王朝敏, 謝 強(qiáng), 羅 丹, 薛文通

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院,北京 100083)

拉面,又叫甩面、扯面、抻面,是指手工將面團(tuán)反復(fù)抻拉而制成的面條,通過控制拉伸次數(shù)和拉伸長度,可制成龍須面、毛細(xì)、二細(xì)、大寬、拉條等不同粗細(xì)的拉面,口感筋道柔韌,廣受大眾喜愛,各地的特色拉面有福山拉面、蘭州牛肉面和新疆拉條子等。拉面制作高效且標(biāo)準(zhǔn)化程度很高,可媲美西式快餐,有利于品牌連鎖化發(fā)展。隨著社會(huì)生活節(jié)奏的加快,拉面作為一種中式快餐在更多的大中城市有著廣闊的市場前景。大多數(shù)的連鎖拉面企業(yè)運(yùn)營方式是先在中央廚房制作好拉面面團(tuán),經(jīng)冷鏈車統(tǒng)一配送至門店再進(jìn)行下一步加工制作[1]。采取這種方式能夠避免配方泄露。保證門店拉面品質(zhì)穩(wěn)定一致。減小門店規(guī)模,降低資金投入以及提高拉面出品效率[2]。

為減少拉面面團(tuán)在配送至門店過程中的品質(zhì)劣變,面團(tuán)在中央廚房制作完成后進(jìn)行冷凍,再由冷鏈車配送。在全程低溫的環(huán)境下,微生物生命活動(dòng)減慢,酶促反應(yīng)速率降低,面團(tuán)品質(zhì)能夠得到一定程度的保持[3]。然而,冷凍本身也會(huì)影響面團(tuán)的品質(zhì)。送至門店的冷凍面團(tuán)在加工制作拉面前首先要進(jìn)行解凍處理,鮮面團(tuán)經(jīng)凍結(jié)—解凍的過程后,其品質(zhì)會(huì)發(fā)生一定程度的下降,導(dǎo)致制作出的拉面出現(xiàn)不夠筋道、吸水率差等問題。因此,對冷凍拉面面團(tuán)在凍融過程中的品質(zhì)變化和改良方法進(jìn)行了綜述,以期為冷凍面團(tuán)品質(zhì)劣變機(jī)理研究及其改良方法的探索開發(fā)提供理論參考和研究方向。

1 拉面面團(tuán)在凍融過程中的理化結(jié)構(gòu)與加工特性變化

拉面面團(tuán)較其他面制品面團(tuán)如面包、饅頭和普通面條的面團(tuán)更關(guān)注其筋道、柔韌等口感品質(zhì),要求其具有更好的彈性與拉伸性能。然而拉面面團(tuán)在冷凍、運(yùn)輸、儲(chǔ)藏及后續(xù)解凍加工的過程中,均會(huì)發(fā)生不同程度的品質(zhì)劣變。其根本原因是冷凍處理的低溫條件和溫度波動(dòng)引起的冰晶生長、水分遷移和重結(jié)晶等,導(dǎo)致了面團(tuán)成分的理化結(jié)構(gòu)主要是面筋蛋白和淀粉的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,功能受到影響,進(jìn)而體現(xiàn)為加工特性包括評(píng)價(jià)拉面品質(zhì)的典型指標(biāo)如彈性與拉伸性能的差異與弱化[4]。

1.1 理化結(jié)構(gòu)變化

面團(tuán)的化學(xué)成分主要包括水分、面筋蛋白和淀粉。面筋蛋白是面團(tuán)的骨架結(jié)構(gòu),可與淀粉相互作用,淀粉顆粒通過吸水膨脹支撐和強(qiáng)化面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在面團(tuán)冷凍過程中,冰晶的非均勻生長與重結(jié)晶引起了面筋蛋白二硫鍵的斷裂,淀粉顆粒也受損發(fā)生分離,面筋蛋白分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞;水分發(fā)生遷移并重新分布,可凍結(jié)水含量增加[5]。

1.1.1 水分變化

面團(tuán)中的大部分自由水是可冷凍的,冷凍產(chǎn)生的冰晶會(huì)對面團(tuán)品質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響。面團(tuán)本質(zhì)上是一種基于水的異質(zhì)混合物,與純水相比具有較低的冰點(diǎn),即面團(tuán)中水分的結(jié)冰動(dòng)力學(xué)性質(zhì)不同于純水的結(jié)晶特性。冷凍面團(tuán)中的冰晶成核方式主要是異質(zhì)成核(由外來粒子的存在催化形成冰晶),該過程涉及純水在初始冷卻階段溫度降至冰點(diǎn)以發(fā)生相變以及水分子在成核粒子上以結(jié)晶排列的形式聚集,表明初始冷凍速率對面團(tuán)中晶核形成性質(zhì)產(chǎn)生影響。例如,在較高的初始冷凍速率下,冰晶成核作用增強(qiáng),形成的冰晶較小,但晶核數(shù)增加,即緩慢冷凍和快速冷凍分別導(dǎo)致大冰晶和小冰晶的形成[6]。

