冷藏时间对馒头品质的影响

孙祥祥，刘长虹，陈秋平，王远辉，*，张煌，马永生

（1.河南工业大学小麦和玉米深加工国家工程实验室，河南郑州450001；2.河南牧业经济学院食品与生物工程学院，河南郑州450044）

馒头不仅是我国北方地区的传统主食，也是部分南方人喜爱的食品之一，拥有悠久的发展历史[1]。伴随着馒头的生产经营正在向产业化发展，能否改善面制食品在储藏期间的品质特性和延长货架期，是把主食馒头推向工业化生产的关键[2]。黄桂东等[3]研究发现经过5 周冻藏（-20 ℃）后，冷冻面团馒头的硬度、咀嚼性、胶着性分别增大74.6%、75.7%、75.6%，冻藏时间的延长，会导致冷冻面团馒头品质下降。刘长虹等[4]研究发现酵母发酵馒头在储存（25 ℃）过程，强结合水几乎呈直线下降，弱结合水及自由水在储存过程的变化在24 h 内先上升后下降。盛琪[5]研究发现密封包装馒头在常温（25 ℃）贮藏过程中L*值、pH 值均呈先下降后上升的趋势，持水力和水溶性淀粉显著下降，馒头制作后的48 h 内，硬度、咀嚼性和黏着性显著上升。孝英达等[6]研究发现增加面团前处理时间或提高冷藏发酵温度，可有效改善面包芯硬度和弹性，增加面包风味物质含量。但是，冷藏时间对馒头品质的影响，国内对此方面的报道还比较少。因此，本试验通过X 射线衍射（X-ray）、差示扫描量热法（differential scanning calorimetry，DSC）、傅里叶红外光谱（fourier transform infrared spectrometer，FTIR）、扫描电镜（scanning electron microscope，SEM）、质构仪、pH 计、感官评分等方法，从微观和宏观的角度上研究馒头淀粉粒晶体、蛋白质二级结构、微观结构、质构和感官，分析冷藏时间对馒头品质的影响，揭示馒头在冷藏过程中品质变化规律，为延长馒头货架期提供理论支持，也为推进馒头工业化发展奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

特一粉：郑州金苑面业有限公司；高活性干酵母（低糖）：安琪酵母股份有限公司；PET/PE 包装袋：明科有限公司；溴化钾：天津市鼎盛鑫化工有限公司。

1.2 仪器与设备

722 S 可见分光光度计：尤尼柯（上海）仪器有限公司；DHP030 恒温培养箱：上海实验仪器总厂；S-25 pH计：上海精密科学仪器有限公司；JBDZ-20 白度测定仪：上海嘉定粮油仪器有限公司；DC-350 高速万能粉碎机：浙江武义鼎藏日用金属制品厂；TA-XT2I 质构分析仪：英国SMS 公司；Quanta 200 扫描电子显微镜：荷兰FEI 公司；WQF-510 傅里叶变换红外光谱仪：北京锐利分析仪器公司。

1.3 试验方法

1.3.1 馒头制作

1 500 g 面粉、12 g 酵母、630 mL 水，加入和面机，搅拌12 min，做成面团；自动压面20 次；自动切刀成型机成型；醒发35 min（温度35 ℃、相对湿度85%）；电蒸锅蒸35 min。室温（25 ℃）静置1 h，用密封袋密封，冷藏（4 ℃）储存，记为冷藏0 h。

1.3.2 馒头pH 值的测定

馒头样品粉碎，称取10 g，加入90 mL 无CO2蒸馏水，在磁力搅拌器上搅拌30 min。取上清液50 mL 使用S-25 pH 计测定pH 值，记录读数。

1.3.3 馒头X-ray 测定

取馒头样品粉末，置于长方形铝片的孔中，压紧进行测定。X-ray 测试条件为：管压：40 kV；管流：40 mA；扫描速度：40°/min；扫描区域：0°～40°，狭缝系统为DS/RS/SS=1°/0.16 mm/1°；步长：0.03°；扫描方式为连续，重复次数为1。

1.3.4 馒头DSC 热力学分析

参照Bosmans 等[7]的方法进行测定。

1.3.5 馒头扫描电镜分析

将馒头芯切成为2×2×2 mm3，进行冷冻干燥。将样品置于扫描电镜下观察、拍照。扫描放大倍数选取×3000。

1.3.6 馒头中蛋白二级结构含量的测定

采用WQF-510 傅里叶红外变换光谱测定馒头蛋白质二级结构。将干燥后的馒头样品进行碾磨，过100目筛。将样品2 mg 与KBr 150 mg 混合均匀压片，以KBr做空白对照，进行全波段扫描（400 cm-1～4 000 cm-1）。

