基于不同熟制方式的發(fā)面餅凍藏品質變化機制

彭曉茹，李雪琴，潘 麗

（河南工業(yè)大學糧油食品學院，河南 鄭州 450001）

發(fā)酵面制品因水分質量分數(shù)較大，在常溫儲存過程中易滋生微生物，造成面制品新鮮度以及品質發(fā)生劣化，從而使面制品的保質期大大縮短[1]。隨著我國經濟與交通的快速發(fā)展，利用冷凍貯藏來延長貨架期已經成為面制品普遍的保存方式。凍藏雖然能夠有效延緩面制品的品質劣變，但其整體的品質與直接制作的面制品仍有一定差距，在凍藏過程中面制品也會發(fā)生冷凍皺縮、體積變小、口感變干等變化導致面制品的品質下降[2]。

近些年，對于冷凍以及冷凍貯藏的研究，大多集中在對冷凍面團品質的影響上[3]。有研究表明，利用冷凍面團制作出的面制品的比容下降，其原因可能是在冷凍過程中酵母活性下降導致[4]。盡管不少學者為減少酵母活性對面制品品質的影響而選擇耐凍型酵母[5]，但在冷凍條件下保持酵母活性存在一定的難度；也有研究人員在面制品中加入改良劑來延緩面制品在凍藏期間的品質劣變[6]；更好的方法可能是利用預熟制進行面制品保鮮，延長面制品的貨架期。Debonne等[7]對預熟制面包與普通面包的工藝條件進行了研究，結果表明預熟制時間對完全熟制的面包品質有顯著影響，預熟制面包的貯藏溫度對面包的質構特性影響較大，而預烘焙面包的體積不受預熟制時間、蒸汽量以及貯藏溫度的影響。對于蒸制或烤制的發(fā)酵面制品，研究單一熟制方式對某種面制品（饅頭、面包）凍藏期品質的影響較多，但以不同熟制方式的同一發(fā)酵面制品為研究對象，對發(fā)酵面制品在凍藏期的品質變化進行的研究卻很少。

發(fā)面餅作為一種中華傳統(tǒng)面制品，既可采用蒸制，也可采用烤制的方法進行熟制，為使烤制發(fā)面餅能夠在復熱后依然具有良好的感官品質，本實驗以蒸制和烤制發(fā)面餅為研究對象，研究不同熟制方式的發(fā)面餅在凍藏過程中水分質量分數(shù)、水分遷移、淀粉的熱特性以及面筋網(wǎng)絡結構的變化，探討不同熟制方式對發(fā)面餅品質的影響及其凍藏品質變化機制，為延長發(fā)面餅的保質期，提升發(fā)面餅的凍藏品質提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

特一粉 河南金苑糧油有限公司；高活性干酵母安琪酵母股份有限公司。

1.2 儀器與設備

JHMZ-200型和面機、JCXZ-95型面團成型機 北京東孚久恒儀器技術有限公司；JEI002型電子天平 常熟市佳衡天平儀器有限公司；SP-18S型醒發(fā)箱 珠海三麥機械有限公司；T3-L326D型電烤箱 廣東美的廚房電器制造有限公司；C21-SDHCB13型電磁爐、EZ26BS04型不銹鋼多用鍋 浙江蘇泊爾股份有限公司；DJL-QF100A型速凍機 深圳市德捷力冷凍科技有限公司；MicroMR-CL-1型變溫型核磁共振儀 蘇州紐邁電子科技有限公司；DSC8000型差示掃描量熱儀 美國珀金埃爾默公司；LC-12N-50C型真空冷凍干燥機 上海力辰儀器科技有限公司；Rigaku Mini Flex 600型X射線衍射儀（X-ray diffractometer，XRD） 日本Rigaku公司；Quanta-200型掃描電子顯微鏡 美國FEI公司。

1.3 方法

1.3.1 小麥粉基本理化指標的測定

根據(jù)GB 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》、GB 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》、GB/T 5506.2—2008《小麥和小麥粉 面筋含量 第2部分：儀器法測定濕面筋》分別檢測實驗用小麥粉（特一粉）的水分質量分數(shù)、蛋白質量分數(shù)、濕面筋質量分數(shù)。

