羧甲基纤维素改善冷冻蛋糕体系热力学与烘焙特性探讨

当前，冷冻蛋糕越来越受到欢迎，它既能延长蛋糕的保鲜时间，又能满足消费者便捷携带、即食等需求。然而在冷冻、冷藏的过程中，蛋糕热力学、流变性等特征会发生变化，进而影响烘焙效果，导致烘焙后的蛋糕不够松软，且比容不达标。基于此，相关企业要探索改善冷冻蛋糕品质的方法。

研究得出，适量添加羧甲基纤维素能明显降低面包硬度。本文以实验分析的方式，阐述了羧甲基纤维素对冷冻蛋糕体系热力学与烘焙特性的影响，基于实验结果总结亲水胶体的改善方法。

一、羧甲基纤维素概述

羧甲基纤维素简称CMC，由纤维素经羧甲基化得来，其外观呈白色、微黄色，形状为固体或粉末。CMC是纤维素醚类的一部分，属于亲水胶体，具有无污染、胶体保护、增稠、可降解等优点，当前在医药行业、食品行业、建筑行业有广泛应用。由于CMC的物理性质、化学性质较特殊，所以操作人员要掌握溶解技巧，并在储存运输中注意相关事项，如防火、防潮，避免温度过高、压力过大，否则会影响CMC的质量。

冷冻蛋糕的体系热力学特征、流变学特征、烘焙特征包括冰晶熔化焓、面糊黏度、面糊比重、面糊气泡尺寸及位置、蛋糕比容、蛋糕硬度。要想优化冷冻蛋糕质量，達到味美、形佳、口感良好等效果，要科学设置冷冻、冷藏条件，使上述特征的表现与预期要求相符。其中，刘彦等学者（2013年）研究阿拉伯胶和羧甲基纤维素影响荞麦面团发酵流变学特性、烘焙特性的具体表现，研究得出阿拉伯胶和羧甲基纤维素能够明显降低面包硬度，显著优化荞麦面包气孔数量、尺寸，以及稠密度。

二、羧甲基纤维素改善冷冻蛋糕

体系热力学与烘焙特性的实验分析

1.实验材料及仪器设备。（1）材料。高筋粉、干酵母、羧甲基纤维素（耐酸型），分别来自中粮面业鹏泰有限公司、广东梅山马利酵母企业、北京矿冶研究院。食品级白砂糖、起酥油、精盐等。

（2）仪器设备。搅拌机、显微镜、黏度仪、质构仪、差示扫描量热仪，除显微镜外，其余仪器设备型号分别为SM-25、DV-II+、TA-XTai、Pyris 1。上述机械设备主要产自美国、英国、德国等发达国家，仪器设备品质上乘。

2.实验方法。利用实验材料和仪器设备制作蛋糕，在此期间要明确配方信息，并按照步骤进行制作，为冷冻、解冻以及相关特性研究做准备。正常来说，先单独准备空白样品，即不添加羧甲基纤维素的样品。实验样品配方信息为：以高筋粉总质量80g为基准，高筋粉质量分数65%、酵母添加质量分数为1.4%、糖和起酥油添加质量分数均为5%。制作步骤如下：搅拌机内分批次加入原料，搅拌成面糊;接下来在模具中多次少量放入面糊，适宜量为25g;将烤箱设置成上下火155℃，加热时间为25min。待基础工艺操作结束后，将其从烤箱中拿出、静置。在这一过程中，使用差示扫描量热仪（Pyris 1）动态监测温度变化，直到实际温度回落到常温。之后用保鲜膜覆盖模具中的面糊，在零下35℃的环境中速冻，一般速冻时间120min后，温度能够降低到零下20℃。达到冷冻标准后，将面糊等分成三份，对其进行冻融循环，为羧甲基纤维素在不同冷冻、冷藏条件下的蛋糕特性分析做准备。考虑到面糊均匀度，需要在解冻环节严控温度与时间，一般而言，11℃、5h为最佳解冻条件。最后包装、成品。

