張艷杰，王金慧，張少輝，艾志錄，潘治利，李 真，范會平

·農(nóng)產(chǎn)品加工工程·

胡蘿卜抗凍蛋白對亞凍結下凍融面團品質(zhì)的影響

張艷杰，王金慧，張少輝，艾志錄，潘治利，李 真，范會平※

（1. 河南農(nóng)業(yè)大學食品科學技術學院，鄭州 450002；2. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部大宗糧食加工重點實驗室，鄭州 450002；3.河南省冷鏈食品工程技術研究中心，鄭州 450002）

為了探究胡蘿卜抗凍蛋白（Carrot Antifreeze Proteins,CaAFPs）對不同凍融循環(huán)下面團性質(zhì)的影響，該研究將CaAFPs按照0.5%的比例添加到面團中，并以未加入CaAFPs的面團作為對照。通過比較4 ℃冷藏、-12 ℃亞凍結凍藏以及-18 ℃凍藏下3種儲藏溫度下，以凍融處理為輔助手段，測定不同條件下面團的含水率、失水率、可凍結水含量、質(zhì)構特性以及pH值等指標的變化趨勢，以此來研究CaAFPs對凍融下亞凍結面團性質(zhì)的影響及機理。結果表明：經(jīng)過5次凍融循環(huán)后，對照組面團的失水率呈現(xiàn)不同程度的上升趨勢（<0.05），加入CaAFPs后，有助于延緩面團水分的散失，各組失水率均有所下降。對照組含水率呈現(xiàn)不同程度下降趨勢（<0.05），加入CaAFPs后，含水率較對照組高（<0.05）。對照組面團的可凍結水含量呈現(xiàn)不同程度的上升趨勢（<0.05），加入CaAFPs后，對面團的網(wǎng)絡結構有一定的保護作用，可凍結水含量均有所下降。對照組硬度、膠著性呈現(xiàn)上升趨勢（<0.05），彈性、黏聚性和咀嚼性呈現(xiàn)下降趨勢（<0.05），加入CaAFPs后，在一定程度上可以改善面團的質(zhì)構特性，使得質(zhì)構變化緩慢些。對照組面團的pH值呈現(xiàn)不同程度下降趨勢（<0.05），加入CaAFPs后，可以延緩面團酸化現(xiàn)象，面團的pH變化趨勢變小。以上說明添加CaAFPs對凍融面團品質(zhì)具有一定的保護作用。研究結果為CaAFPs在冷凍面團中的應用以及優(yōu)化冷凍儲藏溫度等提供一定的參考，面團在亞凍結凍藏-12 ℃下能夠保持較好的性質(zhì)，故可考慮將面團儲藏在-12 ℃下以節(jié)約能源消耗并能保持其較佳的狀態(tài)，同時也拓寬了在亞凍結狀態(tài)下研究抗凍蛋白的性質(zhì)的研究思路。

蛋白；品質(zhì)控制；胡蘿卜；抗凍蛋白；冷凍面團；凍融循環(huán)；亞凍結

0 引 言

目前，冷凍面團在各個國家應用十分普及，尤其是在面包加工以及饅頭制作等面制品加工行業(yè)中應用十分廣泛[1]。中國擁有非常悠久的面制品加工歷史，食品種類經(jīng)過長時間的發(fā)展已經(jīng)變得相當豐富，面食作為傳統(tǒng)主食包括了非常多的種類，如饅頭、春卷、餃子等傳統(tǒng)食物，以及面包等[2]。冷凍面團的發(fā)展將會給中國面制品的發(fā)展帶來很大的助力。在北京、上海、廣州等地區(qū)，有些連鎖面包店為了能更好統(tǒng)一生產(chǎn)標準，已經(jīng)開始采用冷凍面團類的半成品進行后續(xù)產(chǎn)品加工。冷凍面團技術從20世紀50年代才開始發(fā)展，在切斷和面之后，將處理好的面團整形分裝后進行冷凍，運往其他地區(qū)后進行后續(xù)加工。冷凍面團被研制出來的目的是為方便貯存和運輸，其在很大程度上可以起到擴大銷售面積，減少生產(chǎn)成本，以及提高生產(chǎn)的標準化的作用[3]。冷凍面團還具有優(yōu)越性，在保證面團質(zhì)量的同時可減少生產(chǎn)成本和勞動力，目前已經(jīng)被國內(nèi)外烘焙行業(yè)使用，并在全球得到迅速發(fā)展[4]。盡管中國的冷凍面團技術發(fā)展十分迅速，但是相較于國外冷凍面團在面包上的應用，仍有許多不足之處，如理論研究相對較少，且在應用時也存在著許多問題，如冷凍過程中的干耗，凍燒結現(xiàn)象會導致面團干裂以及變質(zhì)等問題[5]。

冷凍面團在運輸和貯存過程中會受到諸多因素的影響，如溫度的波動會導致重結晶現(xiàn)象，影響到面團的許多性質(zhì)，致使面團的加工性能變差[6]。此外，面團中的可凍結水在凍結過程中會破壞酵母的細胞結構，使得酵母細胞內(nèi)的還原性物質(zhì)如谷胱甘肽等外泄，破壞面團的面筋結構，致使面團的質(zhì)構特性改變，如硬度增加，咀嚼性變差等[7]。

