段柳柳,張 印,王 凱,連惠章,姬云云
(無錫華順民生食品有限公司,江蘇無錫 214100)
冷凍面團(tuán)是20 世紀(jì)中期歐美國家迅速發(fā)展起來的食品加工半成品,這一產(chǎn)品的出現(xiàn)極大地提高了工廠的生產(chǎn)效率,降低了生產(chǎn)成本,消費者將冷凍面團(tuán)熟化后可以得到新鮮、安全的食品。
冷凍面團(tuán)潛在的巨大商業(yè)價值使得其在食品相關(guān)領(lǐng)域的研究迅速增多。Bail A L 等人[1]認(rèn)為冷凍面團(tuán)在凍藏過程中溫度的波動對冷凍面團(tuán)的品質(zhì)有較大的影響。Koh B K[2]的研究表明,不同的速凍方式對冷凍面團(tuán)的影響較大,在液浸式冷凍機中冷凍可以有效減少冷凍時間并增加產(chǎn)品體積。食品在凍結(jié)及凍藏過程發(fā)生的各種物理、化學(xué)變化會導(dǎo)致細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)的變化,有研究結(jié)果表明[3-4],冷凍面團(tuán)的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會被凍藏過程中逐漸增長的冰晶破壞,導(dǎo)致面團(tuán)老化、硬化嚴(yán)重,最終導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量的極大降低。樊少飛等人[5]探討了酵母添加量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間對南方饅頭冷凍面團(tuán)的影響,研究結(jié)果表明,當(dāng)醒發(fā)溫度35 ℃,醒發(fā)時間41 min,酵母添加量1.0%時制作的冷凍面團(tuán)效果最佳。Inoue Y 等人[6]的研究表明,親水膠體的添加可以抑制冷凍面團(tuán)中的冰結(jié)晶生長和重結(jié)晶,從而有效改善冷凍面團(tuán)長期凍藏過程中的產(chǎn)品品質(zhì)。任順成等人[7]的研究結(jié)果表明,木聚糖酶能夠有效保持面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的水分,抑制低溫凍藏環(huán)境下自由水凝結(jié)的冰晶對面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和酵母細(xì)胞的破壞作用,短期凍藏內(nèi)可較為顯著地改善饅頭品質(zhì)。雖然冷凍面團(tuán)領(lǐng)域的相關(guān)研究已有很多,但仍未有突破性的進(jìn)展,目前的冷凍面團(tuán)技術(shù)仍然只能實現(xiàn)短期凍藏,實現(xiàn)工業(yè)化仍然困難重重,因此冷凍面團(tuán)在長期凍藏過程的品質(zhì)劣化規(guī)律值得關(guān)注和研究。
試驗篩選了不同蛋白含量的小麥粉制作冷凍面團(tuán),分析不同小麥粉冷凍面團(tuán)長期凍藏過程中的品質(zhì)變化規(guī)律,為冷凍面團(tuán)的制作提供相關(guān)理論依據(jù),為冷凍面團(tuán)的工業(yè)化提供可能性。
高筋小麥粉,藍(lán)匙QT862,濕面筋29%,益海嘉里(昆山) 食品工業(yè)股份有限公司提供;中筋小麥粉、美玫粉,濕面筋25.6%,蛇口南順面粉有限公司提供;低筋小麥粉、花鼓蛋糕粉,濕面筋20.1%,益海嘉里(昆山) 食品工業(yè)股份有限公司提供;安琪高活性耐高糖鮮酵母、安琪高活性耐高糖半干酵母,安琪酵母股份有限公司提供;彩虹高活性耐高糖干酵母,樂斯福有限公司提供;白砂糖,南京甘汁園糖業(yè)有限公司提供;富康樂起酥油,上海賀普實業(yè)有限公司提供;綠宇無鋁雙效泡打粉,廣州市食品工業(yè)研究所有限公司提供。
