大米多肽对冷冻面团发酵特性及馒头品质的影响

李素云，李星科，张华，张艳艳，刘兴丽，王宏伟

(郑州轻工业大学 食品与生物工程学院，河南 郑州，450002)

冷冻面团是指将面坯制成成品或半成品，贮藏于冻藏环境中，待需用时将其解冻再进行后续工艺直至成为成品[1]。此技术最先起源于欧美国家面包的制作，由于其工艺使产品质量标准化，能够为消费者提供更加新鲜、安全的食品，因此具有很大的发展前景。但是不足之处是面团内部的冰晶随着冻藏时间的延长而增大，导致面筋网络结构遭到破坏，降低面团持气性，使得馒头品质下降。并且冰晶增大形成的表面张力会导致酵母菌细胞破裂，从而使发酵能力下降[2-3]。RIBOTTA等[4]发现添加乳化剂可使冷冻面团具有更好的流变学特性，生产出的馒头品质也有所改善; 王璇等[5]发现黄原胶、阿拉伯胶等胶类物质的添加能增强面团的抗拉伸性；ALI等[6]研究的乳清抗冻蛋白来提高冷冻面团的抗冻性。但是关于多肽对冷冻面团的发酵特性和制品品质影响较少。

本实验选用大米多肽添加进冷冻面团中探究大米多肽对冷冻面团以及冷冻馒头的影响。假设大米多肽的抗冻机理可能存在于两方面。一方面是大米多肽的添加会影响冻结过程中冰晶的生长抑制重结晶，大米多肽序列中的亲、疏水氨基酸可能通过羟基或疏水相互作用与冰晶棱面相结合，从而抑制冰晶生长；另一方面是多肽的添加能够给酵母细胞提供充足的营养。由此可见，将大米多肽加入冷冻面团中，既提高了产品营养价值，又能提升产品的品质特性。本研究采用质构仪和低频率核磁共振成像仪等多种检测手段，综合分析多肽对于冷冻面团及馒头制品特性的影响，验证上述理论假设，也为冷冻面团技术在馒头加工中的应用提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

小麦粉，郑州市金苑面业有限公司；酵母，安琪酵母股份有限公司；大米多肽，西安泽朗生物有限公司。

NMI20核磁共振仪成像仪，上海纽迈电子科技有限公司；TA new plus质构仪，上海瑞玢国际贸易有限公司；HA-3482A全自动和面机，克莱美思机电科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 添加大米多肽冷冻面团以及馒头产品的制备

选用小麦粉360 g，糖19 g，干酵母3.6 g，水186 mL作为基本配方。在此配方中分别加入质量分数为0、4%、8%的大米多肽(分子质量<500 Da；由酶解的上清液冷冻干燥制备；含肽质量分数90.68%)。将和面机调至中速(120～200 r/min)搅拌面团10 min，随之将面团分切均匀后用保鲜膜包裹后置于-20 ℃冻藏，冻融时间分别为0、 2、 4、 6、 8 d。将冷冻面团取出后解冻，在20 ℃的恒温箱中放置30 min，随后放入温度为35 ℃，湿度为85%的醒发箱中醒发2 h，醒发搓圆后进行2次醒发，时长为30 min。将制作好的馒头在室温下冷却1 h，以备后续数据的测定。

1.2.2 冷冻馒头比容测定

参照GB/T 21118—2007[7]进行。通过排体积法测定冷冻馒头的体积。每个样品测定3次，取平均值作为实验结果。

1.2.3 大米多肽对冷冻面团发酵力的影响

取冷冻面团样品解冻揉捏均匀后，放入100 mL 量筒底部，记录初始体积。将量筒放置于35.0 ℃、湿度85%的恒温恒湿箱中进行发酵，每隔0.5 h 测定1次面团的体积，发酵 4 h。实验进行3次重复，取平均值作为实验结果。

1.2.4 大米多肽对冷冻馒头水分迁移的影响

利用低频核磁共振成像仪测定冷冻馒头水分迁移情况。所用核磁共振仪测试参数设定如表1所示。将处理好的样品放入线圈中，采集得到面团的弛豫时间和峰面积。每组设立10个平行数据进行测定，最终取平均值进行结果分析。

表1 核磁共振仪操作参数设定Table 1 Parameters of NMR in the study

1.2.5 大米多肽对冷冻馒头质构特性的影响

采用质构仪测定冷冻馒头的质构特性，包括硬度、弹性、黏聚性、咀嚼性。样品处理成30 mm×15 mm×10 mm的大小。采用平底柱形探头P36R进行TPA测试，质构仪操作参数设定如表2所示，每组设立8个平行数据测定，取平均值作为实验结果。

表2 质构仪参数设定Table 2 Parameters of texture analyzer in the study

2 结果与分析

2.1 不同大米蛋白多肽添加比例对冷冻馒头比容的影响

由图1分析可知，冷冻馒头的比容随冻融时间的增加呈现先上升后下降的趋势。冻融前4 d大米多肽的添加对于冷冻馒头的影响并不大。从第4天开始，对照组的比容呈直线下降，而添加大米多肽组的下降相对来说较为缓慢。从冻融第4～8天，添加量为4%、8%的馒头比容分别为从4.24、4.14 mL/g下降到3.56、3.41 mL/g，而对照组馒头比容从4.31 mL/g下降到3.30 mL/g。因此大米多肽的添加能延缓在冷冻过程中由于重结晶对于面筋结构以及酵母细胞活性的破坏。添加质量分数为4%的大米多肽效果最佳；而添加质量分数8%的实验组，在第8天后比容逐渐下降，这可能由于过量的大米蛋白多肽吸水性增大，导致面团内部的麦胶蛋白含量较高，但麦谷蛋白含量不足，不能形成牢固的面筋网络结构，所以持气性下降，比容趋于稳定[8-9]。

