南方饅頭冷凍面團生產技術研究

樊少飛，吳衛國*，廖盧艷，龔永強

（湖南農業大學 食品科學技術學院，湖南 長沙410128）

饅頭是中國的一種傳統主食，已有1 700多年的歷史，目前制作饅頭消費的面粉量占總消費面粉量的40%左右[1-2]。受南北不同地域飲食習慣的影響，饅頭在發展過程中已形成北方饅頭和南方饅頭兩類品系[3]。南方饅頭在原輔料上除北方饅頭基本的面粉、酵母和水之外，還加入了起酥油、糖和泡打粉等其他輔料[4]；與體積較大、有嚼勁的北方饅頭相比，南方饅頭體積小且多呈方形、質構松軟、不粘牙，甜味較明顯[4-6]。

傳統的“現做現賣”饅頭生產和消費形式，在方便性、衛生性、流通性等方面都已不能完全滿足城鄉居民消費升級需要，實現饅頭主食的工業化生產已成為當今食品產業的重要課題。20世紀中期起源于歐美國家應用于面包生產中的冷凍面團技術為饅頭實現工業化生產帶來了新的曙光[7]。將冷凍面團技術應用于饅頭生產不僅利于饅頭質量標準化生產，同時在保持饅頭的色、香、味、形及營養品質方面具有明顯的優勢，可延長饅頭的保質期[8]。

目前冷凍面團技術應用于饅頭生產中一些關鍵技術問題（如酵母活力和面團結構保持、配方優化、發酵和冷凍、解凍技術參數的優化）有待突破。近幾年，一些研究者在提高饅頭冷凍面團生產技術方面也進行了大量工作：王曉曦等[9]對比了18種小麥粉制備的冷凍面團饅頭品質，結果表明，高筋粉所制的冷凍面團綜合品質優于中筋粉和低筋粉；WANG P等[10]研究了水溶性阿拉伯木聚糖（water ex tractable arabinoxylan，WEAX）對冷凍面團饅頭品質影響發現，適當的WEAX能夠增加饅頭比容，改善內部結構；胡家勇等[11]研究冷凍面團饅頭最佳冷凍工藝發現，冷凍溫度為-30 ℃時饅頭品質最好；鄭金晶等[12-13]研究發現，酵母在冷凍面團中發酵情況會影響最終饅頭口感、比容、硬度等關鍵指標。上述研究主要是以北方饅頭為研究對象，針對饅頭冷凍面團生產的一個環節（如原料選擇、冷凍工序）進行的研究，但關于冷凍面團技術在南方饅頭應用研究報道甚少。本試驗以南方饅頭為研究對象，重點探討了加糖量、酵母添加量、發酵溫度和發酵時間等因素對冷凍面團生產的南方饅頭的感官評分、硬度、比容等品質指標的影響，并用單因素及響應面法進行發酵工藝參數優化，以期得到南方饅頭冷凍面團生產的最佳工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小麥粉：凱雪糧油食品有限公司；泡打粉、高活性干酵母：安琪酵母股份有限公司：金輪牌起酥油：汕頭嘉怡食品有限公司；白砂糖：南京甘汁園糖業有限公司。試驗所用試劑均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

HLSY-2試驗用小型速凍機：鄭州亨利制冷設備有限公司；HM730和面機：青島漢尚電器有限公司；FX-15S面包發酵箱：廣州賽思達機械設備有限公司；Farinograph粉質儀：德國Brabender有限公司；GFL-230電熱鼓風干燥箱：天津市萊玻特瑞儀器設備有限公司；BS201S電子天平：北京賽多利斯天平有限公司；TA-XT2I質構儀：英國StableSystem公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 面粉品質指標測定

水分含量按國標GB 5009.3—2016《食品中水分的測定》中直接干燥法測定；蛋白含量按國標GB 5009.5—2016《食品中蛋白質的測定》中凱氏定氮法測定；脂肪含量按國標GB 5009.6—2016《食品中脂肪的測定》中索氏抽提法測定；濕面筋含量按國標GB/T 5506.1—2008《小麥粉濕面筋測定法》測定；粉質參數（面團形成時間、穩定時間、吸水率、弱化度）按國標GB/T 14614—2006《小麥粉面團的物理特性吸水量和流變學特性的測定粉質儀法》用Brabender粉質儀測定。

