面團凍藏對陜西Biangbiang面條品質變化的影響

黃峻榕，馬珂瑩，蒲華寅，伏佳靜，鄺吉衛

(陜西科技大學 食品與生物工程學院，陜西 西安，710021)

面條是我國傳統主食之一，在膳食結構中占有十分重要的地位。Biangbiang面條是獨具風格的陜西特色面食，它屬于扯面的一種，主要以高筋小麥粉為原料，制作過程中由于扯摔面條而發出“biang-biang”的聲音得名。Biangbiang面條面形長而寬，與陜西市面上大部分的其他普通鮮濕面如韭葉面、棍棍面、刀削面等相比，含水量較高，一般在40%以上，面條對筋度的要求更高，因此在制作過程中需要醒面2次，使沒有充分吸收水分的蛋白質有充分的吸水時間，進一步提高面筋的生成和質量，由此做好的面條也具有更加光滑筋道、富有彈性和韌性的特點[1]。

普通鮮濕面具有保質期短，難以貯藏的不足，而市售干掛面等雖然可以長期貯存，但由于經干燥等加工處理，口感會劣于鮮濕面，且蒸煮損失較大，為了更好地實現主食工業化生產，冷凍面團技術應運而生[2]。冷凍面團技術是指在冷凍技術原理的基礎上，對制備好的半成品面團進行冷凍并在低溫下冷藏貯存，待需用時經過解凍處理再進行后續工藝，或無需解凍可直接加工完成產品的生產[3]。近年來，冷凍面團技術在烘焙行業得到了廣泛的應用，優質冷凍面團是加快糧食產品產業化的必然選擇[4]。

冷凍貯藏過程中冰晶的形成會對面團造成不可逆破壞。目前凍融對面團的影響已在水分分布和主要組分(淀粉和面筋蛋白)方面開展了較多研究，如許可等[5]研究發現，隨著凍藏時間的延長，非發酵面團的強結合水含量和自由水含量增加，凍藏后面團的熱穩定性提高，硬度、黏附性和咀嚼性增加，內聚性降低；凍藏會引起非發酵面團中損傷淀粉含量增加，會使水分從面筋基質中流出[6]。將冷凍面團中的面筋蛋白分離出來研究發現，面筋蛋白中的疏水部分增多，導致其吸水能力降低，水分遷移率增加，變性溫度升高，其十二烷基硫酸鈉(sodium dodecyl sulfate，SDS)可溶性蛋白含量增多，谷蛋白大分子聚合體發生解聚[7]。另外，葉曉楓等[8]研究發現，經歷5次凍融循環后，冷凍非發酵面團失水率和生面坯剪切力增大，熟面坯硬度呈先上升再下降的趨勢，彈性在4次凍融循環后顯著下降。

對于冷凍面條，目前的研究集中在冷凍熟面方面。冷凍熟面是將生面條煮熟，表面水分完全瀝干后進行快速冷凍(-40 ℃左右)，之后低溫貯藏(-18 ℃左右)，食用時取出簡單復熱[9]。在冷藏過程中，冷凍熟面結構變得粗糙，網孔變大，面筋網絡出現斷裂和較小碎片，對面條的質構特性和蒸煮品質有不利影響[10]。邵麗芳等[11]研究證實，手工揉面可以使冷凍熟面的蒸煮特性和質構性質提高，使深層次結合水含量升高，SDS蛋白可提取率降低，促進面筋蛋白與水的結合。LUO等[12]通過研究認為，采用先蒸后煮的預處理方法可以使冷凍白鹽面的預煮損失率降低，硬度和拉斷力顯著升高。

目前，冷凍面團的研究大多集中在對其整體品質以及內部組分的影響，對由冷凍面團所制作的產品的品質變化研究較少，同時在凍藏對面條影響的研究方面，也主要集中在對冷凍熟面原料的選擇、工藝改良等方面，而對由冷凍面團制作的面條尤其是Biangbiang面條在凍藏過程中的品質變化和內在機理鮮有研究。本研究將冷凍面團與陜西特色面食Biangbiang面條結合，對Biangbiang面條冷凍面團的品質變化進行深入研究，在此基礎上，有利于促進Biangbiang面條的發展并加快其產業化進程，為進一步推廣和發展陜西特色面食提供新思路。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

