韓可陽，劉亞偉，劉 潔

河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001

饅頭起源于中國北方，由于具有良好的營養(yǎng)、感官品質(zhì)等特點(diǎn)，在亞洲許多地區(qū)一直是最受歡迎的主食[1]，但是饅頭在儲藏過程中易發(fā)生老化，導(dǎo)致質(zhì)地變硬、風(fēng)味發(fā)生劣變、營養(yǎng)價值降低。冷凍面團(tuán)技術(shù)不僅有利于實(shí)現(xiàn)饅頭標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，保證饅頭的質(zhì)量，還能夠把制作和蒸制工藝分離[2]，然而冷凍面團(tuán)在長期冷凍儲藏后會導(dǎo)致饅頭體積減小、硬度增加、色澤變暗等[3]。研究表明，在凍藏過程中，冰晶的形成與生長會使面團(tuán)中淀粉回生、酵母活性降低以及面筋蛋白(gluten protein，GP)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)減弱，最終導(dǎo)致饅頭感官品質(zhì)下降[4-5]。

為了解決這些問題，研究者在冷凍面團(tuán)中加入酶、乳化劑、親水膠體等來提高其制品的質(zhì)量[6]。由于親水膠體可以減少面團(tuán)在冷凍和儲藏過程中的結(jié)構(gòu)變化，近年來在面制品中的應(yīng)用越來越廣泛，如黃原膠、瓜爾豆膠、果膠能改善冷凍面團(tuán)的流變學(xué)特性[7-8]。黃原膠、羥丙基甲基纖維素具有較強(qiáng)的吸水性，在凍藏過程中能夠使水分充分地填充在GP中，減少冰晶的生長和遷移，從而抑制冰晶對GP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的破壞，最終提高饅頭的比容，減小饅頭的硬度[9-10]。王璇等[11]研究了黃原膠對冷凍面團(tuán)的影響，結(jié)果表明添加黃原膠可使面團(tuán)中酵母的存活率和發(fā)酵活力顯著提高。

羧甲基纖維素鈉(sodium carboxymethyl cellulose, CMC)是一種醚類纖維素，廣泛應(yīng)用在食品、材料、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域[12]。CMC應(yīng)用于面制品時，由于其有親水基團(tuán)，在和面時能夠吸水膨脹，使GP的持水性增加，提高面制品的食用品質(zhì)并延長保質(zhì)期等[13]。張守花[14]研究了凍藏1周的面團(tuán)及饅頭的品質(zhì)，添加0.16%的CMC能夠提高冷凍面團(tuán)的高徑比、比容，饅頭的彈性和咀嚼性達(dá)到最佳值。作者將CMC應(yīng)用到冷凍面團(tuán)饅頭中，首先考察其對凍藏不同時間的冷凍面團(tuán)性質(zhì)的影響，在此基礎(chǔ)上研究其對凍藏不同時間的冷凍面團(tuán)所制饅頭的比容和質(zhì)構(gòu)特性的影響，為CMC在冷凍面團(tuán)和饅頭中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

面粉：益海嘉里金龍魚糧油股份有限公司；酵母：安琪酵母股份有限公司；CMC(食品級)：河南萬邦實(shí)業(yè)有限公司。

1.2 主要儀器與設(shè)備

4001113粉質(zhì)儀、EXEK/6拉伸儀：德國Brabender公司；DISCOVERY HR-1流變儀、Q20差式掃描量熱儀：美國TA公司； GDW系列速凍機(jī)：無錫科隆試驗(yàn)設(shè)備有限公司；BVM6630體積儀：波通瑞華科技儀器有限公司；TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)儀：德國Stable Micro System公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 不同CMC含量面粉的配制

保持面粉和CMC的總質(zhì)量不變，向面粉中添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)(0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%)的CMC，混合均勻后備用，以未添加CMC的面粉為空白對照。

1.3.2 冷凍面團(tuán)和饅頭的制作工藝

1.3.2.1 冷凍面團(tuán)的制作

根據(jù)前期預(yù)試驗(yàn)結(jié)果確定自制冷凍面團(tuán)的配方：面粉500 g，水265 g，酵母5 g。參照GB/T 35991—2018制作面團(tuán)的工藝并稍加修改：稱取500 g面粉置于和面機(jī)的面缽中，將5 g酵母溶于265 mL水，倒入面缽中。先慢速攪拌6 min至形成面團(tuán)，然后快速攪拌1 min，使面團(tuán)表面光滑。將面團(tuán)分割成100 g/個，壓片10次，手工搓圓，然后用保鮮膜包裹置于速凍機(jī)中，-30 ℃速凍1 h，將速凍后的面團(tuán)于-18 ℃冰柜中凍藏0、7、14、21、28 d，得到不同凍藏時間的冷凍面團(tuán)。