大量文獻表明抗凍蛋白對于延緩冷凍面團品質(zhì)劣變，保護面筋蛋白網(wǎng)絡結構等方面具有一定的積極作用?？箖龅鞍祝ˋntifreeze Proteins，AFPs）是一類能夠抑制冰晶生長，能以非依數(shù)形式降低水溶液冰點，但不影響其熔點的特殊蛋白質(zhì)[8]?？箖龅鞍姿哂械倪@些性質(zhì)使其成為一種良好的食品添加劑，與其他來源的添加劑相比，消費者更能夠接受植物中提取的天然性抗凍蛋白，因此抗凍蛋白具有非常大的潛在價值。其功能特性主要概括為以下幾類：熱滯活性，修飾冰晶的生長形態(tài)，抑制重結晶等[8-9]。

本試驗將冷誘導后的胡蘿卜中的蛋白質(zhì)通過鹽析的方法提取得到胡蘿卜抗凍蛋白（Carrot Antifreeze Proteins, CaAFPs），并將其添加到冷凍面團中進行不同循環(huán)次數(shù)的凍融處理，分別比較經(jīng)過4、?12、?18 ℃冷/凍藏后測定面團的品質(zhì)指標，為探究CaAFPs在冷凍面制品中的應用及選擇面團保藏和運輸?shù)暮线m溫度提供參考。

1 材料與設備

1.1 材料與設備

金苑特一粉（含質(zhì)量分數(shù)為17%蛋白質(zhì)，2%脂肪和25%碳水化合物），河南金苑糧油有限公司；安琪活性干酵母，安琪酵母有限公司；CaAFPs（實驗室提取）。

1.2 儀器與設備

SCIENTZ-11型無菌均質(zhì)機，寧波心芝生物科技股份有限公司；TA-XAPLUS型質(zhì)構儀，英國Stable Micro Systems公司；DSC-214型差示掃描量熱儀，德國耐馳公司；TSK．9416和面儀，廈門燦坤實業(yè)股份有限公司；JA2003型電子天平，上海精密科學儀器有限公司；RC-4型單溫度記錄儀，江蘇省精創(chuàng)電器股份有限公司；PHS-3C型pH計，上海儀電科學儀器股份有限公司。

2 試驗方法

2.1 胡蘿卜抗凍蛋白CaAFPs的提取

參考Ding等[10]的方法，取一定質(zhì)量于4 ℃條件下冷馴化6 周的胡蘿卜塊根組織，置于含2倍體積冰緩沖液A（20 mmol /L 抗壞血酸（Vitamin C，Vc）、10 mmol /L乙二胺四乙酸（Ethylene Diamine Tetraacetic Acid, EDTA）、50mmol /L 三氨基甲烷鹽酸鹽（Tris Aminomethane Hydrochloride, Tris-HCl），pH值7. 4）的攪拌器中均勻碾磨，然后用單層紗布過濾。液體混合物于4 ℃，100 000 r /min 離心30 min，上清液用2.2～3.5 mol/L硫酸銨沉淀。利用透析袋將沉淀于緩沖液B（50 mmol/L Tris-HCl，pH值7. 4）中復溶透析除鹽，后冷凍干燥，即為CaAFPs粗蛋白。以新鮮胡蘿卜中總蛋白含量為基數(shù)，計算得CaAFPs粗蛋白的得率約為10%。

2.2 熱滯活性檢測

THA=T?0（1）

（2）

2.3 凍結溫度的確定

參考Meng 等[12]的研究，確定了一個亞凍結溫度?12 ℃，將其與正常冷凍儲藏溫度?18 ℃和冷鮮溫度4 ℃進行對比。

2.4 面團制作

將原料按照以下比例進行混合，面粉100%，高活性干酵母1.5%，蒸餾水50%，CaAFPs0.5%（CaAFPs組）。和面機和面10 min，壓延5次，用保鮮膜包裹，醒發(fā)40 min。將醒發(fā)后的面團排氣后按照每塊20 g大小分裝，分裝好的面團放入塑料盤內(nèi)保鮮膜包裹，于?30 ℃分別存放10、45、50 min使面團中心溫度下降到4 ℃、?12 ℃、?18 ℃，轉(zhuǎn)移入相對應溫度冰箱內(nèi)進行凍藏或冷藏24 h，取出于室溫下分別進行0、45、50 min解凍，使其中心溫度解凍至到4 ℃。以此為1個凍融循環(huán)，共進行5個凍融循環(huán)，測定0～5次凍融循環(huán)的面團的品質(zhì)指標。

2.5 凍結-解凍溫度曲線

取3個新鮮面團放入?30 ℃冰箱內(nèi)，利用TP9000數(shù)字溫度計探頭置于面團中心部位，每相隔1 min測定并記錄一次樣品溫度，在面團中心溫度分別下降到4 ℃，?12 ℃，?18 ℃時，轉(zhuǎn)移入對應冰箱存放60 min。將冷凍面團從對應冰箱中取出于室溫下進行解凍，每隔1 min記錄面團中心溫度。

