面團(tuán)配方正交試驗(yàn)見表2，方差分析見表3。

表2 冷凍面團(tuán)配方正交試驗(yàn)

最優(yōu)組合為A2B1C3D3，但此方案并沒有出現(xiàn)在正交試驗(yàn)中，進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，平行3次，結(jié)果顯示比容為 4.7±0.05 mL/g。

3 結(jié)論

冷凍面團(tuán)生產(chǎn)工藝研究表明，冷凍解凍條件為冷凍前靜置時(shí)間25 min，冷凍前發(fā)酵時(shí)間30 min，冷凍溫度-20℃，解凍方式采用解開包裝，在30℃下解凍30 min，在溫度32℃、相對(duì)濕度95%條件下醒發(fā)105 min；冷凍面團(tuán)最佳配方為白砂糖添加量10%，食鹽添加量0.5%，水添加量60%，酵母添加量2.5%，奶油添加量3%，蛋黃添加量5%，面包改良劑添加量1%，脫脂奶粉添加量3%。為冷凍面團(tuán)技術(shù)應(yīng)用于面包烘焙行業(yè)提供依據(jù)，對(duì)于工業(yè)化生產(chǎn)及發(fā)展起到重要作用。

表3 方差分析