面团冻藏对陕西Biangbiang面条品质变化的影响

黄峻榕，马珂莹，蒲华寅，伏佳静，邝吉卫

(陕西科技大学 食品与生物工程学院，陕西 西安，710021)

面条是我国传统主食之一，在膳食结构中占有十分重要的地位。Biangbiang面条是独具风格的陕西特色面食，它属于扯面的一种，主要以高筋小麦粉为原料，制作过程中由于扯摔面条而发出“biang-biang”的声音得名。Biangbiang面条面形长而宽，与陕西市面上大部分的其他普通鲜湿面如韭叶面、棍棍面、刀削面等相比，含水量较高，一般在40%以上，面条对筋度的要求更高，因此在制作过程中需要醒面2次，使没有充分吸收水分的蛋白质有充分的吸水时间，进一步提高面筋的生成和质量，由此做好的面条也具有更加光滑筋道、富有弹性和韧性的特点[1]。

普通鲜湿面具有保质期短，难以贮藏的不足，而市售干挂面等虽然可以长期贮存，但由于经干燥等加工处理，口感会劣于鲜湿面，且蒸煮损失较大，为了更好地实现主食工业化生产，冷冻面团技术应运而生[2]。冷冻面团技术是指在冷冻技术原理的基础上，对制备好的半成品面团进行冷冻并在低温下冷藏贮存，待需用时经过解冻处理再进行后续工艺，或无需解冻可直接加工完成产品的生产[3]。近年来，冷冻面团技术在烘焙行业得到了广泛的应用，优质冷冻面团是加快粮食产品产业化的必然选择[4]。

冷冻贮藏过程中冰晶的形成会对面团造成不可逆破坏。目前冻融对面团的影响已在水分分布和主要组分(淀粉和面筋蛋白)方面开展了较多研究，如许可等[5]研究发现，随着冻藏时间的延长，非发酵面团的强结合水含量和自由水含量增加，冻藏后面团的热稳定性提高，硬度、黏附性和咀嚼性增加，内聚性降低；冻藏会引起非发酵面团中损伤淀粉含量增加，会使水分从面筋基质中流出[6]。将冷冻面团中的面筋蛋白分离出来研究发现，面筋蛋白中的疏水部分增多，导致其吸水能力降低，水分迁移率增加，变性温度升高，其十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate，SDS)可溶性蛋白含量增多，谷蛋白大分子聚合体发生解聚[7]。另外，叶晓枫等[8]研究发现，经历5次冻融循环后，冷冻非发酵面团失水率和生面坯剪切力增大，熟面坯硬度呈先上升再下降的趋势，弹性在4次冻融循环后显著下降。

对于冷冻面条，目前的研究集中在冷冻熟面方面。冷冻熟面是将生面条煮熟，表面水分完全沥干后进行快速冷冻(-40 ℃左右)，之后低温贮藏(-18 ℃左右)，食用时取出简单复热[9]。在冷藏过程中，冷冻熟面结构变得粗糙，网孔变大，面筋网络出现断裂和较小碎片，对面条的质构特性和蒸煮品质有不利影响[10]。邵丽芳等[11]研究证实，手工揉面可以使冷冻熟面的蒸煮特性和质构性质提高，使深层次结合水含量升高，SDS蛋白可提取率降低，促进面筋蛋白与水的结合。LUO等[12]通过研究认为，采用先蒸后煮的预处理方法可以使冷冻白盐面的预煮损失率降低，硬度和拉断力显著升高。

目前，冷冻面团的研究大多集中在对其整体品质以及内部组分的影响，对由冷冻面团所制作的产品的品质变化研究较少，同时在冻藏对面条影响的研究方面，也主要集中在对冷冻熟面原料的选择、工艺改良等方面，而对由冷冻面团制作的面条尤其是Biangbiang面条在冻藏过程中的品质变化和内在机理鲜有研究。本研究将冷冻面团与陕西特色面食Biangbiang面条结合，对Biangbiang面条冷冻面团的品质变化进行深入研究，在此基础上，有利于促进Biangbiang面条的发展并加快其产业化进程，为进一步推广和发展陕西特色面食提供新思路。