1.3.2 發(fā)面餅的制作

稱取200 g面粉，將1.5 g酵母溶于96 g水中，將溶解后的酵母水倒入面粉中，用針式和面機和面2 min，得到光滑的面團。面團蓋上濕布后放入35 ℃的醒發(fā)箱內，發(fā)酵60 min。將發(fā)好的面團用壓面機壓面20 次，將面團中的氣泡排出，搓成長條狀，分成質量為90 g的面團，然后用圓形壓餅器制成直徑為10 cm、厚度為1 cm的圓形面坯，醒發(fā)30 min，烤制發(fā)面餅將餅坯放入溫度為190 ℃的烤箱中，分別烤制7、9、11 min；蒸制發(fā)面餅在蒸鍋中蒸制15 min。熟制后的發(fā)面餅在室溫下冷卻60 min，將不同熟制時間和不同熟制方式制作的發(fā)面餅用自封袋包裝放入速凍機中，速凍30 min后，將發(fā)面餅放入－18 ℃的冰箱中進行冷凍貯藏，分別在凍藏第0、30、60、90天取樣測定發(fā)面餅水分質量分數(shù)、水分遷移情況、淀粉結晶度及淀粉熱特性，其中第0天為冷凍貯藏12 h的發(fā)面餅。

1.3.3 水分質量分數(shù)的測定

參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》[8]測定發(fā)面餅在凍藏期間的水分質量分數(shù)。

1.3.4 水分遷移情況的測定

參照文獻[9]，利用核磁共振儀分析發(fā)面餅在凍藏期水分遷移情況。將發(fā)面餅切成質量為0.38 g的長方體（1 cm×1 cm×2 cm），用生料帶包裹，均勻裝至試管2 cm處，置于永久磁場射頻線圈的中心位置，采用多脈沖回波序列（CPMG），輪流釆樣，每個樣品測試3 次。測試參數(shù)為：采樣點數(shù)TD＝60 000，重復掃面次數(shù)NS＝8，回波時間TE＝0.1 ms，回波個數(shù)NECH＝3 000。測定不同水分的弛豫時間T2及相應的弛豫面積A2。

1.3.5 淀粉結晶度的測定

參照文獻[10]，采用XRD研究凍藏過程中發(fā)面餅結晶度的變化情況。將凍藏發(fā)面餅進行冷凍干燥后磨粉，過100 目篩后測定結晶度。測試條件：管壓40 kV、管流40 mA、掃描區(qū)域4°～45°、掃描速率4（°）/min、采樣步寬0.02°。

1.3.6 淀粉熱特性的測定

根據(jù)文獻[11]方法稍作修改，采用差示掃描量熱儀研究凍藏過程中淀粉熱特性的變化。將凍藏發(fā)面餅進行冷凍干燥后磨粉，過100 目篩后，精確稱取冷凍干燥粉4～5 mg，按1∶3（m/V）將樣品和去離子水加入鋁坩堝盤中，在室溫下平衡12 h后，以密封的空坩堝盤做參比，放入差示掃描量熱儀爐體中進行熱力學測定。參數(shù)設置：升溫速率為10.0 ℃/min，氮氣流速為20 mL/min，掃描溫度范圍為25～120 ℃。記錄糊化起始溫度T0、糊化峰值溫度Tp、糊化終止溫度Tc和相變焓ΔH。

1.3.7 微觀結構觀察

將凍藏的發(fā)面餅冷凍干燥24 h后，立即放入干燥器中保存。將發(fā)面餅制作成有一面是自然斷裂的5 mm×5 mm×5 mm的正方體，將自然斷裂的一面向上用雙面膠進行粘臺。采用離子濺射方法噴金，噴金5 min后，在掃描電子顯微鏡下觀察[12]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

所有實驗均重復測定3 次，采用Excel 2016軟件進行數(shù)據(jù)處理，結果以平均值±標準差表示。通過SPSS 26軟件進行單因素方差分析，通過Duncan檢驗進行顯著性分析，P＜0.05表示差異顯著。采用Origin 8.0軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 小麥粉的基本理化指標結果

