基于不同熟制方式的发面饼冻藏品质变化机制

彭晓茹，李雪琴，潘 丽

（河南工业大学粮油食品学院，河南 郑州 450001）

发酵面制品因水分质量分数较大，在常温储存过程中易滋生微生物，造成面制品新鲜度以及品质发生劣化，从而使面制品的保质期大大缩短[1]。随着我国经济与交通的快速发展，利用冷冻贮藏来延长货架期已经成为面制品普遍的保存方式。冻藏虽然能够有效延缓面制品的品质劣变，但其整体的品质与直接制作的面制品仍有一定差距，在冻藏过程中面制品也会发生冷冻皱缩、体积变小、口感变干等变化导致面制品的品质下降[2]。

近些年，对于冷冻以及冷冻贮藏的研究，大多集中在对冷冻面团品质的影响上[3]。有研究表明，利用冷冻面团制作出的面制品的比容下降，其原因可能是在冷冻过程中酵母活性下降导致[4]。尽管不少学者为减少酵母活性对面制品品质的影响而选择耐冻型酵母[5]，但在冷冻条件下保持酵母活性存在一定的难度；也有研究人员在面制品中加入改良剂来延缓面制品在冻藏期间的品质劣变[6]；更好的方法可能是利用预熟制进行面制品保鲜，延长面制品的货架期。Debonne等[7]对预熟制面包与普通面包的工艺条件进行了研究，结果表明预熟制时间对完全熟制的面包品质有显著影响，预熟制面包的贮藏温度对面包的质构特性影响较大，而预烘焙面包的体积不受预熟制时间、蒸汽量以及贮藏温度的影响。对于蒸制或烤制的发酵面制品，研究单一熟制方式对某种面制品（馒头、面包）冻藏期品质的影响较多，但以不同熟制方式的同一发酵面制品为研究对象，对发酵面制品在冻藏期的品质变化进行的研究却很少。

发面饼作为一种中华传统面制品，既可采用蒸制，也可采用烤制的方法进行熟制，为使烤制发面饼能够在复热后依然具有良好的感官品质，本实验以蒸制和烤制发面饼为研究对象，研究不同熟制方式的发面饼在冻藏过程中水分质量分数、水分迁移、淀粉的热特性以及面筋网络结构的变化，探讨不同熟制方式对发面饼品质的影响及其冻藏品质变化机制，为延长发面饼的保质期，提升发面饼的冻藏品质提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

特一粉 河南金苑粮油有限公司；高活性干酵母安琪酵母股份有限公司。

1.2 仪器与设备

JHMZ-200型和面机、JCXZ-95型面团成型机 北京东孚久恒仪器技术有限公司；JEI002型电子天平 常熟市佳衡天平仪器有限公司；SP-18S型醒发箱 珠海三麦机械有限公司；T3-L326D型电烤箱 广东美的厨房电器制造有限公司；C21-SDHCB13型电磁炉、EZ26BS04型不锈钢多用锅 浙江苏泊尔股份有限公司；DJL-QF100A型速冻机 深圳市德捷力冷冻科技有限公司；MicroMR-CL-1型变温型核磁共振仪 苏州纽迈电子科技有限公司；DSC8000型差示扫描量热仪 美国珀金埃尔默公司；LC-12N-50C型真空冷冻干燥机 上海力辰仪器科技有限公司；Rigaku Mini Flex 600型X射线衍射仪（X-ray diffractometer，XRD） 日本Rigaku公司；Quanta-200型扫描电子显微镜 美国FEI公司。

1.3 方法

1.3.1 小麦粉基本理化指标的测定

根据GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》、GB 5009.5—2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》、GB/T 5506.2—2008《小麦和小麦粉 面筋含量 第2部分：仪器法测定湿面筋》分别检测实验用小麦粉（特一粉）的水分质量分数、蛋白质量分数、湿面筋质量分数。

1.3.2 发面饼的制作

称取200 g面粉，将1.5 g酵母溶于96 g水中，将溶解后的酵母水倒入面粉中，用针式和面机和面2 min，得到光滑的面团。面团盖上湿布后放入35 ℃的醒发箱内，发酵60 min。将发好的面团用压面机压面20 次，将面团中的气泡排出，搓成长条状，分成质量为90 g的面团，然后用圆形压饼器制成直径为10 cm、厚度为1 cm的圆形面坯，醒发30 min，烤制发面饼将饼坯放入温度为190 ℃的烤箱中，分别烤制7、9、11 min；蒸制发面饼在蒸锅中蒸制15 min。熟制后的发面饼在室温下冷却60 min，将不同熟制时间和不同熟制方式制作的发面饼用自封袋包装放入速冻机中，速冻30 min后，将发面饼放入－18 ℃的冰箱中进行冷冻贮藏，分别在冻藏第0、30、60、90天取样测定发面饼水分质量分数、水分迁移情况、淀粉结晶度及淀粉热特性，其中第0天为冷冻贮藏12 h的发面饼。

