冷凍面團生產工藝的研究

馬永強，朱 姝，宋紅霞，張 瀾，馬 蕊

（哈爾濱商業大學 食品工程學院，黑龍江 哈爾濱 50076）

面包是深受大眾喜愛的方便食品，由于其易老化且貨架期短的原因，儲運和銷量受到了限制[1]。面包的老化會出現營養價值下降、風味變劣、易掉渣的現象，面包的新鮮度具有一定的競爭力，冷凍面團的生產解決了此類難題，同時調控了面包的配方、發酵等生產工藝，節省了資金和勞動力。冷凍面團的生產技術影響了面包烘焙的風味及品質[2]。冷凍技術主要是從面粉類型、冷凍條件、解凍條件和抗凍酵母等方面考慮，冷凍面團的大小、冷凍時間等對面團的質量和結構具有影響，而解凍導致面團的雙軸拉伸度增大，因此，冷凍面團的工藝條件決定了面包的質量[3]。

酵母作為一種生物疏松劑，使面團膨松、富有彈性，同時賦予了面包特有的風味[4]。它首先利用面團中的單糖和蔗糖產生CO2，氣體被面團中的面筋包圍，促進了面團的膨脹，發酵產物形成了面包的良好風味。在酵母生長、發酵的同時，面粉中的β-淀粉酶將面粉中的淀粉轉化為麥芽糖，同時菌體自身分泌的麥芽糖酶和蔗糖酶促進了麥芽糖和蔗糖的分解，為酵母進一步生長發酵提供了營養物質[5]。基于此原理并結合已有研究，優化冷凍面團的生產工藝，以期達到提升面包品質的效果，冷凍面團生產過程中的冷凍解凍條件及配方對面包品質的研究尤為重要。冷凍面團生產工藝的研究為烘焙行業的發展具有重要作用[6]。

1 材料與方法

1.1 原料與方法

酵母，樂斯福（明光） 有限公司提供；高筋粉，北京古船食品有限公司提供；大麥芽、小米、精鹽、面包添加劑、黃油、白砂糖，均為市售；次甲基蘭，上海試劑三廠提供；濃硫酸，哈爾濱新達化工廠提供；碘液、乙醇，哈爾濱新春化工廠提供；草酸銨、結晶紫，北京化工廠提供。

722型分光光度計，上海精密科學儀器有限公司產品；光照培養箱、手持糖度計、電熱恒溫培養箱、無菌操作臺，上海一恒科學儀器有限公司產品；烘焙箱，上海花園炊具制造廠產品；醒發箱，北京佳麗食品廠產品；電熱手提式壓力蒸汽消毒器，北京金北德工貿易有限公司產品。

1.2 試驗方法

1.2.1 基礎面團的制備

（1） 冷凍面團制備基本配方。以面粉為基準量，各種原料添加量依次為白砂糖10%，酵母2%，食鹽0.8%，水60%，奶油3%，蛋黃5%，面包改良劑1%，脫脂奶粉3%。

（2） 冷凍面團制備工藝流程。原輔料稱量→面團的調制→分塊→前發酵→分塊→整形→急凍→貯藏→解凍→后醒發→焙烤。

（3） 操作要點。按基本配方稱取原輔料，先慢速攪拌2 min，再快速攪拌6 min至面筋擴展為七成，將面團松弛5 min后，分割為50 g/個，整形后裝入塑料包裝袋中。預醒發至三成，將分割好的面團放入冰柜的冷凍室內，在30 min內使面團中心溫度低于-10℃，速凍后的面團放入塑料袋并封口，放入冷庫（-18℃） 中保存待用。采用室溫解凍法，放置于室溫解凍，待面團解凍完（面團中心0℃），表面微濕或剛好變干即進行發酵，解凍后再次醒發至原體積的2倍，烘烤時間10 min，面火溫度220℃，底火溫度200℃[7]。

1.2.2 酵母菌的培養

（1） 培養基的制備。麥芽粉→浸漬→靜置→取上層水→過濾→分裝→滅菌→保存→備用。

（2） 生長曲線的繪制。酵母經活化后接種，采用光密度法繪制菌株生長曲線[8]。

1.2.3 冷凍面團冷凍工藝的研究

（1） 面團溫度曲線測定。按照1.2.1中方法調制面團分塊定型，面團于-20℃下冷凍，每隔5 min測量記錄溫度，繪制面團凍結溫度曲線；冷凍3 h后，置于30℃恒溫箱中解凍，每隔5 min測量記錄溫度，繪制面團解凍溫度曲線。

