冷藏時間對饅頭品質的影響

孫祥祥，劉長虹，陳秋平，王遠輝，*，張煌，馬永生

（1.河南工業大學小麥和玉米深加工國家工程實驗室，河南鄭州450001；2.河南牧業經濟學院食品與生物工程學院，河南鄭州450044）

饅頭不僅是我國北方地區的傳統主食，也是部分南方人喜愛的食品之一，擁有悠久的發展歷史[1]。伴隨著饅頭的生產經營正在向產業化發展，能否改善面制食品在儲藏期間的品質特性和延長貨架期，是把主食饅頭推向工業化生產的關鍵[2]。黃桂東等[3]研究發現經過5 周凍藏（-20 ℃）后，冷凍面團饅頭的硬度、咀嚼性、膠著性分別增大74.6%、75.7%、75.6%，凍藏時間的延長，會導致冷凍面團饅頭品質下降。劉長虹等[4]研究發現酵母發酵饅頭在儲存（25 ℃）過程，強結合水幾乎呈直線下降，弱結合水及自由水在儲存過程的變化在24 h 內先上升后下降。盛琪[5]研究發現密封包裝饅頭在常溫（25 ℃）貯藏過程中L*值、pH 值均呈先下降后上升的趨勢，持水力和水溶性淀粉顯著下降，饅頭制作后的48 h 內，硬度、咀嚼性和黏著性顯著上升。孝英達等[6]研究發現增加面團前處理時間或提高冷藏發酵溫度，可有效改善面包芯硬度和彈性，增加面包風味物質含量。但是，冷藏時間對饅頭品質的影響，國內對此方面的報道還比較少。因此，本試驗通過X 射線衍射（X-ray）、差示掃描量熱法（differential scanning calorimetry，DSC）、傅里葉紅外光譜（fourier transform infrared spectrometer，FTIR）、掃描電鏡（scanning electron microscope，SEM）、質構儀、pH 計、感官評分等方法，從微觀和宏觀的角度上研究饅頭淀粉粒晶體、蛋白質二級結構、微觀結構、質構和感官，分析冷藏時間對饅頭品質的影響，揭示饅頭在冷藏過程中品質變化規律，為延長饅頭貨架期提供理論支持，也為推進饅頭工業化發展奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

特一粉：鄭州金苑面業有限公司；高活性干酵母（低糖）：安琪酵母股份有限公司；PET/PE 包裝袋：明科有限公司；溴化鉀：天津市鼎盛鑫化工有限公司。

1.2 儀器與設備

722 S 可見分光光度計：尤尼柯（上海）儀器有限公司；DHP030 恒溫培養箱：上海實驗儀器總廠；S-25 pH計：上海精密科學儀器有限公司；JBDZ-20 白度測定儀：上海嘉定糧油儀器有限公司；DC-350 高速萬能粉碎機：浙江武義鼎藏日用金屬制品廠；TA-XT2I 質構分析儀：英國SMS 公司；Quanta 200 掃描電子顯微鏡：荷蘭FEI 公司；WQF-510 傅里葉變換紅外光譜儀：北京銳利分析儀器公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 饅頭制作

1 500 g 面粉、12 g 酵母、630 mL 水，加入和面機，攪拌12 min，做成面團；自動壓面20 次；自動切刀成型機成型；醒發35 min（溫度35 ℃、相對濕度85%）；電蒸鍋蒸35 min。室溫（25 ℃）靜置1 h，用密封袋密封，冷藏（4 ℃）儲存，記為冷藏0 h。

1.3.2 饅頭pH 值的測定

饅頭樣品粉碎，稱取10 g，加入90 mL 無CO2蒸餾水，在磁力攪拌器上攪拌30 min。取上清液50 mL 使用S-25 pH 計測定pH 值，記錄讀數。

1.3.3 饅頭X-ray 測定

取饅頭樣品粉末，置于長方形鋁片的孔中，壓緊進行測定。X-ray 測試條件為：管壓：40 kV；管流：40 mA；掃描速度：40°/min；掃描區域：0°～40°，狹縫系統為DS/RS/SS=1°/0.16 mm/1°；步長：0.03°；掃描方式為連續，重復次數為1。

1.3.4 饅頭DSC 熱力學分析

參照Bosmans 等[7]的方法進行測定。

1.3.5 饅頭掃描電鏡分析

將饅頭芯切成為2×2×2 mm3，進行冷凍干燥。將樣品置于掃描電鏡下觀察、拍照。掃描放大倍數選取×3000。

1.3.6 饅頭中蛋白二級結構含量的測定

采用WQF-510 傅里葉紅外變換光譜測定饅頭蛋白質二級結構。將干燥后的饅頭樣品進行碾磨，過100目篩。將樣品2 mg 與KBr 150 mg 混合均勻壓片，以KBr做空白對照，進行全波段掃描（400 cm-1～4 000 cm-1）。