1.3.2 南方饅頭冷凍面團制備

（1）南方饅頭冷凍面團制備基礎配方

面粉100%、水48%、酵母1.0%、起酥油1%、泡打粉1%以及白砂糖8%。

（2）冷凍面團制備南方饅頭工藝流程

原輔料稱量→和面→壓延→成型→速凍（-30 ℃，1 h）→凍藏（-18 ℃、7 d）→解凍（30 ℃，相對濕度75%，40 min）→醒發（35 ℃，相對濕度85%，40 min）→蒸制（25 min）→南方饅頭

（3）操作要點

按基礎配方稱取面粉400 g為基數的所有原輔料，將稱量好的面粉、泡打粉和起酥油倒入和面缸中混合均勻，同時用水將酵母和白砂糖全部溶解靜置2 min后倒入和面缸中，開低檔進行和面4 min，將和好的面團用壓面機壓片5次，將壓好的面片卷起，搓成圓柱型（直徑3 cm），用刀切成型，長度為6 cm。將其放入-30 ℃的冰箱里速凍1 h，取出后于自封袋里-18 ℃凍藏7 d。將冷凍面團在30 ℃、相對濕度（relative humidity，RH）75%條件下解凍40 min，然后在35 ℃、相對濕度（RH）85%條件下醒發40 min，置于蒸鍋上蒸25 min可得南方饅頭，室溫下冷卻40 min備用。

1.3.3 冷凍面團南方饅頭品質測定

質構：采用TA.XT Plus 物性測試儀測定饅頭內部的質構。用切片機沿豎直方向切成厚度為15 mm的均勻薄片，取中間兩片，用P36R探頭進行質構測試。具體的參數為：距離20 mm，測試前速率2.00 mm/s，測試速率1.00 mm/s，測試后速率1.00 mm/s，下壓程度50.00%，測試力0.05 N，2次壓縮時間間隔3 s。每個樣品重復測定5次，剔除最大值和最小值，求平均值。

比容：采用小米代替法測量饅頭體積V，天平測饅頭質量M，饅頭比容=V/M。

感官評價：參考南方饅頭感官評分標準（滿分100分）[6]，組織10個經過專業培訓的品評人員進行感官評價，結果取10個人的平均值。

1.3.4 冷凍面團生產工藝優化單因素試驗

按照南方饅頭冷凍面團制備的基礎配方和工藝條件，分別考察下列因素對冷凍面團生產的南方饅頭的感官評分、硬度、比容等品質指標的影響。

（1）加糖量：分別設計為4%、6%、8%、10%、12%；（2）酵母添加量：分別設計為0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%；（3）發酵溫度：分別設計為25 ℃、30 ℃、35 ℃、40 ℃、45 ℃；（4）發酵時間：分別設計為20 min、30 min、40 min、50 min、60 min。1.3.5 冷凍面團生產工藝優化響應面試驗

根據單因素試驗結果，選取加糖量（A）、發酵時間（B）、酵母添加量（C）為自變量，以冷凍面團南方饅頭感官評分（Y1）、硬度（Y2）及比容（Y3）為響應值。根據Box-Behnken Design中心組合試驗設計原理，運用Design Expert 8.0.6軟件設計3因素3水平響應面試驗，并對試驗數據進行分析優化，得出制作南方饅頭冷凍面團生產的最佳工藝，響應面試驗因素與水平見表1。

表1 面團生產工藝優化響應面試驗設計因素與水平Table 1 Factors and levels of response surface experiments design for dough processing technology optimization