1.3.3 水分质量分数的测定

参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》[8]测定发面饼在冻藏期间的水分质量分数。

1.3.4 水分迁移情况的测定

参照文献[9]，利用核磁共振仪分析发面饼在冻藏期水分迁移情况。将发面饼切成质量为0.38 g的长方体（1 cm×1 cm×2 cm），用生料带包裹，均匀装至试管2 cm处，置于永久磁场射频线圈的中心位置，采用多脉冲回波序列（CPMG），轮流釆样，每个样品测试3 次。测试参数为：采样点数TD＝60 000，重复扫面次数NS＝8，回波时间TE＝0.1 ms，回波个数NECH＝3 000。测定不同水分的弛豫时间T2及相应的弛豫面积A2。

1.3.5 淀粉结晶度的测定

参照文献[10]，采用XRD研究冻藏过程中发面饼结晶度的变化情况。将冻藏发面饼进行冷冻干燥后磨粉，过100 目筛后测定结晶度。测试条件：管压40 kV、管流40 mA、扫描区域4°～45°、扫描速率4（°）/min、采样步宽0.02°。

1.3.6 淀粉热特性的测定

根据文献[11]方法稍作修改，采用差示扫描量热仪研究冻藏过程中淀粉热特性的变化。将冻藏发面饼进行冷冻干燥后磨粉，过100 目筛后，精确称取冷冻干燥粉4～5 mg，按1∶3（m/V）将样品和去离子水加入铝坩埚盘中，在室温下平衡12 h后，以密封的空坩埚盘做参比，放入差示扫描量热仪炉体中进行热力学测定。参数设置：升温速率为10.0 ℃/min，氮气流速为20 mL/min，扫描温度范围为25～120 ℃。记录糊化起始温度T0、糊化峰值温度Tp、糊化终止温度Tc和相变焓ΔH。

1.3.7 微观结构观察

将冻藏的发面饼冷冻干燥24 h后，立即放入干燥器中保存。将发面饼制作成有一面是自然断裂的5 mm×5 mm×5 mm的正方体，将自然断裂的一面向上用双面胶进行粘台。采用离子溅射方法喷金，喷金5 min后，在扫描电子显微镜下观察[12]。

1.4 数据处理与分析

所有实验均重复测定3 次，采用Excel 2016软件进行数据处理，结果以平均值±标准差表示。通过SPSS 26软件进行单因素方差分析，通过Duncan检验进行显著性分析，P＜0.05表示差异显著。采用Origin 8.0软件作图。

2 结果与分析

2.1 小麦粉的基本理化指标结果

实验用小麦粉水分质量分数13.33%，蛋白质量分数12.35%，湿面筋质量分数29.50%。

2.2 发面饼在冻藏期间水分质量分数的变化

冻藏期间不同熟制方式及不同烤制时间的发面饼水分质量分数的变化如图1所示。在冻藏期间蒸制发面饼和烤制发面饼的水分质量分数都随冻藏时间的延长而降低，蒸制发面饼在冻藏期间的水分质量分数高于烤制发面饼的水分质量分数；烤制发面饼的水分质量分数随着烤制时间的延长呈下降趋势。蒸制发面饼的含水量整体高于烤制发面饼的含水量，这可能是因为蒸制环境中水的蒸汽压大，发面饼水分散失少，烤制环境中水的蒸汽压小，发面饼的水分散失大，这与冷进松等[13]研究蒸制和蒸烤馒头在贮藏期的水分活度得出的结果一致。冻藏面制品的含水量随冻藏时间的延长而降低[14-15]，其原因可能是冻藏面制品表面与周围环境存在蒸汽压，造成冰晶升华，使水分质量分数降低[16-17]；也可能是水的被束缚能力减弱，从而造成水分迁移，在发面饼表面形成了冰晶，使发面饼随着冻藏时间的延长，水分质量分数呈下降趋势[18]。

图1 不同熟制方式的发面饼冻藏期间水分质量分数的变化Fig. 1 Moisture contents of leavened pancake cooked by different methods during frozen storage

