一、小麥粉
應(yīng)選擇面筋蛋白含量較高的小麥粉, 提高面筋的強(qiáng)度, 減弱冰晶和谷胱甘肽對(duì)面筋網(wǎng)絡(luò)造成的傷害。有研究發(fā)現(xiàn)高筋粉制得的冷凍面團(tuán)的綜合品質(zhì)最好, 低筋粉最差。當(dāng)小麥粉的沉降值為44.8mL、降落數(shù)值為637 s、濕面筋的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36.0%時(shí),這種小麥粉適合制作冷凍面團(tuán)包子。
向面粉中添加馬鈴薯粉、豆渣粉、魔芋粉能夠改善冷凍面團(tuán)的品質(zhì), 豆渣粉可以減弱冷凍過程中面筋的弱化,魔芋粉可以抑制冰晶的生長(zhǎng),這三者的使用還能夠減少面團(tuán)中水分的轉(zhuǎn)移,增強(qiáng)面筋網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度,在提高抗凍性的同時(shí)還增加了包子的營(yíng)養(yǎng)。
二、添加劑
與新鮮面團(tuán)制品相比,冷凍面團(tuán)制品存在發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)、體積小、質(zhì)構(gòu)性能差、口感降低等問題。食品添加劑在冷凍面團(tuán)品質(zhì)改善方面發(fā)揮著極其重要的作用。目前,常用的食品添加劑主要有酶制劑、乳化劑、變性淀粉、食品膠等。還有一些新型抗凍添加劑,如冰結(jié)構(gòu)蛋白( ISP 或AFP) 和冰核蛋白等。它們通過不同的作用機(jī)理,保護(hù)酵母和面團(tuán)結(jié)構(gòu),從而改善冷凍面團(tuán)的品質(zhì),提高了冷凍面制品的質(zhì)量。
(一)酶制劑
酶制劑是一種天然、安全的食品添加劑,它可以有效改善面團(tuán)在冷凍儲(chǔ)藏過程中的流變學(xué)特性。常用的酶制劑有纖維素酶、脂肪酶、葡萄糖氧化酶、木聚糖酶等。谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶是一種能夠催化蛋白質(zhì)分子內(nèi)或分子間發(fā)生;D(zhuǎn)移的酶類。
Bernadetta 等研究表明當(dāng)谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶的添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.5 mg /300 g 面粉時(shí),冷凍面團(tuán)糕點(diǎn)的感官品質(zhì)顯著改善,質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到7.5 mg /300 g 面粉時(shí),賴氨酸得到了很好的保護(hù),糕點(diǎn)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值提高了。
陳書明研究也發(fā)現(xiàn)谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶能顯著提高冷凍面團(tuán)發(fā)酵力、酵母存活率,增加面包比容和柔軟度。陳書明等還得出α-淀粉酶、木聚糖酶等酶制劑能有效改善面團(tuán)品質(zhì)。
(二)乳化劑
常用到的乳化劑有硬脂酰乳酸鈉、卵磷脂、單甘酯及蔗糖酯等,乳化劑的添加能提高面團(tuán)的韌性與延伸性,其中硬脂酰乳酸鈉雖然對(duì)面團(tuán)力學(xué)性質(zhì)影響較小,但它可以明顯提高產(chǎn)品的感官品質(zhì)。
乳化劑的親油基和親水基可以分別與麥谷蛋白和麥醇溶蛋白結(jié)合,提高面團(tuán)的發(fā)酵能力、持氣性,還可以與脂肪、淀粉結(jié)合,提高面團(tuán)的凍融穩(wěn)定性,減少水分的遷移,乳化劑也能夠抑制淀粉的老化,從而減少因淀粉老化導(dǎo)致包子面皮發(fā)硬的現(xiàn)象;乳化劑與淀粉結(jié)合形成不溶性復(fù)合物,阻礙淀粉的重結(jié)晶,使面團(tuán)中水的表面張力減少,冰晶形成更小的結(jié)構(gòu),最終減少面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的損傷。
