作者：嶽悅，張世凱，王敏，吳偉
關鍵詞：冷凍面團，影響者，改良劑
摘要：冷凍面團作為半成品，通過冷凍儲存可以保持面團的性能，延長面團的保存期限，廣泛應用于食品鍊加工過程中。本文總結了影響冷凍面團品質的因素，并讨論了目前我國冷凍面團研究中存在的困難，旨在為我國冷凍面團的發展提供參考。
冷凍在面團中是指産品的生産過程，為了便于儲存和交貨，通過冷凍技術對半成品進行加工。冷藏半成品并在需要時解凍，然後進行剩餘的生産和加工過程。
傳統的面條食品加工一般有兩種模式：一是現場生産和銷售，這種模式難以實作集約化管理，而且生産的食品品質參差不齊，難以實作标準化;二是在集中生産中，統一加工成品，配送到所有地區銷售，然而，在運輸、貯存過程中會影響食品的新鮮度、風味等，使産品品質下降。冷凍面團的外觀，在成型、喚醒、烘烤等環節的冷鍊工藝中，可以使面包預加工操作和後期焙燒機g49%順序分離，突破傳統生産模式的束縛，可以使産品在實作規模化、标準化生産的同時，也保證了産品的品質。
冷凍面團在保證品質的同時降低生産成本和人工成本方面具有很強的優勢。已應用于國内外烘焙行業，在全球發展迅速。
随着我國食品工業的快速發展，冷凍面團在食品加工中的應用已成為研究熱點。本文總結了國内外學者對冷凍面團品質及其影響因素的研究，分析了冷凍面團理論研究和應用中存在的問題，并在此基礎上展望了我國冷凍面團的研究方向，為更好地實作其産業化提供了參考。
1 影響冷凍面團品質的因素
一般來說，面團在冷凍儲存過程中的品質會受到許多因素的影響，例如，溫度波動大會導緻面團蛋白質結構的破壞，面團的品質也會因水分流失而引起開裂，嚴重影響冷凍面團産品的品質， 是以冷凍面團的品質影響因素的研究非常重要。
1.1 小麥粉強度
小麥粉是冷凍面團的主要成分，其作用是使面團具有保氣、粘彈性。小麥面粉強度的大小是衡量冷凍後面團品質的關鍵參數。通過研究，陸偉等人發現，高肋面團的發酵活力高于低肋面團。黃民生等研究發現，小麥粉的強度對面團品質的影響要比對蛋白質含量的影響大得多。4%的最佳面粉強度因産品而異。根據需要，在生産中國面食或面包時，為了獲得較高的面筋強度，在生産中應選擇強度好的高肋骨粉，在較低的溫度下，還要通過強筋網減少強度對相反組氣體的破壞。
1.2 澱粉
通過掃描電子鏡觀察冷凍大米澱粉的老化特性和網絡結構，發現冷凍儲存過程中的低溫環境促進了直鍊澱粉的再結晶，使支鍊澱粉最終形成有序的晶體結構，葉曉峰等利用液氮環保冷凍面團測定解凍面團直鍊澱粉的含量， 第5天，直鍊澱粉含量急劇下降，長期冷凍使直鍊澱粉含量波動下降;冷凍後損壞表面的小麥澱粉顆粒會增加溶解度和粘度，降低膨脹力和糊狀溫度，表明冷凍後澱粉顆粒的理化性質發生了顯著變化。
通過分析不同儀器和方法對不同種類澱粉實驗的結果，可以發現冷凍儲存對小麥澱粉的基本組成微觀結構、晶體結構、糊狀特性和熱力學性質有一個固定的影響，進一步影響小麥粉的蒸煮和烘烤特性。在未來的研究中，我們可以利用澱粉和果膠之間的協同作用，并利用複合系統來提高澱粉結構的硬度和彈性，并在冷凍面團的性能中發揮更好的保護作用。
1.3 蛋白質