2.3 发面饼在冻藏期间的水分迁移

采用核磁共振仪测得的蒸制和烤制发面饼在冻藏90 d过程中水分迁移情况，如图2所示，根据弛豫时间长短可分为T21（弛豫时间在0～1 ms）、T22（弛豫时间在10 ms左右）和T23（弛豫时间在100 ms左右），其中T21为深层结合水的弛豫时间，流动性最差，是与淀粉、蛋白质紧密结合的水；T22为弱结合水的弛豫时间，是发面饼中水分的主要存在形式，主要分布于淀粉-谷蛋白凝胶骨架中，与淀粉和蛋白质分子以氢键相连；T23是主要存在于面筋网络结构中的游离水的弛豫时间[19-20]。

不同熟制方式的发面饼冻藏期间水分弛豫面积A2的变化如图3所示，其中A21、A22、A23分别代表发面饼中深层结合水、弱结合水和游离水的弛豫面积。随着发面饼冻藏时间的延长，无论是蒸制发面饼还是烤制发面饼，深层结合水和弱结合水弛豫面积整体都呈下降趋势，其中弱结合水弛豫面积下降趋势明显，游离水弛豫面积随冻藏时间呈微弱上升趋势。弱结合水弛豫面积下降趋势明显，说明随着冻藏时间的延长，发面饼中的冰晶逐渐成长，形成重结晶，对面筋网络结构的机械损伤逐渐增大[21]，使发面饼持水能力下降，发面饼中的弱结合水发生蒸发或迁移，这与发面饼中的含水量随着冻藏时间的延长逐渐下降的研究结果一致。游离水弛豫面积在冻藏0～60 d期间基本无变化，冻藏60～90 d期间呈微弱上升趋势，这可能是由于在冻藏期间冰晶的形成或重结晶对面筋网络造成的破坏，使得冻藏初期与面筋结合的水随着冷冻储存时间的延长与面筋发生解离，使游离水弛豫面积增加[22]。

图3 发面饼冻藏期间水分弛豫面积的变化Fig. 3 Peak areas of different water states in leavened pancake cooked by different methods during frozen storage

不同熟制方式的发面饼冻藏期间深层结合水A21的变化如图4所示，随着冻藏时间的延长，蒸制和烤制的发面饼深层结合水A21均呈下降趋势；从图4中还可以看出，同一冻藏时间的烤制发面饼随着烤制时间的延长深层结合水A21逐渐升高，其原因可能是随着烤制时间的延长，淀粉糊化程度提高，水分子与生物大分子形成深层结合水，使深层结合水A21上升[23]。

图4 发面饼冻藏期间深层结合水的变化Fig. 4 Peak areas of strongly bound water in leavened pancake cooked by different methods during frozen storage

2.4 发面饼冻藏期间结晶度的变化

蒸制和烤制发面饼在冻藏期间结晶度的变化如图5所示。蒸制发面饼和烤制发面饼随着冻藏时间的延长，淀粉晶型没有发生改变，但结晶度呈上升趋势，其中蒸制发面饼的结晶度高于烤制发面饼的结晶度，烤制发面饼的结晶度随着烤制时间的延长结晶度呈下降趋势。周建军[24]的研究表明，未糊化的小麦淀粉的晶型为A型，在15.2°、17.5°、18.2°、23.2°处有4 个衍射峰。由于熟制过程中，淀粉颗粒发生糊化，淀粉颗粒失去双折射效应，熟制后的面制品XRD图谱呈现出倒V型结构，蒸制发面饼和烤制发面饼随着冻藏时间的延长，位于20°左右的淀粉晶型没有发生改变，但在冻藏期间淀粉的结晶度随着冻藏时间的延长呈现上升趋势，其中蒸制发面饼冻藏0～90 d的结晶度从17.05%上升到24.97%；烤制7 min发面饼从20.01%上升到23.83%；烤制9 min发面饼从19.56%上升到23.70%；烤制11 min发面饼从17.58%上升到21.38%，说明冻藏期间淀粉仍发生老化，冻藏并不能改变淀粉的晶型，也不能完全抑制发面饼中淀粉的回生[25]。

图5 不同熟制方式的发面饼冻藏期间结晶度的变化Fig. 5 Changes in extent of starch crystallinity in leavened pancakes cooked by different methods during frozen storage

冻藏期间蒸制发面饼的结晶度高于烤制发面饼的结晶度，烤制发面饼的结晶度随着烤制时间的延长呈下降趋势。说明烤制发面饼在冻藏过程中不易回生，且烤制时间越长越不易回生。结合发面饼在冻藏过程中水分质量分数的变化分析发现，发面饼在冻藏过程中结晶度与发面饼的含水量相关，发面饼在冻藏过程中的含水量越低，其结晶度也越低，烤制11 min发面饼的水分质量分数最低，其结晶度也相对较低。