1 材料与方法

1.1 试验材料

高筋小麦面粉购自益海嘉里食品营销有限公司，水分含量13.28%，淀粉含量66.8%，粗蛋白含量12.65%，湿面筋含量37.1%，灰分含量0.4%。

1.2 试验方法

1.2.1 Biangbiang面条冷冻面团制作工艺

Biangbiang面条专用面团按照 DB 6101/T 3004—2016, 西安传统小吃制作技术规程 Biangbiang面条制作，按小麦高筋粉∶水∶盐=2∶1∶0.03的质量比，在和面机中搅拌10 min揉成面团，室温条件下醒面40 min后快速冷冻6 h直至中心温度达到-20 ℃，然后在-18 ℃温度下分别存放0、5、10、20、30 d，以0 d作为对照组。

解冻：冻藏后的面团室温(25 ℃)条件下自然解冻2 h，然后进行Biangbiang面条的后续制作：将面胚搓成粗细均匀的长条状，刷一层植物油，室温下醒面15 min；取出后擀成宽8 cm，长24 cm的面片，两手均匀用力，扯开成长180 cm，宽3 cm的长扁条面，入沸水中煮制3 min左右，以白芯消失为准。

1.2.2 面团流变学特性测定

利用AR2000 旋转流变仪(德国Thermo Scientific公司)制备面团样品，试验采用直径20 mm的平板，测试间距为1 mm，取3 g左右的面团置于流变仪的平板上进行测试。测试温度为25 ℃，扫描频率区间为0.01 ～10 Hz，应变量为0.5%。

1.2.3 面条蒸煮特性的测定

煮熟后的Biangbiang面条捞出，冷水冲洗约1 min，用滤纸吸干表面水分，称重。吸水率根据公式(1)计算：

(1)

式中：m0为煮前生面条的质量，g；m1为煮后面条的质量，g。

Biangbiang面条煮制过程同上，将面汤和冲洗用水收集后待其冷却至常温转移至500 mL容量瓶中定容；取25 mL面汤置于已恒重的铝盒中，105 ℃烘箱中烘干。蒸煮损失率按根据公式(2)计算：

(2)

式中：m0为煮前生面条的质量,g；m2为煮前恒重的铝盒质量,g；m3为煮后恒重的含有干物质的铝盒质量,g。

1.2.4 面条晶型结构的测定

利用D8 Advance X射线衍射仪(德国Bruker公司)测定。将Biangbiang面条冻干后磨成粉末过100目筛，扫描衍射角度：4°～40°。相对结晶度由分析软件Jade 6.0计算。

1.2.5 面条可冻结水含量的测定

利用Q2000型差式扫描量热仪(美国TA公司)测定：准确称量3～5 mg冻干的Biangbiang面条粉末样品于铝制坩埚中，加入10 μL去离子水，压盘密封过夜平衡。测量时，以空坩埚作为对照，以氮气作为载气，先将温度降至-40 ℃并保持5 min，然后以10 ℃/min 的速率升温至40 ℃，得到可冻结水的焓变Hw。可冻结水含量按照公式(3)计算：

(3)

式中：Hw为样品中的熔化焓值，J/g；Hi为纯水结冰的熔化焓值，335 J/g；Tw为样品含水量。

1.2.6 面条质构特性的测定

利用TA.XT plus物性分析仪进行测定，将解冻后的面团做成Biangbiang面条，测试熟面条的硬度、咀嚼性、回复性、弹性等指标。

参数设置：A/LKB型探头，校准距离：15 mm，测试前、中、后速度分别为1、0.5、1 mm/s，形变量：75%，触发力：5 g。

1.2.7 面条扫描电子显微镜(scanning electron microscope，SEM)微观结构的观察

采用Q45扫描电子显微镜(美国FEI公司)对Biangbiang面条截面的微观结构进行观察。冻干后的样品置于粘有电导胶的载物台上，经离子溅射喷金后，于15.0 kV的加速电压下进行观察。