冷凍過程中冰晶的生長同樣影響面團(tuán)品質(zhì)。面團(tuán)冰晶的生長通常在接近冰點(diǎn)以下的溫度發(fā)生,并受到質(zhì)量和熱傳遞的控制[7]。當(dāng)面團(tuán)中發(fā)生冰結(jié)晶時(shí),水分子擴(kuò)散到冰晶表面并結(jié)合到生長的固相中,冰晶就實(shí)現(xiàn)了生長。同時(shí),溶質(zhì)分子不斷地從純冰晶占據(jù)的區(qū)域排出,并從冰面擴(kuò)散開。因此,形成冰晶的數(shù)量和大小是冰成核和生長速度的結(jié)果;冰晶大小與形成的核數(shù)成反比。因此,控制冰的成核和生長是緩解冷凍面團(tuán)的質(zhì)量缺陷的關(guān)鍵。

隨著凍藏時(shí)間的延長,面團(tuán)中部分強(qiáng)結(jié)合水轉(zhuǎn)化為弱結(jié)合水和自由水。面團(tuán)經(jīng)凍藏后,內(nèi)部出現(xiàn)了不規(guī)則不均勻的冰晶孔洞[8]。凍藏時(shí)間25 d的冷凍生坯饅頭面團(tuán)低場核磁共振弛豫曲線中T2的橫向弛豫時(shí)間右移,水流動(dòng)性增強(qiáng),可凍結(jié)水含量上升[9]。凍藏過程中,冷凍生坯面團(tuán)所含總水分中深層結(jié)合水及半結(jié)合水不斷損失;生坯和蒸熟的豆沙包在二次凍融后結(jié)合水均呈直線下降,自由水均迅速上升。水分遷移對其蒸煮損失率及水分活度產(chǎn)生了一定的影響[10]。冷凍熟面在-18 ℃冷藏,在12周凍藏期內(nèi),冷凍熟面中可凍結(jié)水含量升高10.63%;深層結(jié)合水比例A21下降,弱結(jié)合水和自由水比例A22升高[11]。冷凍玉米面條凍藏90 d過程中面條中的結(jié)合水含量不斷減少,半結(jié)合水與自由水含量不斷增加[12]。冷凍面團(tuán)反復(fù)凍融4次以上循環(huán)后,游離水的比例相對于未經(jīng)凍融處理的面團(tuán)顯著增加[13]。冷凍紫薯全粉面條隨著凍藏時(shí)間的增加,T21峰面積減小,T22峰面積增大,即隨凍藏時(shí)間的增加水分流動(dòng)性增強(qiáng),結(jié)合水逐漸轉(zhuǎn)化為自由水[14]。隨著凍藏時(shí)間增加,可凍結(jié)水含量(FW)、強(qiáng)結(jié)合水含量(A21)和自由水含量(A23)增加,弱結(jié)合水(T22)和自由水(T23)的弛豫時(shí)間均左移[15]。

可知在冷凍過程中,面團(tuán)中的水分發(fā)生遷移并重新分布,與蛋白、淀粉結(jié)合的結(jié)合水逐漸失去,產(chǎn)生幾乎不可逆的脫水,自由水和可凍結(jié)水含量增加。

1.1.2 蛋白質(zhì)變化

面團(tuán)中的麥醇溶蛋白決定面筋的延伸性,麥谷蛋白決定面筋的彈性和抗延伸性。面筋蛋白在面團(tuán)中形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越致密,面團(tuán)的黏性與彈力就越強(qiáng)。該網(wǎng)絡(luò)主要通過二硫鍵和一些非共價(jià)相互作用(氫鍵、離子鍵和疏水相互作用)來維系。冷凍處理面團(tuán)會(huì)對面筋結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響,進(jìn)而改變冷凍面團(tuán)的黏彈性及流變特性[16]。