麥立式和面機,新麥機械(中國) 有限公司產(chǎn)品;全自動壓面機、YJ-1510AL 型陽政成型機,陽政精機(無錫) 有限公司產(chǎn)品;德國RATIONAL CMP101 型萬能蒸烤箱,上海宗網(wǎng)廚房設(shè)備有限公司產(chǎn)品;電子天平秤,上海友聲衡器有限公司產(chǎn)品;SMSTA.XTPlus 質(zhì)構(gòu)儀,蘇州市三昊儀器設(shè)備有限公司產(chǎn)品;速凍機,山東金榮威機械科技有限公司產(chǎn)品。
1.3.1 試驗設(shè)計
低筋、中筋、高筋小麥粉形成良好面團(tuán)的吸水率是不一樣的,實際操作過程中可以調(diào)整加水量來保持面團(tuán)的柔軟度,使不同小麥粉面團(tuán)的柔軟度為6.5±0.1 cm,以此保持面團(tuán)的相對統(tǒng)一性。
冷凍面團(tuán)的試驗方案設(shè)計如下:
方案1(以面粉100%計):低筋面粉100%,鮮酵母2%,自來水40%,白砂糖4.4%,起酥油1.6%,泡打粉1%。
方案2(以面粉100%計):中筋面粉100%,鮮酵母2%,自來水42%,白砂糖4.4%,起酥油1.6%,泡打粉1%。
方案3(以面粉100%計):中筋面粉100%,鮮酵母2%,自來水45%,白砂糖4.4%,起酥油1.6%,泡打粉1%。
1.3.2 冷凍面團(tuán)饅頭的制備
依據(jù)文獻(xiàn)及國家標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整[8-9],具體制作工藝流程如下:
原輔料混合均勻→和面→壓面10 次→成型→稱重挑選(單個質(zhì)量22±1 g) →速凍(-40 ℃,30 min) →冷藏(-18 ℃) →解凍(85%RH,30℃,40 min) →醒發(fā)(80%RH,35 ℃,30 min) →蒸制(10 min)。
冷凍面團(tuán)一次性制作完畢,依照此流程在冰箱凍藏,每間隔7 d 從冰箱取樣,解凍后正常醒發(fā)、蒸制。
1.3.3 面團(tuán)柔軟度的測定
利用成型機成型冷凍面團(tuán)后,測量面團(tuán)初始高度H,用200 g 砝碼置于面團(tuán)上,測量面團(tuán)受壓時的最低高度H2,兩者差值即表示為柔軟度,數(shù)值越大說明面團(tuán)越柔軟。計算公式如下所示:
式中:△H——面團(tuán)柔軟度,cm;
H——面團(tuán)初始高度,cm;
H2——面團(tuán)受壓高度,cm。
1.3.4 冷凍面團(tuán)含水率的測定
采用烘干法測定,切取20 g 冷凍面團(tuán)置于50 mL鋁盒中,將裝有面團(tuán)的鋁盒放置在105 ℃條件下干燥4 h,取出鋁盒,待溫度降至室溫后在天平上稱量質(zhì)量。每次試驗重復(fù)3 次,試驗結(jié)果取平均值。
式中:Xn——面團(tuán)含水率,%;
mx——面團(tuán)干燥后的質(zhì)量,g;
mo——面團(tuán)干燥前的質(zhì)量,g。
1.3.5 冷凍面團(tuán)發(fā)酵力的測定
采用量筒法[10]測定,將冷凍面團(tuán)放置到50 mL 量筒中,面團(tuán)連同量筒一起放入醒發(fā)室醒發(fā),醒發(fā)濕度80%,溫度35 ℃,時間30 min,記錄醒發(fā)好的面團(tuán)體積和質(zhì)量。每次試驗重復(fù)3 次,結(jié)果取平均值。計算公式如下所示:
式中:λ——比容,mL/g;
V——體積,mL;
m——質(zhì)量,g。
1.3.6 饅頭比容的測定