1.3.2.2 饅頭的制作

將凍藏不同時間的冷凍面團(tuán)先在25 ℃下解凍1 h，然后置于醒發(fā)箱(RH85%、35 ℃)中1 h，最后用蒸鍋在100 ℃下蒸制20 min。

1.3.3 粉質(zhì)特性的測定

參照GB/T 14614—2019測定。

1.3.4 拉伸特性的測定

參照GB/T 14615—2019測定。

1.3.5 冷凍面團(tuán)流變學(xué)特性的測定

取出相應(yīng)凍藏時間的面團(tuán)樣品解凍，進(jìn)行如下程序。(1)應(yīng)變掃描：采用Ф40 mm的不銹鋼平板，間距1 000 μm，靜置5 min，應(yīng)變掃描范圍0.1%～100%，頻率1 Hz。(2)動態(tài)頻率掃描：頻率掃描范圍0.1～10 Hz，應(yīng)變值0.5%，所用夾具、靜置時間、間距等都與應(yīng)變掃描設(shè)置的參數(shù)相同，頻率每增加10倍在流變曲線中記錄8個數(shù)據(jù)點(diǎn)。

1.3.6 可凍結(jié)水含量的測定

稱取約20 mg完全解凍的面團(tuán)的中央部位，置于鋁制坩堝中，壓蓋密封，采用差示掃描量熱儀測定，程序參數(shù)：在20 ℃平衡5 min后降到-30 ℃(10 ℃/min)，恒溫10 min，最后以5 ℃/min速率升至25 ℃，氮?dú)饬魉贋?0 mL/min，以空白鋁坩堝為參比，可凍結(jié)水含量(CFW)計算公式[15]如下：

式中：ΔH為冰晶融化焓,J/g；Lf為水分潛熱，334 J/g；X為面團(tuán)的水分含量，%。

1.3.7 饅頭比容的測定

使用BVM6630體積儀測定饅頭的比容。

1.3.8 饅頭質(zhì)構(gòu)特性的測定

采用P/36R探頭測定饅頭芯的質(zhì)構(gòu)特性，測前、測中、測后速度分別為3.0、1.0、3.0 mm/s，壓縮比60%，感應(yīng)力5 g[16]。

1.3.9 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

使用SPSS 20軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理，Origin 2019繪制圖形，運(yùn)用Duncan檢驗(yàn)法進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)對面團(tuán)粉質(zhì)特性的影響

由表1可知，隨著CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，面團(tuán)的吸水率由60.81%增加至63.68%，呈顯著性變化。這可能是因?yàn)镃MC中的陰離子型基團(tuán)羧基能夠與GP中的氨基酸基團(tuán)相互作用，從而減小了GP的疏水性，增加面團(tuán)的持水能力[17]；還有研究表明由于CMC為親水膠體，比小麥淀粉和GP的吸水性更強(qiáng)，因此CMC的添加使面團(tuán)的吸水率增加[18-19]。隨著CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，面團(tuán)的形成時間顯著增加，表明CMC的添加能延緩面團(tuán)的形成，這可能是由于親水膠體具有較強(qiáng)的吸水性，在面團(tuán)與水混合過程中與GP競爭水分造成的。當(dāng)CMC的添加量為0.1%～0.7%時，面團(tuán)的穩(wěn)定時間顯著增加，弱化度顯著減小，而當(dāng)添加0.9%CMC時，面團(tuán)的穩(wěn)定時間呈現(xiàn)降低趨勢，弱化度呈現(xiàn)增加趨勢。這些結(jié)果與Rosell等[20]的研究結(jié)果相近，其原因可能是添加適量的親水膠體有利于GP的穩(wěn)定，但當(dāng)添加親水膠體過多時，由于其空間位阻效應(yīng)以及較強(qiáng)的吸水性，不利于GP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，導(dǎo)致面團(tuán)的穩(wěn)定性變差。因此，適量添加CMC能改善面團(tuán)的綜合品質(zhì)。

