冷冻面团品质劣变机理及其影响因素

我国的醒发面食制品，如馒头和包子，已有近两千年的历史。这些传统食品一直备受消费者的喜爱，因为它们不仅容易消化，而且热量较低，且富含营养。随着生活水平的提高和生活节奏的加快，包括面包、蛋糕、饼干等各类烘焙产品市场飞速发展，被认为是世界上食品工业中最重要的行业之一。线下销售的烘焙产品在门店放置过程中会发生水分散失、质构劣变等各种物理化学变化，导致产品的硬度增加、食用品质下降，影响消费者的整体接受度。

冷冻面团技术是将面团完成配料、和面、醒发、整形等环节后进行冷冻处理，后续在需要的时候取出进行蒸煮或烘烤制作产品。冷冻面团技术延长了面团的保质期，已在烘焙行业得到了广泛使用，但冷冻和储存过程中面团品质也会发生如面筋网络结构被破坏、酵母活性降低等劣变现象，进而影响最终产品的品质，尤其是在反复冻融后，冷冻面团品质劣变更为严重。

冷冻面团品质劣变机理

冷冻面团生产过程中品质下降的机理比较复杂，冻害主要发生在冷冻、冷冻贮藏、解冻过程中，在此过程中，面团中的水形成小冰晶，小冰晶堆积形成大冰晶，冷链不完整造成的冻融循环等还会引发重结晶，这些都会造成机械损伤。引起冷冻面团品质劣变的主要原因包括淀粉颗粒的损伤、面筋蛋白质网络结构的破坏、水分的迁移和再分布以及酵母活性的下降或丧失。

1、面筋蛋白质网络结构的破坏

面筋是维持面团结构稳定的主要成分，其三维网络主要由麦谷蛋白和麦胶蛋白组成，它构成面团的骨架结构，并赋予面团弹性、韧性、延伸性等各种性能，且对面团的持水性能起到决定性作用。在冷冻过程中，面团的结构以及功能特性发生改变，这主要是由于冰晶形成以及重结晶，会使二硫键出现断裂，从而造成麦谷蛋白大分子聚合体解聚和蛋白质的构象改变，内部疏水性基团暴露出来；同时，面筋蛋白的二级结构也会发生变化，最终导致面筋网络的破坏。

2、淀粉颗粒的损伤

在未冷冻面团中，面筋-淀粉基质结构紧密，球形淀粉颗粒与面筋基质之间存在着紧密的相互作用，导致颗粒嵌入基质中。经过冷冻贮藏后，淀粉中的水分子结冰产生膨胀压力，这种微机械力破坏小麦淀粉颗粒结构，导致淀粉颗粒与面筋逐渐分离并受损。淀粉受损会使面团的吸水能力增加，尤其是高水平受损的淀粉会导致面团黏度增加，影响面筋的弹性和伸展性。

冷冻过程中，淀粉颗粒结构变化，可能导致淀粉重结晶和淀粉的空间结构发生不可逆的变化。此外，冷冻过程中的冰晶产生、水分竞争和面筋网络破坏都会减弱蛋白质-淀粉分子之间的相互作用。冷冻过程中，受损淀粉颗粒含量的增加和淀粉结晶区的重排变化会导致冷冻面团中心的硬度增加，同时面团的比体积下降，咀嚼性下降。

3、水分的迁移和再分布

冷冻面团中水分的分布和水与面筋-淀粉基质之间的相互作用有很大关系。冷冻面团中与面筋-淀粉基质结合不紧密的非流动水，在冷冻贮藏过程中会重新分布，可能是因为冷冻造成面团中破损淀粉增多，其与面筋蛋白竞争吸水，导致冷冻面团中这部分水分从面筋转移到淀粉区域。面筋蛋白对整个面团的持水能力起着决定性作用，而面筋受损会增加冷冻水的含量。

冷冻面团中水分的含量和分布情况决定了冰晶的大小、形状、数量和重结晶能力，进而影响着面筋蛋白的三维网络结构、淀粉颗粒结构、酵母活性和产气能力。面团在冷冻过程中发生的水分迁移造成的自由水含量的显著增加有利于冰晶生长和重结晶的形成。冰晶的产生导致面筋蛋白被破坏、淀粉颗粒释放和失水率上升。