3.相关特征研究要求。为探究冷冻蛋糕体系热力学特征——冰晶熔化焓的变化，将单份面糊冷藏，每分钟零下5℃的标准降温，温度降到零下30℃后，静置约3min，之后以零上5℃的标准升温，温度升高到10℃。此外，羧甲基纤维素添加量逐渐增多，也会影响冰晶熔化焓的大小。研究冷冻蛋糕流变学特征——面糊黏度、面糊比重、面糊气泡尺寸及位置时，在温湿条件中利用相关仪器测定面糊黏度、面糊比重两项指标，之后用显微镜观察面糊气泡情况。研究冷冻蛋糕烘焙特征——蛋糕比容、蛋糕硬度时，将模具中面糊常温冷却60min，测定面糊体积与重量比值，借助TA-XTai型质构仪测定硬度，其中，根据GB500913-1985来测定面包水分。

4.数据处理。取数据测量的平均值，并使用EXCEL软件统计分析。

5.实验结果及分析。（1）热力学特性的实验结果及分析。冷藏条件改变，即冷藏时间增多、冻融循环次数增加，则冰晶熔化焓明显增大。微观记录冰晶增量、分布，发现很多冰晶停留在气孔内，进而影响气泡结构。在解冻环节，一些气体消散。空白样品中从无到有添加羧甲基纤维素，冷藏三次后，冰晶熔化焓由一次冷藏（空白样）的14.23J/g，增加到二次冷藏（羧甲基纤维素用量1.5%）的16.32J/g，再次增加到三次冷藏（羧甲基纤维素用量2.8%）的16.35J/g。对比可知，一次冷藏到二次冷藏的冰晶熔化焓增加量最多，为2.09J/g，说明冷藏条件不变，羧甲基纤维素用量1.5%较适宜，使冰晶熔化焓     最大。

（2）流变学特性的实验结果及分析。①面糊黏度。黏度对面糊气体量、气体扩充速度有关键性影响，最终直接作用于蛋糕质量。冷藏条件下，空白样品的面糊黏度相应下降，随着冻融循环次数的增加，黏度下降速度加快。冷藏时间同为3d，当加入1.5%羧甲基纤维素后，面糊黏度逐渐增强，黏度值约12000cP;加入2.8%羧甲基纤维素后，面糊黏度再次增强，黏度值约16500cP。冻融循环一次后，空白样品面糊黏度值约8000cP，加入1.5%羧甲基纤维素的面糊黏度约12500cP;加入2.8%羧甲基纤维素后，面糊黏度再次增强，黏度值约17500cP。冻融循环2-3次后，2.8%羧甲基纤维素明显减缓面糊黏度减小幅度。从数据显示中可以看出，羧甲基纤维素增量，能够提高面糊黏度。②面糊比重。冻藏时间、冻融循环次数同步增加，则面糊比重快速提升，意味着羧甲基纤维素加量，面糊比重增速较快。冻藏时间1-3周，冻融循环次数1-3次，含有羧甲基纤维素的面糊比重小于空白样品的面糊比重。冻藏时间由一周增加到三周，空白面糊比重在0.28-0.46g/mL之间，含有1.5%的羧甲基纤维素的面糊比重在0.28-0.37g/mL之间，含有2.8%的羧甲基纤维素的面糊比重在0.33-0.44g/mL之间。之所以添加羧甲基纤维素后面糊比重增幅缓慢，且小于空白面糊比重，主要是空气量较少、气体扩散空间局限、气体过多释放。③面糊气泡尺寸及位置。面糊气泡数量、尺寸对蛋糕质构影响较大，冻藏时间延长，气泡体积变大，且分布均匀性变差。当羧甲基纤维素由1.5%加量到2.8%，则面糊气泡尺寸、位置变化相对较小，且优于空白面糊的气泡尺寸与分布。当增量不变，冻藏时间增多，羧甲基纤维素的作用效果不够明显，因为显微镜下的气泡体积变大、气泡位置不够均匀，最终结果明显逊色于白色面糊的气泡表现。经细致观察可知，羧甲基纤维素冻藏十天、冻融循环两次，则面糊气泡尺寸与位置均符合标准蛋糕的制作要求，羧甲基纤维素适宜用量为1.5%。

综上所述，羧甲基纤维素用于食品领域，能够凭借亲水胶体的优势提升食品质量、延长存储时间。在冷冻蛋糕制作中适量添加羧甲基纤维素，能够显著改善其体系热力学、流变学特性、烘焙特性，保证蛋糕形状，并且蛋糕质构良好。

作者简介：董丽辉（1984-），女，汉族，黑龙江人，工程师，硕士研究生，研究方向为冷冻饮品和烘焙产品技术开发。