真空和面協同凍融處理對油條胚微觀結構和品質的影響研究

劉興麗，張 菁，吳 昊，楊曉娟，王宏偉，張艷艷，張 華,

（1.鄭州輕工業大學食品與生物工程學院，河南鄭州 450001；2.河南省食品生產與安全協同創新中心，河南鄭州 450001；3.河南省冷鏈食品質量安全控制重點實驗室，河南鄭州 450001）

油條作為我國的一種傳統面制食品，其口感外皮酥脆、內瓤松軟，深受人們的喜愛[1?2]。隨著社會的進步和現代消費觀念的轉變，增加油條的銷售空間和食用跨度時間，有關速凍油條的工業化生產備受關注。

冷凍面團是一種應用食品冷藏原理加工而成的新產品，具有簡單、快捷、高性價比等優點，目前已實現了饅頭、包子、花卷等傳統食品的規模化集中生產，但油條的工業化程度較低，油條作為我國傳統食品之一，其產業化發展也勢在必行。目前，市場上的速凍油條多為經油炸后冷凍制備而成的半成品，但存在復熱后膨松度減小、口感發硬、比容降低等問題[3]，而對生胚速凍的研究則較少，楊清華[4]的研究中談到油條生胚，但只提到油條生胚的制作儲存工藝，對生胚的抗凍技術則沒有提及。因而通過速凍油條胚制作油條有望解決上述問題，實現油條現炸現賣。

當凍冷面團從工廠運輸到零售店、超市、連鎖店等終端客戶的過程中，將不可避免地歷經溫度波動，即發生冷凍-解凍的循環過程（凍融循環），而凍融循環可造成冷凍面團內冰晶出現融化、重結晶及再生長等現象，從而破壞面團組分的微觀結構，影響其發酵或持氣能力，導致終產品品質（如營養價值、風味、色澤、口感）劣變[5?6]。研究表明，在冷凍面團中添加改良劑如乳化劑、食用膠體、酶制劑等可減少凍融循環對面團組織結構的破壞[7]，但有關改善和面工藝進而提高凍融面團品質的研究甚少。真空和面作為一種新型和面方式，其攪拌過程在真空負壓狀態下進行，可加快蛋白質和淀粉的吸水速度，從而促進面團內蛋白質網絡結構的形成及穩定，提高面團的加工品質[8?9]。邵麗芳等[10]對比了真空、普通和手工兩種和面方式，發現真空和面會促使冷凍熟面內部蛋白質結構更加連續均勻，使面條的硬度和彈性增大，且吸水率和蒸煮損失減小，從而提高冷凍熟面的口感。因此，通過真空和面改善面團的蛋白質結構，提高面團的品質，減緩凍融循環對其產品品質劣變的影響，對于速凍油條的“高質化”及工業化發展具有重要意義。

本研究擬將不同真空度條件下制備的油條胚進行凍融處理，采用低場核磁、傅里葉紅外光譜和掃描電鏡等探究真空和面協同凍融循環對速凍油條胚水分分布和微觀結構變化的影響規律，并對其所制備油條的含油率、含水量、比容和質構特性等品質進行探究，以期為速凍油條的工業化生產提供指導。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

金苑面粉（蛋白質含量11.1%、脂肪含量1.5%、水分含量11.8%） 鄭州金苑面業有限公司；復配油條膨松劑 安琪酵母股份有限公司；金龍魚植物調和油 益海嘉里糧油有限公司；精純鹽 河南省衛群多品種鹽有限公司；石油醚 分析純，天津市富宇精細化工有限公司。

ZNH-5L 捏合機 如皋市高普捏合機械制造有限公司；DZM-140 電動壓面機 永康市海鷗電器有限公司；HWS-080 恒溫恒濕培養箱 上海精宏試驗設備有限公司；YZ-3032-BC 多功能油炸鍋 廣東容聲電器股份有限公司；JY2002 電子天平 上海良平儀器儀表有限公司；BCD-642WDVMU1 型海爾冰箱 青島海爾股份有限公司；BVM-6600 體積測定儀 瑞典Perten 公司；LGJ-10 冷凍干燥機 河南兄弟儀器設備有限公司；NM120 低場核磁共振分析儀上海紐邁電子科技有限公司；Vertex 70 傅里葉紅外光譜儀 德國Bruker 公司；JSM-6490LV 掃描電鏡 日本JEOL 公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 油條胚與油條的制作 參考Liu 等[11]方法，稱取500 g 小麥粉于捏合機中（真空和面機），控制面團最終水分含量為45%，并加入4%（20 g）復配油條膨松劑和0.8%（4 g）氯化鈉，溫度設置為20 ℃，預先攪拌1 min 混勻（85 r/min），然后加入水，為了更直觀的體現結果的差異和趨勢，本實驗真空度參數設定為2 倍關系，增大真空度差異比。即：緊密密封后將真空度分別調至0.00、0.02、0.04 和0.08 MPa，攪拌5 min（120 r/min），繼而在電動壓面機上壓成0.6 cm厚度的面片，將面片分割為長15.5 cm、寬3.4 cm、厚0.6 cm 的條狀面胚（即油條胚）。將油條胚置于?18 ℃冰箱凍藏20 h，再置于30 ℃恒溫箱中解凍4 h，即完成一次凍融循環，樣品分別被凍融0、1、2、3 次。隨后，將凍融循環處理的油條胚置于37 ℃發酵箱醒發2 h，繼而將油條胚置于180 ℃的油鍋中炸制2 min，撈出備用。