1.3.6 數據統計分析

采用SPSS20、EXCEL軟件進行數據處理分析，采用Origin軟件進行制圖。

2 結果與分析

2.1 試驗用面粉特性分析

試驗用面粉主要品質指標測定結果見表2。由表2可知，試驗選用小麥粉屬于中筋粉，蛋白質含量與濕面筋含量均在中筋粉范圍中（中筋粉蛋白質含量在9%～12%，濕面筋含量在24%～30%）；面團形成時間＞3 min，穩定時間＞5 min，表示與低筋粉相比，所選用面粉面筋含量高、質量好。因南方饅頭要求口感柔軟，嚼勁小，筋力較弱的面粉適合制作南方饅頭；同時冷凍面團技術生產南方饅頭過程中，冷凍會對面團結構造成一定的破壞。因此，選用濕面筋含量為27.7%，面團形成時間為4.8 min，穩定時間為6.3 min的中筋粉進行試驗。

表2 面粉理化指標及粉質特性Table 2 Physical and chemical indexes and characteristics of flour

2.2 冷凍面團生產工藝優化單因素試驗結果與分析

2.2.1 酵母添加量對冷凍面團工藝生產的南方饅頭品質影響

酵母添加量對冷凍面團工藝生產的南方饅頭品質影響如圖1所示。由圖1可知，當酵母添加量為0.6%～1.0%時，隨著酵母添加量的增加，南方冷凍面團饅頭硬度逐漸降低，比容、感官評分呈上升趨勢；當酵母添加量為1.0%時，饅頭的硬度最低（842.58 g）、感官評分最高（79.3分），比容為2.96 mL/g；當酵母添加量＞1.0%之后，饅頭硬度有小幅升高，比容升高后降低但并無顯著性差異（P＞0.05），饅頭感官評分不斷降低。在發酵時間一定的情況下，酵母添加量過少時，面團發酵不充分，導致饅頭蓬松度不夠，比容小且硬度大，彈性、咀嚼性均比較差，香味也受到影響，最終饅頭品質并不理想。但酵母添加量過高時，發酵力過大，產氣量過多，易造成孔隙變大、面團塌陷等問題，酵母發酵味也越來越重，饅頭感官評分不斷降低；更多的酵母受冷凍解凍影響可能會細胞破裂且細胞液流出，導致谷胱甘肽的釋放量增加，影響了面筋結構中二硫鍵[14]。適當的酵母添加量會使冷凍面團南方饅頭變的柔軟、蓬松，而且擁有發酵面制品應有的氣味[15-16]。因此，選擇最佳酵母添加量為1.0%。

圖1 酵母添加量對冷凍面團工藝生產的南方饅頭品質影響Fig. 1 Effect of yeast addition on the quality of southern steamed bread produced by frozen dough

2.2.2 加糖量對冷凍面團工藝生產的南方饅頭品質的影響

圖2 加糖量對冷凍面團工藝生產的南方饅頭品質影響Fig. 2 Effect of sugar addition on the quality of southern steamed bread produced by frozen dough

加糖量對冷凍面團技術生產的南方饅頭品質影響如圖2所示。由圖2可知，隨著加糖量在4%～8%范圍內的增加，冷凍面團南方饅頭的硬度逐漸降低，比容及感官總分呈上升趨勢；在加糖量達到8%時，硬度達到最低值842.58 g，比容、感官評分分別達到最高值2.96 mL/g、79.3分；加糖量＞8%后，硬度會略有上升，比容有不顯著下降（P＞0.05），感官評分逐漸降低。在低于最佳加糖量時，加糖量的增多會增加南方饅頭的甜味，改善饅頭口感；同時也會能為解凍后的酵母提供一定的營養物質，增加酵母活力，酵母發酵產生CO2能改善饅頭質構，增加饅頭比容[17]。冷凍凍藏過程中，過高的加糖量則會因冰晶的形成給酵母提供高滲透壓環境，一定程度上降低酵母活力，抑制酵母繁殖，使發酵面制品發酵效果變差。選擇適當的加糖量可以提高最終饅頭成品的柔軟度、氣味及口感。因此，選擇最佳加糖量為8%。

