大米多肽對冷凍面團(tuán)發(fā)酵特性及饅頭品質(zhì)的影響

李素云，李星科，張華，張艷艷，劉興麗，王宏偉

(鄭州輕工業(yè)大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院，河南 鄭州，450002)

冷凍面團(tuán)是指將面坯制成成品或半成品，貯藏于凍藏環(huán)境中，待需用時將其解凍再進(jìn)行后續(xù)工藝直至成為成品[1]。此技術(shù)最先起源于歐美國家面包的制作，由于其工藝使產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化，能夠?yàn)橄M(fèi)者提供更加新鮮、安全的食品，因此具有很大的發(fā)展前景。但是不足之處是面團(tuán)內(nèi)部的冰晶隨著凍藏時間的延長而增大，導(dǎo)致面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)遭到破壞，降低面團(tuán)持氣性，使得饅頭品質(zhì)下降。并且冰晶增大形成的表面張力會導(dǎo)致酵母菌細(xì)胞破裂，從而使發(fā)酵能力下降[2-3]。RIBOTTA等[4]發(fā)現(xiàn)添加乳化劑可使冷凍面團(tuán)具有更好的流變學(xué)特性，生產(chǎn)出的饅頭品質(zhì)也有所改善; 王璇等[5]發(fā)現(xiàn)黃原膠、阿拉伯膠等膠類物質(zhì)的添加能增強(qiáng)面團(tuán)的抗拉伸性；ALI等[6]研究的乳清抗凍蛋白來提高冷凍面團(tuán)的抗凍性。但是關(guān)于多肽對冷凍面團(tuán)的發(fā)酵特性和制品品質(zhì)影響較少。

本實(shí)驗(yàn)選用大米多肽添加進(jìn)冷凍面團(tuán)中探究大米多肽對冷凍面團(tuán)以及冷凍饅頭的影響。假設(shè)大米多肽的抗凍機(jī)理可能存在于兩方面。一方面是大米多肽的添加會影響凍結(jié)過程中冰晶的生長抑制重結(jié)晶，大米多肽序列中的親、疏水氨基酸可能通過羥基或疏水相互作用與冰晶棱面相結(jié)合，從而抑制冰晶生長；另一方面是多肽的添加能夠給酵母細(xì)胞提供充足的營養(yǎng)。由此可見，將大米多肽加入冷凍面團(tuán)中，既提高了產(chǎn)品營養(yǎng)價值，又能提升產(chǎn)品的品質(zhì)特性。本研究采用質(zhì)構(gòu)儀和低頻率核磁共振成像儀等多種檢測手段，綜合分析多肽對于冷凍面團(tuán)及饅頭制品特性的影響，驗(yàn)證上述理論假設(shè)，也為冷凍面團(tuán)技術(shù)在饅頭加工中的應(yīng)用提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

小麥粉，鄭州市金苑面業(yè)有限公司；酵母，安琪酵母股份有限公司；大米多肽，西安澤朗生物有限公司。

NMI20核磁共振儀成像儀，上海紐邁電子科技有限公司；TA new plus質(zhì)構(gòu)儀，上海瑞玢國際貿(mào)易有限公司；HA-3482A全自動和面機(jī)，克萊美思機(jī)電科技有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 添加大米多肽冷凍面團(tuán)以及饅頭產(chǎn)品的制備

選用小麥粉360 g，糖19 g，干酵母3.6 g，水186 mL作為基本配方。在此配方中分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0、4%、8%的大米多肽(分子質(zhì)量<500 Da；由酶解的上清液冷凍干燥制備；含肽質(zhì)量分?jǐn)?shù)90.68%)。將和面機(jī)調(diào)至中速(120～200 r/min)攪拌面團(tuán)10 min，隨之將面團(tuán)分切均勻后用保鮮膜包裹后置于-20 ℃凍藏，凍融時間分別為0、 2、 4、 6、 8 d。將冷凍面團(tuán)取出后解凍，在20 ℃的恒溫箱中放置30 min，隨后放入溫度為35 ℃，濕度為85%的醒發(fā)箱中醒發(fā)2 h，醒發(fā)搓圓后進(jìn)行2次醒發(fā)，時長為30 min。將制作好的饅頭在室溫下冷卻1 h，以備后續(xù)數(shù)據(jù)的測定。

1.2.2 冷凍饅頭比容測定

參照GB/T 21118—2007[7]進(jìn)行。通過排體積法測定冷凍饅頭的體積。每個樣品測定3次，取平均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1.2.3 大米多肽對冷凍面團(tuán)發(fā)酵力的影響

