鰱魚酶解產物和魚膠原肽對冷凍面團品質的影響

郭星辛 王發祥 俞 健 李向紅 王建輝 黃軼群 劉永樂

(1. 長沙理工大學食品與生物工程系，湖南 長沙 410114；2. 湖南省水生資源食品加工工程技術研究中心，湖南 長沙 410114)

冷凍面團技術在烘焙業具有不可替代的優勢，對于制造商來說，冷凍儲存在很大程度上延長了面團的保質期，使其銷售范圍輻射更廣；對消費者而言，冷凍面團使用方便且具有與新鮮面包相當的品質[1]。然而，長期冷凍儲存會使冷凍面團品質降低，影響面包的質量和口感。其中，冷凍導致酵母細胞受損被認為是導致面團質量下降的主要原因。在冷凍儲存期間，酵母細胞受損，酵母活菌數減少,酵母產氣能力降低，受損酵母釋放的谷胱甘肽，通過還原谷蛋白中的二硫鍵使面團持氣能力降低，導致面包體積減小。儲存和運輸過程中嚴重的溫度波動也會導致冰晶增大，加劇對酵母的冷凍損害[2]。添加保護劑是提高酵母存活率最直接的方法，目前被應用和研究的保護劑有甘油、海藻糖、冰結構蛋白、氨基酸類物質等[3-5]。

鰱魚是中國大宗淡水魚之一，具有高產、低值的特點[6]。雖然鰱魚營養豐富，但由于口感差、土腥味重，鮮肉的食用價值不高，有待加工開發成高價值產品。研究發現，鰱魚酶解產物中含有豐富的游離氨基酸和短肽并且還具有一定的抗氧化性[7]，其對酵母也具有較好的抗凍作用[8]，但尚未應用于冷凍面團中。膠原肽對微生物具有良好的抗凍保護作用，但在冷凍面團中的應用研究較少[9-10]。本研究擬將鰱魚酶解產物和魚膠原肽應用于冷凍面團中，分析其對面團品質的影響，旨在為提高冷凍面團品質開發，營養價值高、成本低、抗凍性好的天然抗凍劑提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮鰱魚：約(2.5±0.5) kg，市售；

活性干酵母：湖北安琪酵母股份有限公司；

家用小麥粉：克明面業股份有限公司；

馬鈴薯葡萄糖瓊脂(PDA)培養基：廣東環凱微生物科技有限公司；

復合蛋白酶(來源于芽孢桿菌屬)：酶活力≥1.5 AU/g，諾維信(中國)生物技術有限公司；

膠原蛋白肽(來源于新鮮魚鱗魚皮)：Mw500～5 000 Da，總氮≥16%，海南華研膠原科技有限公司；

D-(+)-海藻糖二水合物：上海笛柏化學品技術有限公司；

其他試劑：分析純或生化試劑。

1.2 主要儀器

食品物性測定儀：TA.XT.Plus 型，英國 Stable Micro System 公司；

測色色差計：WSC-S型，上海儀電物理光學儀器有限公司；

面包機：PE9600WT型，柏翠電器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 酶解產物的制備 參考熊思佳等[8]的方法制備酶解30 min的鰱魚酶解產物，凍干備用。

1.3.2 冷凍面團和面包的制備 稱取小麥粉200 g、水105 mL、酵母0.8 g、白砂糖10 g、食用鹽2 g至面包機中和面15 min制作空白組面團。試驗組和陽性對照組分別將空白組中105 mL水替換為4%的鰱魚酶解產物懸浮液和6%的魚膠原蛋白肽懸浮液及4%的海藻糖溶液。面團制好后切割成30 g的小面團置于4 cm×4 cm×4 cm的模具中壓實，參考Phimolsiripol等[11]的方法稍作修改進行凍融循環(-20 ℃ 冷凍21 h，4 ℃解凍3 h為1次凍融循環)處理，-20 ℃ 貯藏，每2次凍融循環取出一組面團進行測定，反復凍融0～6次，每組試驗進行3個平行。