在面團加工過程中，冷凍儲存會影響面筋蛋白、小麥面筋和小麥醇溶性蛋白的二級結構，改變其分子量，最終影響冷凍面團的品質特性和産品品質。Panjili等人研究了餃子皮中小麥面筋凍融循環的結構和功能特征，發現小麥面筋二級結構的不規則卷曲和a-螺旋含量降低，而蛋白質的功能特征呈下降趨勢。趙偉：在觀察了4種貯藏微酶中小麥蛋白二級結構的變化後，發現貯藏時間的延長會降低蛋白質二級結構的a-螺旋和β角角，增加β折疊，三者可以互相轉化。李學紅等人的研究，将面團儲存在-18°C的冷凍儲存環境中，研究了小麥蛋白中醇溶性蛋白和小麥面筋的變化及其二級結構，對相對團塊的螺旋和β角的減少、β倍的增加、對應團塊的彈性和粘度有影響。此外，研究人員利用與高效液相分子嵌段色譜（SE-HPLC）相對的核糖的分子品質進行定量分析，發現冷凍後可溶性蛋白含量顯著增加，并進一步證明了小麥籽粒大分子蛋白（GMP）在冷凍過程中的去調控作用。
1.4 水分
冷凍過程中的溫度波動導緻水分再結晶，破壞麸質蛋白質結構，降低冷凍面團的品質。冷凍面團在冷凍過程中，随着冷凍儲存時間的延長，冷凍面團表面的水分消耗，内部水分慢慢移動到表面，導緻面團中水分的流失，随着時間的延長，水分減少使表面開裂，影響冷凍面團的品質和外觀。當溫度波動時，冷凍面團中的冰晶繼續熔化和重組，發生重結晶，重結晶産生通常較大的冰晶并破壞面筋網狀結構，進而影響冷凍面團和成品的品質。研究發現，細胞外多糖增加了冷凍面團面筋的水分含量，延緩了面筋脫水，減緩了結合水在面筋基質中的遷移速率。此外，在冷凍面團中添加不同取代度的甲基纖維素鈉可以增加面團中的水量，甲基纖維素鈉的高替代度抑制了冰晶的形成。
在面團制作過程中，小麥蛋白需要水的作用才能形成谷蛋白，冷凍過程中的溫度波動會使水分形成冰晶，影響水與蛋白質的互相作用，發酵特性與相反的基團，面筋網結構造成破壞，導緻成品品質下降。今後的研究應創新冷凍技術，适當控制冷凍儲存過程中的溫度，加強冷凍室的溫度效應，減少溫度波動，減弱面團中水分的遷移，提高冷凍品質。
1.5 酵母
酵母發酵過程中産生的CO2擴大了面團，由此産生的其他産品使面包具有濃郁的香氣和良好的顔色。在冷藏中，酵母細胞中的水分會形成冰晶，如果溫度波動會導緻重結晶現象，使冰晶堆積增加，谷蛋白網絡嚴重受損，損害酵母，降低其産氣能力，最終降低産品品質。
目前，市場上的酵母種類很多，因為産品需要不同的選擇也不同。Wolt等人發現，在制作即食面團時，幹酵母的初始喚醒時間比新鮮酵母的喚醒時間短，如果是在儲存時間更長的面團中，幹酵母的喚醒時間更長。散裝液體酵母可以更好地與小麥粉混合，減少預發酵所需的時間，降低代謝活性并提高其抗凍性。另一方面，通過增加酵母的加入量，冷凍造成的損害通常比正常量大0.5倍。用于制作冷凍面團的酵母不同，特性不同，所得蒸鍋在質地，顔色，耐受性和感官上具有明顯的差異。總體而言，由饅頭制成的低糖和耐糖活性幹酵母在各個方面都具有更好，更穩定的品質。
在冷凍面團加工過程中，酵母的冷凍損傷是導緻成品品質下降的主要因素。在儲存和運輸過程中，溫度的急劇波動會導緻冰晶的大小增加，進而增加冷凍對酵母的損害，降低其冷凍耐受性，破壞面團結構，并導緻面團的品質下降。是以，減少酵母在冷凍過程中的損傷，提高其防凍液是提高冷凍面團品質的關鍵研究内容。
1.6 處理過程