取冷凍面團(tuán)樣品解凍揉捏均勻后，放入100 mL 量筒底部，記錄初始體積。將量筒放置于35.0 ℃、濕度85%的恒溫恒濕箱中進(jìn)行發(fā)酵，每隔0.5 h 測定1次面團(tuán)的體積，發(fā)酵 4 h。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行3次重復(fù)，取平均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1.2.4 大米多肽對冷凍饅頭水分遷移的影響

利用低頻核磁共振成像儀測定冷凍饅頭水分遷移情況。所用核磁共振儀測試參數(shù)設(shè)定如表1所示。將處理好的樣品放入線圈中，采集得到面團(tuán)的弛豫時間和峰面積。每組設(shè)立10個平行數(shù)據(jù)進(jìn)行測定，最終取平均值進(jìn)行結(jié)果分析。

表1 核磁共振儀操作參數(shù)設(shè)定Table 1 Parameters of NMR in the study

1.2.5 大米多肽對冷凍饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響

采用質(zhì)構(gòu)儀測定冷凍饅頭的質(zhì)構(gòu)特性，包括硬度、彈性、黏聚性、咀嚼性。樣品處理成30 mm×15 mm×10 mm的大小。采用平底柱形探頭P36R進(jìn)行TPA測試，質(zhì)構(gòu)儀操作參數(shù)設(shè)定如表2所示，每組設(shè)立8個平行數(shù)據(jù)測定，取平均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

表2 質(zhì)構(gòu)儀參數(shù)設(shè)定Table 2 Parameters of texture analyzer in the study

2 結(jié)果與分析

2.1 不同大米蛋白多肽添加比例對冷凍饅頭比容的影響

由圖1分析可知，冷凍饅頭的比容隨凍融時間的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。凍融前4 d大米多肽的添加對于冷凍饅頭的影響并不大。從第4天開始，對照組的比容呈直線下降，而添加大米多肽組的下降相對來說較為緩慢。從凍融第4～8天，添加量為4%、8%的饅頭比容分別為從4.24、4.14 mL/g下降到3.56、3.41 mL/g，而對照組饅頭比容從4.31 mL/g下降到3.30 mL/g。因此大米多肽的添加能延緩在冷凍過程中由于重結(jié)晶對于面筋結(jié)構(gòu)以及酵母細(xì)胞活性的破壞。添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的大米多肽效果最佳；而添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%的實(shí)驗(yàn)組，在第8天后比容逐漸下降，這可能由于過量的大米蛋白多肽吸水性增大，導(dǎo)致面團(tuán)內(nèi)部的麥膠蛋白含量較高，但麥谷蛋白含量不足，不能形成牢固的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所以持氣性下降，比容趨于穩(wěn)定[8-9]。

2.2 添加大米多肽對冷凍面團(tuán)發(fā)酵力的影響

由于冷凍過程中發(fā)生重結(jié)晶產(chǎn)生大小不一的冰晶體，較大冰晶體會使酵母細(xì)胞破裂導(dǎo)致發(fā)酵能力下降，同時隨著凍融時間的增加以及凍藏環(huán)境溫度的變化，面筋結(jié)構(gòu)受到損害，持氣性以及膨脹能力下降[10]。圖2為不同多肽添加量對冷凍面團(tuán)發(fā)酵力影響。

由圖2可知，面團(tuán)發(fā)酵體積隨時間的延長先增加后逐漸趨于穩(wěn)定。結(jié)果表明，凍融達(dá)到4 d時，大米多肽對于冷凍面團(tuán)的保護(hù)作用才顯現(xiàn)出來。凍融第6天時，添加大米多肽的冷凍面團(tuán)發(fā)酵力在2 h后顯著增大，凍融第8天時，添加大米多肽的冷凍面團(tuán)在發(fā)酵1～2 h時的發(fā)酵力也顯著超過對照組，經(jīng)過4 h發(fā)酵，添加大米多肽(質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%、8%)的冷凍面團(tuán)發(fā)酵體積分別為73.67和78.69 mL，而對照組冷凍面團(tuán)的發(fā)酵體積為60.85 mL。由此可見，添加大米多肽能夠有效緩解冷凍對發(fā)酵能力的影響，原因可能是大米多肽的添加抑制冷凍對二硫鍵結(jié)構(gòu)的破壞，也能抑制冰晶重結(jié)晶，且抑制效果隨著多肽添加量的增加而增強(qiáng)[11]。