(三)親水膠體
親水膠體可以與谷蛋白和結(jié)合水結(jié)合形成親水性復(fù)合物,提高面團(tuán)的持水性,減少水分遷移,因此冷凍面團(tuán)中加入親水膠體可以最大限度地減少凍融循環(huán)對(duì)面團(tuán)結(jié)構(gòu)的破壞并保持其流變性質(zhì)。
Ferrero 等在研究中發(fā)現(xiàn)分別使用黃原膠和果膠時(shí),觀察到較低的水分遷移率。因此,冷凍面團(tuán)產(chǎn)品的總體冷凍保存效果可取決于親水膠體的類型、溶解度、劑量、持水力、流變學(xué)性質(zhì)以及它們?cè)诶鋬龊屠鋬鰞?chǔ)存期間與其它成分的協(xié)同效應(yīng)。
萬(wàn)金虎發(fā)現(xiàn)黃原膠、K-卡拉膠、魔芋膠和瓜爾豆膠對(duì)小麥粉品質(zhì)、冷凍面團(tuán)流變特性及其微結(jié)構(gòu)、冷凍面團(tuán)冷藏穩(wěn)定性以及其產(chǎn)品速凍水餃品質(zhì)有影響。添加親水膠體能夠改善面團(tuán)的粉質(zhì)特性,添加1% ( w/w) 魔芋膠的面粉吸水率提高了7.9%,而添加1%( w/w) 的黃原膠對(duì)面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間的作用效果最佳,穩(wěn)定時(shí)間提高了7.4 min。
食品膠體具有良好的穩(wěn)定性、持水性、增稠性,可控制水分子在食物基質(zhì)中的遷移,面團(tuán)在凍結(jié)過程中,膠體減少了可移動(dòng)水量,從而阻礙了大冰晶的形成。冷凍產(chǎn)品的最終質(zhì)量高度依賴于冰晶的形態(tài),因?yàn)槔鋬鰰?huì)對(duì)食品基質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)造成不可逆的損害。因此需要控制過冷和冰核溫度,抑制和誘導(dǎo)固化,從而改善食品工業(yè)和家庭保存中的冷凍干燥、冷凍濃縮、冷凍保存、結(jié)冰和冷藏能量等技術(shù)難題。
冰結(jié)構(gòu)蛋白( ISP) 是從植物和微生物中分離出來的,可提高冷凍面團(tuán)的耐凍性。冰結(jié)構(gòu)蛋白能夠通過抑制冰晶生長(zhǎng)、重結(jié)晶及增強(qiáng)面團(tuán)中面筋蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面改善冷凍面團(tuán)品質(zhì)。
Zhang 等從燕麥中提取ISP 加入冷凍面團(tuán)中發(fā)現(xiàn),酵母發(fā)酵能力提高,冷凍面團(tuán)中的可凍結(jié)水含量降低,面筋基質(zhì)破壞較少,最終改善了饅頭質(zhì)量。
Zhang 等研究發(fā)現(xiàn)在冷凍面團(tuán)中加入從胡蘿卜中分離出的ISP,在凍融循環(huán)期間,酵母死亡率降低,冰結(jié)晶也被延遲,冷凍面團(tuán)的持氣能力提高。Ding 等從大麥中分離出ISP,發(fā)現(xiàn)冷凍后面團(tuán)的表觀比熱增加,可凍結(jié)水含量降低而熔化溫度增加。
面團(tuán)在冷凍和冷凍貯藏過程中,冰成核是形成冰的主要途徑,且發(fā)生在較溫暖的溫度下。冰成核劑( INA) 主要降低冷凍面團(tuán)過冷度,抑制大冰晶形成對(duì)面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)造成的破壞。Li 等發(fā)現(xiàn)用玉米蛋白為基礎(chǔ)的冰成核薄膜( INFs) 包裝冷凍面團(tuán)時(shí),水的成冰溫度由-15 ℃升高到-6.7 ℃,經(jīng)過5 次凍融循環(huán)后,對(duì)面團(tuán)中水分損失減小。
(四)抗凍劑( AFP)
抗凍蛋白可以降低水的冰點(diǎn)和抑制冰晶形成,并防止冷凍儲(chǔ)藏期間的重結(jié)晶。近年來由于它們的有利特性,研究人員對(duì)AFP 在改善冷凍食品性質(zhì)中的應(yīng)用進(jìn)行了大量研究。