1.3.7 馒头质构的测定

参照崔丽琴[8]的方法进行馒头质构的测定。

1.3.8 馒头的感官评价

馒头感官评分采用感官评价[9]的方法见表1。

表1 馒头感官评价表Table 1 Sensory evaluation of steamed bread

1.4 数据处理

所有的试验进行3 次。使用SPSS 21.0 软件中的单向方差分析（ANOVA），Duncan 检验进行统计分析，p＜0.05 认为有统计学意义。使用Orign2017 作图。

2 结果与讨论

2.1 冷藏时间对馒头pH 值的影响

冷藏时间对馒头pH 值的影响见图1。

图1 冷藏时间对馒头pH 值的影响Fig.1 Effect of cold storage time on the pH of steamed bread

馒头的pH 值的大小影响着馒头的口感。馒头pH值体现游离氢离子水平，pH 值越小，游离氢离子越多，吃起来会有发酸的感觉，影响着馒头的品质。如图1可以看出，馒头在蒸制出来的pH 值为5.34，比何松等[10]研究的蒸制馒头25 min 时测定的pH 值要低，由于静置了1 h，馒头中的水分蒸发，使得测定的pH 值降低。随着时间的增加，馒头的pH 值呈现先降低后升高。由于食品中微生物生长代谢而导致的pH 值变化，特别是对于富含蛋白质和碳水化合物的食品体系[11]。12 h的馒头pH 值显著低于0 h 的馒头（p＜0.05），说明此过程中产生了酸性物质，使得馒头的pH 值下降。12 h后，馒头的pH 值呈现上升的趋势，由于接着微生物分解蛋白质生成的胺和氨等碱性物质会导致环境pH 值的上升[6]。

2.2 冷藏时间对馒头淀粉粒晶体的影响

不同冷藏时间馒头的X-衍射图见图2。

图2 不同冷藏时间馒头的X-衍射图Fig.2 X-diffraction pattern of steamed bread with different cold storage time

X 射线衍射技术被广泛应用于研究淀粉粒晶体特性[12]，衍射峰的高度和宽度取决于淀粉结晶的含量和大小，当体系中结晶含量越多，结晶区域完整度越高时，衍射峰就越窄越高[13]。由图2 可以看出，0 h 的馒头没有明显的强峰，说明馒头淀粉分子处于无序状态，晶型结构较少。随着冷藏时间的增加，衍射峰的高度增加，宽度降低，说明结晶含量越多，结晶区域完整度越高。冷藏12 h 的馒头淀粉在2θ 靠近17°和20°出现强的衍射峰，说明该淀粉是β-型结构，进一步说明淀粉已经从无序状态向有序状态转变，淀粉的结晶度增加，是导致馒头硬化的重要[6]，表明馒头在12 h 的时候已经开始发生了硬化。

冷藏时间对馒头结晶度的影响见图3。

由图3 可以看出，馒头淀粉颗粒结晶度随着时间的增加呈现上升的趋势。前12 h 淀粉颗粒的结晶度增加显著，即从18.54 增加到了20.4。12 h 后淀粉颗粒的结晶度增加变得缓慢。淀粉颗粒的结晶度增加，是导致馒头老化的重要因素[14]。

图3 冷藏时间对馒头结晶度的影响Fig.3 Effect of cold storage time on the crystallinity of steamed bread

2.3 冷藏时间对馒头中淀粉热力学性质的影响

冷藏时间对馒头DSC 曲线热力学参数影响见表2。

表2 冷藏时间对馒头DSC 曲线热力学参数影响Table 2 Effect of cold storage time on thermodynamic parameters of steamed bread DSC curve

在DSC 分析中，淀粉的重结晶晶体在融化过程中会出现吸热峰，峰面积越大，融化该晶体所需要的热量越多，融化焓值越大，结晶含量越高，老化度越大[15]。从表2 可以看出，0 h 馒头中淀粉热焓值为124 J/g，说明馒头还没有发生重结晶现象。馒头在冷藏过程中，淀粉峰值温度与热焓值随着时间的增加呈现升高的趋势，说明淀粉回生度增加。96 h 馒头中淀粉峰值温度为64.15 ℃，显著高于其他冷藏时间的馒头（p＜0.05）。随着冷藏时间的增加，熔化晶体所需的热焓值显著性增加，表明结晶含量在增加，进一步说明馒头的老化程度加剧。12 h 馒头中淀粉热焓值为1.215 6 J/g，热焓值增加速度最快，说明馒头在前12 小时的冷藏过程中发生了明显的老化。