圖1 不同大米蛋白多肽添加量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))對冷凍饅頭比容的影響Fig.1 Effect of different rice polypeptide addition ratio on fermentation ability of frozen dough

a-凍融第2天；b-凍融第4天；c-凍融第6天；d-凍融第8天圖2 不同大米多肽添加量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))對冷凍面團(tuán)發(fā)酵能力的影響Fig.2 Effect of different rice peptide addition ratio on fermentation ability of frozen dough

2.3 添加大米多肽對冷凍饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響

大米多肽的添加對于冷凍饅頭質(zhì)構(gòu)(硬度、黏聚性、彈性和咀嚼性)的影響如表3所示。隨著凍融時間的增加，硬度、彈性和咀嚼性均呈下降趨勢，黏聚性呈上升趨勢。當(dāng)凍融第8天時，與對照組相比，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%大米多肽的饅頭硬度由 482.31下降到346.07，降低了8.67%； 彈性由0.463下降到0.403，降低了5.41%； 咀嚼性由425.06下降到323.17，降低了0.67%。這些指標(biāo)的下降減緩可能是由于大米多肽的添加可以抑制凍融過程中冰晶形成或抑制重結(jié)晶[12]。另外添加大米多肽的冷凍面團(tuán)也可以減緩饅頭黏聚性的上升。添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的大米多肽的饅頭在凍融第8天其黏聚性由0.844 67上升至0.877 33，與對照組相比，黏聚性減緩了4.01%。原因可能是凍融會使面筋結(jié)構(gòu)被破壞，面團(tuán)的持水性下降，相應(yīng)饅頭的黏聚性上升，而大米多肽的添加具有防止水分遷移的作用，從而對饅頭的黏聚性上升具有減緩作用。但是過量添加大米多肽(8%)，延緩饅頭黏聚性上升能力減小，原因可能是過量的可溶性多肽本身在凍融過程中出現(xiàn)重結(jié)晶現(xiàn)象。

2.4 添加大米多肽對冷凍面團(tuán)水分遷移的影響

由表4可知，隨著凍融時間的增加，弛豫時間逐漸增大。當(dāng)凍融時間達(dá)到6 d時，添加4%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))大米多肽組的T22、T23弛豫時間分別為7.803、19.496 ms，A22、A23、A總分別為4 775.872、76.689以及6 419.874；添加8%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))大米多肽組的T22、T23弛豫時間為8.002、21.733 ms，A22、A23、A總分別為4 900.142、83.431以及6 522.397；而對照組的T22、T23弛豫時間為8.065、21.968 ms，A22、A23、A總分別為4 265.832、75.973、6 327.538。說明大米多肽的添加能夠明顯抑制水分的遷移，推測原因可能是多肽在凍融過程能夠起到與水分結(jié)合，防止水分遷移與流失、維持產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、提高持氣性和持水率、控制水分遷移[13-14]的作用。但是8%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))多肽添加組對水分遷移抑制效果不如4%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，這可能是由于過量添加多肽導(dǎo)致面團(tuán)吸水量增大，面筋蛋白結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，導(dǎo)致持氣性變差[15]。

表3 大米多肽添加量對冷凍饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 3 Effect of different rice peptide addition ratio on texture characteristics of frozen steamed bread

注：同類不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)(下同)

表4 大米多肽對冷凍面團(tuán)水分遷移的影響Table 4 Effect of different rice peptide addition ratio on water migration of frozen dough

3 結(jié)論

面團(tuán)在冷凍過程中，面筋蛋白結(jié)構(gòu)和酵母活性受到損傷導(dǎo)致面團(tuán)發(fā)酵能力下降，孔隙結(jié)構(gòu)大小分布不均勻使得持氣性下降，進(jìn)而使冷凍面團(tuán)制品的感官和質(zhì)構(gòu)特性發(fā)生不良變化。本研究通過添加不同比例的大米多肽，研究其對冷凍面團(tuán)發(fā)酵力及其制品的比容、質(zhì)構(gòu)特性和水分遷移的影響，得到以下結(jié)論。

(1)經(jīng)凍藏及凍融處理后，添加大米多肽的冷凍面團(tuán)的發(fā)酵力高于未添加大米多肽的冷凍面團(tuán)，而且發(fā)酵能力與多肽的添加量成正比。

(2)添加4%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的大米多肽冷凍面團(tuán)制備的饅頭其硬度、咀嚼性、彈性下降，延緩黏聚性的上升。

(3)大米多肽添加對冷凍面團(tuán)制備饅頭質(zhì)構(gòu)特性影響的原因是組織冷凍過程中水分遷移。添加4%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))大米多肽的冷凍饅頭中水分結(jié)合力最強(qiáng)，水分遷移與流失程度最低。