高筋小麥面粉購自益海嘉里食品營銷有限公司，水分含量13.28%，淀粉含量66.8%，粗蛋白含量12.65%，濕面筋含量37.1%，灰分含量0.4%。

1.2 試驗方法

1.2.1 Biangbiang面條冷凍面團制作工藝

Biangbiang面條專用面團按照 DB 6101/T 3004—2016, 西安傳統小吃制作技術規程 Biangbiang面條制作，按小麥高筋粉∶水∶鹽=2∶1∶0.03的質量比，在和面機中攪拌10 min揉成面團，室溫條件下醒面40 min后快速冷凍6 h直至中心溫度達到-20 ℃，然后在-18 ℃溫度下分別存放0、5、10、20、30 d，以0 d作為對照組。

解凍：凍藏后的面團室溫(25 ℃)條件下自然解凍2 h，然后進行Biangbiang面條的后續制作：將面胚搓成粗細均勻的長條狀，刷一層植物油，室溫下醒面15 min；取出后搟成寬8 cm，長24 cm的面片，兩手均勻用力，扯開成長180 cm，寬3 cm的長扁條面，入沸水中煮制3 min左右，以白芯消失為準。

1.2.2 面團流變學特性測定

利用AR2000 旋轉流變儀(德國Thermo Scientific公司)制備面團樣品，試驗采用直徑20 mm的平板，測試間距為1 mm，取3 g左右的面團置于流變儀的平板上進行測試。測試溫度為25 ℃，掃描頻率區間為0.01 ～10 Hz，應變量為0.5%。

1.2.3 面條蒸煮特性的測定

煮熟后的Biangbiang面條撈出，冷水沖洗約1 min，用濾紙吸干表面水分，稱重。吸水率根據公式(1)計算：

(1)

式中：m0為煮前生面條的質量，g；m1為煮后面條的質量，g。

Biangbiang面條煮制過程同上，將面湯和沖洗用水收集后待其冷卻至常溫轉移至500 mL容量瓶中定容；取25 mL面湯置于已恒重的鋁盒中，105 ℃烘箱中烘干。蒸煮損失率按根據公式(2)計算：

(2)

式中：m0為煮前生面條的質量,g；m2為煮前恒重的鋁盒質量,g；m3為煮后恒重的含有干物質的鋁盒質量,g。

1.2.4 面條晶型結構的測定

利用D8 Advance X射線衍射儀(德國Bruker公司)測定。將Biangbiang面條凍干后磨成粉末過100目篩，掃描衍射角度：4°～40°。相對結晶度由分析軟件Jade 6.0計算。

1.2.5 面條可凍結水含量的測定

利用Q2000型差式掃描量熱儀(美國TA公司)測定：準確稱量3～5 mg凍干的Biangbiang面條粉末樣品于鋁制坩堝中，加入10 μL去離子水，壓盤密封過夜平衡。測量時，以空坩堝作為對照，以氮氣作為載氣，先將溫度降至-40 ℃并保持5 min，然后以10 ℃/min 的速率升溫至40 ℃，得到可凍結水的焓變Hw?？蓛鼋Y水含量按照公式(3)計算：

(3)

式中：Hw為樣品中的熔化焓值，J/g；Hi為純水結冰的熔化焓值，335 J/g；Tw為樣品含水量。

1.2.6 面條質構特性的測定

利用TA.XT plus物性分析儀進行測定，將解凍后的面團做成Biangbiang面條，測試熟面條的硬度、咀嚼性、回復性、彈性等指標。

參數設置：A/LKB型探頭，校準距離：15 mm，測試前、中、后速度分別為1、0.5、1 mm/s，形變量：75%，觸發力：5 g。

1.2.7 面條掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope，SEM)微觀結構的觀察

采用Q45掃描電子顯微鏡(美國FEI公司)對Biangbiang面條截面的微觀結構進行觀察。凍干后的樣品置于粘有電導膠的載物臺上，經離子濺射噴金后，于15.0 kV的加速電壓下進行觀察。