2 结果与分析

2.1 冻藏对Biangbiang面条冷冻面团流变学特性的影响

Biangbiang面条冷冻面团的流变学特性如图1所示，在温度恒定的条件下进行频率扫描，可以看到在0.1～10 Hz的频率范围内，相同的冷冻贮存条件下，Biangbiang面条冷冻面团的弹性模量始终大于黏性模量，这说明Biangbiang面条的面团弹性较大。面团的弹性模量和黏性模量随着冷冻贮存时间的延长均逐渐降低。面团在冷冻贮存10 d后，弹性模量和黏性模量有较为明显的下降，在频率10 Hz时，由0 d的111 300 Pa 和58 160 Pa降低至71 150 Pa 和36 730 Pa，分别降低了68.7%和66.4%。冻藏30 d后，频率10 Hz时，面团的弹性模量和黏性模量分别降低了58 410 Pa和32 250 Pa，面团变硬，拉伸性变差。这与LERAY等[13]对冷冻小麦面团的流变学参数的研究结果一致。作为小麦面粉的主要组分之一，面团的流变学特性与蛋白质和淀粉以及二者的相互作用紧密相关，进而影响最终的食品品质。面粉经水化后，面筋蛋白通过分子间二硫键的相互作用形成面团的网络结构，并决定了面团的强度和弹性，淀粉粒嵌入并包埋在面筋结构中，使面团具有一定的黏性[14]。冷冻贮藏过程中冰晶的产生会对面筋蛋白造成不可恢复的破坏，引起面筋蛋白网络结构断裂；同时，冷冻贮藏使得面团的水分含量以及水分分布改变，质构变差，进而导致面团黏弹性降低。

图1 冻藏过程中Biangbiang面条冷冻面团黏弹性的变化Fig.1 Changes of viscoelasticity of frozen dough of Biangbiang noodles during frozen storage

2.2 面团冻藏对Biangbiang面条蒸煮特性的影响

蒸煮损失是指面条蒸煮后水中残留的固体物质总量[15]，从图2中可以看出，随着冻藏时间的延长，Biangbiang面条的蒸煮损失逐渐增加，在0～30 d的贮藏过程中，蒸煮损失率由3.0%增加至4.3%，这可能是因为，在冷冻贮藏过程中，冰晶对面条造成了一定的伤害，Biangbiang面条煮制过程中的热处理会导致面筋蛋白变性，Biangbiang面条的质构变硬，防止淀粉浸出，从而减少烹饪损失，但是冷冻贮藏中冰晶的生长导致面条内部结构空洞较大，蛋白质网络结构被破坏，紧密型连续性变差，Biangbiang面条的截面微观结构中也可观察到冷冻贮藏20 d后有明显的淀粉颗粒暴露在面筋网络结构之外，导致面条煮制过程中可溶性蛋白和淀粉溶出[16]，进而引起蒸煮损失率的升高。

面条的吸水率反映面条的品质和口感，吸水率过高会导致面条的韧性筋力变差，而吸水率过低面条过硬也会影响口感[15]。由图2可知，Biangbiang面条的吸水率与冻藏时间呈负相关，随着冻藏时间的延长，吸水率从40.5%降低至32.7%。一方面，可能是冰晶对面筋蛋白网络结构的破坏导致面条的持水率减弱，Biangbiang面条中的水分迁移到表面引起的；另一方面，面条的吸水率与淀粉含量有关，淀粉受热发生糊化，会引起面条膨胀吸水。叶晓枫等[17]研究证明，冻藏处理会使冷冻非发酵面团中的直链淀粉含量下降，同时冷冻贮藏使面条在煮制过程中部分淀粉溶出，这些都是导致Biangbiang面条吸水率降低的原因。另外，随着冻藏时间的延长，煮熟的Biangbiang面条的断条率也有所升高。

图2 面团冻藏时间对Biangbiang面条蒸煮特性的影响Fig.2 Effect of dough frozen storage time on cooking characteristics of Biangbiang noodles

