王秋玉,朱文政,薛盼盼,沙文軒,蘇嘉敏,章海風*,周曉燕*

1(揚州大學 旅游烹飪學院,江蘇 揚州,225000) 2(江蘇省淮揚菜產業(yè)化工程中心,江蘇 揚州,225000)

豆沙包是中國傳統(tǒng)的發(fā)酵面食制品,在居民膳食結構中占有一定的地位。與饅頭不同,豆沙包是以發(fā)酵面團結合富含多種營養(yǎng)素的豆沙餡心的產品[1],具有松喧綿口、吃口細膩、皮薄餡多、營養(yǎng)豐富的特點,深受消費者喜愛[2-3 ]。傳統(tǒng)包子的生產很難保證產品質量的標準化。冷凍生坯面團技術的出現(xiàn),可以有效延長冷凍生坯的貨架期,與冷凍熟坯相比,能夠保證產品的新鮮度,并且有望逐步取代傳統(tǒng)工藝[4]。但生坯面團在冷凍儲藏過程中無法避免溫度波動的影響,產品經常處在凍融循環(huán)條件下,而溫度波動會使冰晶發(fā)生重結晶,對面團的網絡結構造成進一步的破壞,降低酵母發(fā)酵活性,從而影響最終產品的質量[5],因此溫度把控環(huán)節(jié)顯得尤為重要。

傳統(tǒng)研究主要集中在凍融循環(huán)對冷凍非發(fā)酵面團的影響等方面[6-7],而對冷凍帶餡類發(fā)酵面制品少有報道。本文以預醒發(fā)冷凍豆沙包為研究對象,對多次凍融循環(huán)過程中的水分遷移、流變學、質構、形態(tài)和熱力學特性的變化進行分析,并闡述凍融循環(huán)條件對豆沙包產品品質影響的關聯(lián)性。通過該研究,以期為預醒發(fā)冷凍面制品在實際生產、運輸、貯藏以及銷售過程中的品質變化與精準控制的技術方案提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

金龍魚麥芯粉(水分14.0%、蛋白質18.0%、淀粉70.21%、脂肪3%，均為質量分數(shù))，益海嘉里糧油食品工業(yè)有限公司；耐高糖活性干酵母，樂斯福酵母(上海)有限公司；玫瑰細沙、綿白糖，揚州市麥德龍超市。

1.2 儀器與設備

MK-HKM200和面機,松下電器(中國)有限公司；DZM-180 型電動壓片機,海鷗電器有限公司；MDF-U53V(N)速凍冰箱,伊萊克斯股份有限公司；MDF.us3vfNl超低溫冰箱,日本三洋公司；BS210S(1/10 000)分析天平,北京賽多利斯天平有限公司；SPl8.S醒發(fā)箱,珠海三麥機械有限公司；氣浴恒溫振蕩器,上海平軒科學儀器有限公司；TMS—PRO質構儀,美國FTC公司；哈克MARSIII流變儀,賽默飛世爾科技公司；AccuFat-1050磁共振分析儀,江蘇麥格邁有限公司；差示掃描量熱儀,德國NETZSCH公司；3nH電腦色差儀,深圳市三恩時科技有限公司；雷磁pH計,上海儀電科學儀器股份有限公司；HD-3A型水分活度測定儀,無錫市華科儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 預醒發(fā)冷凍豆沙包的制備

豆沙包生坯的制備按照朱在勤等[8]的方法并稍作調整。

工藝流程：面粉、干酵母、綿白糖用水溶化→和面(室溫18 ℃) →發(fā)酵(溫度38 ℃,相對濕度75%,30 min)→壓面機壓制→制皮→包餡→成型。

預醒發(fā)工藝,即將發(fā)酵好的產品放入速凍機內速凍至規(guī)定時間[9]。豆沙包生坯的預醒發(fā)冷凍工藝參數(shù):成型后的豆沙包生坯→醒發(fā)30 min (溫度38 ℃,相對濕度75%) →迅速置于-38 ℃的速凍機中速凍 1 h→調至-18 ℃冷凍24 h。