面筋蛋白在面團(tuán)凍結(jié)過程中,二硫鍵相對穩(wěn)定的g-g-g構(gòu)型向不穩(wěn)定的t-g-t構(gòu)型轉(zhuǎn)化,g-g-g構(gòu)型質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降了4.33%。在面團(tuán)水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%時(shí),代表氨基酸側(cè)鏈微環(huán)境穩(wěn)定性的I740/1040比值達(dá)到最大值0.13,并在凍結(jié)過程中持續(xù)下降。隨著溫度的下降,較有序的α-螺旋相對百分含量下降了3.63%,逐漸向無規(guī)卷曲等較無序的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化[17]。-18℃恒溫凍藏過程中,隨著凍藏時(shí)間的增加,面筋蛋白高聚物發(fā)生了解聚現(xiàn)象,造成了面筋蛋白分子間二硫鍵的斷裂,使其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)疏松,在凍藏120 d后出現(xiàn)分布不均一的直徑超過100 μm的孔洞;且面筋蛋白與麥谷蛋白的裂解溫度均隨凍藏時(shí)間增加而下降,熱穩(wěn)定性降低[18]。隨凍藏時(shí)間延長面團(tuán)中游離巰基含量上升,谷蛋白大聚體含量下降,蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)由α-螺旋、β-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)向β-折疊結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變[19]。凍融循環(huán)破壞了面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。凍融淀粉顆粒與面筋蛋白產(chǎn)生競爭性吸水,弱化了淀粉-面筋蛋白復(fù)合體的界面穩(wěn)定性,使得形成的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不完整,面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的受損程度隨凍融次數(shù)增加而增大,其連續(xù)性減弱,但彈性和黏性上升[20]。凍融處理導(dǎo)致冷凍面團(tuán)蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。凍融循環(huán)2次后,α-螺旋的相對百分含量增加,而β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲的相對百分含量降低[13]。

面團(tuán)冷凍過程中,冰晶的非均勻生長與重結(jié)晶導(dǎo)致面筋蛋白二硫鍵的斷裂;蛋白質(zhì)分子失去過多的結(jié)合水,分子受壓凝集,其二級(jí)結(jié)構(gòu)由α-螺旋、β-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)向β-折疊結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,有序程度下降;面筋蛋白分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞,穩(wěn)定性降低,這也是冷凍面團(tuán)品質(zhì)劣變的最主要原因。然而,當(dāng)采用凍融循環(huán)的方式處理面團(tuán)時(shí)α-螺旋含量增加,該結(jié)構(gòu)可增強(qiáng)蛋白的機(jī)械強(qiáng)度,這可能是面團(tuán)硬度上升的原因。

1.1.3 淀粉變化

在面團(tuán)中面筋蛋白與淀粉相互作用,淀粉顆粒通過吸水膨脹支撐和強(qiáng)化面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在面團(tuán)冷凍過程中,水分結(jié)冰導(dǎo)致體積膨脹并產(chǎn)生冷凍壓力,使得淀粉顆粒壓縮產(chǎn)生變形和破壞[16]。

面團(tuán)冷凍溫度較高時(shí)冰晶形成速率慢,易發(fā)生重結(jié)晶形成較大冰晶,對淀粉顆粒產(chǎn)生表面結(jié)構(gòu)及部分有序結(jié)構(gòu)的機(jī)械損傷,使其結(jié)晶度下降,糊化焓降低。冷凍溫度較低時(shí),形成冰晶較小,僅對淀粉顆粒表面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞,而對淀粉顆粒內(nèi)部有序結(jié)構(gòu)無顯著損傷;且低溫會(huì)誘導(dǎo)淀粉鏈重排,導(dǎo)致有序結(jié)構(gòu)增加,回生趨勢增大[21]。凍融循環(huán)會(huì)破壞淀粉顆粒,隨著凍融次數(shù)的增加,破損淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)由22.5%增至24.1%,淀粉分子排列從有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序狀態(tài)。冷凍儲(chǔ)藏處理破壞了淀粉顆粒結(jié)構(gòu),但增加了包括層狀結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)、短程有序分子結(jié)構(gòu)和螺旋結(jié)構(gòu)的半結(jié)晶片層體系的粒徑和有序度,這些多尺度的結(jié)構(gòu)變化隨儲(chǔ)存時(shí)間的增加而更加明顯。由于冷凍儲(chǔ)存期間淀粉分子鏈的重排和有序堆積,冷凍淀粉熱穩(wěn)定性提高,黏度參數(shù)降低[20, 22]。凍融過程中冰晶的熔融及重結(jié)晶導(dǎo)致了小麥淀粉顆粒出現(xiàn)凹陷、孔洞和聚集、半結(jié)晶片層厚度及排列規(guī)整性下降、相對結(jié)晶度降低、短程無序化增加、雙螺旋結(jié)構(gòu)解旋,隨凍融循環(huán)次數(shù)的增加破壞更為顯著。淀粉顆粒產(chǎn)生的孔洞與結(jié)構(gòu)疏松有利于水分子向其內(nèi)部滲透并結(jié)合,因此淀粉的膨脹度、溶解度、峰值黏度、回生值和最終黏度提高,淀粉凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)減弱[23, 24]。從冷凍儲(chǔ)藏0、4、8周面團(tuán)中分離全麥淀粉及其A型和B型顆粒,A型顆粒的輪廓大致保持不變,而B型顆粒在儲(chǔ)存8周后邊緣不規(guī)則、相對結(jié)晶度增加、黏度降低,表明B型顆粒對冷凍更敏感。全麥淀粉在冷凍過程中基本保持不變。B型顆粒在冷凍儲(chǔ)藏下顯著變質(zhì),但對全麥淀粉影響較小[25]。液氮深度冷凍導(dǎo)致大米淀粉顆粒大小、膨脹力和酸水解特性發(fā)生變化,淀粉顆粒硬度減小,含大量水分的淀粉顆粒之間產(chǎn)生融合,糊化特性和糊化焓降低[26]。