（2） 冷凍工藝對面包品質的影響。按照1.2.1中方法調制面團分塊定形，以比容為指標，考查冷凍前5℃下靜置時間（10，15，20，25，30 min）、發酵時間 （0，10，20，30，40 min） 、解凍方式 （A：打開包裝，于38℃條件下解凍40 min；B：于38℃條件下解凍10 min后，打開包裝解凍30 min；C：于38℃條件下解凍20 min后，打開包裝解凍20 min；D：于38℃條件下解凍10 min后，打開包裝解凍30 min；E：于38℃條件下不開包裝解凍40 min）、不同解凍時間 （15，20，25，30，35 min） 、 后醒發條件（A：于38℃條件下醒發105 min；B：于38℃條件下醒發50 min后，32℃發酵55 min；C：32℃醒發 105 min） 、 解凍后醒發時間 （55，75，95，105，125 min）對烘焙后面包質量的影響。

（3） 面包比容的測定。參照王世新[9]試驗方法，面包的質量記為m（g），面包的體積記為V（mL），則面包比容記為S（mL/g）。

計算公式為：

1.2.4 冷凍面團配方對發酵活力單因素試驗

按1.2.1中面團基本配方，參照樊少飛等人[6]的試驗方法，考查其中白砂糖添加量（5%，8%，11%，14%，17%）、食鹽添加量（0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%）、水添加量（45%，50%，55%，60%，65%）、酵母添加量（1.0%，1.5%，2.0%，2.5%，3.0%） 4個因素對面團發酵活力的影響。

1.2.5 最佳面團配比正交試驗

基于單因素試驗結果，根據L9（34）正交表進行正交試驗設計。

正交試驗設計因素與水平設計見表1。

表1 正交試驗設計因素與水平設計/%

1.2.6 數據處理

數據分析采用SPSS 17.0軟件，平行試驗重復3次，結果以平均值±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 酵母的生長曲線

酵母生長曲線見圖1。

圖1 酵母生長曲線

由圖1可見，酵母在7～17 h（對數期） 時菌數擴增速度較快，處于對數期與穩定期過渡階段的菌體不僅代謝旺盛、活性高，而且繁殖較快，利于菌體的積累，所以選擇此培養時間下的菌體加入面團中進行發酵特性研究，保證了冷凍面團的穩定性[10]。

2.2 冷凍面團冷凍工藝的研究

2.2.1 冷凍面團凍結溫度曲線測定

（1） 冷凍面團凍結溫度曲線測定。

面團凍結溫度曲線見圖2。

圖2 面團凍結溫度曲線

開始0～50 min時，凍結溫度迅速下降，溫度達到-10℃時凍結速度下降，80 min開始溫度達到平衡。面團溫度15～0℃階段平均冷凍速率為0.5℃/min，此階段冷凍速率較為緩慢，面團不能夠較快地穿過最大冰晶形成區，會產生大冰晶，從而損傷酵母細胞，同時對面筋網絡的損傷也較為明顯。冷凍時間過長不利于酵母的存活，面團在-1～-5℃最大冰晶形成區時，冷凍速率均一且形成冰晶小，有利于酵母存活率的穩定[11]。

（2） 冷凍面團解凍溫度曲線測定。

冷凍面團解凍溫度曲線見圖3。

圖3 冷凍面團解凍溫度曲線

由圖3可見，冷凍面團在30℃下解凍速率均勻，面團中心溫度從-5～0℃的速率均一，能較快地通過最大冰晶區，以減少大冰晶對面筋結構和酵母的損傷，同時可節省時間。30℃后速率下降，因此解凍冷凍面團采取30℃條件下進行，可保證面團的最佳品質[12]。

2.2.2 冷凍工藝對面包品質的影響

（1） 冷凍條件對面包品質的影響。

冷凍前靜置時間對面包品質的影響見圖4，冷凍前發酵時間對面包品質的影響見圖5。

圖4 冷凍前靜置時間對面包品質的影響

圖5 冷凍前發酵時間對面包品質的影響

由圖4可見，前期10～25 min面包的比容隨靜置時間的延長而變大，當前靜止時間為25 min時比容最大，面包組織具有彈性，斷面氣孔均一，顏色呈淡棕且色澤均一、松軟適度，后期比容呈下降趨勢，這可能是由于靜置時間過長，導致面包膨脹程度出現下降趨勢。因此采用冷凍前靜置時間為25 min，有利于面包品質提升。

由圖5可見，發酵前期0～30 min的面包比容隨發酵時間的延長而變大，30 min時比容達到最大值，面包品質最佳。發酵后期面包比容變小，且速率逐步趨于平衡，這可能是由于發酵時間過長，產生的CO2氣體破壞了面筋結構，面包的持水力也隨之下降，適宜的發酵時間使得面團發酵充分，同時發酵產物也賦予了面包獨特的風味，因此冷凍前發酵時間為30 min[13]。

（2） 解凍方式對冷凍面團面包品質的影響。

解凍方式對冷凍面團面包品質的影響見圖6，解凍時間對冷凍面團面包品質的影響見圖7。

圖6 解凍方式對冷凍面團面包品質的影響

圖7 解凍時間對冷凍面團面包品質的影響

由圖6和圖7可見，解凍方式對冷凍面團面包質量的影響，5種解凍方式對面包的比容具有差異，且呈下降趨勢，在同一溫度下打開包裝條件下的比容值更大，A組的比容達到最大值，色澤、形狀和疏松度較好，故解凍方式采用打開包裝，于38℃條件下解凍40 min的方式。30℃下比容隨解凍時間的延長而增加，當解凍時間達30 min后比容呈下降趨勢，此時面包并未出現褶皺和干裂現象，因此確定解凍時間為30 min。