2.5 发面饼冻藏期间淀粉热特性的变化

蒸制发面饼和烤制发面饼在冻藏期间淀粉热特性的变化如表1所示，蒸制和烤制发面饼在冻藏第0天时，未检出糊化起始温度、糊化峰值温度、糊化终止温度，即未检测到淀粉的回生，这说明发面饼在冻藏0 d时未发生老化。冻藏30～90 d，不同熟制方式发面饼的糊化起始温度、糊化峰值温度、糊化终止温度变化不大，随冻藏时间的延长，ΔH呈现逐渐上升的趋势。当淀粉发生老化时，ΔH越大，样品回生程度越大[26]。María等[27]研究发现，预熟制面包和完全熟制的面包在冻藏期间发面饼淀粉热特性随着冻藏时间的延长变化不显著。不同熟制方式发面饼的ΔH随着冻藏时间的延长呈上升趋势，这与发面饼随冻藏时间的延长结晶度的增加结果相一致。Sheng Xialu等[28]在研究馒头在热真空条件下的水分迁移时发现，减少馒头在制作时的含水量可以延缓馒头在贮藏过程中的回生。ΔH的变化可能与水分质量分数有关，在预熟制面制品中，蛋白质网络在冻藏前的熟制过程中发生变性，水分在冻藏期间的重新分配影响了淀粉在回生过程中的熔融。

表1 冻藏期间发面饼热特性的变化Table 1 Changes in thermal characteristics of leavened pancake cooked by different methods during frozen storage

2.6 发面饼冻藏期间微观结构的变化

发面饼在冻藏期间的微观结构的变化如图6所示，蒸制发面饼面筋网络受冻藏的影响较大；烤制发面饼的烤制时间越短，其微观结构受冻藏的影响越大。从放大110 倍冻藏0 d发面饼的微观结构图中可以看出，蒸制发面饼的气孔大于烤制发面饼的气孔；烤制发面饼随着烤制时间的延长，其发酵孔洞逐渐变得均匀，这与Priscilal等[29]在研究不同条件下焙烤面包时得出的随着烤制时间的延长面包的孔洞逐渐变大的结论一致。从放大1 500 倍冻藏0 d发面饼的微观结构图中可以看出，蒸制发面饼和烤制发面饼的淀粉颗粒已发生不同程度的糊化，未有完整的淀粉颗粒存在，这与XRD图谱均呈倒V型结构结果一致。蒸制发面饼面筋网络结构紧密交联，淀粉颗粒之间的界限模糊；烤制发面饼随着烤制时间的延长，淀粉的糊化程度也增加，淀粉与面筋蛋白的交联变得紧密。

比较冻藏0 d和60 d的发面饼的微观结构，发现随着冻藏时间的延长，蒸制发面饼气孔变得不饱满，面筋网络结构出现裂纹；冻藏60 d时，烤制7 min的发面饼比烤制9、11 min的发面饼出现的裂纹更明显，面筋网络结构由连续基质状态变成稀薄断裂状态，部分淀粉颗粒裸露程度增大，淀粉颗粒之间界限更加清晰，黄桂东等[30]研究冻藏时间对冷冻面团馒头品质的影响时也发现了类似的变化。这一现象进一步验证了发面饼在冻藏期间结晶度的变化趋势。说明发面饼的烤制时间越短，其微观结构受冻藏的影响越大。

图6 冻藏期间发面饼微观结构的变化Fig. 6 Change in microstructure of steamed or baked leavened pancake during frozen storage

3 结 论

在冻藏期间蒸制发面饼和烤制发面饼的水分质量分数都随冻藏时间的延长而降低，蒸制发面饼在冻藏期间的水分质量分数高于烤制发面饼的水分质量分数；烤制发面饼的水分质量分数随着烤制时间的延长呈下降趋势。淀粉结晶度随冻藏时间延长逐渐升高且蒸制发面饼结晶度高于烤制发面饼结晶度，烤制发面饼在冻藏过程中不易回生，且烤制时间越长越不易回生。冻藏30～90 d，随着冻藏时间的延长，发面饼的ΔH呈现逐渐上升的趋势，其他淀粉热特性无明显变化；面筋网络结构逐渐被破坏，发面饼的烤制时间越短，其微观结构受冻藏的影响越大。