實驗用小麥粉水分質量分數(shù)13.33%，蛋白質量分數(shù)12.35%，濕面筋質量分數(shù)29.50%。

2.2 發(fā)面餅在凍藏期間水分質量分數(shù)的變化

凍藏期間不同熟制方式及不同烤制時間的發(fā)面餅水分質量分數(shù)的變化如圖1所示。在凍藏期間蒸制發(fā)面餅和烤制發(fā)面餅的水分質量分數(shù)都隨凍藏時間的延長而降低，蒸制發(fā)面餅在凍藏期間的水分質量分數(shù)高于烤制發(fā)面餅的水分質量分數(shù)；烤制發(fā)面餅的水分質量分數(shù)隨著烤制時間的延長呈下降趨勢。蒸制發(fā)面餅的含水量整體高于烤制發(fā)面餅的含水量，這可能是因為蒸制環(huán)境中水的蒸汽壓大，發(fā)面餅水分散失少，烤制環(huán)境中水的蒸汽壓小，發(fā)面餅的水分散失大，這與冷進松等[13]研究蒸制和蒸烤饅頭在貯藏期的水分活度得出的結果一致。凍藏面制品的含水量隨凍藏時間的延長而降低[14-15]，其原因可能是凍藏面制品表面與周圍環(huán)境存在蒸汽壓，造成冰晶升華，使水分質量分數(shù)降低[16-17]；也可能是水的被束縛能力減弱，從而造成水分遷移，在發(fā)面餅表面形成了冰晶，使發(fā)面餅隨著凍藏時間的延長，水分質量分數(shù)呈下降趨勢[18]。

圖1 不同熟制方式的發(fā)面餅凍藏期間水分質量分數(shù)的變化Fig. 1 Moisture contents of leavened pancake cooked by different methods during frozen storage

2.3 發(fā)面餅在凍藏期間的水分遷移

采用核磁共振儀測得的蒸制和烤制發(fā)面餅在凍藏90 d過程中水分遷移情況，如圖2所示，根據(jù)弛豫時間長短可分為T21（弛豫時間在0～1 ms）、T22（弛豫時間在10 ms左右）和T23（弛豫時間在100 ms左右），其中T21為深層結合水的弛豫時間，流動性最差，是與淀粉、蛋白質緊密結合的水；T22為弱結合水的弛豫時間，是發(fā)面餅中水分的主要存在形式，主要分布于淀粉-谷蛋白凝膠骨架中，與淀粉和蛋白質分子以氫鍵相連；T23是主要存在于面筋網(wǎng)絡結構中的游離水的弛豫時間[19-20]。

不同熟制方式的發(fā)面餅凍藏期間水分弛豫面積A2的變化如圖3所示，其中A21、A22、A23分別代表發(fā)面餅中深層結合水、弱結合水和游離水的弛豫面積。隨著發(fā)面餅凍藏時間的延長，無論是蒸制發(fā)面餅還是烤制發(fā)面餅，深層結合水和弱結合水弛豫面積整體都呈下降趨勢，其中弱結合水弛豫面積下降趨勢明顯，游離水弛豫面積隨凍藏時間呈微弱上升趨勢。弱結合水弛豫面積下降趨勢明顯，說明隨著凍藏時間的延長，發(fā)面餅中的冰晶逐漸成長，形成重結晶，對面筋網(wǎng)絡結構的機械損傷逐漸增大[21]，使發(fā)面餅持水能力下降，發(fā)面餅中的弱結合水發(fā)生蒸發(fā)或遷移，這與發(fā)面餅中的含水量隨著凍藏時間的延長逐漸下降的研究結果一致。游離水弛豫面積在凍藏0～60 d期間基本無變化，凍藏60～90 d期間呈微弱上升趨勢，這可能是由于在凍藏期間冰晶的形成或重結晶對面筋網(wǎng)絡造成的破壞，使得凍藏初期與面筋結合的水隨著冷凍儲存時間的延長與面筋發(fā)生解離，使游離水弛豫面積增加[22]。

圖3 發(fā)面餅凍藏期間水分弛豫面積的變化Fig. 3 Peak areas of different water states in leavened pancake cooked by different methods during frozen storage