2.2.3 發酵溫度對冷凍面團工藝生產的南方饅頭品質影響發酵溫度對冷凍面團技術生產的南方饅頭品質影響如圖3所示。由圖3可知，當發酵溫度在25～45 ℃時，冷凍面團南方饅頭的硬度呈先下降后升高趨勢，比容和感官評分則呈先升高后降低趨勢。發酵溫度影響酵母的繁殖及產氣性能，溫度過高或過低將不利于酵母菌作用的發揮。過低使冷凍面團南方饅頭不會形成足夠的氣泡，最終成品比容不夠且硬度較大，口感品質不好；過高將會抑制酵母生長而不能發揮作用，不適酵母菌的溫度也可能會增加其他雜菌的生長，導致饅頭硬度、比容、口感和香氣都會變差。當發酵溫度為35 ℃時，硬度達到最低值842.58 g，比容、感官評分分別達到2.96 mL/g、79.3分；發酵溫度為40 ℃時，硬度為904.14 g，比容、感官評分分別達到2.99 mL/g、75.1分。因此選擇最佳發酵溫度為35 ℃。本試驗結果與馮志強等[18-19]研究結果一致。

圖3 發酵溫度對冷凍面團工藝生產的南方饅頭品質影響Fig. 3 Effect of fermentation temperature on the quality of southern steamed bread produced by frozen dough

2.2.4 發酵時間對冷凍面團工藝生產的南方饅頭品質的影響

圖4 發酵時間對冷凍面團工藝生產的南方饅頭品質的影響Fig. 4 Effect of fermentation time on the quality of southern steamed bread produced by frozen dough

發酵時間對冷凍面團工藝生產的南方饅頭品質影響如圖4所示。由圖4可知，隨發酵時間在20～40 min范圍內延長，冷凍面團南方饅頭硬度逐漸降低，比容、感官評分呈上升趨勢；當發酵時間為40 min時，硬度、比容和感官評分分別為842.58 g、2.96 mL/g、79.3分；當發酵時間＞40 min后，饅頭硬度則無顯著變化（P＜0.05），比容仍有小幅升高，感官評分反呈下降趨勢。較短的醒發時間，酵母繁殖醒發不充分，不能產生足量的CO2，發酵時間為20 min時，產生CO2過少，面團膨脹度不夠，硬度達到1 339.64 g，比容則僅為2.63 mL/g。過長的醒發時間會導致醒發過度，超過面團持氣能力后會結構塌陷，表皮難看且內部結構粗糙[20]。因此，最佳發酵時間為40 min。

2.3 冷凍面團生產工藝優化響應面試驗結果與分析

2.3.1 響應面試驗結果

加糖量（A）、發酵時間（B）和酵母添加量（C）為自變量，感官評分（Y1）、硬度（Y2）及比容（Y3）為響應值設計試驗，響應面試驗設計與結果見表3。

表3 響應面試驗設計與結果Table 3 Design and results of Box-Behnken experiments

運用Design Expert 8.0.6軟件對表3中的試驗結果進行多元二次回歸擬合，得到冷凍面團南方饅頭感官評分（Y1）、硬度（Y2）及比容（Y3）與加糖量（A）、發酵時間（B）、酵母添加量（C）的回歸方程分別為：Y1=79.28+0.86A+2.33B+0.99C+0.55AB-0.13AC-1.25BC-1.25A2-6.28B2-3.45C2，Y2=841.24-25.69A-93.06B-52.36C+14.1AB+20.75AC+54.03BC+108.26A2+76.39B2+10.69C2，Y3=2.98+0.007 5A+0.033B+0.055C-0.013AB-0.002 5AC-0.013BC-0.12A2-0.15B2-0.12C2