1.3.2 凍融循環(huán)處理

凍融循環(huán)參數(shù)設置參考葉曉楓等[6]的方法并稍作調整。將包子從-18 ℃的冰箱中取出,放置在恒溫氣浴振蕩器中,解凍至面團中心溫度為5 ℃,取解凍好的包子樣品,記作第0次凍融循環(huán)(F0),再將解凍的包子放入-18 ℃冰箱中冷藏1 d后,取出放置在恒溫氣浴振蕩器中,解凍至面團中心溫度為5 ℃,記為第1次凍融循環(huán)(F1)；依次記至F2、F3、F4、F5。恒溫氣浴振蕩器參數(shù)設置：溫度30 ℃,振蕩頻率60 Hz。

1.4 豆沙包生面坯品質測定及方法

1.4.1 水分分布與遷移情況

利用低場核磁共振分析儀(low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)測定凍融處理后包子面團中的水分分布。將凍融處理后的包子用鑷子去除外皮和餡心,準確稱取15 g內部面團,用聚四氟乙烯帶小心包裹后置于專用核磁管中,保鮮膜封口,放在恒溫核磁磁場的射頻線圈中,測每個面團樣品的弛豫時間。采用CPMG脈沖序列測定樣品中自旋-自旋弛豫時間T2。樣品采集參數(shù)設置：接收增益=400 dB,回波間隔=200 μs,采樣點數(shù)=512個,掃描次數(shù)=32次,間隔時間=2 000 ms。每個樣品重復測定3 次,取平均值進行反演、作圖。

1.4.2 動態(tài)流變特性測定

將凍融處理后的包子用鑷子去除外皮和餡心,準確稱取3 g內部面團,利用動態(tài)流變儀測定彈性模量G′與黏性模量G″。將樣品置于直徑為35 mm 的平板上,靜置3 min,以使殘留的壓力松弛,多余部分刮掉,然后立刻在樣品邊緣涂上礦物油,以防止水分蒸發(fā)。頻率掃描測定條件：間隙為1 mm；溫度為25 ℃；頻率掃描范圍為0.1～10 Hz,每個樣品重復測定3次。

1.4.3 DSC的測定

參考GAIKWAD等[10]的方法,將凍融處理后的包子用鑷子去除外皮和餡心,準確稱取(10±1)mg內部面團,放入密封的差示量熱掃描儀(differential scanning calorimetry,DSC)鍋中,放到提前用銦校對的 DSC 儀器的樣品支持器上,用一個空平底鍋作為參照物。制備了2個樣品鍋,每個樣品鍋從30 ℃加熱到150 ℃,速率為10 ℃/min。用軟件 Universal Analysis 2000分析了熱力學參數(shù)：起始溫度(To)、終止溫度(Tp)、峰值溫度(Tc)和變性焓值(ΔH,J/g)。每個樣品重復3次。

1.5 豆沙包熟面坯品質測定及方法

1.5.1 水分分布與遷移情況

參考1.4.1小節(jié)中的方法。

1.5.2 蒸煮損失試驗評價

包子蒸制完成,常溫冷卻40 min 后開始測定豆沙包的蒸煮損失率、質量、體積。包子的體積采用油菜籽置換法測量,根據(jù)比容等于體積與質量之比求出包子比容[11]。

(1)

(2)

式中：L,蒸煮損失率,%；m1,樣品蒸前質量,g；m2,樣品蒸后質量,g；w,面團含水量,%；λ,比容,mL/g；V,樣品蒸后體積,mL；M,樣品蒸后質量,g。

1.5.3 色差測定

參考王曉曦等[12]方法,采用電腦色差儀對包子樣品表皮色澤進行測量。包子的色澤由亮度(L*)、紅度(a*)、黃度(b*)表示。每個樣品測量6次,結果用平均值±標準差表示。

1.5.4 質構測定

采用質構儀測定包子坯皮內部的質構。將蒸好的包子冷卻 40 min 后,用鑷子去除表皮和餡心,用模具切成厚度為10 mm,直徑為30 mm的均勻薄片,取3片壓制好的樣品,用壓盤式P35測試探頭進行質構測試。具體的參數(shù)為：距離20 mm,測試前速率2 mm/s,測試速率1 mm/s,測試后速率1 mm/s,下壓程度60.00%,測試力0.01 N,2 次壓縮時間間隔3 s。每個樣品重復測定4 次,求平均值。

