冷冻面团改良剂及其对面团品质的影响

在制作冷冻面团及其制品时，急速冷冻处理会给面团中的酵母和蛋白带来很大影响，合理使用冷冻面团改良剂可有效缓解和改善冷冻面团品质劣变的问题。在工业生产中常用到的改良剂主要有亲水胶体、乳化剂、酶制剂、氧化剂和抗冻保护剂等，通过不同的作用方式强化面筋网络结构，抑制冰晶生长，从而改善冷冻面团的品质，进一步提高冷冻面制品的产品质量。

亲水胶体

亲水胶体通常是指能溶解或分散在水中的多糖分子，因其高亲水基团含量，易与水结合形成粘稠的溶液或凝胶，作为增稠剂、凝胶剂、稳定剂等添加到食品中，改善产品的品质特性。亲水胶体能够抑制面团在冷冻贮藏中的水分迁移，避免冰晶大量形成，进而减弱冰晶对酵母细胞以及面筋网络的破坏。此外，亲水基团还可以与面团中的蛋白质、淀粉等分子发生相互作用，形成高分子复合体，使最终产品在加热阶段，形成更加稳定的面筋网络结构。

研究发现，瓜尔豆胶具有很好的水分滞留作用，能够防止面团的脱水收缩；羟丙基甲基纤维素（HPMC）的添加能够增加面团的吸水率，降低面团的可冻结水含量，不仅可以吸收水分还能抑制水分流失，从而增加面包体积，降低其硬度和咀嚼性。此外，一些亲水胶体，如卡拉胶、阿拉伯胶、刺槐豆胶等，都能不同程度上改善冷冻面团的特性，并获得品质更好的面制品。

乳化剂

乳化剂也叫表面活性剂，在我国被允许添加的有以下 4 类：盐类、磷脂及其衍生物、多元醇脂肪酸类和其他。这些乳化剂的作用方式可分为3类，一是通过与水的相互作用延缓回生；二是阻止面筋和淀粉之间的水分迁移，从而减少淀粉的吸水；三是面团中的蛋白质与添加的脂质相互作用以降低气泡中的表面张力，增加面团强度。乳化剂因其两亲特性，促进了脂质、蛋白质和淀粉之间的相互作用，这有助于减少面团水分迁移，从而保护面筋结构和酵母细胞。

双乙酰酒石酸单双甘油酯（diacetyl tartaric acid ester of monoglycerides，DATEM）的亲油基团既能与冷冻面团中暴露出来的疏水基团结合，又能与面团的谷氨酰胺形成氢键，从而来减少对面筋的破坏、提高面团持气性和抗塌陷性，进而降低面包硬度、提升面包比容和弹性。

海藻酸丙二醇中含有大量的羟基和少量羧基，易促进面粉中的蛋白质形成更稳定的面筋结构，能有效改善冷冻面团的持气性及流变特性，从而减弱冷藏过程中对面包比容的影响。

甘露糖基赤藓糖醇脂质-A（mannosylerythritol lipids-A，MEL-A）的脂肪酸链或乙酰基能与暴露的蛋白质疏水基团之间产生疏水相互作用，并与嵌入淀粉螺旋结构中的疏水腔形成配合物，减少面团中面筋网络与淀粉颗粒的分离，进而对面团网络产生积极的保护作用。

研究发现，在面团中添加质量分数2.0%的MEL-A 能提升结合水的比例，使面团的可冻水含量最小化，表明MEL-A 能增强冷冻面团的持水能力，进而改善产品的比容积、质地特性和气体保留能力。

酶制剂

食品工业中常用到的酶制剂有谷氨酰胺转氨酶（TG）、葡萄糖氧化酶（GOD）、脂肪酶、环糊精糖基转移酶以及淀粉酶等。谷氨酰胺转氨酶作为一种催化酰基反应的酶，是以蛋白质中谷氨酰胺残基的 γ-酰胺基为供体，赖氨酸残基的 ε-氨基为受体，在分子间或分子内形成ε-(γ-谷氨基)lys 共价键使蛋白质分子间发生交联，以稳定面筋结构，增强面筋蛋白的筋力。

研究发现，谷氨酰胺转氨酶和脂肪酶均可以有效提高面团的发酵能力以及冻藏过程中的持水性，得到比容更高且硬度更低的面包产品。此外，当两者同时使用时，整体的感官评价要高于单一使用的酶制剂。谷氨酰胺转氨酶和中华根霉脂肪酶两者同时使用时具有很好的协同作用，可以抑制冷冻过程中 GMP 的解聚，对于在-18 ℃ 条件下保存 35 d 的面团也可以发挥很好的增效作用。

葡萄糖氧化酶（GOD）在冷冻面团中起到氧化作用，面团混揉过程中，在氧气的参与下，葡萄糖氧化酶被氧化成葡萄糖酸和过氧化氢，过氧化氢作为一种强氧化剂可以将体系中的巯基（-SH）氧化成二硫键（-S-S-），从而增强面筋的网络结构。所以，当冷冻面团中加入葡萄糖氧化酶后，可以改善冷冻面团的面筋结构，对面包的品质和感官特性都有显著的改善效果。