饅頭比容的測定采用體積置換法[11],將蒸制好的饅頭在25 ℃室溫下放置1 h,待其冷卻后測量體積和質(zhì)量。每次試驗重復(fù)3 次,結(jié)果取平均值,計算方法如下所示:
式中:λm——比容,mL/g;
V——體積,mL;
m——質(zhì)量,g。
1.3.7 面團(tuán)持水率的測定
將冷凍面團(tuán)置于25±1 ℃常溫下,每隔1 h 稱量,記錄其在室溫下的質(zhì)量變化。然后將冷凍面團(tuán)放置于5±1 ℃下,每隔2 h 稱量,記錄其在冷藏溫度下的質(zhì)量變化。每次試驗重復(fù)3 次,結(jié)果取平均值。持水率計算公式如下所示:
式中:X——面團(tuán)持水率,%;
m——面團(tuán)初始質(zhì)量,g;
m1——面團(tuán)靜置過程中的質(zhì)量,g。
1.3.8 饅頭質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的測定
將蒸制好的饅頭在25 ℃室溫下冷卻1 h,取饅頭中心部位將其切成均勻的片狀,饅頭片厚度約為15±0.1 mm。使用物性測定儀進(jìn)行質(zhì)構(gòu)檢測,選用圓柱形探頭P/30,將檢測參數(shù)設(shè)置如下[12]:測前、測中、測后速度分別為3,1,3 mm/s,最小感知力為0.05 gf,目標(biāo)形變量為50%。每個試驗點最少測試3次,試驗結(jié)果取平均值。
1.3.9 硬度增長速率
統(tǒng)計饅頭每周的硬度數(shù)據(jù),計算饅頭硬度增長速率,計算公式如下所示:
式中:△X——硬度增長速率,%;
xm——每周的饅頭硬度,gf;
x——初始饅頭硬度,gf。
1.3.10 感官評定
選擇健康、無不良習(xí)慣的男女各15 人組成評定組,對饅頭的色澤、外觀形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、柔軟度、黏牙、氣味進(jìn)行了感官評價[13]。數(shù)據(jù)結(jié)果取30 人的評分平均值,統(tǒng)計得出感官評分表。
饅頭感官評價標(biāo)準(zhǔn)見表1。
為保證試驗的嚴(yán)謹(jǐn)性和合理性,調(diào)整加水量使不同小麥粉面團(tuán)的柔軟度相同(6.5±0.1 cm),以此保持面團(tuán)的相對統(tǒng)一性。為探究不同小麥粉冷凍面團(tuán)在凍藏過程中的水分變化規(guī)律,對不同小麥粉冷凍面團(tuán)在凍藏過程中的含水率進(jìn)行了檢測。
不同小麥粉冷凍面團(tuán)凍藏過程中的含水量變化見圖1。
結(jié)果表明,不同小麥粉冷凍面團(tuán)的含水率在凍藏過程中基本呈現(xiàn)下降趨勢,但總體變化差別不大,表明不同小麥粉對冷凍面團(tuán)凍藏過程中的保水性差異不明顯。
為進(jìn)一步探究不同小麥粉冷凍面團(tuán)25 ℃下凍藏35 d 后的持水力情況,將不同小麥粉冷凍面團(tuán)分別置于5±1 ℃和25±1 ℃的環(huán)境中,設(shè)面團(tuán)的初始持水率為0,記錄面團(tuán)在解凍醒發(fā)過程中的持水率變化。
表1 饅頭感官評價標(biāo)準(zhǔn)
不同小麥粉冷凍面團(tuán)25 ℃下的持水率變化見圖2,不同小麥粉冷凍面團(tuán)5 ℃下的持水率變化見圖3。
圖1 不同小麥粉冷凍面團(tuán)凍藏過程中的含水量變化
圖2 不同小麥粉冷凍面團(tuán)25 ℃下的持水率變化
圖3 不同小麥粉冷凍面團(tuán)5 ℃下的持水率變化