表1 CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)對面團(tuán)粉質(zhì)特性的影響Table 1 Effect of CMC additive proportion on farinographical properties of dough

2.2 CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)對面團(tuán)拉伸特性的影響

由圖1可知，在面團(tuán)醒發(fā)的過程中，面團(tuán)的拉伸能量值、拉伸阻力和最大拉伸阻力均隨著CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而減小。這主要是因?yàn)殡S著CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，面團(tuán)的吸水率增大，使得面團(tuán)的筋力強(qiáng)度減弱，相對應(yīng)的拉伸阻力也隨之降低。拉伸比例能夠反映面團(tuán)強(qiáng)度的大小，比值越大說明筋力越大，其隨著CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而減小。當(dāng)CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%～0.7%時，面團(tuán)的延伸度呈現(xiàn)增加的趨勢，這可能是由于添加CMC使面團(tuán)的吸水率變大，面團(tuán)形成時所需要的加水量更多，從而導(dǎo)致了GP分子鏈間形變的阻力變??；也可能是由于CMC能與GP相互作用，提高了GP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，使得面團(tuán)的延伸度增加[21]，但是當(dāng)CMC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.7%時，由于CMC較強(qiáng)的吸水性和保水性，會與GP分子爭奪水分，減少了GP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，導(dǎo)致面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變?nèi)?，從而使面團(tuán)的延伸度減小。

圖1 CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)對面團(tuán)拉伸特性的影響Fig.1 Effect of CMC additive proportion on the tensile properties of dough

2.3 CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)及凍藏時間對面團(tuán)流變特性的影響

由圖2和圖3可知，凍藏0～28 d，添加了CMC面團(tuán)的彈性模量(G′)和黏性模量(G″)均大于空白面團(tuán)的G′和G″。所有面團(tuán)的G′顯著減小，而G″的變化相對較小，這可能是因?yàn)樵趦霾仄陂g，冰晶的形成破壞了GP的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，因而面團(tuán)的G′顯著降低。然而隨著CMC的添加，面團(tuán)的G′和G″的變化幅度均減小，其中當(dāng)CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7%時，面團(tuán)的G′和G″最大，且在凍藏過程中變化最小。表明CMC可以有效地抑制冰晶形成與生長，進(jìn)而降低了在凍藏過程中其對面團(tuán)結(jié)構(gòu)的破壞。

注：a、b、c、d、e分別為凍藏0、7、14、21、28 d。圖3同。圖2 CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)及凍藏時間對面團(tuán)彈性模量的影響Fig.2 Effect of CMC additive proportion and frozen storage time on the elastic modulus of dough

圖3 CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)及凍藏時間對面團(tuán)黏性模量的影響Fig.3 Effect of CMC additive proportion and frozen storage time on the viscosity modulus of dough

2.4 CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)及凍藏時間對面團(tuán)可凍結(jié)水含量的影響

如圖4所示，對于未經(jīng)凍藏的面團(tuán)而言，添加了CMC面團(tuán)的CFW顯著降低，未添加CMC面團(tuán)的CFW為34.91%，加入0.7%CMC面團(tuán)的CFW最低，為28.95%；同時，添加CMC的面團(tuán)在凍藏過程中能夠降低面團(tuán)的CFW增加率。對于未添加CMC的冷凍面團(tuán)而言，面團(tuán)凍藏時間延長到28 d時，CFW顯著增加，從34.91%增加至44.81%，增加率為28.36%，而對于添加了CMC的冷凍面團(tuán)，隨著CMC添加量的增加，CFW增加率分別為26.57%、21.71%、23.91%、24.21%、22.75%，這是因?yàn)镃MC具有較強(qiáng)的持水性和保水性，抑制了水分的自由流動，從而減少面團(tuán)在凍藏過程中的CFW。在凍藏的各個時期中，當(dāng)CMC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.7%時，面團(tuán)的CFW隨著CMC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而減小，而當(dāng)CMC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.7%時，面團(tuán)的CFW隨著CMC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增加。說明添加適量的CMC能減少冷凍面團(tuán)中冰晶形成的數(shù)量，但是當(dāng)添加過量的CMC時，由于CMC有較強(qiáng)的吸水性，與GP競爭水分，從而弱化了GP的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使其對水的束縛力減弱，當(dāng)處于低溫條件下，這些水分逐漸形成冰晶，破壞面團(tuán)的結(jié)構(gòu)[22]。