2 結果與分析

2.1 凍藏對Biangbiang面條冷凍面團流變學特性的影響

Biangbiang面條冷凍面團的流變學特性如圖1所示，在溫度恒定的條件下進行頻率掃描，可以看到在0.1～10 Hz的頻率范圍內，相同的冷凍貯存條件下，Biangbiang面條冷凍面團的彈性模量始終大于黏性模量，這說明Biangbiang面條的面團彈性較大。面團的彈性模量和黏性模量隨著冷凍貯存時間的延長均逐漸降低。面團在冷凍貯存10 d后，彈性模量和黏性模量有較為明顯的下降，在頻率10 Hz時，由0 d的111 300 Pa 和58 160 Pa降低至71 150 Pa 和36 730 Pa，分別降低了68.7%和66.4%。凍藏30 d后，頻率10 Hz時，面團的彈性模量和黏性模量分別降低了58 410 Pa和32 250 Pa，面團變硬，拉伸性變差。這與LERAY等[13]對冷凍小麥面團的流變學參數的研究結果一致。作為小麥面粉的主要組分之一，面團的流變學特性與蛋白質和淀粉以及二者的相互作用緊密相關，進而影響最終的食品品質。面粉經水化后，面筋蛋白通過分子間二硫鍵的相互作用形成面團的網絡結構，并決定了面團的強度和彈性，淀粉粒嵌入并包埋在面筋結構中，使面團具有一定的黏性[14]。冷凍貯藏過程中冰晶的產生會對面筋蛋白造成不可恢復的破壞，引起面筋蛋白網絡結構斷裂；同時，冷凍貯藏使得面團的水分含量以及水分分布改變，質構變差，進而導致面團黏彈性降低。

圖1 凍藏過程中Biangbiang面條冷凍面團黏彈性的變化Fig.1 Changes of viscoelasticity of frozen dough of Biangbiang noodles during frozen storage

2.2 面團凍藏對Biangbiang面條蒸煮特性的影響

蒸煮損失是指面條蒸煮后水中殘留的固體物質總量[15]，從圖2中可以看出，隨著凍藏時間的延長，Biangbiang面條的蒸煮損失逐漸增加，在0～30 d的貯藏過程中，蒸煮損失率由3.0%增加至4.3%，這可能是因為，在冷凍貯藏過程中，冰晶對面條造成了一定的傷害，Biangbiang面條煮制過程中的熱處理會導致面筋蛋白變性，Biangbiang面條的質構變硬，防止淀粉浸出，從而減少烹飪損失，但是冷凍貯藏中冰晶的生長導致面條內部結構空洞較大，蛋白質網絡結構被破壞，緊密型連續性變差，Biangbiang面條的截面微觀結構中也可觀察到冷凍貯藏20 d后有明顯的淀粉顆粒暴露在面筋網絡結構之外，導致面條煮制過程中可溶性蛋白和淀粉溶出[16]，進而引起蒸煮損失率的升高。

面條的吸水率反映面條的品質和口感，吸水率過高會導致面條的韌性筋力變差，而吸水率過低面條過硬也會影響口感[15]。由圖2可知，Biangbiang面條的吸水率與凍藏時間呈負相關，隨著凍藏時間的延長，吸水率從40.5%降低至32.7%。一方面，可能是冰晶對面筋蛋白網絡結構的破壞導致面條的持水率減弱，Biangbiang面條中的水分遷移到表面引起的；另一方面，面條的吸水率與淀粉含量有關，淀粉受熱發生糊化，會引起面條膨脹吸水。葉曉楓等[17]研究證明，凍藏處理會使冷凍非發酵面團中的直鏈淀粉含量下降，同時冷凍貯藏使面條在煮制過程中部分淀粉溶出，這些都是導致Biangbiang面條吸水率降低的原因。另外，隨著凍藏時間的延長，煮熟的Biangbiang面條的斷條率也有所升高。

圖2 面團凍藏時間對Biangbiang面條蒸煮特性的影響Fig.2 Effect of dough frozen storage time on cooking characteristics of Biangbiang noodles