1.2.2 油條胚水分分布的測定 采用低場核磁共振儀，通過Carr-Purcell-Meiboom-Gill （CPMG）脈沖序列測定油條胚的橫向弛豫時間，分析其水分分布的變化規律。參考許可等[12]的方法，選取長0.8 cm、寬0.8 cm、高3.0 cm 的凍融結束的生面團放入NMR試管中，對樣品進行測定。環境溫度為30 ℃，樣品的測定參數如下：NECH=1200，P1=13 μs，P2=26 μs，TW=2000.000 ms，TD=144044，NS=16。

1.2.3 油條胚的微觀結構 參考Li 等[13]的方法并進行修改，對凍融油條胚進行冷凍干燥，將凍干后的樣品輕輕敲碎，使樣品的截面自然斷裂，選取表面平整和完整的樣品用導電膠固定在樣品臺上，進行噴金處理，然后用掃描電鏡觀察其內部的微觀結構，工作電壓為20 kV，放大倍數為1000×。

1.2.4 蛋白二級結構測定 采用傅里葉變換紅外光譜儀對油條胚內部蛋白質的二級結構進行測定。先將KBr 在105 ℃的烘箱中干燥12 h，將凍干后的油條胚磨成粉并過100 目篩，隨后，稱取4 mg 的樣品，將其與KBr（1:100）混合研磨均勻，壓片測試。采用全波段掃描，測定參數如下：掃描波數范圍為4000~400 cm?1，分辨率為4 cm?1，累計掃描64 次。用peakfit v4.12 軟件對譜圖進行平滑、去卷積和二階導數擬合，計算峰面積并確定蛋白質二級結構含量的相對占比，α-螺旋（1652~1660 cm?1）、β-折疊（1600~1640 cm?1）、β-轉角（1660~1685 cm?1）、無規則卷曲（1644~1652 cm?1）。

1.2.5 油條比容的測定 采用比容來表示油條的體積膨脹性。對油條進行稱重，記做M，g；體積的測定采用BVM-6600 體積測定儀對油條的體積進行測定，記做V，cm3；比容記做λ，cm3/g。比容的計算公式為λ=V/M。首先，體積測定儀進行體積校準，然后采用Cob Loaf 底座進行油條體積的測定。

1.2.6 油條含水量測定 油條內瓤含水量的測定參考國標GB 5009.3-2016[14]。

1.2.7 油條含油率的測定 油條內瓤含油率的測定參考國標GB/T 14488.1-2008[15]。

1.2.8 油條質構特性的測定 參考康志敏等[16]的方法進行修改，對油條進行質構（TPA）的測定。選擇P36 探頭，安裝并校正，選取油條中間部位切成2 cm的小段進行質構測試，探頭壓縮前運行速度為1.0 mm/s，壓縮過程中的運行速度為1.0 mm/s，探頭的返回速度為1.0 mm/s，壓縮比30%（即，樣品下壓距離為0.6 cm），兩次壓縮時間間隔5 s。樣品測定6 次，分別測定油條的硬度、彈性、咀嚼性和回復性。

1.3 數據處理

上述所有實驗均重復三次（特別說明除外），數據結果為平均值±標準差，采用IBM SPSS Statistics 22對數據進行分析處理，單因素方差分析通過Duncan多重比較法進行顯著性檢驗（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 真空和面協同凍融處理對油條胚水分分布的影響

根據表1 和圖1 可知，面團內水分弛豫時間的不一致，其水分狀態可分為三類：強結合水、弱結合水和自由水[17]。在凍融次數為0 時，隨著真空度的增加，油條胚中強結合水的含量逐漸增加，弱結合水的含量逐漸降低，這可能是因為在真空的情況下促進面團組分與水分的結合，進而增加面團中強結合水的含量，這與劉銳等[18]的研究結果一致。在凍融1~3 次時，隨著真空度的增加，油條胚中強結合水的含量逐漸增加。這說明由于真空度的影響，油條胚中強結合水的含量均比對照組（未經真空處理）的高，說明真空和面可以減弱面團在凍融過程中強結合水的遷移和再分布。在真空度為0 時，隨著油條胚凍融次數的增多，面團中強結合水的含量逐漸降低，弱結合水和自由水的含量增加，強結合水含量的降低增加了水分的流動，使得面團在儲藏過程中受到負面的影響。真空和面處理的面團在經凍融處理后，強結合水的降低明顯低于未經真空和面處理的油條胚，如0.08 MPa 下，凍融三次的油條胚強結合水含量降低了5.27%，明顯低于0 MPa 下的12.4%，真空和面可以改善面團凍融過程中的水結合能力，減少水分的流動性，提高面團在儲藏時的品質。