2.6 面團失水率的測定

分別稱量冷凍前的面團質(zhì)量1（g）和凍融后的面團質(zhì)量為2（g），計算面團失水率，如式（3）所示：

2.7 面團含水率的測定

將鋁盒置于105 ℃烘箱中烘干至恒量，稱量其質(zhì)量0（g），取1 g左右面團，置于室溫下解凍至中心溫度4 ℃，將其放入鋁盒內(nèi)，稱取質(zhì)量1（g），在105 ℃烘箱中烘干至恒量，記錄質(zhì)量2（g）。含水率計算公式如下

2.8 面團質(zhì)構的測定

冷凍面團解凍至4 ℃，用質(zhì)構儀（P50探頭）測定面團的質(zhì)構特性。得到硬度、彈性、凝聚性、咀嚼性等指標。測試的試驗參數(shù)是：測前2 mm/s，測中1 mm/s，側后1 mm/s，壓縮比70%，觸發(fā)力0.049 N，壓縮時間間隔5 s[13]。

2.9 面團pH值的測定

面團解凍至4 ℃后，取10 g樣品于無菌袋中，向其中加入無二氧化碳的蒸餾水90 mL，利用均質(zhì)機以12 T/s（每秒12次），均質(zhì)1 min后測定pH值[14]。

2.10 可凍結水含量的測定

采用差示掃描量熱儀對4、?12以及?18 ℃3個水平且凍融循環(huán)次數(shù)不同的面團進行可凍結水測定。用剃刀取約10 mg不同凍融循環(huán)次數(shù)下解凍冷凍面團的中心部位樣品并稱量，密封于小坩堝中，放置于DSC樣品池中，以一個空坩堝作為參比。溫度程序為在?30 ℃平衡5 min，然后以10 ℃/min升溫至15 ℃。記錄掃描曲線。通過熱分析軟件TA Universal Analysis，獲得面團的冰晶熔化焓[15]。樣品可凍結水含量（F）的計算式如下：

式中?w為熔化焓，J；? Hm=333.3 J/g；為樣品質(zhì)量，g；為樣品含水率，g/g。

2.11 數(shù)據(jù)處理

所有試驗數(shù)據(jù)均重復3次，并以平均值±標準差的數(shù)據(jù)形式來表示，數(shù)據(jù)間的差異顯著性均采用單因素方差分析（One-way-ANOVA）的方法進行分析，所用軟件為SPSS16.0，以<0.05表示所得數(shù)據(jù)間在統(tǒng)計學上存在顯著性差異，并采用Origin2019軟件制圖。

3 結果與分析

3.1 胡蘿卜抗凍蛋白CaAFPs的THA

抗凍蛋白能以非依數(shù)性降低溶液的冰點，使其低于熔點，而形成差值，這種差值稱之為熱滯活性THA[16]。目前，THA是表征抗凍活性的重要指標。

通過DSC對CaAFPs的熱流進行測定，其凍融曲線如圖1所示。對不同保留溫度下的曲線進行分析，測定結果如表1所示。

圖1 胡蘿卜抗凍蛋白的熱流曲線

表1 胡蘿卜抗凍蛋白的熱滯活性檢測結果

3.2 面團凍結-解凍溫度曲線分析

利用溫度測定儀對面團的中心溫度進行測定。如圖2所示，將20 g面團置于?30 ℃的冰箱中，使之溫度下降至?18 ℃，在?18 ℃的冰箱中儲藏60 min，取出于室溫下進行解凍，面團中心溫度的變化趨勢如圖2所示。同樣將20 g面團置于?30 ℃冷凍，當其中心溫度分別下降到4、?12和?18 ℃后，分別將該面團轉(zhuǎn)移到對應的溫度下進行儲藏，以確定用于儲藏面團冰箱的穩(wěn)定性，其測定結果如圖3所示。

圖2 凍結-解凍面團中心溫度曲線

圖3 不同儲藏溫度面團溫度曲線

如圖2所示，在?30 ℃冰箱內(nèi)面團中心溫度下降到4 ℃所需時間為10 min左右；下降到?12 ℃所需時間為45 min左右；下降到?18 ℃所需時間為50 min左右。將下降到?18 ℃的面團置于?18 ℃下儲藏60 min后，將該面團在室溫下解凍。由解凍曲線可知，面團中心溫度由?18 ℃上升為4 ℃所需時間為50 min；由?12 ℃上升為4 ℃所需時間為45 min。

由圖3可知，在一定的儲藏條件下，每個溫度下的冰箱中面團的中心溫度波動不大，說明冰箱具有一定的儲藏穩(wěn)定性，儲藏狀態(tài)良好。

從該指標中可以得出20 g發(fā)酵面團在?30 ℃條件下進行速凍時使其中心溫度下降到4、?12、?18 ℃所需時間分別是10、45、50 min，在后續(xù)試驗中可根據(jù)該時間對面團進行速凍。同樣，?12和?18 ℃的20 g冷凍面團在室溫下進行解凍至4 ℃所需時間也不同，分別為45和50 min。因此，在后續(xù)的試驗中將以該測試時間對面團進行冷凍和解凍。