2.3 面團凍藏對Biangbiang面條晶型結構的影響

凍藏不同天數的面團，所制作的Biangbiang面條的X射線衍射圖譜如圖3所示。凍藏處理沒有改變Biangbiang面條衍射峰的形狀，面條在15°、17°、18°、23°處有較強的衍射峰，屬于小麥淀粉具有的典型的A型峰。此外，在20°處有一個由直鏈淀粉-脂質復合物形成的微弱的衍射峰。面團中的淀粉為顆粒態，具有原淀粉固有的結晶區和無定形區，分別由支鏈淀粉側鏈雙螺旋有序排列和直鏈淀粉單分子鏈無序排列以及支鏈淀粉分支點形成[18]，同時還有少量的直鏈-脂質單螺旋有序結構存在。

圖3 面團凍藏時間對Biangbiang面條X-射線衍射圖譜的影響Fig.3 Effect of dough frozen storage time on X-ray diffraction pattern of Biangbiang noodles

隨著凍藏時間的延長，面條相對結晶度逐漸增大，凍藏30 d時是0 d的1.3倍?？赡苁怯捎趦霾剡^程中淀粉分子鏈發生遷移，導致直鏈淀粉或支鏈淀粉之間發生更多或者更強的相互作用，支鏈淀粉結晶區雙螺旋的重排改變了結晶區的比例，形成了更多的雙螺旋結構，面條中淀粉顆粒的結晶區增加，使得相對結晶度升高。WANG等[19]分析了從冷凍面團分離出的小麥淀粉的結晶度，發現隨著冷凍貯藏時間的增加，衍射峰強度逐漸升高，意味著有更多的結晶結構形成；冷凍處理后小麥淀粉的相對結晶度也顯示出增加的趨勢。WANG等[19]認為冰晶形成的微機械力可以促進支鏈淀粉側鏈的移動和重排，最終促進新雙螺旋結構的形成，提高淀粉分子結構的有序度。

2.4 面團凍藏對Biangbiang面條可凍結水含量的影響

通過差示掃描量熱法(differential scanning calorimetry, DSC)得到冷凍面條中可凍結水的熔化焓值，進一步計算出可凍結水的比例。由圖4-A可知，Biangbiang面條中的可凍結水的熔化溫度在0～5 ℃，凍藏時間對面條中可凍結水含量的影響由圖4-B所示，新鮮面條中的可凍結水含量為44.9%，隨著凍藏時間的延長，可凍結水的含量逐漸增加，并且在凍藏時間達到20 d的時候增幅較為明顯。這與LIU等[10]研究獲得的變化趨勢相符合；可能是因為隨著凍藏時間的延長，淀粉和面筋蛋白與水的結合能力減弱，導致被淀粉或蛋白束縛住的部分結合水轉換為可游離的自由水。Biangbiang面條持水性減弱使得游離水增加，可凍結水的比例增大，生成更多的冰晶，對面條品質造成更嚴重的破壞。這與面條吸水率降低是一致的。可凍結水含量的增加也是引起Biangbiang面條硬度增大的原因之一。

面條中的水分可分為自由水和結合水，自由水即可凍結水，在冷凍時可形成冰晶體積膨脹，對面條品質造成破壞；而結合水是以氫鍵方式結合在一些極性基團上，包含在極性基團形成的網狀結構之中，這部分水即使在極低的溫度下也不會結冰，但這種分子間力的結合能力較弱，在外界條件的作用下極易被破壞[20]；水是面條的重要組成成分之一，其分布和含量會對面條的品質產生極大影響。

A-DSC圖譜；B-可凍結水含量圖4 面團凍藏時間對Biangbiang面條DSC圖譜和可凍結水含量的影響Fig.4 Effects of dough frozen storage time on DSC spectrum and freezable water content of Biangbiang noodles

2.5 面團凍藏對Biangbiang面條質構特性的影響

Biangbiang面條的質構特性隨著貯藏時間的延長逐漸變差。對不同凍藏時間的面條進行硬度、彈性、內聚性、膠著性、咀嚼性和回復性測定。由表1可知，隨著凍藏時間的延長，Biangbiang面條的質構特性逐漸變差，硬度、膠著性和咀嚼性都有所增大，彈性降低。這也與楊靜潔等[21]的研究結果一致，將發酵面團置于-18 ℃冰箱中凍藏60 d并于25 ℃、相對濕度85%的恒溫恒濕箱中解凍，也發現冷凍發酵面團的硬度增加，同時伴隨著彈性、內聚性、黏附性的降低。