表1 油條胚水分分布的變化Table 1 Changes in water distribution of Youtiao dough

圖1 油條胚的弛豫時間Fig.1 Relaxation time of Youtiao dough

2.2 真空和面協同凍融處理對油條胚微觀結構的影響

由圖2 可知，未經過真空和凍融處理的面團面筋網絡結構排列規整，球形的淀粉顆粒被面筋網絡包裹[19]，并且可以看出，面團中的小分子物質主要粘附在大淀粉顆粒的表面。在凍融0 次條件下，隨著真空度的增加，淀粉顆粒牢牢包裹或黏附在面筋網絡內部，更多的小分子物質聚集在淀粉顆粒的周圍，致使面團表現出致密、低孔隙的微觀結構[20]。在0 MPa條件下，隨著凍融次數的增加其內部網絡微觀結構呈現較多的孔洞，可能是因為凍融過程中水分的重新分布及冰晶的增大和重結晶導致油條胚微觀結構的破壞[20]。尤其，在0.08 MPa 下，隨著面團的凍融次數增加，可以看到面團始終保持致密、緊湊的結構，說明在更高的負壓狀態，快速促進面團組分與水分的結合，限制水分的遷移，降低凍融過程中冰晶的形成及重結晶，減緩水分物態變化所產生的機械力對面團的損傷，減弱凍融處理對面團微觀結構的破壞。

圖2 油條胚的斷裂面電鏡圖Fig.2 Electron microscopy of the fracture surface of Youtiao dough

2.3 真空和面協同凍融處理對蛋白二級結構影響

酰胺Ⅰ帶的紅外光譜可以用來表征面團中蛋白質二級結構的變化，其中蛋白質的α-螺旋屬于規則的有序結構，而無規卷曲為松散的無序結構[5]，油條胚凍融過程中蛋白質的二級結構變化如表2 所示。

由表2 可知，當凍融次數為0 時，隨著真空度的增加，面團中α-螺旋的含量逐漸增加，無規卷曲的結構降低，而β-轉角和β-折疊的含量呈現無規則波動變化。當真空度不變，凍融次數為1~2 時，α-螺旋的含量呈現減少的趨勢，無規卷曲的含量呈現增加的趨勢，表明反復凍融會破壞維持蛋白質二級結構穩定的氫鍵，使蛋白質有序結構受到破壞，部分有序結構轉變為無序結構，當凍融次數達到3 次時，無規卷曲的含量減少，這與潘治利等[21]研究結果一致。

表2 油條胚蛋白質二級結構的變化Table 2 Changes of secondary structure of proteins in Youtiao dough

面團經過真空和面處理后，面團中α-螺旋含量逐漸增加，無規卷曲逐漸減少，β-轉角和β-折疊的含量呈現無規波動變化，α-螺旋的增加可以使蛋白質的網絡結構變得更為有序，說明隨著真空度的增加，面團的結構穩定性和有序性增加，這與張毅等[22]的研究結果一致。這可能是因為隨著真空度的增加，面團蛋白質的水合程度增大，進而促進面筋網絡結構的形成，這與2.2 中油條胚微觀結構的變化結果相一致。0.08 MPa 的油條胚經凍融三次處理后，面團中α-螺旋含量減少4.70%，明顯低于對照組的減少量（8.04%），說明真空和面可以維持油條胚內部蛋白結構的有序化程度，能夠在一定程度上保護面筋蛋白網絡結構的延展性和穩定能力，維持面團的持氣性能。

2.4 真空和面協同凍融處理對油條比容的影響

比容是指油條的體積比上油條的質量，比容的大小直接反映了油條的膨脹特性，是判斷油條外觀品質的重要評價指標之一[23]。由圖3 可知，在凍融次數為0 時，隨著真空度的增加，油條比容逐漸增加，這是因為在相同的和面時間下，真空和面能夠促進水分進入油條胚內部，形成更加完整的面筋網絡結構。在凍融次數為1~3 時，隨著真空度的增加，油條的比容也是呈現增加的趨勢，但始終低于0 次凍融條件下，這說明在凍融的影響條件下，改變了油條胚內的冰晶尺寸和形狀，破壞了油條胚內部的微觀結構，從而使其蛋白質空間構象發生不可逆的變化[24]，降低油條胚面團的持氣能力，但經過真空處理的油條比容始終大于未經過真空處理，說明真空和面的處理方式可以減弱凍融處理對面團持氣性的破壞，這可能是因為油條胚中強結合水的含量增加，這些有利于面筋網絡的形成。