不同熟制方式的發(fā)面餅凍藏期間深層結合水A21的變化如圖4所示，隨著凍藏時間的延長，蒸制和烤制的發(fā)面餅深層結合水A21均呈下降趨勢；從圖4中還可以看出，同一凍藏時間的烤制發(fā)面餅隨著烤制時間的延長深層結合水A21逐漸升高，其原因可能是隨著烤制時間的延長，淀粉糊化程度提高，水分子與生物大分子形成深層結合水，使深層結合水A21上升[23]。

圖4 發(fā)面餅凍藏期間深層結合水的變化Fig. 4 Peak areas of strongly bound water in leavened pancake cooked by different methods during frozen storage

2.4 發(fā)面餅凍藏期間結晶度的變化

蒸制和烤制發(fā)面餅在凍藏期間結晶度的變化如圖5所示。蒸制發(fā)面餅和烤制發(fā)面餅隨著凍藏時間的延長，淀粉晶型沒有發(fā)生改變，但結晶度呈上升趨勢，其中蒸制發(fā)面餅的結晶度高于烤制發(fā)面餅的結晶度，烤制發(fā)面餅的結晶度隨著烤制時間的延長結晶度呈下降趨勢。周建軍[24]的研究表明，未糊化的小麥淀粉的晶型為A型，在15.2°、17.5°、18.2°、23.2°處有4 個衍射峰。由于熟制過程中，淀粉顆粒發(fā)生糊化，淀粉顆粒失去雙折射效應，熟制后的面制品XRD圖譜呈現(xiàn)出倒V型結構，蒸制發(fā)面餅和烤制發(fā)面餅隨著凍藏時間的延長，位于20°左右的淀粉晶型沒有發(fā)生改變，但在凍藏期間淀粉的結晶度隨著凍藏時間的延長呈現(xiàn)上升趨勢，其中蒸制發(fā)面餅凍藏0～90 d的結晶度從17.05%上升到24.97%；烤制7 min發(fā)面餅從20.01%上升到23.83%；烤制9 min發(fā)面餅從19.56%上升到23.70%；烤制11 min發(fā)面餅從17.58%上升到21.38%，說明凍藏期間淀粉仍發(fā)生老化，凍藏并不能改變淀粉的晶型，也不能完全抑制發(fā)面餅中淀粉的回生[25]。

圖5 不同熟制方式的發(fā)面餅凍藏期間結晶度的變化Fig. 5 Changes in extent of starch crystallinity in leavened pancakes cooked by different methods during frozen storage

凍藏期間蒸制發(fā)面餅的結晶度高于烤制發(fā)面餅的結晶度，烤制發(fā)面餅的結晶度隨著烤制時間的延長呈下降趨勢。說明烤制發(fā)面餅在凍藏過程中不易回生，且烤制時間越長越不易回生。結合發(fā)面餅在凍藏過程中水分質量分數(shù)的變化分析發(fā)現(xiàn)，發(fā)面餅在凍藏過程中結晶度與發(fā)面餅的含水量相關，發(fā)面餅在凍藏過程中的含水量越低，其結晶度也越低，烤制11 min發(fā)面餅的水分質量分數(shù)最低，其結晶度也相對較低。

2.5 發(fā)面餅凍藏期間淀粉熱特性的變化

蒸制發(fā)面餅和烤制發(fā)面餅在凍藏期間淀粉熱特性的變化如表1所示，蒸制和烤制發(fā)面餅在凍藏第0天時，未檢出糊化起始溫度、糊化峰值溫度、糊化終止溫度，即未檢測到淀粉的回生，這說明發(fā)面餅在凍藏0 d時未發(fā)生老化。凍藏30～90 d，不同熟制方式發(fā)面餅的糊化起始溫度、糊化峰值溫度、糊化終止溫度變化不大，隨凍藏時間的延長，ΔH呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢。當?shù)矸郯l(fā)生老化時，ΔH越大，樣品回生程度越大[26]。María等[27]研究發(fā)現(xiàn)，預熟制面包和完全熟制的面包在凍藏期間發(fā)面餅淀粉熱特性隨著凍藏時間的延長變化不顯著。不同熟制方式發(fā)面餅的ΔH隨著凍藏時間的延長呈上升趨勢，這與發(fā)面餅隨凍藏時間的延長結晶度的增加結果相一致。Sheng Xialu等[28]在研究饅頭在熱真空條件下的水分遷移時發(fā)現(xiàn)，減少饅頭在制作時的含水量可以延緩饅頭在貯藏過程中的回生。ΔH的變化可能與水分質量分數(shù)有關，在預熟制面制品中，蛋白質網(wǎng)絡在凍藏前的熟制過程中發(fā)生變性，水分在凍藏期間的重新分配影響了淀粉在回生過程中的熔融。