1.3.7 饅頭質構的測定

參照崔麗琴[8]的方法進行饅頭質構的測定。

1.3.8 饅頭的感官評價

饅頭感官評分采用感官評價[9]的方法見表1。

表1 饅頭感官評價表Table 1 Sensory evaluation of steamed bread

1.4 數據處理

所有的試驗進行3 次。使用SPSS 21.0 軟件中的單向方差分析（ANOVA），Duncan 檢驗進行統計分析，p＜0.05 認為有統計學意義。使用Orign2017 作圖。

2 結果與討論

2.1 冷藏時間對饅頭pH 值的影響

冷藏時間對饅頭pH 值的影響見圖1。

圖1 冷藏時間對饅頭pH 值的影響Fig.1 Effect of cold storage time on the pH of steamed bread

饅頭的pH 值的大小影響著饅頭的口感。饅頭pH值體現游離氫離子水平，pH 值越小，游離氫離子越多，吃起來會有發酸的感覺，影響著饅頭的品質。如圖1可以看出，饅頭在蒸制出來的pH 值為5.34，比何松等[10]研究的蒸制饅頭25 min 時測定的pH 值要低，由于靜置了1 h，饅頭中的水分蒸發，使得測定的pH 值降低。隨著時間的增加，饅頭的pH 值呈現先降低后升高。由于食品中微生物生長代謝而導致的pH 值變化，特別是對于富含蛋白質和碳水化合物的食品體系[11]。12 h的饅頭pH 值顯著低于0 h 的饅頭（p＜0.05），說明此過程中產生了酸性物質，使得饅頭的pH 值下降。12 h后，饅頭的pH 值呈現上升的趨勢，由于接著微生物分解蛋白質生成的胺和氨等堿性物質會導致環境pH 值的上升[6]。

2.2 冷藏時間對饅頭淀粉粒晶體的影響

不同冷藏時間饅頭的X-衍射圖見圖2。

圖2 不同冷藏時間饅頭的X-衍射圖Fig.2 X-diffraction pattern of steamed bread with different cold storage time

X 射線衍射技術被廣泛應用于研究淀粉粒晶體特性[12]，衍射峰的高度和寬度取決于淀粉結晶的含量和大小，當體系中結晶含量越多，結晶區域完整度越高時，衍射峰就越窄越高[13]。由圖2 可以看出，0 h 的饅頭沒有明顯的強峰，說明饅頭淀粉分子處于無序狀態，晶型結構較少。隨著冷藏時間的增加，衍射峰的高度增加，寬度降低，說明結晶含量越多，結晶區域完整度越高。冷藏12 h 的饅頭淀粉在2θ 靠近17°和20°出現強的衍射峰，說明該淀粉是β-型結構，進一步說明淀粉已經從無序狀態向有序狀態轉變，淀粉的結晶度增加，是導致饅頭硬化的重要[6]，表明饅頭在12 h 的時候已經開始發生了硬化。

冷藏時間對饅頭結晶度的影響見圖3。

由圖3 可以看出，饅頭淀粉顆粒結晶度隨著時間的增加呈現上升的趨勢。前12 h 淀粉顆粒的結晶度增加顯著，即從18.54 增加到了20.4。12 h 后淀粉顆粒的結晶度增加變得緩慢。淀粉顆粒的結晶度增加，是導致饅頭老化的重要因素[14]。

圖3 冷藏時間對饅頭結晶度的影響Fig.3 Effect of cold storage time on the crystallinity of steamed bread

2.3 冷藏時間對饅頭中淀粉熱力學性質的影響

冷藏時間對饅頭DSC 曲線熱力學參數影響見表2。

表2 冷藏時間對饅頭DSC 曲線熱力學參數影響Table 2 Effect of cold storage time on thermodynamic parameters of steamed bread DSC curve

在DSC 分析中，淀粉的重結晶晶體在融化過程中會出現吸熱峰，峰面積越大，融化該晶體所需要的熱量越多，融化焓值越大，結晶含量越高，老化度越大[15]。從表2 可以看出，0 h 饅頭中淀粉熱焓值為124 J/g，說明饅頭還沒有發生重結晶現象。饅頭在冷藏過程中，淀粉峰值溫度與熱焓值隨著時間的增加呈現升高的趨勢，說明淀粉回生度增加。96 h 饅頭中淀粉峰值溫度為64.15 ℃，顯著高于其他冷藏時間的饅頭（p＜0.05）。隨著冷藏時間的增加，熔化晶體所需的熱焓值顯著性增加，表明結晶含量在增加，進一步說明饅頭的老化程度加劇。12 h 饅頭中淀粉熱焓值為1.215 6 J/g，熱焓值增加速度最快，說明饅頭在前12 小時的冷藏過程中發生了明顯的老化。