在面團加工過程中，許多工序對産品的品質有很大的影響，例如，而面條和冷凍是冷凍面團生産過程中的重要組成部分，其成功将能直接影響面團的品質。而表面應注意水的比例，過多或過少都會影響成品的品質。冷藏技術允許面條頭儲存時間，有利于運輸儲存，但低溫會降低成品面包的品質。在加工冷凍面團時，必須有效控制冷凍速度和時間，以獲得更高品質的産品。冷凍儲存，快慢冷凍會形成冰晶，緩慢冷凍使水有足夠的時間流出細胞，形成細胞外冰，導緻酵母細胞脫水，影響酵母的活力和面團結構。随着冷凍速度的加快，面團基本成分的損失減少，使用速凍産生的冰晶小，對組織損傷小，對冷凍面團的成品品質影響不大。目前，預凍預發酵和冷凍系統是冷凍過程中研究最多的。冷凍前不發酵或使用快速發酵可以使後續冷凍過程中酵母的靈敏度降低，防凍劑可以更好。王顯倫記錄了冷凍面團裂紋和皺紋與發酵時間發展的關系，發現面團的最佳發酵時間為10min。
1.7 改程序式
與新鮮面團産品相比，冷凍面團産品存在發酵時間長，體積小，質地差，味道降低等問題。改良劑的使用對于提高冷凍面團的品質極其重要，并且可以在使用酵母，冷凍面團和冷凍面團的水分中起到非常好的保護作用，進而提高冷凍面團的成品品質。目前常用的改良劑主要是食品膠、乳化劑、酶制劑、變性澱粉、防凍液等。
1.7.1 食品膠
食用膠是一種食品改良劑，可溶于水形成凝膠，具有增稠、粘結、凝膠和穩定等功能，且含有親水基團能使面團形成聚合物絡合物，使面團具有良好的風濕性能。在冷凍過程中，食用膠的存在減少了活性水的量，避免了大量大冰晶的形成，進而減少了冰晶對酵母細胞和麸質網絡的損害。
黃膠是食品加工中常用的食品膠水，具有較強的吸水性，對肋蛋白具有良好的保護作用。木黴素的網絡結構在面筋蛋白體系中具有一定的支撐作用，可以補償面團冷凍過程中谷蛋白造成的損傷。此外，木糖醇不僅可以與小麥面筋形成複合網狀結構，而且通過吸水作用在谷蛋白的網狀結構中擴散水分，阻礙冰晶在冷凍過程中的生長和遷移，進而提高谷蛋白的冷凍穩定性。
研究發現，木原可以改變面團的保水性和風濕性，進而可以修複冷凍過程中相反團塊引起的質地惡化，導緻最終産品的硬度降低。另一方面，氙膠可以降低冷凍煮熟面條的糊狀溫度，降低成熟過程中所需的能耗，并且可以改善品質結構。但是，在某些加工過程中使用木原膠的效果并不明顯，不适合間歇性烘烤。在後來的研究中，通過添加魔術芋頭膠、果膠、瓜爾豆膠等，它們的協同作用可以最大限度地發揮面團的保水能力，減少遊離水重結晶的次數，減少凍融循環對冷凍面團的負面影響，使成品具有更好的質地。
1.7.2 乳化劑
乳化劑是一種表面活性劑，能形成不溶性化合物，能有效降低澱粉老化程度，使面團的柔韌性增加，使加工食品松軟。乳化劑可減少大冰晶的形成，保護酵母細胞，并減少對麸質網絡結構的損害。Selomulyo等研究發現，複合乳化劑比單乳化劑更好地改善冷凍面團的品質。要充分利用複合乳化劑的協同作用，加強冷凍面團蛋白質網絡結構的形成，增強面筋的彈性和拉伸性，減少水分流失和冷凍開裂，提高産品品質。
1.7.3 酶
酶制劑是從生物體中提取的一種酶樣蛋白質，是一種天然、安全的食品添加劑，能催化冷凍面團加工中的一些反應，使面團的風濕性能提高成品品質。通過使用酶，在提高冷凍面團和烘焙食品的品質方面取得了特别好的結果。在沒有酶制劑的冷凍面團中，組織結構不均勻，冷凍現象較嚴重，蛋白質之間的網絡結構較差，面筋的彈性和延展性不好，拉伸性能也降低。成品開裂，内部組織不良，不細膩，彈性差，沒有咀嚼能量。