凍結(jié)及冷凍儲(chǔ)藏的低溫環(huán)境誘導(dǎo)淀粉鏈的重排;淀粉顆粒結(jié)構(gòu)受損并發(fā)生分離,結(jié)晶度下降,凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)減弱,進(jìn)一步弱化了面筋網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度,導(dǎo)致面團(tuán)品質(zhì)的下降。冷凍對淀粉B型顆粒的影響更大,被破壞程度更高,而對A型顆粒的影響較小。

1.2 加工特性變化

冷凍面團(tuán)理化結(jié)構(gòu)的改變導(dǎo)致其加工特性的變化。面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的破壞和分子結(jié)構(gòu)的改變導(dǎo)致了面團(tuán)質(zhì)構(gòu)和流變特性的下降,面團(tuán)強(qiáng)度下降,加工性能變差。

非發(fā)酵面團(tuán)隨凍藏時(shí)間延長面團(tuán)硬度不斷增加,彈性、內(nèi)聚性、黏附性和咀嚼性降低。凍藏30 d時(shí)其彈性、內(nèi)聚性大幅下降;面團(tuán)的彈性模量、黏性模量、最大蠕變?nèi)崃?、瞬時(shí)蠕變?nèi)崃颗c遲滯蠕變?nèi)崃烤粩嘟档?零切變黏度增加,面團(tuán)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性變差,受外力后的回復(fù)能力下降[19]。冷凍面團(tuán)經(jīng)4次凍融循環(huán)后蒸煮損失率和吸水率增加;經(jīng)5次凍融循環(huán)后硬度、黏附性和咀嚼性提高,而彈性降低。除此之外,面團(tuán)的彈性模量和黏性模量降低[13]。非發(fā)酵面團(tuán)制品主要是面條。-18 ℃下凍藏Biangbiang面條的面團(tuán),面團(tuán)的黏彈性隨凍藏時(shí)間延長而逐漸下降;面團(tuán)凍藏30 d后制作的Biangbiang面條吸水率降低、蒸煮損失率增加,硬度增大[27]。發(fā)酵面團(tuán)制品相關(guān)研究主要是饅頭、包子類。隨著凍藏時(shí)間增加,冷凍饅頭面團(tuán)制作的饅頭比容減小,60 d后饅頭比容減至1.16 mL/g;隨著凍融循環(huán)次數(shù)增加,饅頭比容逐漸減小,10次后降至0.9 mL/g。淀粉-面筋蛋白復(fù)合體界面穩(wěn)定性的降低也弱化了饅頭的持氣能力,使其收縮塌陷,品質(zhì)劣變嚴(yán)重[24]。凍藏25 d后的冷凍生坯饅頭比容下降、硬度上升、亮度下降;饅頭內(nèi)部出現(xiàn)大孔隙且分布不均勻;面團(tuán)發(fā)酵能力下降[9]。凍藏5周后的冷凍面團(tuán)饅頭的硬度、咀嚼性、膠著性分別增大了74.6%、75.7%、75.6%[28]。經(jīng)3次凍融循環(huán)的預(yù)醒發(fā)豆沙包蒸熟后蒸煮損失率上升,質(zhì)構(gòu)、色差、比容均受到影響,品質(zhì)下降[10]。

經(jīng)冷凍處理后的面團(tuán),蛋白、淀粉產(chǎn)生幾乎不可逆的脫水,失去了對于水的親和力,這導(dǎo)致了其制作的面條吸水率下降;面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)松散使得淀粉顆粒更易逸出,導(dǎo)致蒸煮損失率上升;面條蒸煮特性變差。過多的失水也會(huì)導(dǎo)致冷凍面團(tuán)制作的面制品硬度增大,口感及質(zhì)構(gòu)性質(zhì)變差。另外,對于發(fā)酵面團(tuán)如饅頭等,淀粉-面筋蛋白復(fù)合體界面穩(wěn)定性的降低還弱化了其持氣能力,使其易收縮塌陷,比容減小。