結(jié)果表明,5±1 ℃和25±1 ℃條件下,不同小麥粉冷凍面團(tuán)的持水率曲線類似,都是先升高再降低,這是因為冷凍面團(tuán)的解凍失水過程屬于非均勻相變,相變界面首先在表面形成,隨后相變界面逐漸向中心移動,直至完全相變[14]。冷凍面團(tuán)的中心溫度最低可達(dá)到-18 ℃,解凍過程中以溫度差為傳熱動力,解凍時面團(tuán)表面的水分凝結(jié),進(jìn)而使水分滲入到面團(tuán)內(nèi)部,使面團(tuán)持水率升高,在此階段內(nèi),面團(tuán)持水率變化的主要原因是面團(tuán)與環(huán)境的溫差,不同小麥粉面團(tuán)的持水率差異不明顯;另一方面,不同溫度差條件下的面團(tuán)失水情況不同,因此25±1 ℃條件下冷凍面團(tuán)的解凍更快,失水也更快[15]。25±1 ℃條件下的面團(tuán)持水率最高可達(dá)1.99%,5±1 ℃條件下的面團(tuán)持水率最高可達(dá)1.09%。持水率低于0之后,面團(tuán)進(jìn)入失水階段,不同小麥粉冷凍面團(tuán)差異逐漸變大,低筋小麥粉失水率最大,中筋小麥粉次之,高筋小麥粉失水率最小,結(jié)果表明高筋小麥粉形成的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更牢固,面團(tuán)的鎖水能力更強。
不同小麥粉冷凍面團(tuán)凍藏過程中發(fā)酵力的變化見圖4。
圖4 不同小麥粉冷凍面團(tuán)凍藏過程中發(fā)酵力的變化
為進(jìn)一步探究冷凍面團(tuán)在凍藏過程中的發(fā)酵性能的變化,將面團(tuán)發(fā)酵比容記為面團(tuán)發(fā)酵力。低筋、中筋、高筋小麥粉冷凍面團(tuán)的發(fā)酵力具有顯著差異,低筋、中筋小麥粉冷凍面團(tuán)的發(fā)酵力在凍藏過程中呈現(xiàn)下降趨勢,高筋小麥粉冷凍面團(tuán)的發(fā)酵力先增高后降低。結(jié)果表明,高筋小麥粉凍藏初期的發(fā)酵力較弱,在凍藏后期的發(fā)酵力優(yōu)于低筋、中筋小麥粉,對于中筋小麥粉和低筋小麥粉。楊靜潔等人[16]的研究表明,凍藏過程中冰晶的逐漸生長是導(dǎo)致面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)受到破壞的主要原因。長期凍藏過程中食品內(nèi)部的微小冰晶逐漸膨脹,從而造成食品內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的破壞,弱化了面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),從而降低了面團(tuán)的筋力[17]。高筋小麥粉冷凍面團(tuán)形成的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)強度大,導(dǎo)致高筋小麥粉的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在醒發(fā)過程中沒有得到足夠的舒展[18],面團(tuán)的發(fā)酵比容較??;隨著面團(tuán)的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在凍藏過程中不斷被破壞,減弱了面粉筋力過強的問題[19],高筋小麥粉冷凍面團(tuán)的發(fā)酵力逐漸升高。對于低筋、中筋小麥粉,凍藏過程中面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)弱化現(xiàn)象使得面團(tuán)筋力不斷降低,導(dǎo)致面團(tuán)發(fā)酵力不斷降低。此外,速凍及凍藏過程中產(chǎn)生的冰晶對酵母細(xì)胞的胞內(nèi)、胞外的雙重破壞作用,細(xì)胞壁受到損傷[20],導(dǎo)致酵母活性下降,甚至造成酵母死亡,使得酵母產(chǎn)氣性和面團(tuán)持氣性持續(xù)下降,凍藏21 d 后,不同小麥粉冷凍面團(tuán)的發(fā)酵力曲線開始明顯下降。