1.5.5 pH和水分活度測定

pH值測定：參照王崇崇等[13]的方法進行,待包子常溫冷卻40 min后,用鑷子去除外皮和餡心,準確稱取10 g內部面團于燒杯中,加入100 mL去離子水,用勻質機打漿60 s,均質后測量。水分活度測定：參考李煒炤等[14]方法并稍作修改,待制作的包子常溫冷卻40 min后,將其去除表皮和內部餡心,用鑷子加工成碎屑狀,采用水分快速測量儀在常溫下測定芯部分的水分活度,讀取平衡后的數(shù)據(jù),每個樣品測量3次,取平均值。

1.6 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)取平均值,采用Excel軟件進行處理,Origin軟件繪圖,SPSS 23.0軟件進行單因素方差分析。

2 結果與分析

2.1 生面坯品質分析

2.1.1 凍融循環(huán)對預醒發(fā)豆沙包生坯面團水分分布的影響

圖1-a顯示了典型的T2弛豫時間分布曲線,3個峰T21、T22和T23，分別代表深層結合水、弱結合水和游離水。T21、T22和T23在凍融循環(huán)期間的峰面積比例分別如圖1-b、圖1-c和圖1-d所示。從F0到F4,T21迅速下降,這一趨勢可能是由于凍融處理影響了面團的水分分布所致,雖然T21結合強度較高,不受一般環(huán)境的影響,但是由于在凍融循環(huán)溫度差別較大的條件下,強結合水也比較容易轉化為弱結合水或自由水[15-16]。而F1至F4,T22呈升高又迅速下降最后又逐步上升的狀態(tài),上升則表明凍融處理使水向流動性更強的方向轉移；而下降可能是由于面筋網絡是弱結合水的主要存在形式[17],凍融處理有利于冰晶的生長,影響了面團的水分流動性,從而使水分分布不穩(wěn)定。在F1后,T23呈直線上升趨勢,這一結果表明,凍融處理使水變得更具流動性,這與PHIMOLSIRIPOL等[18]研究結果相一致：冷凍-解凍循環(huán)中的冰重結晶降低了面筋的交聯(lián)度,從而削弱了面筋的保水能力。也有相關研究表明,水分流動性增強會加劇冷凍面團變質[16]。總而言之,凍融循環(huán)處理增強了對面團水分流動性的影響,水分分布的變化對面團在儲藏過程中起消極的作用。

圖1 生坯面團的水分橫向弛豫時間T2反演圖Fig.1 Water inversion results of transverse relaxation times T2in dough

2.1.2 凍融循環(huán)對預醒發(fā)豆沙包生坯面團動態(tài)流變特性的影響

圖2反映了生坯面團樣品的流變學特性的影響,結果表明,經過F3、F4的面團黏彈性都依次高于F1、F2、F5,與葉曉楓等[6]研究的凍融循環(huán)對冷凍非發(fā)酵面團流變的影響是有區(qū)別的,可能是由于包子面團經過發(fā)酵或者是豆沙餡心的水分向外遷移促進了面團的吸水性所形成的。一般來說,面團中水分含量發(fā)生變化會導致面團黏彈性降低[19-20],而F1、F2、F5此3組凍融處理的面團的黏彈性較低,可能是由于冰晶和重結晶導致面團中的面筋蛋白發(fā)生解聚、面團的網絡結構被破壞造成的[21]。所以凍融循環(huán)導致預醒發(fā)豆沙包生坯面團的流變特性沒有隨凍融次數(shù)發(fā)生規(guī)則性的變化,從而破壞了冷凍面團的穩(wěn)定性。

a-G′;b-G″圖2 凍融循環(huán)對冷凍預醒發(fā)豆沙包生坯面團彈性模量和黏性模量的影響Fig.2 Effects of freeze-thaw cycles on G′ and G″ of frozen pre-awakened steamed bread with minced red bean