2 冷凍拉面面團(tuán)品質(zhì)改良方法

為了解決冷凍面團(tuán)解凍后制作的拉面品質(zhì)下降的問題,通常從凍結(jié)方式、解凍方式和添加物質(zhì)三方面采取措施。

2.1 凍結(jié)方式

常用的凍結(jié)方式主要包括靜止空氣凍結(jié)(如低溫冰箱)、風(fēng)冷凍結(jié)(如隧道式和螺旋帶式凍結(jié)設(shè)備)和直接凍結(jié)(如液氮凍結(jié))。在冷凍溫度較高時(shí),冰晶形成速率慢且易重結(jié)晶形成大冰晶;冷凍溫度較低時(shí),冰晶形成速率快且體積較小[21]。在3種冷凍溫度(-38 ℃速凍再-18 ℃儲(chǔ)藏、-38 ℃下速凍加儲(chǔ)藏、-18 ℃下速凍加儲(chǔ)藏)下處理面團(tuán)制作饅頭,溫度1(-38 ℃速凍再-18 ℃)、溫度2(-38 ℃下速凍加儲(chǔ)藏)條件下制作的饅頭硬度小、彈性大、感官評(píng)分好,均比溫度3下(-18 ℃下速凍加儲(chǔ)藏)制作的饅頭品質(zhì)高,表明冷凍溫度越低,冷凍面團(tuán)制作的饅頭品質(zhì)越好[29]。在不同凍藏溫度(-20、-40、-60、-80 ℃)下以不同冷凍速率將面團(tuán)中心溫度降至-20 ℃,同樣得到冷凍速率越小,制作的饅頭比容越小,品質(zhì)越差[24]。-40 ℃下凍結(jié)時(shí)冷凍面團(tuán)比-30 ℃和-20 ℃時(shí)的最大蠕變?nèi)崃扛?、零剪切黏度更低。隨冷凍速度降低、儲(chǔ)存時(shí)間延長,α-螺旋比例降低,β-折疊和無規(guī)卷曲的比例增加[30]。

楊勇[31]研究報(bào)道,3種凍結(jié)方式(低溫冰箱、螺旋隧道和液氮噴淋)的冷凍速率為低溫冰箱<螺旋隧道<液氮噴淋。隨著冷凍速率降低,非發(fā)酵面團(tuán)面團(tuán)的凍結(jié)失水率增大,結(jié)合水與半結(jié)合水含量減少;面團(tuán)硬度變大,黏彈性變差;形成冰晶變大,對面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的破壞加劇。經(jīng)液氮噴淋處理的面團(tuán)品質(zhì)與新鮮面團(tuán)更接近,低溫冰箱處理的面團(tuán)品質(zhì)最差。采用同樣的方法處理涼皮,液氮噴淋的涼皮淀粉凝膠結(jié)構(gòu)更連續(xù),質(zhì)構(gòu)特性尤其是硬度更接近新鮮涼皮,其次是螺旋隧道和低溫冰箱[32]。此外,多種輔助冷凍技術(shù)也有相關(guān)研究。靜電場輔助冷凍能夠提高面筋蛋白的黏彈性、變性溫度和變性焓,通過施加低電壓(300、600 V)靜電場輔助冷凍,面筋蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)單元分布更均勻,α-螺旋含量增加,二硫鍵構(gòu)型中g(shù)-g-g構(gòu)型含量增加,面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)孔隙更小且分布均勻[33]。超聲波的空化效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)和均質(zhì)作用等可誘導(dǎo)冰晶晶核形成、加快傳質(zhì)傳熱,從而提高面團(tuán)的凍結(jié)速率[34]。超聲輔助冷凍處理的預(yù)調(diào)理紅糖饅頭面團(tuán)凍結(jié)速率顯著提高;水分流動(dòng)性下降,結(jié)合水比例上升;在功率為60 W/L時(shí),全過程超聲輔助冷凍和最大冰晶生成階段超聲輔助冷凍處理的非凍結(jié)水分別提高了1.96%和3.06%,面團(tuán)持水力增強(qiáng)。面團(tuán)在此過程中彈性模量和黏性模量增加,硬度和咀嚼性降低,黏性加強(qiáng),質(zhì)構(gòu)品質(zhì)得到改善,超聲功率為50 W/L時(shí)效果最佳。相變階段超聲輔助冷凍處理的面筋蛋白游離巰基含量下降幅度大于全過程超聲輔助冷凍處理;與傳統(tǒng)浸漬冷凍相比,超聲輔助冷凍處理降低了麥谷蛋白和麥醇溶蛋白的巰基含量和表面疏水性,其α-螺旋相對百分含量分別提高了20.59%和6.89%,蛋白無規(guī)卷曲的二級(jí)結(jié)構(gòu)先下降后上升,蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)趨向有序[34, 35]。