3.3 CaAFPs對凍融面團失水率的影響

含水率是影響冷凍面團品質(zhì)最直接因素之一，冷藏面團在運輸和貯藏過程中會發(fā)生干耗，冰晶升華等現(xiàn)象，面團內(nèi)部水分向表面遷移，在面團表面散失，最終使得冷凍面團表皮干燥，含水量下降，加工性能降低，及后續(xù)加工產(chǎn)品的品質(zhì)下降[17]。失水率作為衡量冷凍面團品質(zhì)的重要指標之一，凍融過程中面團失水率的變化很大程度上反映了面團品質(zhì)的波動情況。在4、?12、?18 ℃下儲藏的添加CaAFPs冷凍面團與對照組面團在不同凍融循環(huán)次數(shù)下的失水率變化如圖4所示。

注：上標不同字母表示相同凍融次數(shù)下差異顯著（P＜0.05），下同。

由圖4可知，經(jīng)過5個周期凍融循環(huán)，對照組和CaAFPs組面團失水率均不斷上升，添加CaAFPs的面團在經(jīng)過5個周期凍融循環(huán)后，其失水率增大趨勢較對照組平緩，在第5個凍融循環(huán)周期時，對照組面團的失水率顯著高于CaAFPs組面團（<0.05）。其原因可能是CaAFPs對于面團起到保水作用，CaAFPs通過降低面團中自由水的冰點及控制冰晶長大減弱其對面團面筋結構的破壞，保持面團內(nèi)部結構的完整性，降低了水分的流失，所以失水率在同一凍融循環(huán)周期內(nèi)低于對照組[18]。4 ℃冷藏面團的失水率在經(jīng)過5個周期凍融循環(huán)后增加趨勢顯著大于?12 ℃和?18 ℃凍藏面團（<0.05），在第5次凍融循環(huán)時面團失水率遠大于另外兩組（<0.05）；?18 ℃凍藏面團在在經(jīng)過凍融循環(huán)后失水率變化趨勢最為平緩；?12 ℃凍藏面團的失水率變化趨勢顯著低于4 ℃冷藏面團（<0.05），與?18 ℃含水率變化趨勢接近。其原因可能是面團中的自由水在冰點溫度下凍結為冰晶，其水分流失的途徑主要為干耗和升華，其水分流失速率遠低于4 ℃冷藏條件下水分的揮發(fā)流失[19]。因此如果面團需要較長時間運輸或者儲藏時，為了避免面團水分的流失，應當選擇?12 ℃或者?18 ℃進行凍藏，可以有效抑制面團在儲藏或者運輸過程中因溫度波動導致的水分流失現(xiàn)象。

3.4 CaAFPs對凍融面團含水率的影響

對不同凍融循環(huán)次數(shù)，凍藏溫度以及有無添加CaAFPs的面團含水率進行測定，其測定結果如圖5所示。

圖5 CaAFPs對凍融循環(huán)面團含水率的影響

由圖5可知，經(jīng)過5次凍融循環(huán)后面團的含水率顯著下降（＜0.05），添加CaAFPs后面團的含水率下降趨勢相對平緩，失水較少。原因可能是CaAFPs對面團中的水分具有吸附作用，同失水率指標研究結果保持一致。4 ℃冷藏面團含水率隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加下降較為明顯，且第5次凍融循環(huán)含水率遠低于?12 ℃與?18 ℃凍藏面團（<0.05）；?18 ℃面團含水率下降趨勢最為平緩，經(jīng)過5次凍融循環(huán)后失水最少；?12 ℃凍藏面團含水率下降趨勢明顯低于4 ℃冷藏面團，且與?18 ℃相差不大，主要原因一方面是冷藏或凍藏室溫度與面團之間的蒸氣壓和冰晶升華，面團中水分向外遷移[20]；另一方面冷藏或凍藏引起面筋蛋白發(fā)生變性，引起面筋蛋白對水的束縛能力減弱[21]，而在4 ℃下的這兩種作用機制最強，?12 ℃次之，?18 ℃最小。該結果與上述失水率測定結果保持一致，相互補充。

3.5 CaAFPs對凍融面團可凍結水的影響

根據(jù)水分與面團中分子的結合狀態(tài)，可以將水分分為自由水和結合水。根據(jù)其冷凍的狀態(tài)不同可將其分為2類：不可凍結水和可凍結水。在經(jīng)過低溫處理之后，只有可凍結水才能夠結成冰晶。在凍藏過程中，可凍結水會循環(huán)再結晶會導致面筋基質(zhì)損傷和酵母死亡，影響面團的品質(zhì)特性[22]。