2.1.3 凍融循環(huán)對預醒發(fā)豆沙包生坯面團熱力學特性的影響

表1和圖3列出了凍融循環(huán)下預醒發(fā)豆沙包生坯面團的起始溫度(To)、終止溫度(Tp)、峰值溫度(Tc)和糊化焓(ΔH)等熱性質的變化。從圖3可以清晰看到,在升溫過程中,樣品出現(xiàn)了3個放熱峰；表1顯示,在凍融循環(huán)下,面團的To、Tp、Tc也發(fā)生相應的變化,這有可能是在凍融條件下,溫度變化幅度較大,面團內部水和冰結晶過程發(fā)生錯位,引起直鏈淀粉和支鏈淀粉結構和排列的變化,導致糊化溫度不同[10]。除溫度外,面團3個放熱峰的熱焓值ΔH隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加而增加,這種趨勢有可能是面團內部的冰晶發(fā)生了重結晶導致了水與其他組分的分離,冰晶的形成會引起面筋網絡的惡化導致可凍水的增加[22]。與多次凍融相比,F0和F1的ΔH值較低,說明游離水的含量較低,從而減緩了面團中的冰晶的形成,保持了面團內部面筋網絡結構,這是與圖1-d所呈現(xiàn)面團內部游離水含量比例趨勢是相吻合的。

表1 凍融循環(huán)對預醒發(fā)豆沙包生坯面團熱特性的影響Table 1 Effects of freeze-thaw cycles on thermal properties of frozen pre-awakened steamed bread with minced red bean

圖3 凍融循環(huán)處理冷凍預醒發(fā)豆沙包生坯面團的DSC曲線Fig.3 DSC curves of frozen pre-awakened steamed bread with minced red bean by freeze-thaw cycles

2.2 豆沙包熟面坯品質分析

2.2.1 凍融循環(huán)對豆沙包熟面坯水分分布的影響

圖4顯示了不同凍融循環(huán)條件下熟面坯樣品水分分布情況。如圖4所示,隨著凍融次數(shù)增加,T21、T22呈現(xiàn)出迅速下降而又迅速升高最后又趨于平緩的狀態(tài),下降則表明凍藏過程中部分深層結合水在轉變?yōu)槿踅Y合水,這與冰晶的破壞導致部分深層結合水失去與蛋白質和淀粉的緊密結合,游離出來有關[23]。T21、T22的含量比例在F1、F2、F5均小于其他的處理組,可從前面動態(tài)流變特性的研究中得到驗證。除此之外,也有可能是面團在蒸制過程中水分結合狀態(tài)已經發(fā)生其他變化,還有待進一步研究。

圖4 熟坯面團的水分橫向弛豫時間T2反演圖Fig.4 Water inversion results of transverse relaxation times T2 in cooked dough

2.2.2 凍融循環(huán)對豆沙包熟面坯蒸煮品質影響

圖5表示預醒發(fā)冷凍豆沙包在凍融循環(huán)過程中的蒸煮品質以及比容的變化。如圖5所示,在凍融期間的蒸煮損失率有顯著變化,從F3開始,蒸煮損失率呈現(xiàn)顯著上升-下降-上升-下降的趨勢,并在F4時有了較大的升高,這可能是由于溫度的起伏變化以及冰晶的形成與融化導致淀粉顆粒松散,從而使蒸煮損失增大[23],這也能進一步的說明圖4-b和圖4-c的T21、T22的分布狀態(tài)。而隨著凍融次數(shù)的增加,豆沙包的比容是呈逐漸下降的趨勢,可能是由于較多自由水分在蒸制過程中丟失以及部分淀粉吸水率降低,使得水分子的滲透性較低,從而導致水化能力較弱,從而體積變小[24]。

圖5 凍融循環(huán)處理對熟面坯蒸煮品質的影響Fig.5 Effect of freeze-thaw cycles treatment on Cooking quality of cooked samples

2.2.3 凍融循環(huán)對豆沙包熟面坯色澤的影響

凍融循環(huán)下預醒發(fā)冷凍豆沙包亮度、紅度、黃度等色澤指標的影響,結果如表2所示。不同凍融循環(huán)顯著影響樣品的色澤品質,顏色分析結果表明,樣品隨凍融次數(shù)的增加其亮度、紅度和黃度的變化無規(guī)律。與F0相比,凍融循環(huán)次數(shù)增加導致樣品的亮度降低,可能是溫度波動頻率的增大對面筋網絡結構有破壞作用,導致結構不再緊密,對光的反射變弱,顏色發(fā)暗[26]；此外,凍融循環(huán)也降低了樣品的黃度。另一方面,紅度呈直線上升的變化,有可能與豆沙餡心有直接的關系。溫度波動幅度的增大,將會影響產品的色澤品質。