谷氨酸轉氨酶是一種催化谷氨酸在蛋白質分子内或蛋白質分子之間轉移的酶。蛋白質或肽之間的共價交聯改變了蛋白質的凝膠容量、水力保持和熱穩定性，改善了蛋白質的結構和功能性質。在表面添加谷氨酰胺轉氨酶可增強谷蛋白和凝膠容量，減少冰晶對面肋骨網絡的損傷，增加冷凍面團的發酵活力。楊等研究表明，谷氨酰胺轉氨酶冷凍面團中醇溶性蛋白和面筋含量顯著降低，凍融循環後非發酵面團深結合水的相對含量增加。
澱粉酶可以将小麥粉中破碎的澱粉分解成糊精、麥芽糖或葡萄糖等更簡單的化合物，為酵母提供更多的營養，滿足酵母發酵的需要，進而改善酵母在冷凍面團中的發酵特性，使酵母能夠更好地繁殖和生長，使成品更加松散柔軟。添加a-澱粉酶可以改變蛋白質的空間結構，使冷凍面團産品的感官品質顯着提高，添加0.01%澱粉酶可以顯着增強冷凍面團的強度，增加面包的體積。此外，Yan Tao等人的實驗發現，在冷凍面團中加入一些液體可以有效提高其延展性和面筋彈性。
随着人們對食品安全的關注，食品添加劑的安全性越來越受到重視，但酶在烘烤過程中會失活，被認為對人體健康是安全的。在今後的研究中，可以加強其他生物酶制劑對冷凍面團品質的影響，并進一步研究酶制劑與其他食品添加劑的作用，以有效防止食品添加劑超标的現象。
1.7.4 防凍液
防凍液能對冷凍面團中的酵母起到很好的保護作用，增強酵母的發酵活力，在抑制冷凍面團中水分遷移的流失方面有顯著作用，能阻礙冰晶的形成和再結晶，保護面筋網狀結構，提高冷凍面團的品質。常見的防凍劑有防凍蛋白海藻糖、F-99等。
1.7.4.1 防凍蛋白
防凍蛋白又稱冰結構蛋白，是某些生物體為抵抗外部環境變化而産生的一類肽，能有效抑制冰晶的生長。研究發現，在冷凍食品中添加不同來源的防凍蛋白可以延長冷凍食品的儲存時間，提高解凍品質。張等研究發現，面團中含有燕麥防凍蛋白，發酵能力強，面筋基質不受溫度波動和冷凍的破壞，面團的結構特性得到增強，但随着貯藏時間的延長，改善效果逐漸降低。諸如紀成宇的研究表明，防凍蛋白可以抑制二硫鍵的斷裂和二級結構的變化，減少冰晶的直結晶，防止面團的分散，保持面團的持水能力。防凍蛋白對冷凍面團具有良好的保護作用，不與其他添加劑或食品本身發生反應。雖然防凍蛋白可以提高面團的發酵能力，在冷凍食品中有着廣闊的發展空間，但現階段實作防凍蛋白的工業化生産仍然非常困難，而防凍蛋白的生産成本也是亟待解決的重要問題。
1.7.4.2 海藻糖
海藻糖的化學性質非常穩定，具有很強的抗脫水作用，能有效防止生物膜、蛋白質等在寒冷環境中的損傷。海藻糖具有内源性和外源性，酵母的抗凍性主要與内源性海藻糖有關。内源性海藻糖含量越高，酵母細胞的抗凍性越強。外源海藻糖為酵母提供能量，同時與人體的冷凍應激反應相結合，以修複受損細胞。内源海藻糖和外源海藻糖都可以降低冷凍對細胞的損害程度，但内源性海藻糖比外源海藻糖具有更好的防凍作用。海藻糖的防凍機理尚未确定，更被接受的是"水替代"、"玻璃狀态"或"優先排除"三種假設。但是，海藻糖作為一種非還原性雙糖，無毒無害，具有耐寒耐旱性能，能起到很好的保護酵母細胞活性的作用，進而提高面團的發酵能力，提高冷凍面團産品的品質，是一種很好的面團改良添加劑。