圖6 CaAFPs對凍融循環(huán)面團可凍結水含量的影響

由圖6可知，添加CaAFPs之后的面團在相同水平的凍融循環(huán)次數(shù)內(nèi)可凍結水含量均低于對照組面團（<0.05），在第4次凍融循環(huán)后對照組面團的可凍結水含量顯著高于CaAFPs組面團（<0.05），而CaAFPs組面團的可凍結水含量增加趨勢整體來看相對平緩，并未出現(xiàn)較大波動。其原因可能是所添加的CaAFPs能夠和面團中的自由水結合，減少了可凍結水的含量，且由于CaAFPs自身的特殊性，在低溫下仍能夠保持原有結構，降低周圍水分的冰點，使之不被凍結。加入CaAFPs后，重結晶現(xiàn)象受到抑制，面團樣品的面筋網(wǎng)絡得到了加強，減緩大冰晶引起的破壞[23]。對照組面團在第3次凍融循環(huán)后可凍結水含量顯著增加（<0.05），其原因可能是經(jīng)過多次凍融循環(huán)，面團的面筋網(wǎng)路結構遭到破壞，部分結合水被釋放轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂伤黾恿丝蓛鼋Y水的含量[24]。4 ℃面團的可凍結水含量相比于?12 ℃和?18 ℃，在經(jīng)過5個凍融循環(huán)之后增加的趨勢較為顯著，且在第5次凍融循環(huán)之后可凍結水含量明顯高于?12 ℃和?18 ℃保藏面團。其中?18 ℃面團的可凍結水含量變化趨勢最為平緩，且增加量最少。?12 ℃保藏面團的可凍結水含量變化趨勢與增加量顯著低于4 ℃保藏面團（<0.05），且比?18 ℃保藏面團高，其原因可能是低溫束縛氫原子的運動，且溫度越低，束縛越強[25]?？蓛鼋Y水屬于自由水，因此自由水的減少降低了可凍結水的含量。

3.6 CaAFPs對凍融面團質(zhì)構特性的影響

面團的質(zhì)地品質(zhì)和感官評分可以通過質(zhì)構特性反映，利用質(zhì)構儀對不同凍融循環(huán)次數(shù)、凍藏溫度以及有無添加CaAFPs下面團質(zhì)構特性進行測定，其結果如表2所示。

表2 CaAFPs對凍融循環(huán)面團質(zhì)構特性的影響

注：相同溫度同列均值有不同上標字母者表示差異顯著（<0.05）。

Note: Different superscript letters in the same column mean indicated significant difference under same temperature (<0.05).

由表2可知，在4 ℃冷藏條件下未經(jīng)過凍融循環(huán)的面團，CaAFPs組和對照組的面團的硬度并無顯著差異。隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，包括對照組面團和CaAFPs組面團的硬度都隨之增大。并且在相同的凍融循環(huán)內(nèi)，添加CaAFPs的面團硬度要明顯小于對照組面團的硬度，且存在著顯著性差異（<0.05）。在相同的凍融次數(shù)下，兩組面團之間的硬度、彈性、膠著性、咀嚼性、黏聚性均存在著明顯的差異（<0.05），CaAFPs組面團的彈性、黏聚性、咀嚼性均比對照組顯著增加（<0.05），而膠著性則明顯降低（<0.05）。分析原因：對照組面團在凍融循環(huán)過程中重結晶破壞了面筋網(wǎng)絡結構，導致面團的彈性及咀嚼性變差。添加CaAFPs后面團中水分的重結晶受到抑制，一定程度上保護面團原有結構，彈性及咀嚼性變化較小[25]。未添加CaAFPs面團水分流失嚴重，使面團硬度增加及咀嚼性變差。

隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，面團的彈性、黏聚性以及咀嚼性都在逐漸降低，而硬度、膠著性則在不斷增大。不同處理面團的硬度、彈性、黏聚性、回復性、咀嚼性等指標在同一溫度下均具有顯著性差異（<0.05）。其中硬度在?18 ℃除第0次凍融循環(huán)外，在其他相同凍融循環(huán)水平內(nèi)均要低于?12 ℃與4 ℃保藏組。而?12 ℃的硬度明顯低于4 ℃冷藏組，但是與?18 ℃保藏組的差異不大。4 ℃的硬度在3個溫度水平的同一凍融次數(shù)內(nèi)均比較高。原因可能是速凍之后?18 ℃和?12 ℃條件下保藏時冰晶生長比較快，且冰晶數(shù)量較多，保證了面團的結構完整性[26]，因此其多項指標要明顯優(yōu)于在4 ℃條件下面團。而在4 ℃下保藏時，面團內(nèi)的水分并沒有結成冰晶，因此揮發(fā)嚴重，導致面團水分含量降低，從而使得其彈性、黏聚性、咀嚼性等指標的測定結果低于凍藏條件下面團[27]。

3.7 CaAFPs對凍融面團pH值變化的影響

pH值可以在一定程度上間接反映發(fā)酵面團的發(fā)酵程度和發(fā)酵速率[28]，通過測定面團pH值的變化可以大致了解面團在經(jīng)過多次凍融循環(huán)之后的發(fā)酵情況，以及分析面團是否處于良好的發(fā)酵狀態(tài)下。面團的pH值的變化很大程度上取決于酵母菌作用，酵母菌將糖類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)，從而導致pH值的降低。面團pH值保持在這一范圍內(nèi)可以提高其利用性，便于在解凍之后繼續(xù)發(fā)酵[29]。利用pH儀對不同狀態(tài)下的面團測定，其結果如圖7所示。