圖4 CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)及凍藏時間對面團(tuán)可凍結(jié)水含量的影響Fig.4 Effect of CMC additive proportion and frozen storage time on the freezable water content of dough

注：不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。圖6、圖7同。圖5 CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)及凍藏時間對饅頭比容的影響Fig.5 Effect of CMC additive proportion and frozen storage time on the specific volume of steamed bread

2.5 CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)及凍藏時間對饅頭比容的影響

由圖5可知，在凍藏的各階段，隨著CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，饅頭的比容顯著增加，當(dāng)CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.7%時，饅頭的比容又呈現(xiàn)減小的趨勢?？赡苁窃诤兔鏁rCMC與水結(jié)合而膨脹，和淀粉填充在GP的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，從而減少GP的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在凍藏過程中受到破壞[23-24]。親水膠體能夠增強(qiáng)面團(tuán)氣泡界面強(qiáng)度，增加面團(tuán)的內(nèi)部持氣量，使面團(tuán)比容增大[25-26]。但加入過量的CMC時，由于其親水力比GP大，使GP的吸水量減小，從而減少了GP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成[27]。凍藏0～28 d，饅頭的比容逐漸減小。其中未添加CMC的饅頭的比容從2.27 cm3/g減小到1.89 cm3/g，減小了0.38 cm3/g，而添加0.7%CMC的饅頭的比容從2.46 cm3/g減小到2.28 cm3/g，減小了0.18 cm3/g。因此，添加適量的CMC不僅能夠提高饅頭的比容，還能減小饅頭在凍藏過程中比容下降的程度。

2.6 CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)及凍藏時間對饅頭質(zhì)構(gòu)的影響

圖6和圖7分別是CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及凍藏時間對饅頭硬度和彈性的影響。隨著凍藏時間的增加，饅頭的硬度呈現(xiàn)上升的趨勢，并且添加CMC饅頭的硬度都小于未添加CMC饅頭的硬度。未添加CMC饅頭的硬度從3 195.67 g增加到4 281.85 g，對于添加CMC的饅頭而言，當(dāng)CMC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%～0.7%時，硬度逐漸減小，當(dāng)CMC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.7%時，硬度呈現(xiàn)增加的趨勢，這可能是因?yàn)镃MC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)過大時，由于饅頭的比容減小，內(nèi)部空隙變小，結(jié)構(gòu)變得過于致密，導(dǎo)致饅頭硬度增加。凍藏0～28 d，隨CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，饅頭的彈性呈現(xiàn)增大的趨勢，當(dāng)CMC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7%時達(dá)到最大。隨著凍藏時間的延長，饅頭的彈性呈現(xiàn)降低的趨勢，未添加CMC的饅頭彈性從0.86降低到0.80，添加0.7%CMC的饅頭彈性從0.91降低到0.87，表明添加0.7%CMC能夠改善饅頭的質(zhì)構(gòu)特性。

圖6 CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)及凍藏時間對饅頭硬度的影響Fig.6 Effect of CMC additive proportion and frozen storage time on the hardness of steamed bread

圖7 CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)及凍藏時間對饅頭彈性的影響Fig.7 Effect of CMC additive proportion and frozen storage time on the springiness of steamed bread

3 結(jié)論

研究了CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)(0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%)及凍藏時間(0～28 d)對冷凍面團(tuán)和饅頭品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，在凍藏0～28 d的各階段，添加0.1%～0.9%的CMC均能增加冷凍面團(tuán)的彈性模量和黏性模量，降低冷凍面團(tuán)的可凍結(jié)水含量，提升饅頭的比容、彈性，降低饅頭的硬度，當(dāng)CMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7%時，冷凍面團(tuán)和饅頭的品質(zhì)最佳。隨著凍藏時間的增加，由于冰晶的形成和生長，使GP的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞以及酵母的發(fā)酵活力降低，導(dǎo)致冷凍面團(tuán)以及饅頭的品質(zhì)發(fā)生劣變，而添加CMC能夠減緩冷凍面團(tuán)和饅頭在凍藏期間品質(zhì)下降的幅度。在實(shí)際生產(chǎn)中，可以根據(jù)特定需求選擇性地添加CMC，以提高冷凍面團(tuán)的品質(zhì)以及儲藏穩(wěn)定性。