2.3 面团冻藏对Biangbiang面条晶型结构的影响

冻藏不同天数的面团，所制作的Biangbiang面条的X射线衍射图谱如图3所示。冻藏处理没有改变Biangbiang面条衍射峰的形状，面条在15°、17°、18°、23°处有较强的衍射峰，属于小麦淀粉具有的典型的A型峰。此外，在20°处有一个由直链淀粉-脂质复合物形成的微弱的衍射峰。面团中的淀粉为颗粒态，具有原淀粉固有的结晶区和无定形区，分别由支链淀粉侧链双螺旋有序排列和直链淀粉单分子链无序排列以及支链淀粉分支点形成[18]，同时还有少量的直链-脂质单螺旋有序结构存在。

图3 面团冻藏时间对Biangbiang面条X-射线衍射图谱的影响Fig.3 Effect of dough frozen storage time on X-ray diffraction pattern of Biangbiang noodles

随着冻藏时间的延长，面条相对结晶度逐渐增大，冻藏30 d时是0 d的1.3倍。可能是由于冻藏过程中淀粉分子链发生迁移，导致直链淀粉或支链淀粉之间发生更多或者更强的相互作用，支链淀粉结晶区双螺旋的重排改变了结晶区的比例，形成了更多的双螺旋结构，面条中淀粉颗粒的结晶区增加，使得相对结晶度升高。WANG等[19]分析了从冷冻面团分离出的小麦淀粉的结晶度，发现随着冷冻贮藏时间的增加，衍射峰强度逐渐升高，意味着有更多的结晶结构形成；冷冻处理后小麦淀粉的相对结晶度也显示出增加的趋势。WANG等[19]认为冰晶形成的微机械力可以促进支链淀粉侧链的移动和重排，最终促进新双螺旋结构的形成，提高淀粉分子结构的有序度。

2.4 面团冻藏对Biangbiang面条可冻结水含量的影响

通过差示扫描量热法(differential scanning calorimetry, DSC)得到冷冻面条中可冻结水的熔化焓值，进一步计算出可冻结水的比例。由图4-A可知，Biangbiang面条中的可冻结水的熔化温度在0～5 ℃，冻藏时间对面条中可冻结水含量的影响由图4-B所示，新鲜面条中的可冻结水含量为44.9%，随着冻藏时间的延长，可冻结水的含量逐渐增加，并且在冻藏时间达到20 d的时候增幅较为明显。这与LIU等[10]研究获得的变化趋势相符合；可能是因为随着冻藏时间的延长，淀粉和面筋蛋白与水的结合能力减弱，导致被淀粉或蛋白束缚住的部分结合水转换为可游离的自由水。Biangbiang面条持水性减弱使得游离水增加，可冻结水的比例增大，生成更多的冰晶，对面条品质造成更严重的破坏。这与面条吸水率降低是一致的。可冻结水含量的增加也是引起Biangbiang面条硬度增大的原因之一。

面条中的水分可分为自由水和结合水，自由水即可冻结水，在冷冻时可形成冰晶体积膨胀，对面条品质造成破坏；而结合水是以氢键方式结合在一些极性基团上，包含在极性基团形成的网状结构之中，这部分水即使在极低的温度下也不会结冰，但这种分子间力的结合能力较弱，在外界条件的作用下极易被破坏[20]；水是面条的重要组成成分之一，其分布和含量会对面条的品质产生极大影响。

A-DSC图谱；B-可冻结水含量图4 面团冻藏时间对Biangbiang面条DSC图谱和可冻结水含量的影响Fig.4 Effects of dough frozen storage time on DSC spectrum and freezable water content of Biangbiang noodles

2.5 面团冻藏对Biangbiang面条质构特性的影响

Biangbiang面条的质构特性随着贮藏时间的延长逐渐变差。对不同冻藏时间的面条进行硬度、弹性、内聚性、胶着性、咀嚼性和回复性测定。由表1可知，随着冻藏时间的延长，Biangbiang面条的质构特性逐渐变差，硬度、胶着性和咀嚼性都有所增大，弹性降低。这也与杨静洁等[21]的研究结果一致，将发酵面团置于-18 ℃冰箱中冻藏60 d并于25 ℃、相对湿度85%的恒温恒湿箱中解冻，也发现冷冻发酵面团的硬度增加，同时伴随着弹性、内聚性、黏附性的降低。