將面團置于恒溫恒濕箱中，溫度為30 ℃、濕度為85%，發酵4 h，轉移至180 ℃烤箱，上下火烤15 min，室溫冷卻30 min 測定相關質量指標。

1.3.3 冷凍面團中酵母菌存活率測定 從面團中心取1 g面團至9 mL無菌水中，用手持式均質機均質20 s，得到稀釋度為10-1的面團懸液，用涂布法進行平板稀釋計數，按式(1)計算酵母菌的存活率。

(1)

式中：

Si——第i次凍融酵母的存活率，%；

Ni——第i次凍融酵母活菌數，CFU；

N0——第0次凍融酵母活菌數，CFU。

1.3.4 冷凍面團中酵母菌發酵力衰減情況分析 根據GB/T 20886—2007《食品加工用酵母》的方法，測定未凍融處理面團發酵4 h產生的CO2氣體量，記為酵母菌的初始發酵力；以同樣方法測定第0～6次凍融循環后面團中酵母菌發酵力，其相對于初始發酵力的百分比即為酵母菌發酵力保存率。

1.3.5 冷凍面團醒發時間測定 將面團置于恒溫恒濕箱中，溫度為30 ℃、濕度為85%，發酵至面團充滿模具(面團頂點高度剛好與模具口齊平)，所需時間即為面團醒發時間。

1.3.6 冷凍面團焙烤特性分析 焙烤后面包比容參照GB/T 20981—2007《面包》以排菜籽法測定；面包彈性采用質構儀測定，將面包切成2 cm×3 cm×3 cm的薄片進行TPA試驗，參數為：探頭P/36R，測前速度3 mm/s，測試速度1 mm/s，測后速度3 mm/s，壓縮量50%；面包顏色色差計測定，分別切取面包頂面、側面、底面的表皮，厚度為2 mm，剪成直徑2 cm 的圓片，置于樣品槽中，測定其L、a、b值，用亨特白度公式計算其白度W(L,a,b)，以W=100的完全漫反射體作為白度公式的參照標準，數值越小代表顏色越深。

1.4 數據處理

每個試驗做3次平行試驗，試驗結果以平均值和標準差表示。使用Excel進行數據分析，通過SPSS19.0進行方差分析(P<0.05)。

2 結果與分析

2.1 鰱魚酶解產物和魚膠原肽對冷凍面團中酵母菌存活率的影響

面團經凍融處理后酵母菌存活率如圖1所示。可見，隨著凍融循環次數增加，面團中酵母菌的存活率逐漸下降。經過6次循環后，空白組面團中酵母菌存活率下降至51.67%，膠原肽組面團中酵母菌存活率為61.80%，與陽性對照海藻糖組(61.11%)相當；而鰱魚酶解產物組酵母菌存活率達78.95%，明顯高于陽性對照組，表明了在冷凍面團中添加鰱魚酶解產物和魚膠原肽能提高酵母菌的耐凍性。

圖1 鰱魚酶解產物和魚膠原肽對冷凍面團中酵母菌存活率的影響

Figure 1 Effect of fish enzymatic hydrolysates and fish collagen peptides on yeast survival rate in frozen dough

2.2 鰱魚酶解產物和魚膠原肽對冷凍面團中酵母菌發酵力的影響

由圖2可見，在第0～6次凍融循環過程中，各組面團發酵力的下降趨勢基本與酵母菌存活率變化趨勢一致，說明凍融過程中部分酵母菌致死可能是發酵力下降的主要原因。經6次凍融循環處理后，空白組面團發酵力下降最為明顯，保存率僅為29.03%；添加了6%膠原肽的面團的發酵力保存率為46.67%，明顯高于空白對照組，與陽性對照組的48.54% 接近；而添加了4%鰱魚酶解產物的面團發酵力保存率可達59.06%，較空白對照組提高了30.03%，高于陽性對照組10.52%，表明鰱魚酶解產物對提高冷凍面團的發酵力有明顯的作用。此外，凍融處理后面團發酵力保存率均低于其對應的酵母菌存活率，可能是冷凍除使酵母菌致死外，還導致部分存活酵母產氣能力減弱或喪失[11]。

圖2 鰱魚酶解產物和魚膠原肽對冷凍面團發酵力保存率的影響

Figure 2 Effect of fish enzymatic hydrolysates and fish collagen peptides on fermentation ability retention rate of frozen dough