表1 面團凍藏時間對Biangbiang面條質構特性的影響Table 1 Effect of dough frozen storage time on texture characteristics of Biangbiang noodles

一方面，冰晶在凍藏過程中不斷生長，內部不穩態的玻璃態出現了轉化，晶核也出現了生長，逐漸生成大的冰晶體，導致面筋結構受到破壞，伴隨著表面水分的散失，導致Biangbiang面條質地變硬，冰晶的生長導致蛋白質發生凍結脫水，使內部的蛋白質組分發生了變性，使面筋蛋白失去了黏彈性[22];另一方面，凍藏過程中面條內部的水分遷移到表面，會引起面條基質的物理破裂或面筋脫水，在解凍過程中表面水分發生升華，使得面條表面硬度增大[23]，這也與蒸煮特性中吸水率的研究結果一致；同時，面條的內聚性也有所減小，回復性變化趨勢不明顯，內聚性與淀粉的用量和淀粉的糊化程度有關[14]，在蒸煮過程中，面條中的直鏈淀粉和可溶性蛋白質溶解在水中，從而導致熟制的Biangbiang面條內聚性有所降低。

2.6 面團凍藏對Biangbiang面SEM微觀結構的影響

Biangbiang面條的微觀結構以及冷凍面團的外觀形貌如圖5所示。凍藏0、5、10、20 d并沒有使面團出現肉眼可見的變化，凍藏30 d時，可以觀察到面團的顏色有些微的變黃。對Biangbiang面條的截面進行觀察，由圖5可以清晰地看到面團凍藏0 d所制作的面條具有致密的面筋網絡結構，面團凍藏5 d后，面筋結構遭到不可逆破壞，致密性變差，開始出現較小的孔洞，且孔洞隨著凍藏時間的延長逐漸變大，這可能是冷凍所產生的冰晶在經過干燥后所留下的孔洞，凍藏天數達到20 d時，面筋蛋白網絡的連續性被破壞，大量面筋網絡斷裂成碎片，大部分淀粉顆粒都裸露在外面，可以看到孔洞明顯變大。

圖5 不同凍藏時間面團的外觀形貌以及所制作的Biangbiang面條的微觀結構(1 000×、2 000×)Fig.5 The appearance of dough at different frozen storage time and the microstructure of Biangbiang noodles (1 000×、2 000×)

冷凍貯存期間的溫度波動導致冷凍食品中冰晶的大小或數量發生變化，冰晶出現生長和重結晶[19]，破壞面團的結構，解凍時冰晶融化，使淀粉和蛋白的結合能力減弱，部分化學鍵發生斷裂，蛋白質受化學鍵的影響而出現網狀結構斷裂[24]，同時冰晶干燥汽化后，原來的位置就會留下空洞。冰晶影響面條的內部結構,破壞面條中的網絡結構，使其網絡產生裂縫,甚至發生斷裂[25]。孔洞的產生也會造成Biangbiang面條彈性韌性下降，蒸煮損失及斷條率增加，Biangbiang面條質構及感官品質變差。

3 結論

高筋小麥面粉制作的面團經過0～30 d、-18 ℃冷凍貯藏，對制作的Biangbiang面條進行蒸煮、結晶、可凍結水、質構、微觀結構的研究結果表明，面團的黏彈性隨著凍藏時間的延長顯著下降；面條的相對結晶度和可凍結水的比例則不斷增大；水分分布改變，面條中的結合水逐漸向自由水遷移；面條內部化學鍵斷裂，導致面筋蛋白的網絡結構受到破壞，面條內部呈現不規則孔隙包圍的松散結構，暴露出更多的淀粉顆粒。隨著冷凍面團凍藏時間的延長，Biangbiang面條的蒸煮損失率和硬度逐漸增大，面筋蛋白和淀粉的冷凍穩定性都降低。在凍藏過程中，面團水分分布改變使得形成的冰晶較多較大，對面團產生機械破壞，使Biangbiang面條中的面筋蛋白結構產生不可逆損傷，淀粉結晶結構改變，這些變化是導致面條品質下降的主要原因。因此，可以從控制水分遷移、提高面筋蛋白網絡和淀粉結晶結構的冷凍穩定性入手，改良面團凍藏品質，進而為實現Biangbiang面條的工業化生產提供理論參考。