表1 凍藏期間發(fā)面餅熱特性的變化Table 1 Changes in thermal characteristics of leavened pancake cooked by different methods during frozen storage

2.6 發(fā)面餅凍藏期間微觀結構的變化

發(fā)面餅在凍藏期間的微觀結構的變化如圖6所示，蒸制發(fā)面餅面筋網(wǎng)絡受凍藏的影響較大；烤制發(fā)面餅的烤制時間越短，其微觀結構受凍藏的影響越大。從放大110 倍凍藏0 d發(fā)面餅的微觀結構圖中可以看出，蒸制發(fā)面餅的氣孔大于烤制發(fā)面餅的氣孔；烤制發(fā)面餅隨著烤制時間的延長，其發(fā)酵孔洞逐漸變得均勻，這與Priscilal等[29]在研究不同條件下焙烤面包時得出的隨著烤制時間的延長面包的孔洞逐漸變大的結論一致。從放大1 500 倍凍藏0 d發(fā)面餅的微觀結構圖中可以看出，蒸制發(fā)面餅和烤制發(fā)面餅的淀粉顆粒已發(fā)生不同程度的糊化，未有完整的淀粉顆粒存在，這與XRD圖譜均呈倒V型結構結果一致。蒸制發(fā)面餅面筋網(wǎng)絡結構緊密交聯(lián)，淀粉顆粒之間的界限模糊；烤制發(fā)面餅隨著烤制時間的延長，淀粉的糊化程度也增加，淀粉與面筋蛋白的交聯(lián)變得緊密。

比較凍藏0 d和60 d的發(fā)面餅的微觀結構，發(fā)現(xiàn)隨著凍藏時間的延長，蒸制發(fā)面餅氣孔變得不飽滿，面筋網(wǎng)絡結構出現(xiàn)裂紋；凍藏60 d時，烤制7 min的發(fā)面餅比烤制9、11 min的發(fā)面餅出現(xiàn)的裂紋更明顯，面筋網(wǎng)絡結構由連續(xù)基質狀態(tài)變成稀薄斷裂狀態(tài)，部分淀粉顆粒裸露程度增大，淀粉顆粒之間界限更加清晰，黃桂東等[30]研究凍藏時間對冷凍面團饅頭品質的影響時也發(fā)現(xiàn)了類似的變化。這一現(xiàn)象進一步驗證了發(fā)面餅在凍藏期間結晶度的變化趨勢。說明發(fā)面餅的烤制時間越短，其微觀結構受凍藏的影響越大。

圖6 凍藏期間發(fā)面餅微觀結構的變化Fig. 6 Change in microstructure of steamed or baked leavened pancake during frozen storage

3 結 論

在凍藏期間蒸制發(fā)面餅和烤制發(fā)面餅的水分質量分數(shù)都隨凍藏時間的延長而降低，蒸制發(fā)面餅在凍藏期間的水分質量分數(shù)高于烤制發(fā)面餅的水分質量分數(shù)；烤制發(fā)面餅的水分質量分數(shù)隨著烤制時間的延長呈下降趨勢。淀粉結晶度隨凍藏時間延長逐漸升高且蒸制發(fā)面餅結晶度高于烤制發(fā)面餅結晶度，烤制發(fā)面餅在凍藏過程中不易回生，且烤制時間越長越不易回生。凍藏30～90 d，隨著凍藏時間的延長，發(fā)面餅的ΔH呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢，其他淀粉熱特性無明顯變化；面筋網(wǎng)絡結構逐漸被破壞，發(fā)面餅的烤制時間越短，其微觀結構受凍藏的影響越大。