2.3 鰱魚酶解產物和魚膠原肽對冷凍面團醒發時間的影響

由圖3可見，各組面團醒發時間隨著凍融次數的增加而增加。6次凍融循環后，空白組面團醒發時間最長，為374 min；鰱魚酶解產物組、膠原肽組、陽性對照海藻糖組醒發時間均比空白組短，分別為330，318，324 min。然而，6次凍融循環后，添加了酶解產物的冷凍面團醒發時間相對陽性對照組并沒有優勢，其原因可能與鰱魚酶解產物含有還原性肽有關，其較好的抗氧化性[7]破壞了面筋蛋白中的二硫鍵[12]，從而影響面筋的三維網狀結構，降低了面團的持氣能力。

圖3 鰱魚酶解產物和魚膠原肽對冷凍面團醒發時間的影響

Figure 3 Effect of fish enzymatic hydrolysates and collagen peptides on proofing time of frozen dough

2.4 鰱魚酶解產物和魚膠原肽對面團焙烤特性的影響

由各組面團烤制的面包在外觀、口感和香味等感官質量上均有一定差異，6次凍融后差異更明顯；此外酶解產物組面包不僅無魚腥味，還具有特異香味，可能與鰱魚酶解產物的美拉德反應有關[13]。由圖4和表1可見，4組不同新鮮面團(0凍融次循環)烤出的面包比容也存在差異，主要是因為面包出爐冷卻過程中體積回縮程度不同導致，其中空白組比容最小，說明空白組面包的面筋網絡結構持氣能力較弱，其截面的氣孔結構相對較小也證明了這一點；酶解產物組其次，膠原肽組和海藻糖組相對較大，表明其添加有利于改善面包持氣能力。凍融處理后，各組面團生產出的面包比容均會下降，其中空白組降低最多(為18.44%)，鰱魚酶解產物組其次(為13.49%)，膠原肽組和海藻糖組相當(分別為12.73% 和12.35%)；面包比容降低的程度基本與相應面團的醒發時間增加趨勢一致，表明凍融后面包比容的變化與面筋結構的冷凍受損和酵母菌發酵力的衰減相關。由于發酵和烘焙過程中面包長、寬受到模具的限制，其截面高度可直觀反映其空間體積，面團凍融后面包截面高度明顯降低，與比容測定的結果一致。

圖4 不同添加組面團凍融前后烤制出的面包截面比較

Figure 4 The cross section of bread made from different doughs before and after freeze-thaw treatment

質構分析(表1)表明6次凍融循環后，各組面包均表現出硬度增加，彈性減小，其中空白組硬度增加了89.55%，彈性下降了62.5%，而鰱魚酶解產物組和膠原肽組面包硬度和彈性變化均遠小于空白組，說明添加鰱魚酶解產物和魚膠原肽均能較好抑制面團面筋網絡結構冷凍損傷，從而較好地維持面包質構特性。

色澤是評價面包質量的重要指標。由表1可見，6次凍融循環后，空白組、膠原肽組和海藻糖組的面包白度值均有不同程度的下降，表明其表面顏色加深，可能是面團冷凍過程中積累了還原糖[1]，從而促進了焙烤過程中發生美拉德反應而增強面包著色；另外，凍融前鰱魚酶解產物組面包的顏色在4組樣品中最深(W值最小)，說明鰱魚酶解產物中豐富的氨基酸和短肽可改善面包色澤[14-15]。但與其他組樣品凍融后面包顏色加深不同，凍融后的酶解產物組面包顏色較好，其白度值也有所增加，原因尚待進一步研究。

表1 添加鰱魚酶解產物和魚膠原肽對面團凍融前后焙烤性質的影響

3 結論

鰱魚酶解產物和魚膠原肽均能大幅度提高冷凍面團凍融循環過程中酵母菌的存活率和發酵力保存率，縮短冷凍面團醒發時間，并能改善面團凍融后的焙烤特性，提高面包的比容和感官質量。研究結果表明鰱魚酶解產物和魚膠原肽對酵母菌具有良好的抗凍保護活性，同時含有的豐富氨基酸和短肽還可增加面包的營養[16]和色澤，為冷凍面團新型抗凍劑的開發提供了試驗參考。