此外，葡萄糖氧化酶还能在一定程度上增加冷冻面团的弹性以及面包的体积、质地和面包屑的柔软性，同时也降低面包的硬度和咀嚼性，说明葡萄糖氧化酶能有效提高冷冻面团的弹性，提高其产品的品质。研究发现，当酶制剂和亲水胶体同时加入到冷冻面团中，可以得到观察到更连续的网络结构以及更好的储存效果。

氧化剂

氧化剂的作用机制是将面筋蛋白中的巯基氧化成二硫键，使蛋白分子通过二硫键互相连接，形成大分子网络结构。二硫键越多，形成的网络结构越大、越牢固，面筋的筋力越强，弹性和韧性都会增加，持气性也越好，能够有效保持面包的体积。

常用氧化剂包括：溴酸钾、碘酸钾、抗坏血酸、偶氮甲酰胺（azodicarbonamide, ADA）及过氧化钙等。然而，溴酸钾本身具有剧毒且有致癌风险；碘酸钾作为添加剂可能导致碘摄入过量，引发甲亢等不良反应；而 ADA 不溶于水，过氧化钙的水溶解度也有限。因此，综合考虑使用效果和安全性，目前应用最广泛的氧化剂为抗坏血酸。

在有氧条件下，抗坏血酸的代谢产物脱氢抗坏血酸可与面团中的游离巯基反应，将其氧化为二硫键，从而增强面筋蛋白稳定性并改善面筋网络。抗坏血酸不仅能促进面筋蛋白交联、维持持水能力以降低冷冻过程中面团水分流动性，还可显著提升面团的抗拉伸应力并缩短拉伸时间。

研究发现，添加 0.01%抗坏血酸可增大面包比体积，但对硬度无改善作用；当添加量超过 0.02%时，能明显延缓老化进程。此外，冷冻面团的黏聚性和弹性会随抗坏血酸添加量增加而提高，但过量添加（超过阈值）反而会导致弹性下降、硬度增加。

抗冻蛋白

抗冻蛋白（AFPs）又被称为冰结构蛋白，是一种保护生物免受冻伤的蛋白质，目前根据来源不同，可以将 AFPs 分为鱼类，昆虫类，细菌类和植物类。AFPs对生物在寒冷环境中生存具有很好的保护作用，它的保护功能源于其独特的性质，其中最重要的是其热滞活性和抑制冰晶的能力。

热滞活性是 AFPs 重要的特性之一，它是溶液熔点和冰点之间的差值。AFPs 以非依数性的形式降低了溶液的凝固点，从而使溶液冰点低于熔点，冰晶必须在更低的温度环境下才能生长，其差值越大则抗冻活性越大。目前在很多物种中都发现了具有热滞活性的 AFPs，其中，鱼类和昆虫类是含量最高的，最 先发现的极地地区的海洋硬骨鱼其体液在遇到结冰的海水时可以避免冻结，从而可以在寒冷的季节里生存。但是，相对于鱼类 AFPs 的中度热滞活性，昆虫类尤其是黄粉虫的淋巴提取物中拥有更高的热滞活性。最高能够降低溶液冰点10 ℃左右。

抑制重结晶是 AFPs 另一个重要特性，小的冰晶自由能高，其热力学稳定性更低，所以随着外界温度的变化，冰晶之间会重新分配形成更大的冰晶，即发生重结晶。结晶的形成不仅会对细胞膜造成机械伤害，还会对周围的组织造成结构损伤。AFPs 的添加可以吸附在冰晶表面，起到抑制冰晶继续生长的作用，被 AFPs 覆盖的冰晶表面停止生长，而未被 AFPs 覆盖的表面则继续向上生长形成一个弧形，当冰晶的表面积与体积之比超过冰晶自发的热力学值时，则冰晶生长完全终止。效果要高于其他类抗冻蛋白从而使其在冷冻面制品工业被广泛应用。

燕麦抗冻蛋白是一种最常见的植物蛋白，研究发现，燕麦抗冻蛋白它可以有效改善酵母活性，降低面筋基质被破坏程度，从而增加冷冻面团的产气性能，得到比容更好且质地更细腻的面包产品。此外，在胡萝卜中提取到的抗冻蛋白也具有相同的作用，它可以通过降低酵母的死亡率提高其发酵能力，并可以缩短醒发时间，提高面包的比容和质构特性。

参考资料：

[1]张娜,武娜,杨杨,等.影响冷冻面团因素及其品质改良研究进展[J].现代食品科技,2022,38(10):320-328.

[2]赵亚歆,樊铭聪,钱海峰,等.冷冻面团品质改良剂研究进展[J].食品与发酵工业,2024,50(23):393-400.

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。