2.2 添加大米多肽对冷冻面团发酵力的影响

由于冷冻过程中发生重结晶产生大小不一的冰晶体，较大冰晶体会使酵母细胞破裂导致发酵能力下降，同时随着冻融时间的增加以及冻藏环境温度的变化，面筋结构受到损害，持气性以及膨胀能力下降[10]。图2为不同多肽添加量对冷冻面团发酵力影响。

由图2可知，面团发酵体积随时间的延长先增加后逐渐趋于稳定。结果表明，冻融达到4 d时，大米多肽对于冷冻面团的保护作用才显现出来。冻融第6天时，添加大米多肽的冷冻面团发酵力在2 h后显著增大，冻融第8天时，添加大米多肽的冷冻面团在发酵1～2 h时的发酵力也显著超过对照组，经过4 h发酵，添加大米多肽(质量分数4%、8%)的冷冻面团发酵体积分别为73.67和78.69 mL，而对照组冷冻面团的发酵体积为60.85 mL。由此可见，添加大米多肽能够有效缓解冷冻对发酵能力的影响，原因可能是大米多肽的添加抑制冷冻对二硫键结构的破坏，也能抑制冰晶重结晶，且抑制效果随着多肽添加量的增加而增强[11]。

图1 不同大米蛋白多肽添加量(质量分数)对冷冻馒头比容的影响Fig.1 Effect of different rice polypeptide addition ratio on fermentation ability of frozen dough

a-冻融第2天；b-冻融第4天；c-冻融第6天；d-冻融第8天图2 不同大米多肽添加量(质量分数)对冷冻面团发酵能力的影响Fig.2 Effect of different rice peptide addition ratio on fermentation ability of frozen dough

2.3 添加大米多肽对冷冻馒头质构特性的影响

大米多肽的添加对于冷冻馒头质构(硬度、黏聚性、弹性和咀嚼性)的影响如表3所示。随着冻融时间的增加，硬度、弹性和咀嚼性均呈下降趋势，黏聚性呈上升趋势。当冻融第8天时，与对照组相比，添加质量分数为4%大米多肽的馒头硬度由 482.31下降到346.07，降低了8.67%； 弹性由0.463下降到0.403，降低了5.41%； 咀嚼性由425.06下降到323.17，降低了0.67%。这些指标的下降减缓可能是由于大米多肽的添加可以抑制冻融过程中冰晶形成或抑制重结晶[12]。另外添加大米多肽的冷冻面团也可以减缓馒头黏聚性的上升。添加质量分数为4%的大米多肽的馒头在冻融第8天其黏聚性由0.844 67上升至0.877 33，与对照组相比，黏聚性减缓了4.01%。原因可能是冻融会使面筋结构被破坏，面团的持水性下降，相应馒头的黏聚性上升，而大米多肽的添加具有防止水分迁移的作用，从而对馒头的黏聚性上升具有减缓作用。但是过量添加大米多肽(8%)，延缓馒头黏聚性上升能力减小，原因可能是过量的可溶性多肽本身在冻融过程中出现重结晶现象。

2.4 添加大米多肽对冷冻面团水分迁移的影响

由表4可知，随着冻融时间的增加，弛豫时间逐渐增大。当冻融时间达到6 d时，添加4%(质量分数)大米多肽组的T22、T23弛豫时间分别为7.803、19.496 ms，A22、A23、A总分别为4 775.872、76.689以及6 419.874；添加8%(质量分数)大米多肽组的T22、T23弛豫时间为8.002、21.733 ms，A22、A23、A总分别为4 900.142、83.431以及6 522.397；而对照组的T22、T23弛豫时间为8.065、21.968 ms，A22、A23、A总分别为4 265.832、75.973、6 327.538。说明大米多肽的添加能够明显抑制水分的迁移，推测原因可能是多肽在冻融过程能够起到与水分结合，防止水分迁移与流失、维持产品的结构、提高持气性和持水率、控制水分迁移[13-14]的作用。但是8%(质量分数)多肽添加组对水分迁移抑制效果不如4%(质量分数)，这可能是由于过量添加多肽导致面团吸水量增大，面筋蛋白结构不稳定，导致持气性变差[15]。

表3 大米多肽添加量对冷冻馒头质构特性的影响Table 3 Effect of different rice peptide addition ratio on texture characteristics of frozen steamed bread

注：同类不同小写字母表示差异显著(P<0.05)(下同)

表4 大米多肽对冷冻面团水分迁移的影响Table 4 Effect of different rice peptide addition ratio on water migration of frozen dough

3 结论

面团在冷冻过程中，面筋蛋白结构和酵母活性受到损伤导致面团发酵能力下降，孔隙结构大小分布不均匀使得持气性下降，进而使冷冻面团制品的感官和质构特性发生不良变化。本研究通过添加不同比例的大米多肽，研究其对冷冻面团发酵力及其制品的比容、质构特性和水分迁移的影响，得到以下结论。

(1)经冻藏及冻融处理后，添加大米多肽的冷冻面团的发酵力高于未添加大米多肽的冷冻面团，而且发酵能力与多肽的添加量成正比。

(2)添加4%(质量分数)的大米多肽冷冻面团制备的馒头其硬度、咀嚼性、弹性下降，延缓黏聚性的上升。

(3)大米多肽添加对冷冻面团制备馒头质构特性影响的原因是组织冷冻过程中水分迁移。添加4%(质量分数)大米多肽的冷冻馒头中水分结合力最强，水分迁移与流失程度最低。