這些不同的凍結(jié)方式作用在冷凍面團(tuán)上體現(xiàn)為凍結(jié)速率的差異,一般凍結(jié)速率越大,即通過-1～ -5 ℃溫度區(qū)域(最大冰晶生成區(qū))的時(shí)間越短,水分遷移受到抑制,形成的冰晶就越細(xì)小均勻且致密呈針狀,對面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的破壞越小,面團(tuán)品質(zhì)得到保持。采用靜電場或超聲波輔助冷凍通過改善水分遷移和蛋白結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對冷凍面團(tuán)品質(zhì)的改良。

2.2 解凍方式

常用的解凍方式主要包括空氣解凍/自然解凍(如恒溫恒濕解凍、冷藏解凍)和電解凍(如微波解凍)等。

采用4 ℃冷藏解凍、超聲輔助解凍、恒溫恒濕解凍、氣浴振蕩解凍和微波解凍5種不同解凍方式處理冷凍豆沙包面團(tuán),在4 ℃冷藏解凍的生坯面團(tuán)強(qiáng)結(jié)合水的變化最小;微波解凍的面團(tuán)具有最高的黏彈值;氣浴振蕩解凍的面團(tuán)可凍結(jié)水含量最高。蒸制加熱后,超聲輔助解凍強(qiáng)結(jié)合水含量最少;4 ℃冷藏解凍硬度最低、咀嚼性最優(yōu);恒溫恒濕解凍呈現(xiàn)最穩(wěn)定的色澤和蒸煮品質(zhì)。4 ℃冷藏解凍能減少冷凍面團(tuán)水分的流失,較好保持蒸制后的綜合品質(zhì);恒溫恒濕解凍能降低產(chǎn)品的蒸煮損失,且與4 ℃冷藏解凍相比縮短了解凍時(shí)間,提高了解凍效率[10]。采用4 ℃過夜緩慢解凍12 h、溫度25 ℃,相對濕度80%條件下解凍60 min、溫度38 ℃,相對濕度80%條件下解凍60 min和230 W微波條件下解凍6 min 4種不同解凍方式處理冷凍面團(tuán),4 ℃緩慢解凍面團(tuán)制得的饅頭或面包比容最大,硬度最小;微波解凍制得的比容最小,硬度最大。緩慢解凍的面團(tuán)膨脹體積更好且面團(tuán)中水分流失更少[36]。采用4 ℃冷藏解凍、25 ℃室溫解凍和微波解凍3種不同解凍方式處理非發(fā)酵面團(tuán),微波解凍面團(tuán)游離巰基含量最高;4 ℃冷藏解凍與25 ℃室溫解凍面團(tuán)蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)中β-轉(zhuǎn)角降低,無規(guī)卷曲增加;微波解凍面團(tuán)α-螺旋、β-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)降低,β-折疊結(jié)構(gòu)增加,面團(tuán)蛋白有序結(jié)構(gòu)含量降低。微波解凍面團(tuán)硬度最大,彈性、內(nèi)聚性最小,質(zhì)構(gòu)性質(zhì)較差。可知4 ℃冷藏解凍和25 ℃室溫解凍對面團(tuán)蛋白結(jié)構(gòu)及面團(tuán)特性的影響較小且無顯著差異。但25 ℃室溫解凍耗時(shí)短、效率高,更適用于實(shí)際生產(chǎn)[37]。

不同的解凍方式解凍速率不同,與凍結(jié)時(shí)相反,解凍速率越小,冰晶融化后產(chǎn)生的水分能夠充分被蛋白重新吸附,減少水分的損失,有利于面團(tuán)品質(zhì)的回復(fù)。較為溫和的解凍方式也能一定程度保持蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)不受破壞,盡可能減小對面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響。但過慢的解凍速率耗時(shí)較長,效率較低,且在解凍過程中微生物活動(dòng)、酶促反應(yīng)與氧化作用也逐漸恢復(fù),不利于冷凍面團(tuán)品質(zhì)的保持。

2.3 添加物質(zhì)