表2 凍融循環(huán)對豆沙包熟面坯色澤的影響Table 2 Effect of freeze-thaw cycles on color quality of cooked samples

2.2.4 凍融循環(huán)對豆沙包熟面坯質構品質的影響

不同凍融條件下的豆沙包熟面坯質構特性值如表3所示,經過不同凍融處理后品質指標差異顯著。從硬度和彈性角度分析,隨著凍融次數(shù)增加,包子的硬度和彈性逐漸上升,但到第5次循環(huán)后,硬度下降；凍融處理后樣品的黏附性和咀嚼性也發(fā)生顯著性變化,極其不穩(wěn)定；而內聚性相較于較為平緩,無太大差異。OLIVERA等[26]觀察到彈性模量G′和硬度之間存在一定的線性關系,從圖2-a和表3可以看出,F1、F2、F5的彈性模量G′和硬度值均小于F3和F4。與其他產品不同,包子由于其特點是棉柔喧軟,所以硬度高并不代表產品的品質好,所以只有F0、F2、F5有較軟的咀嚼性。因此,凍融循環(huán)對產品的品質特性有一定的負面影響。

表3 凍融循環(huán)對豆沙包熟面坯質構品質的影響Table 3 Effect of freeze-thaw cycles on texture quality of cooked samples

2.2.5 凍融循環(huán)對豆沙包熟面坯pH和水分活度的影響

pH值可以間接反映發(fā)酵面團的發(fā)酵速率和發(fā)酵程度[13],由圖6看出,多次凍融對面團的pH有一定的影響。隨凍融次數(shù)的增加,冷凍面團的pH值有增加趨勢,pH值相對越大,而酸度相對較小,說明多次凍融影響了面團的發(fā)酵程度。不同凍融循環(huán)對樣品水分活度的影響如圖6所示。樣品在經凍融循環(huán)處理后的水分活度和總水分含量變化趨于一致,凍融過程所形成的冰結晶破壞了面團蛋白質跟淀粉之間的網絡結構,從而導致游離水含量增大[14],這與前面的水分分布狀態(tài)研究是相符合的。

圖6 凍融循環(huán)處理對熟面坯pH和水分活度影響Fig.6 Effect of freeze-thaw cycles treatment on pH and water activity of cooked samples

3 結論

在凍融循環(huán)條件下,冷凍面團的總水分中深層結合水、弱結合水顯著下降；隨著凍融次數(shù)增加,ΔH含量升高；生面坯彈性模量G′與黏性模量G″呈極顯著正相關(R2=0.983,P<0.01),均呈下降趨勢。預醒發(fā)冷凍豆沙包蒸制熟后其水分分布不穩(wěn)定,硬度和膠黏性呈先上升后下降的趨勢、彈性和咀嚼性顯著上升；色澤品質下降；失水率和比容呈負相關(R2=-0.804)；pH值呈上升趨勢,水分活度與自由水密切相關呈上升又下降趨勢,不穩(wěn)定。生坯與熟坯兩者的水分分布狀態(tài)呈顯著正相關(R2=0.893,P<0.01)；不僅如此,生坯的流變學特性也影響著熟坯的硬度值,生坯熱力學特性的變化也對熟坯的水分分布與水分活度有著相關作用。

綜上所述,冷凍貯藏、運輸以及銷售過程中的溫度波動會造成生坯面團和豆沙包品質下降,當溫度波動較大或凍融次數(shù)增加時,品質下降更明顯。由于溫度波動是不可避免的,因此建議凍融次數(shù)應不超過3次。本試驗為冷凍帶餡類發(fā)酵面制品提供一定的理論基礎,對家庭、工業(yè)化制作的預醒發(fā)冷凍生坯包子貯藏及運輸過程精準控制提供一定的指導。