（3） 醒發條件對冷凍面團面包品質的影響。

醒發方式對面包品質的影響見表2，解凍后醒發時間對冷凍面團面包品質的影響見圖8。

表2 醒發方式對面包品質的影響

圖8 解凍后醒發時間對冷凍面團面包品質的影響

由表2可見，醒發條件對面包品質影響不同，在不影響面團品質的前提下延長醒發時間，會使面包具有更為豐富的風味物質。適宜的醒發條件可以使面筋蛋白膨脹充分，酵母產氣均勻。采用32℃條件下醒發105 min的方式面包比容最大，故在醒發溫度為32℃條件下醒發105 min較好。

由圖8可見，面包比容隨時間的延長而增大，當超過115 min后面包出現內部質地不均一、表面褶皺、酸味過重的現象，通過比較選取醒發時間105 min。

2.3 冷凍面團配方對發酵活力單因素試驗結果

2.3.1 白砂糖添加量對冷凍面團發酵活力的影響

白砂糖添加量對冷凍面團發酵活力的影響見圖9。

圖9 白砂糖添加量對冷凍面團發酵活力的影響

白砂糖對面團的產氣力具有抑制作用，白砂糖添加量影響了面包的口感和著色問題，可為酵母提供一定的營養物質，結果呈下降趨勢是由于白砂糖的添加量會影響酵母的活力，添加量過高抑制酵母繁殖，導致面包發酵效果下降，而面包的口感是評價面包品質的因素之一，甜味適中的面包更適合大眾的口味，綜合發酵活力和口感的考慮采用11%的白砂糖添加量[6]。

2.3.2 食鹽添加量對冷凍面團發酵活力的影響

食鹽添加量對冷凍面團發酵活力的影響見圖10。

圖10 食鹽添加量對冷凍面團發酵活力的影響

由圖10可見，隨著食鹽添加量的增加，發酵活力呈下降趨勢，且幅度較大。面團的產氣量下降，而食鹽對面筋的形成有促進作用，使結構具有彈性，組織均一，同時增強了面團的持氣力。綜合考慮到面包的口感，采用0.5%的食鹽添加量[6]。

2.3.3 水添加量對冷凍面團發酵活力的影響

水添加量對冷凍面團發酵活力的影響見圖11。

圖11 水添加量對冷凍面團發酵活力的影響

由圖11可見，面團發酵活力隨著含水量的增加而變大，當水添加量達到65%時發酵活力反而降低，冷凍面團中含水量大會導致面團中游離水含量的增加，從而使面團在凍存及解凍過程中更易形成大冰晶，損傷酵母及面筋網絡結構，致使酵母產氣力下降。在45%～50%的水添加量時面團較干，彈性差且不易搓圓，表皮易開裂；而水添加量為55%～65%時面團易成形且發酵活力好，水添加量達到65%時面團過稀，不易成形，且發酵活力降低。綜合考慮采用水添加量為60%[6]。

2.3.4 酵母添加量對冷凍面團發酵活力的影響

酵母添加量對冷凍面團發酵活力的影響見圖12。

圖12 酵母添加量對冷凍面團發酵活力的影響

由圖12可見，酵母添加量1%～2.5%時，面團發酵活力隨酵母添加量的增加而變大，添加量達到2.5%后，發酵活力呈下降趨勢，由于酵母添加量過高，產氣量過多，面包的氣孔不均勻且較大，出現面團塌陷的現象，發酵味重呈酸味，影響面包品質。綜合考慮采用的酵母添加量為2.5%。

2.4 冷凍面團最佳配方的確定

冷凍面團配方正交試驗見表2，方差分析見表3。

表2 冷凍面團配方正交試驗

最優組合為A2B1C3D3，但此方案并沒有出現在正交試驗中，進行驗證試驗，平行3次，結果顯示比容為 4.7±0.05 mL/g。

3 結論

冷凍面團生產工藝研究表明，冷凍解凍條件為冷凍前靜置時間25 min，冷凍前發酵時間30 min，冷凍溫度-20℃，解凍方式采用解開包裝，在30℃下解凍30 min，在溫度32℃、相對濕度95%條件下醒發105 min；冷凍面團最佳配方為白砂糖添加量10%，食鹽添加量0.5%，水添加量60%，酵母添加量2.5%，奶油添加量3%，蛋黃添加量5%，面包改良劑添加量1%，脫脂奶粉添加量3%。為冷凍面團技術應用于面包烘焙行業提供依據，對于工業化生產及發展起到重要作用。

表3 方差分析