應(yīng)用于冷凍面團(tuán)品質(zhì)改良的添加物質(zhì)種類豐富,主要包括大分子多糖、乳化劑、抗凍蛋白及其他蛋白衍生類物質(zhì)等。

在冷凍面團(tuán)中隨著玉米微孔淀粉添加量增加,面團(tuán)的色度、硬度、膠著性增加,儲(chǔ)能模量和損耗模量上升;質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時(shí),冷凍面團(tuán)的失水率最低、彈性最大、損耗角正切達(dá)到最大[38]。秋葵多糖可增大冷凍面團(tuán)黏彈性,減緩黏彈性減小程度;降低可凍結(jié)水含量;增大面團(tuán)持氣率和饅頭比容,延緩冷凍面團(tuán)饅頭硬度和彈性的劣變,其質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.5%～1.5%時(shí)改良效果較好[39]。長鏈菊粉能減小冷凍熟面硬度和拉斷力的降低程度,抑制可凍結(jié)水含量的增加和結(jié)合水的遷移,降低巰基含量和淀粉結(jié)晶度,面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)連續(xù)性好,復(fù)煮后仍保持較好口感。儲(chǔ)藏4周后,添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5%長鏈菊粉的α-螺旋和β-折疊變化較添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)5.0%短鏈菊粉和空白均更小[40, 41]。添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%可得然膠后,其通過疏水相互作用和空間位阻延緩面筋蛋白聚集,經(jīng)10次凍融循環(huán)后冷凍熟面的最大拉伸強(qiáng)度、最大斷裂距離、咀嚼度增強(qiáng)到最大值;表面黏度、內(nèi)部黏度下降到最小值;其硬度和堅(jiān)實(shí)度在添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.9%的可得然膠時(shí)達(dá)到最大值[42, 43]。添加果膠增加了冷凍面團(tuán)的拉伸阻力、拉伸比例和拉伸曲線面積;提高儲(chǔ)能模量和損耗模量,降低損耗角正切。果膠酯化度越低,改變幅度越大[29]。添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%～0.7%的羧甲基纖維素鈉時(shí),冷凍面團(tuán)的彈性模量和黏性模量、饅頭的比容和彈性均增加;可凍結(jié)水含量與饅頭硬度降低。添加復(fù)配比例為0.7∶0.3的羧甲基纖維素鈉和羥丙基甲基纖維素鈉的改良效果優(yōu)于單獨(dú)添加[44]。以質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.04%羧甲基纖維素鈉、0.04%瓜爾膠和0.04%單雙甘油脂肪酸酯等比復(fù)配改良冷藏發(fā)酵糙米面包,面團(tuán)和面包硬度降低,彈性提高,面團(tuán)結(jié)合水含量增加[45]。羧甲基殼聚糖能夠限制冷凍面團(tuán)中的水分遷移,穩(wěn)定蛋白質(zhì)的二硫鍵和二級(jí)結(jié)構(gòu);羧甲基取代度越高,低溫保護(hù)效果越好[46]。添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5%魔芋葡甘聚糖時(shí)冷凍面團(tuán)結(jié)合水能力最高,水分遷移減緩。它增加了冷凍面筋蛋白中麥醇溶蛋白的α-螺旋,減少了麥谷蛋白的α-螺旋;面筋蛋白和麥醇溶蛋白的β-轉(zhuǎn)角隨其添加量增加而下降,面筋蛋白的變性溫度和變性焓降低,面團(tuán)中孔隙減少[47, 48]。

添加海藻酸丙二醇酯(PGA)的冷凍面團(tuán)保水性、發(fā)酵特性及流變特性均較好。PGA能減小冷凍面團(tuán)烘焙面包比容下降和硬度上升;延緩面團(tuán)凍藏期間β-折疊含量上升和β-轉(zhuǎn)角含量下降;減少冷凍面團(tuán)的孔洞數(shù)目,面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的完整性和連續(xù)性提高[49]。隨硬脂酰乳酸鈉添加量的增加,凍融循環(huán)發(fā)酵面團(tuán)拉伸性能和彈性模量先升高后降低,損耗角正切和可凍結(jié)水質(zhì)量分?jǐn)?shù)先降低后升高,其最優(yōu)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%,能夠使可凍結(jié)水質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低8.16%[50]。