不同小麥粉冷凍面團(tuán)凍藏過程中比容的變化見圖5,不同小麥粉冷凍面團(tuán)凍藏過程中質(zhì)構(gòu)的變化見圖6。
圖5 不同小麥粉冷凍面團(tuán)凍藏過程中比容的變化
長期凍藏過程中不同小麥粉冷凍面團(tuán)發(fā)生了不同程度的質(zhì)量衰變,由圖5、圖6 可知,凍藏期間高筋小麥粉的比容和硬度先降低再升高,低筋、中筋小麥粉則一直呈現(xiàn)上升趨勢,結(jié)果表明高筋小麥粉冷凍面團(tuán)在凍藏前期的品質(zhì)有所改善,凍藏中后期饅頭硬度增大,比容下降,低筋、中筋小麥粉樣品在凍藏期間的比容持續(xù)下降,硬度不斷增大。凍藏過程中的冰晶生長使得高筋小麥粉的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不斷弱化[21],隨著面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的持續(xù)弱化,高筋小麥粉樣品筋力變化過程為過強- 適宜- 過弱,而低筋、中筋小麥粉筋力的變化過程為適宜- 過弱。因此,高筋小麥粉冷凍面團(tuán)經(jīng)過短時凍藏,面筋適當(dāng)弱化,可適當(dāng)改善產(chǎn)品品質(zhì),降低饅頭硬度;當(dāng)面團(tuán)面筋結(jié)構(gòu)弱化到一定程度,面團(tuán)持氣性也會降低,硬度重新開始增大。低筋、中筋小麥粉的情況則不同于高筋小麥粉,在未凍藏時中筋小麥粉與低筋小麥粉的面團(tuán)筋力制作饅頭較為合適,不會因面團(tuán)筋力過強發(fā)生皺縮、萎縮現(xiàn)象。隨著凍藏時間的延長,面團(tuán)面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的強度與持氣性不斷降低,饅頭硬度不斷增大,品質(zhì)變差。
圖6 不同小麥粉冷凍面團(tuán)凍藏過程中質(zhì)構(gòu)的變化
凍藏35 d 與未凍藏樣品相比,低筋小麥粉硬度約提高了63.6%,中筋小麥粉提高了81.2%,高筋小麥粉約降低了13.4%,結(jié)果表明高筋小麥粉冷凍面團(tuán)在凍藏35 d 仍可以保持較好的品質(zhì)。凍藏過程中高筋小麥粉冷凍面團(tuán)饅頭的彈性先升高再降低,低筋、中筋小麥粉總體下降,凍藏35 d 的樣品與未凍藏的樣品相比較,低筋小麥粉、中筋小麥粉、高筋小麥粉樣品的彈性分別降低了3.13%,7.86%,2.29%。因此,冷凍面團(tuán)在凍藏過程中的硬度品質(zhì)劣化更為嚴(yán)重。
為進(jìn)一步確定不同小麥粉制作的中式冷凍面團(tuán)在長期凍藏過程中硬度品質(zhì)劣化的規(guī)律和發(fā)生重大質(zhì)量衰變的時間,將樣品凍藏過程中的硬度增長速率進(jìn)行比對。
不同小麥粉冷凍面團(tuán)的硬度增長速率見表2。
試驗期間(凍藏35 d) 高筋小麥粉的硬度總增長速率均呈現(xiàn)負(fù)增長,而低筋、中筋小麥粉樣品呈現(xiàn)正增長,這表明高筋小麥粉樣品在凍藏過程中的硬度下降,質(zhì)構(gòu)品質(zhì)有所改善,而中筋小麥粉、低筋小麥粉樣品硬度不斷增加,品質(zhì)逐漸劣化。對于高筋小麥粉冷凍面團(tuán),凍藏過程中的冰晶生長對面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的破壞和弱化作用一定程度上有利于改善冷凍面團(tuán)的品質(zhì);對于低筋、中筋小麥粉,凍藏過程中冰晶生長對面筋蛋白的破壞作用呈現(xiàn)完全負(fù)面作用,最終導(dǎo)致硬度不斷增大,產(chǎn)品品質(zhì)不斷下降。