圖7 CaAFPs對凍融循環(huán)面團pH值的影響

由圖7可以看出，添加CaAFPs的面團的pH值在未凍融循環(huán)時就高于對照組，之后在相同水平凍融循環(huán)次數(shù)內(nèi)其pH值都高于對照組面團（<0.05）。pH值越大所代表的酸度就越小,說明多次凍融循環(huán)影響了面團的發(fā)酵程度。在經(jīng)過5次凍融循環(huán)之后面團的pH值總體都在降低（<0.05），而添加CaAFPs的面團的pH值的變化趨勢相對平緩，對照組面團的pH值變化趨勢較大。這說明添加CaAFPs后，面團的發(fā)酵程度有所減輕，有效提高了冷凍面團的應用范圍，延長其儲藏期。4 ℃經(jīng)過5次凍融循環(huán)的面團pH值相比于在?12 ℃和?18 ℃經(jīng)過5次凍融循環(huán)的面團pH值下降程度顯著大，在第5次凍融循環(huán)后其pH值遠低于?12 ℃與?18 ℃保藏面團（<0.05）。?18 ℃凍藏面團在經(jīng)過5次凍融循環(huán)之后其pH值相比于其他兩組下降最少，且下降趨勢最為平緩。?12 ℃保藏面團的pH值變化與4 ℃保藏面團的差距十分顯著，相較于?18 ℃凍藏面團的pH值前兩次凍融差異不大。其原因可能是經(jīng)過凍結之后，面團中能夠被酵母菌利用的自由水減少，凍結成冰。且溫度較低時不利于酵母菌生長和繁殖，因此酵母菌進入休眠狀態(tài)，減少了對于糖分的分解和小分子物質(zhì)的生成[30]，從而使得經(jīng)過5次凍融循環(huán)之后在?12 ℃和?18 ℃凍藏面團的pH值變化不大。

4 結 論

向發(fā)酵面團中按照0.5%的比例添加胡蘿卜抗凍蛋白（Carrot Antifreeze Proteins，CaAFPs），研究有無添加CaAFPs面團的失水率、含水率、可凍結水、質(zhì)構特性、pH值變化等指標得出結論：CaAFPs能夠有效減少面團在凍融循環(huán)過程中水分的流失，提高面團凍融循環(huán)后的含水率，有效緩解面團在凍藏狀態(tài)下的干耗現(xiàn)象，添加CaAFPs面團的可凍結水經(jīng)過凍融循環(huán)后增加量顯著低于對照組（<0.05）。添加CaAFPs后，能夠顯著降低凍融循環(huán)面團的硬度，膠著性；提高面團的咀嚼性、彈性、黏聚性等（<0.05）；可以減緩面團pH值的降低，提高面團的利用性，擴大其應用范圍。

4 ℃面團經(jīng)過5次凍融循環(huán)之后所測得的曲線變化率均顯著大于?12 ℃與?18 ℃凍藏面團，其性質(zhì)相比于凍融循環(huán)前相差較大，不適合應用于長時間的保藏與運輸。?12 ℃與?18 ℃凍藏面團所測得曲線變化率相對較小，且兩者在凍融兩次前相差不明顯，考慮到運輸與保藏成本的因素，選擇對速凍面團進行?12 ℃凍藏更為經(jīng)濟節(jié)能，同時能夠較好保持面團性質(zhì)，適合較短時間下的保藏。

[1] Xie Q R, Liu X R, Xiao S S, et al. Effect of Mulberry leaf polysaccharides on the baking and staling properties of frozen dough bread[J]. Journal of The Science of Food and Agriculture, 2022, 102(13): 6071-6079.

[2] Lu L, Yang Z, Guo X N, et al. Effect of NaHCO3and freeze-thaw cycles on frozen dough: From water state, gluten polymerization and microstructure[J]. Food Chemistry, 2021, 358: 129869-129869.

[3] Zhu X W, Yuan P P, Zhang T, et al. Effect of carboxymethyl chitosan on the storage stability of frozen dough: State of water, protein structures and quality attributes[J]. Food Research International, 2022, 151 : 110863-110863.

[4] 袁婷婷，張栩，向小青，等. 冷凍面團品質(zhì)劣變及改良研究進展[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，2021，37(8)：296-306.

Yuan Tinging, Zhang Xu, Xiang Xiaoqing, et al. Research progress in the deterioration and improvement of frozen dough quality[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(8): 296-306. (in Chinese with English abstract)

[5] 張艷杰，王金慧，艾志錄，等. 植物源抗凍蛋白對面筋蛋白性質(zhì)影響研究進展[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè)，2022，48(9)：267-273，279.

Zhang Yanjie, Wang Jinhui, Ai Zhilu, et al. Effect of plant-derived antifreeze proteins on properties of gluten: A review[J]. Food and Fermentation Industries, 2022, 48(9): 267-273, 279. (in Chinese with English abstract)

[6] Zhao Y X, Kweon M. Impacts of enzyme, vitamin C and emulsifiers on the quality of pre-fermented frozen dough of pocket bread filled with red bean paste[J]. Korean Journal of Food and Cookery Science, 2019, 35(4): 357-366.

[7] Jiang Y L, Zhao Y M, Zhu Y F, et al. Effect of dietary fiber-rich fractions on texture, thermal, water distribution, and gluten properties of frozen dough during storage[J]. Food Chemistry, 2019, 297: 124902.

[8] Zhang Y J, Zhang H, Ding X L, et al. Purification and identification of antifreeze protein from cold-acclimated oat (L.) and the cryoprotective activities in ice cream[J].Food and Bioprocess Technology, 2016, 9(10): 1746-1755.

[9] Zhang Y J, Zhang Y, Ai Z L, et al. Thermal, rheological properties and microstructure of hydrated gluten as influenced by antifreeze protein from oat (L.)[J]. Journal of Cereal Science, 2020, 93: 102934-102934.