添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%的龍柏葉抗凍蛋白可有效降低冷凍溫度較高時(shí)冰晶對淀粉有序結(jié)構(gòu)的損傷,延緩冷凍溫度較低時(shí)淀粉的回生趨勢[21]。胡蘿卜抗凍蛋白可降低冷凍面團(tuán)的游離水含量及可凍結(jié)水含量,抑制重結(jié)晶;減緩面團(tuán)彈性模量和黏滯模量的下降速度,增加面筋蛋白的交聯(lián)度,提高饅頭的咀嚼性和彈性,降低饅頭的硬度和黏聚性,改善饅頭品質(zhì)[51]。大麥抗凍蛋白影響凍結(jié)過程中冰的形成及其形狀,抑制凍融過程中冰的再結(jié)晶;保持面筋網(wǎng)絡(luò)保氣能力;降低冷凍面團(tuán)儲(chǔ)能模量和損耗模量的下降速度[52]。麥麩抗凍多糖能抑制冰晶重結(jié)晶,使冷凍饅頭面團(tuán)中的冰晶由立方變?yōu)閷訝?保持了酵母活力和面團(tuán)結(jié)構(gòu);阻止了麥谷蛋白大分子聚合物的解聚,減少了面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的扭曲[53]。

添加甘薯蛋白水解物減緩了冷凍面團(tuán)自由水含量的增加,抑制冰晶生成與水分遷移,延緩面團(tuán)tanδ降低和冷凍面團(tuán)烘焙面包比容的減小及硬度的增加。其中分子質(zhì)量為1 000、2 000、3 000 u的甘薯蛋白水解物對面團(tuán)品質(zhì)的改善效果更為顯著[54]。隨著γ-聚谷氨酸添加量增大面團(tuán)孔洞變小且均勻,面筋網(wǎng)絡(luò)連續(xù)性較好;添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.7%的γ-聚谷氨酸減少了饅頭中弱結(jié)合水向自由水的轉(zhuǎn)化;饅頭硬度和孔隙率均降低[55]。隨著添加谷朊粉∶淀粉比值的減小,重組面團(tuán)的氫鍵強(qiáng)度不斷增大。谷朊粉∶淀粉為4∶1時(shí),凍藏20 d的重組面團(tuán)的彈性模量比對照組高49.95%,延緩了冷凍面團(tuán)在凍藏過程中的品質(zhì)劣變[56]。

除此之外,NaHCO3也有應(yīng)用于面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)化的嘗試。NaHCO3能夠增強(qiáng)面團(tuán)中水的結(jié)合能力,降低可凍結(jié)水含量和水的流動(dòng)性,其添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%的面團(tuán)經(jīng)4次凍融循環(huán)后制得饅頭硬度顯著降低。添加NaHCO3的面團(tuán)經(jīng)凍融循環(huán)后,SDS可萃取蛋白比例和游離巰基含量降低。NaHCO3的添加增強(qiáng)了堿/蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用,提高了面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)面積和總網(wǎng)絡(luò)長度,使得形成的面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更為致密[9]。

這些添加物質(zhì)的作用機(jī)制主要有:通過其自身大量的親水基團(tuán)提高面團(tuán)的持水能力,減少可凍結(jié)水含量;其大分子結(jié)構(gòu)參與維持面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度;乳化劑中所含大量的親水基和親油基連接面筋蛋白中的小分子,降低與水作用時(shí)形成的表面張力[4];以及吸附在冰晶表面抑制其生長等。

3 總結(jié)與展望

冷凍拉面面團(tuán)發(fā)生品質(zhì)劣變的根本原因是冷凍處理的低溫條件和溫度波動(dòng)引起的冰晶生長、水分遷移和重結(jié)晶等,導(dǎo)致了面筋蛋白二硫鍵斷裂和二級(jí)結(jié)構(gòu)的有序程度下降,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞;淀粉顆粒結(jié)構(gòu)受損分離和凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)減弱,進(jìn)一步降低面筋網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度,進(jìn)而體現(xiàn)為加工特性的差異與弱化,包括評(píng)價(jià)拉面品質(zhì)的典型指標(biāo)如彈性與拉伸性能等。通常從凍結(jié)方式、解凍方式和添加物質(zhì)3個(gè)方面采取措施對劣變的冷凍拉面面團(tuán)進(jìn)行改良。不同的凍結(jié)方式和解凍方式作用在冷凍面團(tuán)上體現(xiàn)為凍結(jié)和解凍速率的差異。一般凍結(jié)速率越大,解凍速率越小,面團(tuán)品質(zhì)保持越好。不同添加物質(zhì)通過增加持水、維持面筋網(wǎng)絡(luò)或抑制冰晶生長等多種機(jī)理改良冷凍拉面面團(tuán)品質(zhì)。

目前,冷凍面團(tuán)相關(guān)研究多以發(fā)酵面制品如饅頭、面包等為主,更為關(guān)注面團(tuán)的發(fā)酵相關(guān)性能,針對非發(fā)酵面制品,尤其是拉面等面條的蒸煮特性、拉伸特性的研究相對較少。此外,添加改良物質(zhì)與冷凍面團(tuán)的互作機(jī)制還有待于進(jìn)一步研究。