劉玫通過畢赤酵母異源表達(dá)了三種不同特性的重組抗凍蛋白( rAFPs) ,研究發(fā)現(xiàn)rAFPs 通過修飾冰晶形態(tài)和抑制冰晶重結(jié)晶減少了冰晶形成和重結(jié)晶對(duì)酵母細(xì)胞和面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的破壞,保護(hù)了面團(tuán)的發(fā)酵性能,縮短了其醒發(fā)時(shí)間,并抑制了可凍結(jié)水含量的增加,進(jìn)而改善了面包的比容和質(zhì)構(gòu)性質(zhì)。
姬成宇等發(fā)現(xiàn)添加抗凍蛋白對(duì)冷凍面團(tuán)亞基無影響。隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng),二級(jí)結(jié)構(gòu)中分子間β- 折疊含量增大,β-轉(zhuǎn)角含量減小,抗凍蛋白能夠抑制二硫鍵的斷裂和二級(jí)結(jié)構(gòu)的變化,減少冰晶的重結(jié)晶,防止面團(tuán)的水分散失,維持面團(tuán)的持水能力。
(五)變性淀粉
變性淀粉可以減少面團(tuán)中水分的移動(dòng), 增加結(jié)合水的含量,減輕冷凍對(duì)面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)造成的損傷,王亞楠等測(cè)定了添加不同量醋酸酯馬鈴薯淀粉的面團(tuán)持水力,證明醋酸酯馬鈴薯淀粉能夠增加面團(tuán)的持水力,且持水力隨添加量增大而增大。包子在儲(chǔ)存時(shí)存在湯汁外滲現(xiàn)象,可以在與餡料接觸的面皮表面用磷酸酯雙淀粉變性淀粉做隔離膜,達(dá)到阻礙湯汁外滲的目的,而且保證了包子良好口感[14]。
(六)其他添加劑
葉鵬等發(fā)現(xiàn),海藻糖、甘油和脯氨酸添加量分別為2.23%、3.43% 和1.55%,酵母存活率及發(fā)酵力能夠大幅提升。
尹曉潔等研究藻酸丙二醇酯對(duì)冷凍面團(tuán)的影響,結(jié)果表明當(dāng)添加量為0.2%時(shí),冷凍面團(tuán)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,拉伸特性最好,冷凍面團(tuán)流變特性得到改善。
胞外多糖( EPS) 是微生物在生長(zhǎng)代謝過程中分泌到細(xì)胞外的粘液或黏附在細(xì)胞表面的莢膜。乳酸菌是食品級(jí)微生物,因此高產(chǎn)胞外多糖的乳酸菌在食品行業(yè)中具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
湯曉娟利用激光聚焦顯微鏡( CLSM) 和掃描電子顯微鏡( SEM) 對(duì)新鮮和冷凍面團(tuán)的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀察,結(jié)果表明低溫產(chǎn)EPS 酸面團(tuán)促進(jìn)了面團(tuán)中面筋交聯(lián),延緩了冷凍造成的面筋網(wǎng)絡(luò)破壞和淀粉顆粒的溶出,保護(hù)了冷凍面團(tuán)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),提高了冷凍面團(tuán)的穩(wěn)定性,有效延緩了冰晶造成的面團(tuán)水分遷移。
添加劑能夠改善酵母活力、面團(tuán)結(jié)構(gòu)、面團(tuán)流變特性和面團(tuán)水分特性,最終提高冷凍面團(tuán)品質(zhì)。
三、基因工程
研究表明,細(xì)胞內(nèi)的幾種化合物含量影響細(xì)胞對(duì)凍融壓力的耐受性,這些化合物包括海藻糖、甘油、脯氨酸及精氨酸、天冬氨酸、谷氨酸等帶電荷氨基酸。
Sun 等通過表達(dá)Mal62 基因增加胞內(nèi)海藻糖含量,進(jìn)而提高細(xì)胞的抗凍能力。Dong 等通過敲除基因NTH1 增加細(xì)胞內(nèi)海藻糖含量,進(jìn)而提高細(xì)胞的抗凍能力。
甘油脫氫酶( GDH) 主要參與甘油的代謝過程,Izawa 等將GDH 基因敲除,從而增加胞內(nèi)甘油含量,使細(xì)胞存活率增大。
Tsolmonbaatar等將PRO1 基因突變,從而使菌株胞內(nèi)脯氨酸含量增加,進(jìn)而增加細(xì)胞的抗凍作用。精氨酸酶由CAR1 基因編碼,Shima 等通過敲除CAR1 基因,證實(shí)了胞內(nèi)精氨酸含量的積累會(huì)增加細(xì)胞的抗凍性。