[10] Ding X L, Zhang H, Liu W H, et al. Extraction of carrot () antifreeze proteins and evaluation of their effects on frozen white salted noodles[J]. Food & Bioprocess Technology, 2014, 7(3): 842-852.

[11] Zhang Y J, Zhang H, Wang L, et al. Extraction of oat (L.) antifreeze proteins and evaluation of their effects on frozen dough and steamed bread[J]. Food and Bioprocess Technology, 2015, 8(10): 2066-2075.

[12] Meng K, H Gao, Zeng J, et al. Effect of subfreezing storage on the quality and shelf life of frozen fermented dough[J]. Journal of Food Processing and Preservation, 2021, 45(3): 15249.

[13] Ahmed J, Thomas L, Al-Hazza A. Effects of frozen storage on texture, microstructure, water mobility and baking quality of brown wheat flour/-glucan concentrate Arabic bread dough[J]. Journal of Food Measurement and Characterization, 2021, 15(2): 1258-1269.

[14] Rincón A A,Dios F J, Ramírez W B, et al. Effect of nixtamalization with Ca(OH)2, CaCl2, and CaCO3on the protein secondary structure, rheological, and textural properties of soft wheat flour doughs[J]. Journal of Cereal Science, 2021, 101: 103271.

[15] 張艷杰，王金慧，劉勝男，等. 燕麥抗凍蛋白對凍藏期間速凍餃子皮品質(zhì)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，2022，38(2)：316-322.

Zhang Yanjie, Wang Jinhui, Liu Shengnan, et al. Effects of oat antifreeze protein on quick-frozen dumpling wrapper during freezing and storage[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2022, 38(2):316-322. (in Chinese with English abstract)

[16] Ding X L, Zhang H, Chen H Y, et al. Extraction, purification and identification of antifreeze proteins from cold acclimated malting barley (L.)[J]. Food Chemistry, 2015, 175: 74-81.

[17] 王娜，孟利軍，黃忠民，等. 加工方式對非發(fā)酵面團小麥醇溶蛋白致敏性的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，2020，36(9)：292-299.

Wang Na, Meng Lijun, Huang Zhongmin,et al. Effects of different processing on allergenicity of wheat gliadin in non-fermented dough[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(9): 292-299. (in Chinese with Englishabstract)

[18] 張艷杰，張垚，崔悅，等. 燕麥抗凍蛋白對面筋蛋白凍融穩(wěn)定性的影響[J]. 中國糧油學報，2020，35(3)：30-36.

Zhang Yanjie, Zhang Yao, Cui Yu, et al. Effect of oat antifreeze protein on freeze-thaw stability of gluten proteins[J]. Journal of the Chinese Cereals and Oils Association, 2020, 35(3): 30-36. (in Chinese with English abstract)

[19] 楊勇，鄭帥帥，艾志錄，等. 不同凍結方式對非發(fā)酵面團的水分狀態(tài)及品質(zhì)特性的影響[J]. 食品科學，2022，43(5)：11-16.

Yang Yong, Zheng Shuaishuai, Ai Zhilu, et al. Effects of different freezing methods on water state and quality characteristics of non-fermented dough[J]. Food Science, 2022, 43(5): 11-16. (in Chinese with English abstract)

[20] Zhao X W, Li W M, Zhang H, et al. Disparate dynamic viscoelastic responses of wheat flour doughs coated with different oils for preventing water evaporation during time sweeps and their mechanisms decoupled[J]. Journal of Food Science and Technology, 2019, 56(1): 462-472.

[21] Phimolsiripol Y, Siripatrawan U, Cleland D J. Weight loss of frozen bread dough under isothermal and fluctuating temperature storage conditions[J]. Journal of Food Engineering, 2011, 106(2): 134-143.

[22] Yang J J, Zhang B, Zhang Y Q, et al. Effect of freezing rate and frozen storage on the rheological properties and protein structure of non-fermented doughs[J]. Journal of Food Engineering, 2021, 293: 110377.

[23] 于晶，扈瑩瑩，溫榮欣，等. 植物源抗凍蛋白作用機制及其在食品中的應用[J]. 食品科學，2019，40(23)：305-312.

Yu Jing, Hu Yingying, Wen Rongxin, et al. A review of the mechanism of action of plant antifreeze proteins and their application in food[J]. Food Science, 2019, 40(23): 305-312. (in Chinese with English abstract)

[24] 謝新華，毋修遠，仵軍紅，等.-聚谷氨酸對凍藏面團及饅頭品質(zhì)的影響[J]. 食品科學，2020，41(22)：22-27.

Xie Xinhua, Wu Xiuyuan, Wu Juhong, et al. Effect of poly--glutamic acid on quality of frozen dough and steamed bread[J]. Food Science, 2020, 41(22): 22-27. (in Chinese with English abstract)

[25] 孟可心. 面團亞凍結貯藏品質(zhì)變化與水分遷移機制研究[D]. 新鄉(xiāng)：河南科技學院.