2.4 冷藏時間對饅頭中蛋白二級結構的影響

冷藏時間對饅頭中蛋白二級結構的影響見表3。

表3 冷藏時間對饅頭中蛋白二級結構的影響Table 3 Effect of cold storage time on secondary structure of protein in steamed bread

傅里葉紅外光譜（FTIR）是研宄蛋白質二級結構的重要工具，可以用于多種形式食品中蛋白質的檢測[16]。蛋白質二級結構中的α-螺旋、β-折疊、β-轉角和無規則卷曲在酰胺I 帶都有各自特殊的吸收頻率，利用此吸收帶并結合去卷積和曲線擬合處理可以用來研究蛋白質二級結構的相對含量[17]。如表3 可知，隨著冷藏時間的增加，β-轉角和無規則卷曲的相對含量呈現上升的趨勢；α-螺旋、β-折疊呈現下降的趨勢。α-螺旋結構和β-折疊結構均是蛋白質分子內的有序排列，通過分子間氫鍵維持其結構[18]。冷藏時間的增加使維持蛋白質α-螺旋結構的主要化學作用力氫鍵減弱，蛋白質結構發生變化[19]。冷藏12 h 和24 h 的饅頭中α-螺旋結構沒有顯著性差異，可能由于此段時間破壞面筋結構中的氫鍵能力相對變弱，蛋白分子發生構象重排能力減弱，進而使得α-螺旋結構相對含量改變較小。

2.5 冷藏時間對饅頭微觀結構的影響

冷藏時間對饅頭微觀結構的影響見圖4。

圖4 冷藏時間對饅頭微觀結構的影響Fig.4 Effect of cold storage time on the microstructure of steamed bread

由圖4 可知，圓餅狀為糊化后的淀粉顆粒，圖4（a）為0 h 饅頭的掃描電鏡，淀粉顆粒被面筋網絡牢牢包裹著。隨著冷藏時間的增加，部分或者全部淀粉顆粒裸露部在面筋網絡外面。冷藏時間的延長會造成面筋蛋白網絡結構破壞，面筋結構表面變得粗糙而且松散，導致更多的淀粉顆粒向外裸露出來[4]。饅頭在冷藏12 h 時，淀粉顆粒和面筋結構結合變得松散，部分淀粉顆粒與面筋網絡分離。說明面筋網絡結構遭到一定程度的破壞，淀粉和蛋白質的交聯作用降低。

2.6 冷藏時間對饅頭質構和感官評分的影響

冷藏時間對饅頭質構和感官評分的影響見表4。

質構儀作為客觀評價食品品質的主要儀器，測定的物理性狀能較好的反映食品質量的優劣，其可以模擬人的咀嚼，從中得出相對應的物理學參數，結合感官評價，能使感官剖析愈加科學和客觀[20-25]。由表4 可知，饅頭的硬度和咀嚼性呈現增加的趨勢，彈性和回復性呈現降低的趨勢。12 h 饅頭的硬度和咀嚼性顯著高于0 h 的饅頭（p＜0.05），硬度從2 386 g 增加到了17 201.367 g，咀嚼性從1 563.996 增加到了4 197.586，由于饅頭中水分的散失和遷移，淀粉重結晶使得饅頭的硬度和咀嚼性增加。12 h 的饅頭的彈性、回復性和感官評分顯著低于0 h 的饅頭（p＜0.05），感官評分值從89.4 下降到了64.2。說明冷藏前期饅頭發生了嚴重的老化現象。

表4 冷藏時間對饅頭質構和感官評分的影響Table 4 Effect of cold storage time on texture and sensory score of steamed bread

3 結論

隨著饅頭凍藏時間的增加，饅頭的pH 值呈現先降低后升高，12 h 的饅頭pH 值顯著低于0 h 的饅頭；0 h 的饅頭沒有明顯的強峰，饅頭淀粉分子處于無序狀態，冷藏12 h 的饅頭淀粉在2θ 靠近17°和20°出現強的衍射峰，淀粉已經從無序狀態向有序狀態轉變；12 h 前淀粉顆粒的結晶度增加顯著。12 h 后淀粉顆粒的結晶度增加變得緩慢；冷藏時間的增加使維持蛋白質α-螺旋結構的主要化學作用力氫鍵減弱，蛋白質結構發生變化。經過SEM 發現，隨著冷藏時間的增加，部分或全部淀粉顆粒裸露在面筋網絡外面。冷藏12 h，饅頭的硬度比0 h 分別從2 386 g 增加到了17 201.367 g，咀嚼性從1 563.996 增加到了4 197.586；感官評分值從89.4 下降到了64.2。冷藏12 h，對饅頭的老化有顯著性影響。