Sasano 等在酵母細(xì)胞中過量表達(dá)POG1 基因,在高蔗糖條件下顯著改善酵母發(fā)酵性能,而去除POG1 基因顯著增強(qiáng)酵母的凍融脅迫耐受性。
Liu 等發(fā)現(xiàn)過量表達(dá)SNR84 基因,高蔗糖的面團(tuán)中的酵母表現(xiàn)出更高的抗凍性和較強(qiáng)的發(fā)酵能力。Nakagawa 等研究發(fā)現(xiàn)PDE2 基因具有更好的遺傳特性,用克隆技術(shù)過量表達(dá)能使酵母具有更好的冷凍脅迫耐受性。
上述研究有助于改善冷凍面團(tuán)的質(zhì)量,但消費(fèi)者更容易接受沒有外源基因的產(chǎn)品。所以基因突變有更廣闊的發(fā)展空間。
四、酵母選育
菌種選育目標(biāo)是,既能保持面團(tuán)中酵母發(fā)酵力,又要保證經(jīng)長(zhǎng)期冷凍保藏,解凍后發(fā)酵力不降低。普通商業(yè)酵母在低溫條件下易受冷凍破壞且解凍后不能保留應(yīng)有的發(fā)酵力,從而影響發(fā)酵面制食品的風(fēng)味和口感,因此需要采用耐凍性能好的酵母制作冷凍面團(tuán)。
陳君等對(duì)釀酒酵母進(jìn)行誘變處理,篩選出一株抗凍酵母菌種AFY-1,面團(tuán)在-20 ℃條件下凍藏70 d 后,抗凍酵母AFY-1 的平均醒發(fā)速度和發(fā)酵力分別保持在冷凍前的60.2%和87.9%,遠(yuǎn)高于原始酵母的9.2% 和15.1%?箖鼋湍窤FY-1 具有較強(qiáng)的冷凍溫度適應(yīng)性、凍藏穩(wěn)定性和發(fā)酵能力,可用于冷凍生胚的加工。
薛美翠等發(fā)現(xiàn),菌株Y-3漢遜德巴利酵母( Debaryomyces hansenii) 和菌株H-1釀酒酵母( Saccharomyces cerevisiae) 進(jìn)行混合發(fā)酵,面團(tuán)抗冷凍性能、發(fā)酵力和食用安全性都有提高。
湯曉娟從中國(guó)傳統(tǒng)酸面團(tuán)中篩選出的一株高產(chǎn)EPS的Weissella confusa QS813 可以成功制備出產(chǎn)糖量高、產(chǎn)酸低的純種發(fā)酵酸面團(tuán),高產(chǎn)EPS 酸面團(tuán)可以有效改善冷凍饅頭面團(tuán)品質(zhì)。
張玲等選育出了F型面包酵母S.cerevisiae X-003 并對(duì)其耐冷凍性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明,X-003 經(jīng)3 周的冷凍保藏后,存活率仍保持在80%以上。
五、新型冷凍面團(tuán)技術(shù)
在控制面團(tuán)冷凍過程中冰晶的形成和分布時(shí),可以使用新的冷凍技術(shù)。其中超聲輔助冷凍( UAF)已被研究用于促進(jìn)冰成核和晶體生長(zhǎng)。
目前,改善面團(tuán)質(zhì)量有三種方法:
改善冷凍過程中的傳熱速率,如加氫或流動(dòng)冷凍;
改變食物材料的特性,如加入冰核蛋白和抗凍蛋白;
輔助凍結(jié)方法,可改變冷凍過程中食物材料的成核、晶體生長(zhǎng)和成核速率,如高壓冷凍、微波輔助冷凍、射頻輔助冷凍、磁冷凍和電解凍等。
Huang 等研究顯示,在288 和360 W 下使用UAF 技術(shù),面團(tuán)的總冷凍時(shí)間減少了11% 以上,同時(shí),由于細(xì)小的冰晶的形成,面團(tuán)的彈性和感官特性也顯著增加。
Comandini、Kiani、Cheng 等得出超聲波降低了冷凍食品成核過程中的過冷度。Kiani 等發(fā)現(xiàn)UAF 可以在-20~4 ℃的溫度范圍內(nèi)增加乳酸菌細(xì)胞的活力,改善冷凍質(zhì)量。
超聲輔助冷凍雖然是新型冷凍技術(shù),但在冷凍面團(tuán)中的應(yīng)用非常有限,可以加深這方面的研究。許多創(chuàng)新技術(shù)如壓力輔助冷凍、磁共振輔助冷凍、靜電輔助冷凍等仍處于開發(fā)階段,而對(duì)于其他技術(shù),在食品行業(yè)推廣的最大障礙是成本高。
來源:食品伙伴網(wǎng)食品研發(fā)創(chuàng)新服務(wù)中心