4、酵母活性的下降或丧失

面团冷冻过程中体系中的水逐渐形成冰晶，冰晶的形成会损伤酵母细胞的细胞膜，可能导致细胞死亡，进而减少酵母细胞的数量，导致产气能力下降，在此过程酵母细胞释放出的大量还原性物质，如谷胱甘肽等，还原性的谷胱甘肽具有将面筋蛋白中的二硫键还原为巯基的能力，从而对面筋蛋白的网络结构造成负面影响。导致细胞外基质中盐离子、糖分子和其他小分子物质浓度升高，进而使细胞内的渗透压增加，导致细胞快速失去水分、活性降低甚至死亡。由于酵母细胞的活力下降，导致产气量减少并延长发酵时间，最终导致面团的体积减小，品质下降。

影响冷冻面团及其制品品质的因素

影响冷冻面团及其制品品质的因素主要有面粉品质和酵母品质、面团水分、冷冻工艺、改良剂等。

1、面粉品质

面粉筋力大小是影响冷冻面团品质的关键因素，面筋蛋白能形成网状结构，对维持面团黏弹性、吸水性、延展性和持气性等起到决定性作用，其品质优劣也直接决定了面制品的最终食用品质。如使用筋力较高的面粉，可以给面团提供足够的面筋强度和弹性，从而减弱冷冻冷藏条件对面团持气性的破坏程度。

研究发现，当面粉中谷蛋白与醇溶蛋白质量比为1:2时，制作的馒头比容、硬度及感官评分较佳，且馒头劣变速度明显低于其他组别，这是由于适量的面筋蛋白组分能起到加强馒头内部结构稳定性的作用。

2、酵母品质

酵母在低温下的生存能力与冷冻面团的发酵时间、面制品的比容、硬度、咀嚼性和内部的疏松结构具有相关性，对速冻发酵类面制品的质量影响较大。酵母在冷冻过程中经受着渗透压、温度和氧化等环境胁迫，遭受损伤，甚至破裂死亡并释放谷胱甘肽，导致面团结构被破坏，面团内部不能形成较好的海绵状结构。使用干酵母能有效减少冷冻前的发酵，有利于冷冻面团冻藏稳定，且酵母一般多添加0.5倍左右。此外，选育耐冷冻酵母也可提高面团的冻藏稳定性。

3、面团水分

面团中水分的状态、含量和分布与面筋网络结构的形成密切相关，对冷冻面团内部结构、物化性质及熟制后感官品质有着很大的影响。面粉需要充分吸水形成蛋白网络状结构，但加水量过多，多余的水分不会被吸收，导致可冻结水含量增加，冻藏后形成大冰晶，会损害酵母和面团结构；加水量过少则会导致面筋结构变脆，稳定性变差。

4、冷冻工艺

冷藏温度越低、冷冻速度越快时，形成的冰晶颗粒越小越均匀，面筋网络结构被破坏的程度就越低；慢速冷冻时则会形成大小不一和分布不均的冰晶，对冷冻面团品质的影响较大。如果贮藏过程中温度波动幅度超过5℃，面团品质就会显著降低。研究认为最 佳冷冻速率为-3.19℃/min，最 佳冷冻温度为-20℃。如果冷冻速率大于最 佳速率，酵母损伤的原因主要为胞内冷冻，如果冷冻速率小于最 佳速率，主要原因则为溶液效应，冷冻温度低于-20℃时容易造成大量酵母死亡。

5、改良剂

改良剂能够改善面团及其制品品质、延长食品货架期，在速冻面制食品的生产过程中发挥着重要的作用。大部分添加剂都是通过改变面团的组成或者结构来实现改善面团品质的目的。 常见的冷冻面团改良剂有多糖类、蛋白质类、乳化剂和其他类等，作用机理各不相同，实际运用中通常将多种改良剂复配使用。

参考资料：

[1]忻晨,周锐丽,龚方圆.改良剂对冷冻面团品质影响的研究进展[J].食品与机械,2023,39(03):217-225.

[2]王萌蕾,刘晓伟.预醒发冷冻面团品质劣变及改良机制的研究进展[J].中国食品添加剂,2024,35(10):247-255.

作者简介：

小泥沙，食品科技工作者，食品科学硕士，现就职于国内某大型药物研发公司，从事营养食品的开发与研究。