圖3 油條比容的變化Fig.3 Changes of specific volume of Youtiao注：大寫字母不同表示真空度之間的差異具有統計學顯著性（P＜0.05）；小寫字母不同表示凍融次數之間的差異具有統計學顯著性（P＜0.05）。

2.5 真空和面協同凍融處理對油條瓤含水量的影響

油炸食品的含水量與其質構和風味品質密切相關，油條的含水量一般為25%~35%[25]。由表3 可知，當凍融次數為0 時，隨著真空度的增加油條瓤的含水量逐漸降低，主要是因為真空和面能夠促進水分進入到油條胚內部，增強其水合能力，從而降低油條產品的水分含量。當真空度為0 時，隨著凍融次數的增多，油條瓤內部的含水量逐漸增加（35.71%~36.32%），這可能是因為凍融處理可能促使油條胚內部破損淀粉含量的增加[26]，導致吸水率增加，使水分從面筋基質中流出，蛋白質的結構受到破壞，提高整個體系中的弱結合水的含量，使得最后產品的含水量增加。

表3 油條瓤含水量的變化（%）Table 3 Changes of moisture content in flesh of Youtiao (%)

2.6 真空和面協同凍融處理對油條瓤含油率的影響

表4 為真空和面協同凍融處理條件下油條瓤含油率的變化情況。由表4 可知，未經凍融處理的油條內部油條瓤的含油率為15.08%，隨著凍融次數的增多，油條瓤內含油率逐漸增加，這是因為凍融處理能夠破壞油條胚的微觀結構（見2.2）和蛋白網絡結構（見2.3），導致油條胚組織結構疏松，在炸制的過程中容易形成更大的孔洞，致使產品含油量提高。然而，經真空和面處理后，油條瓤內的含油率明顯低于其對照組，且隨著真空度的增加，含油率逐漸降低。這可能因為真空和面可促進油條胚內部呈現緊密的有序化結構，減緩油炸過程中孔隙率的形成，從而使得進入油條內的油脂減少，含油量降低。

表4 油條瓤含油率的變化（%）Table 4 Changes of oil content in flesh of Youtiao(%)

2.7 真空和面協同凍融處理對油條質構的影響

質構作為評價面制品的主要指標之一，可以很大程度上反映消費者對產品的可接受程度，硬度、彈性、咀嚼性和回復性是質構品質的重要參數[27]。

由表5 可知，當凍融次數為0 時，隨著真空度的增加，硬度、彈性、咀嚼性和回復性逐漸降低，這可能是因為真空處理使水分更充分地滲透到面團內部，促進面團網絡結構的形成，束縛更多的水分，軟化面團的網絡結構，從而使油條變得更加松軟，硬度降低[28]，改善產品品質。而彈性與回復性隨真空度增加逐漸降低，這可能是因為在負壓的狀態下，排除了面團中更多的空氣，從而降低了產品的彈性和回復性，還有可能是因為油條酥脆的特性，導致油條的彈性和回復性的降低。當凍融次數為1~3 時，隨著真空度的增加，油條的硬度、彈性、咀嚼性和回復性也逐漸減小。

表5 油條質構品質的變化Table 5 Changes of textural quality of Youtiao

未經過真空處理的油條，隨著凍融次數的增加，油條的硬度和咀嚼性逐漸增加，這可能是因為反復凍融過程中，油條胚內部水分的遷移及相轉變破壞了其內部蛋白質和淀粉組分的結構，促進高分子聚合物之間的相互作用[29]，從而造成油條的硬度和咀嚼性升高，致使油條品質變差。

3 結論

油條胚在未經過真空處理的條件下，經過凍融處理后相應指標的變化顯示，強結合水含量顯著下降，油條胚的微觀結構受到破壞，蛋白質的α-螺旋含量降低，無規卷曲比例提高，從而導致油條的品質降低，并且隨著凍融次數增多，油條的比容降低、含油率增加，硬度和咀嚼性增大，品質明顯變差。然而，經真空和面處理后，油條胚內部的強結合水含量增多，面團內部組織結構的緊密度提高，α-螺旋含量增加，網絡結構的穩定性提高，從而改善油條的含油率、比容、硬度等品質，且隨著真空度的增加，趨勢更加明顯。本研究結果表明真空和面能夠通過調控面團內部水分分布和蛋白結構從而減緩凍融處理導致的產品品質劣變，可為速凍油條胚的工業化加工提供一定的理論基礎和指導。