1.7.4.3 F-99
F-99是專門為低溫冷凍面團生産面包而開發的食品改良劑，适用于非完全發酵和完全發酵的冷凍面團，可以穩定面筋網狀結構，增強酵母的防凍性能，提高面團的持氣能力，延長冷凍面團的儲存時間。
2 冷凍面團研究中的問題和措施
我國冷凍面團技術尚處于探索和改進的過程中。在生産過程中，冷凍面團生産的食品和儲存産品相比，前者更容易出現收縮、硬化、開裂、變色等現象。目前，冷凍面團的主要問題是酵母阻力弱，面團的保氣能力降低。
2.1 酵母對冷凍的抵抗力較弱
酵母适合在20~30°C的環境中生長，而冷凍面團需要在-18~-40°C的環境中加工，溫度不适合生長。此外，酵母細胞中的水形成晶體，制冷結晶的時間越長，面團遭受的機械損傷就越嚴重，這很容易導緻面團開裂。如果制冷溫度波動較大，會對酵母造成二次損害，對酵母細胞造成更多損害，而酵母細胞的存活率會下降，酵母活性、發酵和産氣能力的存活率也會降低。如果面團反複當機和解凍，名額将下降。冷凍面團在解凍時會釋放谷胱甘肽，這種成分會破壞麸質網絡結構并削弱其空氣動力學和骨骼支撐。是以，在冷凍面團生産過程中應選擇合适的防凍液，以減少其在冷凍過程中的損害，同時也通過使用添加劑來提高酵母的抗性，而添加劑還可以保持面團的風濕性和熱實體性，提高酵母的抗性和發酵能力。優化冷藏條件還可以保護酵母活性和面團網絡的結構，減少冰晶造成的冷凍損害。此外，超音波輔助冷凍等新型冷凍技術可以同時加快冷凍過程，産生精細、均勻的冰晶，以保護面團網絡結構。
2.2 冷凍制冷會降低面團的保氣能力
在冷凍儲存過程中，水産生的冰晶會破壞面筋結構并減少面團的空氣保持力。為了提高冷凍面團的持氣能力，可以提高諸如改善冷凍過程，添加面團品質改進劑和酵母防凍保護等措施。在制冷工藝方面，采用先進的制冷裝置，減少溫度波動和對冰晶對面團塊的破壞。對于面團改良劑，可以分析使用多種比例的改進情況，以獲得最佳選擇。您還可以添加面筋來修複受損的面筋網絡，以加強骨骼支撐并改善面團保持力。二乙酰酒石酸單磷脂是一種常用的面包品質改良劑，它可以與面筋中的親水性和疏水性基團連接配接，建構新的面團網絡結構，使面團攪拌空氣保持力增加，增加面包體積，防止塌陷。
3 展望
我國冷凍面團技術已得到廣泛認可，得到了快速發展。目前，國外冷凍面團的研究較為深刻，雖然在中國的發展也非常迅速，但對其體系的研究還不夠全面，最終冷凍産品的品質仍不如生鮮産品，推動我國食品加工向産業化、标準化方向發展，滿足人們對食品新鮮度和安全性的不斷追求， 将是未來冷凍面團發展方向的重點。
在今後的研究中，應注意提高酵母的冷凍耐受性，優化冷凍速度，避免溫度波動，使酵母活性得到很好的保持，防止冷凍面團中水分的再結晶。此外，新穎的制冷技術可以加快冷凍過程，改善傳熱和傳質，如超音波輔助冷凍對相反團塊的性能和細胞活力顯示出積極作用，但目前研究很少，其作用規律和影響機制需要更深層次的研究，以提高冷凍面團的品質，促進工業化和标準化生産。現有方法主要單獨使用，可結合，進一步增強酵母的活力，保護面團網狀結構，為最終産品提供更清新的口感。