對表3響應面試驗結果進行方差分析驗證回歸方程的有效性，結果如表4～表6所示。由表4～表6可知，3個響應值模型的P值均＜0.01，表示模型顯著具有統計學意義。模型的失擬項P值分別0.050 6、0.051 9和0.145，差異不顯著（P＞0.05），表明模型的擬合度較好，殘差由隨機誤差造成。模型的決定系數R2分別0.989 5、0.971 4、0.993 8，表明各響應值實際值與預測值之間具有較好的擬合度；變異系數（coefficient of variation，CV）分別為0.98%、3.03%及0.57%，表明模型方程預測值與實際測量值離散程度小。因此，該模型可用于分析和預測冷凍面團南方饅頭感官評分、硬度和比容。表4、表5可以看出交互項BC對響應值Y1、Y2影響均極顯著（P＜0.01），AC、BC對響應值Y1、Y2則無顯著影響（P＞0.05）。根據各因素F值的大小可以判斷影響冷凍面團南方饅頭感官評分、硬度的因素主次順序一致為：發酵時間＞酵母添加量＞加糖量。由表6可以看出交互項AC、AC、BC對響應值Y3都沒有顯著影響（P＞0.05）。

表4 以感官評分為響應值的回歸模型方差分析Table 4 Variance analysis of regression model using sensory evaluation as response value

表5 以硬度為響應值的回歸模型方差分析Table 5 Variance analysis of regression model using hardness as response value

表6 以比容為響應值的回歸模型方差分析Table 6 Variance analysis of regression model using specific volume as response value

2.3.2 響應面交互作用分析

通過軟件繪制響應面曲線圖來進行可視化分析，冷凍面團生產的南方饅頭感官評分、硬度隨發酵時間、酵母添加量變化規律的響應面及等高線結果見圖5。響應面曲線越陡峭，證明該因素對結果影響越明顯。發酵時間陡峭程度優于酵母添加量，與方差分析結果一致。

圖5 發酵時間和酵母添加量交互作用對感官評分及硬度影響的響應面及等高線Fig. 5 Response surface plots and contour line of effects of interaction between fermentation time and yeast addition on sensory evaluation and hardness

由圖5可知，等高線圖呈橢圓形，表明發酵時間和酵母添加量對感官評分影響存在一定的交互作用；3D曲面圖朝下，存在最高值。在固定加糖量的條件下，研究發酵時間和酵母添加量兩者之間對饅頭硬度的交互作用，固定發酵時間條件下，樣品的硬度隨酵母添加量的增長，呈降低趨勢后略有升高；過多的酵母添加量會使成品饅頭中孔隙變大，饅頭品質變差，但在硬度測量時，因孔隙問題，盡管饅頭品質不佳仍會獲得較低的硬度值。通過方差分析，其余交互項對響應值均不明顯，故不作分析。

2.3.3 最優工藝條件的確定與驗證

在各因素選定范圍內，為同時滿足最高感官評分、比容以及最低的硬度，對回歸模型進行分析優化，軟件分析得到最佳工藝條件為：加糖量8.19%，發酵時間41.36 min，酵母添加量1.04%，在此優化條件下預測制得冷凍面團生產的南方饅頭感官評分、硬度和比容分別為79.59分、821.52 g和2.98 mL/g。為驗證此方法的結果，并考慮實際可操作性，將最佳工藝參數修正為：加糖量8.2%，發酵時間41 min，酵母添加量1.0%。按修正參數進行試驗，測定實際饅頭感官評分平均值為79.7分，與模型預測結果接近，說明該模型能夠較好地預測冷凍面團南方饅頭感官評分結果。饅頭硬度為805.26 g，比容為2.98 mL/g，得到品質較優的饅頭。

3 結論

冷凍面團技術在饅頭中應用具有重要意義，應用于南方饅頭研究甚少。本研究通過單因素試驗及響應面優化南方饅頭冷凍面團制作工藝，具有一定的現實研究意義。單因素試驗表明，最佳發酵溫度為35 ℃；通過響應面優化結果表明，加糖量8.2%，酵母添加量1.0%，發酵時間41 min制作出南方冷凍面團饅頭感官評分達到79.7分，與預測值79.59分相近，硬度為805.26 g，比容為2.98 mL/g。研究結果為冷凍面團技術在南方饅頭中應用提供一些數據支持，為后續實現工業化生產提供理論基礎。