表2 不同小麥粉冷凍面團(tuán)的硬度增長速率
不同小麥粉冷凍面團(tuán)饅頭的感官評分見表3。
表3 不同小麥粉冷凍面團(tuán)饅頭的感官評分
為了更加客觀地對試驗結(jié)果進(jìn)行評價,試驗采用質(zhì)構(gòu)分析結(jié)合感官評定的方法,對不同小麥粉冷凍面團(tuán)饅頭進(jìn)行感官評價。
試驗期間低筋、中筋小麥粉的感官評分不斷降低,高筋小麥粉樣品評分先升高再降低,整體評分較高,即表明長期凍藏期間高筋小麥粉制作的冷凍面團(tuán)感官評價最好。用高筋小麥粉制作饅頭時往往會發(fā)生皺縮現(xiàn)象,影響產(chǎn)品的表面光滑度,因此未凍藏的高筋小麥粉冷凍面團(tuán)評分較低;凍藏過程中冰晶對面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的破壞作用使得面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不斷弱化,避免了萎縮現(xiàn)象,提高了饅頭表面光滑度,因此感官評分逐漸升高;隨著冰晶的持續(xù)生長,其對面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的破壞作用不斷增大,面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對淀粉顆粒的包裹能力變差,產(chǎn)品的品質(zhì)開始逐漸劣變,感官評分升高后又逐漸降低。低筋、中筋小麥粉凍藏期間感官評分持續(xù)下降,這表明隨著凍藏時間的延長,其品質(zhì)也不斷下降。根據(jù)感官評分表,可將產(chǎn)品分為優(yōu)秀(86~100 分)、良好(61~85 分)、不合格(0~60 分),感官評分越高表示產(chǎn)品的接受度越高、品質(zhì)越好,當(dāng)產(chǎn)品感官評分低于60 分,則視為產(chǎn)品已存在較為嚴(yán)重的劣化。由表2 可知,低筋、中筋小麥粉樣品凍藏28 d 后感官評分低于60 分,而高筋小麥粉樣品凍藏35 d 的感官評分仍大于60 分,低筋、中筋、高筋小麥粉凍藏35 d 的感官評分分別為45.0,55.5,64.5 分,這表明高筋小麥粉樣品在長期凍藏過程中可以保持相對較好的品質(zhì)。
(1) 長期凍藏過程中冷凍面團(tuán)因冰晶生成和酵母死亡致使面團(tuán)面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不斷弱化,不同小麥粉冷凍面團(tuán)的含水率在凍藏過程中基本呈現(xiàn)下降趨勢,但總體變化差別不大。高筋小麥粉形成的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更牢固,面團(tuán)的鎖水能力更強。
(2) 高筋小麥粉冷凍面團(tuán)在短期凍藏內(nèi)存在一定程度的品質(zhì)改善,長期凍藏可以保持相對較好的品質(zhì),低筋、高筋小麥粉冷凍面團(tuán)在凍藏過程中發(fā)生的品質(zhì)衰退導(dǎo)致產(chǎn)品的不斷劣化。
(3) 凍藏35 d 后,低筋小麥粉、中筋小麥粉、高筋小麥粉饅頭的硬度分別提高了63.6%,81.2%,-13.4%;彈性分別降低了3.13%,7.86%,2.29%。不同小麥粉冷凍面團(tuán)在凍藏過程中的硬度品質(zhì)劣化更為嚴(yán)重。
(4) 低筋、中筋小麥粉樣品凍藏28 d 后感官評分低于60 分,高筋小麥粉樣品凍藏35 d 的感官評分仍大于60 分,低筋、中筋、高筋小麥粉凍藏35 d 的感官評分分別為45.0,55.5,64.5 分,高筋小麥粉樣品在長期凍藏過程中可以保持相對較好的品質(zhì)。