Meng Kexin. Study on the Quality Changing and Water Migration Mechanism of Dough in Subfreezing Preservation[D]. Xinxiang: Henan Institute of Science and Technology (in Chinese with English abstract)

[26] Zhao A, Shi P W, Yang R Q, et al. Isolation of novel wheat bran antifreeze polysaccharides and the cryoprotective effect on frozen dough quality[J]. Food Hydrocolloids, 2022, 125: 107446

[27] Meng K X, Gao H Y, Zeng J, et al. Effect of subfreezing storage on the quality and shelf life of frozen fermented dough[J]. Journal of Food Processing and Preservation, 2021, 45(3): 15249.

[28] Akyüz G, Maz? B G. Physicochemical and sensory charac-terization of bread produced from different dough formulations by Kluyveromyces lactis[J]. Journal of Food Processing and Preservation, 2020, 44(6): 1-10.

[29] Alag?z K S,Türky?lmaz M,?zkan M. Effects of fermentation time and pH on quality of black carrot juice fermented by kefir culture during storage[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2022, 102(6): 2563-2574.

[30] Elizabeth C, Laylah C W, Meaghan R, et al. Cryopreservation and the Freeze-Thaw Stress Response in Yeast[J]. Genes, 2020, 11(8): 235-247.

Effects of carrot antifreeze protein on the quality of freeze-thaw dough under subfreezing

Zhang Yanjie, Wang Jinhui, Zhang Shaohui, Ai Zhilu, Pan Zhili, Li Zhen, Fan Huiping※

(1.,,450002,; 2.,,450002; 3.,450002,)

Carrot Antifreeze Proteins (CaAFPs) are characterized by the unique anti-recrystallization capacity for potential uses in the food industry. In this study, a systematic investigation was conducted to explore the effect of CaAFPs on the properties of subfrozen dough under different freeze-thaw cycles, in order to determine if -12 ℃ suitable for the frozen dough storage and the state. The CaAFPs were added to the dough at a proportion of 0.5%. The dough without CaAFPs was used as the control. Three kinds of storage temperatures were set as 4℃ refrigerated, -12 ℃subfrozen, and -18 ℃frozen. The freeze-thaw was taken as the auxiliary means to measure the freezable water content, texture, and pH under the different conditions of moisture content and water loss rate. Significance analysis was then made to compare the freeze-thaw CaAFPs under the influence mechanism of the frozen dough properties. The results showed that the water loss rate of the dough in the control group showed an increasing trend in the different degrees (<0.05) after five freeze-thaw cycles. The addition of CaAFPs greatly contributed to delaying the water loss of the dough, indicating a decrease in the water loss rate in all groups. The water content of the control group showed a decreasing trend in the different degrees (<0.05). The water content was higher than that of the control group after adding CaAFPs (<0.05) under freeze-thaw. An increasing trend was found in the freezable water content of the dough in the control group in the different degrees (<0.05) under freeze-thaw. The addition of CaAFPs posed a certain protective effect on the network structure of the dough, indicating the decrease in the freezable water content. There was an upward trend (<0.05) for the hardness and gumminess in the control group, whereas, a downward trend was the springing, cohesiveness, and chewiness (<0.05) under freeze-thaw. After adding CaAFPs, the texture characteristics of the dough were improved significantly to more slowly adjust the texture. The pH of the dough showed a decreasing trend in the different degrees (<0.05) in the control group. The acidification of dough was delayed for the smaller pH change trend of dough, when adding CaAFPs. In general, the moisture content of dough decreased with the increase of freeze-thaw time, where the water loss rate and the content of freezable water increased significantly, the pH value decreased, and the texture was difficult to say. But the opposite trend occurred, as the temperature dropped. Among them, -12 ℃ and -18 ℃ were significantly better than 4 ℃. There was no significant difference between them in the first two times of freeze-thaw, but after three times of freeze-thaw, -18 ℃ was obviously better than -12 ℃. The findings can provide a strong reference for the application of CaAFPs in the frozen dough and the optimization of freezing storage temperature. As such, the dough can be maintained excellent properties at -12 ℃ in the sub-freezing storage. Therefore, the dough can be expected to store at -12 ℃ for energy saving under the better state. At the same time, a new research idea can be offered for the properties of antifreeze proteins in the subfreezing state.

protein; control quality; carrots; antifreeze protein; frozen dough; freeze-thaw; subfrozen

10.11975/j.issn.1002-6819.2022.23.027

TS201.1

A

1002-6819(2022)-23-0258-08

張艷杰，王金慧，張少輝，等. 胡蘿卜抗凍蛋白對亞凍結下凍融面團品質(zhì)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，2022，38(23)：258-265.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.23.027 http://www.tcsae.org

Zhang Yanjie, Wang Jinhui, Zhang Shaohui, et al. Effects of carrot antifreeze protein on the quality of freeze-thaw dough under subfreezing[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2022, 38(23): 258-265. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.23.027 http://www.tcsae.org

2022-07-12

2022-09-24

河南省青年人才托舉工程項目（2022HYTP040）；國家自然科學基金項目（31801580）；河南省高等學校重點科研項目計劃（21B550002）聯(lián)合資助

張艷杰，博士，講師，研究方向為谷物功能成分及速凍食品品質(zhì)。Email：yanjiezhang@henau.edu.cn

范會平，博士，副教授，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品加工與儲藏工程、天然活性成分。Email：fanhuiping1972@hotmail.com