2.4 冷藏时间对馒头中蛋白二级结构的影响

冷藏时间对馒头中蛋白二级结构的影响见表3。

表3 冷藏时间对馒头中蛋白二级结构的影响Table 3 Effect of cold storage time on secondary structure of protein in steamed bread

傅里叶红外光谱（FTIR）是研宄蛋白质二级结构的重要工具，可以用于多种形式食品中蛋白质的检测[16]。蛋白质二级结构中的α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规则卷曲在酰胺I 带都有各自特殊的吸收频率，利用此吸收带并结合去卷积和曲线拟合处理可以用来研究蛋白质二级结构的相对含量[17]。如表3 可知，随着冷藏时间的增加，β-转角和无规则卷曲的相对含量呈现上升的趋势；α-螺旋、β-折叠呈现下降的趋势。α-螺旋结构和β-折叠结构均是蛋白质分子内的有序排列，通过分子间氢键维持其结构[18]。冷藏时间的增加使维持蛋白质α-螺旋结构的主要化学作用力氢键减弱，蛋白质结构发生变化[19]。冷藏12 h 和24 h 的馒头中α-螺旋结构没有显著性差异，可能由于此段时间破坏面筋结构中的氢键能力相对变弱，蛋白分子发生构象重排能力减弱，进而使得α-螺旋结构相对含量改变较小。

2.5 冷藏时间对馒头微观结构的影响

冷藏时间对馒头微观结构的影响见图4。

图4 冷藏时间对馒头微观结构的影响Fig.4 Effect of cold storage time on the microstructure of steamed bread

由图4 可知，圆饼状为糊化后的淀粉颗粒，图4（a）为0 h 馒头的扫描电镜，淀粉颗粒被面筋网络牢牢包裹着。随着冷藏时间的增加，部分或者全部淀粉颗粒裸露部在面筋网络外面。冷藏时间的延长会造成面筋蛋白网络结构破坏，面筋结构表面变得粗糙而且松散，导致更多的淀粉颗粒向外裸露出来[4]。馒头在冷藏12 h 时，淀粉颗粒和面筋结构结合变得松散，部分淀粉颗粒与面筋网络分离。说明面筋网络结构遭到一定程度的破坏，淀粉和蛋白质的交联作用降低。

2.6 冷藏时间对馒头质构和感官评分的影响

冷藏时间对馒头质构和感官评分的影响见表4。

质构仪作为客观评价食品品质的主要仪器，测定的物理性状能较好的反映食品质量的优劣，其可以模拟人的咀嚼，从中得出相对应的物理学参数，结合感官评价，能使感官剖析愈加科学和客观[20-25]。由表4 可知，馒头的硬度和咀嚼性呈现增加的趋势，弹性和回复性呈现降低的趋势。12 h 馒头的硬度和咀嚼性显著高于0 h 的馒头（p＜0.05），硬度从2 386 g 增加到了17 201.367 g，咀嚼性从1 563.996 增加到了4 197.586，由于馒头中水分的散失和迁移，淀粉重结晶使得馒头的硬度和咀嚼性增加。12 h 的馒头的弹性、回复性和感官评分显著低于0 h 的馒头（p＜0.05），感官评分值从89.4 下降到了64.2。说明冷藏前期馒头发生了严重的老化现象。

表4 冷藏时间对馒头质构和感官评分的影响Table 4 Effect of cold storage time on texture and sensory score of steamed bread

3 结论

随着馒头冻藏时间的增加，馒头的pH 值呈现先降低后升高，12 h 的馒头pH 值显著低于0 h 的馒头；0 h 的馒头没有明显的强峰，馒头淀粉分子处于无序状态，冷藏12 h 的馒头淀粉在2θ 靠近17°和20°出现强的衍射峰，淀粉已经从无序状态向有序状态转变；12 h 前淀粉颗粒的结晶度增加显著。12 h 后淀粉颗粒的结晶度增加变得缓慢；冷藏时间的增加使维持蛋白质α-螺旋结构的主要化学作用力氢键减弱，蛋白质结构发生变化。经过SEM 发现，随着冷藏时间的增加，部分或全部淀粉颗粒裸露在面筋网络外面。冷藏12 h，馒头的硬度比0 h 分别从2 386 g 增加到了17 201.367 g，咀嚼性从1 563.996 增加到了4 197.586；感官评分值从89.4 下降到了64.2。冷藏12 h，对馒头的老化有显著性影响。