表1 面团冻藏时间对Biangbiang面条质构特性的影响Table 1 Effect of dough frozen storage time on texture characteristics of Biangbiang noodles

一方面，冰晶在冻藏过程中不断生长，内部不稳态的玻璃态出现了转化，晶核也出现了生长，逐渐生成大的冰晶体，导致面筋结构受到破坏，伴随着表面水分的散失，导致Biangbiang面条质地变硬，冰晶的生长导致蛋白质发生冻结脱水，使内部的蛋白质组分发生了变性，使面筋蛋白失去了黏弹性[22];另一方面，冻藏过程中面条内部的水分迁移到表面，会引起面条基质的物理破裂或面筋脱水，在解冻过程中表面水分发生升华，使得面条表面硬度增大[23]，这也与蒸煮特性中吸水率的研究结果一致；同时，面条的内聚性也有所减小，回复性变化趋势不明显，内聚性与淀粉的用量和淀粉的糊化程度有关[14]，在蒸煮过程中，面条中的直链淀粉和可溶性蛋白质溶解在水中，从而导致熟制的Biangbiang面条内聚性有所降低。

2.6 面团冻藏对Biangbiang面SEM微观结构的影响

Biangbiang面条的微观结构以及冷冻面团的外观形貌如图5所示。冻藏0、5、10、20 d并没有使面团出现肉眼可见的变化，冻藏30 d时，可以观察到面团的颜色有些微的变黄。对Biangbiang面条的截面进行观察，由图5可以清晰地看到面团冻藏0 d所制作的面条具有致密的面筋网络结构，面团冻藏5 d后，面筋结构遭到不可逆破坏，致密性变差，开始出现较小的孔洞，且孔洞随着冻藏时间的延长逐渐变大，这可能是冷冻所产生的冰晶在经过干燥后所留下的孔洞，冻藏天数达到20 d时，面筋蛋白网络的连续性被破坏，大量面筋网络断裂成碎片，大部分淀粉颗粒都裸露在外面，可以看到孔洞明显变大。

图5 不同冻藏时间面团的外观形貌以及所制作的Biangbiang面条的微观结构(1 000×、2 000×)Fig.5 The appearance of dough at different frozen storage time and the microstructure of Biangbiang noodles (1 000×、2 000×)

冷冻贮存期间的温度波动导致冷冻食品中冰晶的大小或数量发生变化，冰晶出现生长和重结晶[19]，破坏面团的结构，解冻时冰晶融化，使淀粉和蛋白的结合能力减弱，部分化学键发生断裂，蛋白质受化学键的影响而出现网状结构断裂[24]，同时冰晶干燥汽化后，原来的位置就会留下空洞。冰晶影响面条的内部结构,破坏面条中的网络结构，使其网络产生裂缝,甚至发生断裂[25]。孔洞的产生也会造成Biangbiang面条弹性韧性下降，蒸煮损失及断条率增加，Biangbiang面条质构及感官品质变差。

3 结论

高筋小麦面粉制作的面团经过0～30 d、-18 ℃冷冻贮藏，对制作的Biangbiang面条进行蒸煮、结晶、可冻结水、质构、微观结构的研究结果表明，面团的黏弹性随着冻藏时间的延长显著下降；面条的相对结晶度和可冻结水的比例则不断增大；水分分布改变，面条中的结合水逐渐向自由水迁移；面条内部化学键断裂，导致面筋蛋白的网络结构受到破坏，面条内部呈现不规则孔隙包围的松散结构，暴露出更多的淀粉颗粒。随着冷冻面团冻藏时间的延长，Biangbiang面条的蒸煮损失率和硬度逐渐增大，面筋蛋白和淀粉的冷冻稳定性都降低。在冻藏过程中，面团水分分布改变使得形成的冰晶较多较大，对面团产生机械破坏，使Biangbiang面条中的面筋蛋白结构产生不可逆损伤，淀粉结晶结构改变，这些变化是导致面条品质下降的主要原因。因此，可以从控制水分迁移、提高面筋蛋白网络和淀粉结晶结构的冷冻稳定性入手，改良面团冻藏品质，进而为实现Biangbiang面条的工业化生产提供理论参考。