預醒發冷凍生胚饅頭熟制工藝優化

陳赫帆，陳潔，2*，汪磊，劉亞楠，王洋洋，邱壽寬

（1.河南工業大學糧油食品學院，河南鄭州 450001；2.中原食品實驗室，河南漯河 462300；3.豐益（上海）生物技術研發中心有限公司，上海 200100）

我國是以面食為主的國家，其中饅頭因其蒸制后松軟可口的特點深受人們的喜愛。但是饅頭含水量高，儲藏期間易受微生物的污染，以至于貨架期短、不利于工業化大規模生產[1?2]。為解決這一問題，冷凍面團技術逐步應用于饅頭工業化生產中，目前市面上應用最廣泛的是預醒發冷凍面團法。預醒發冷凍面團法是將分割好的面團整型之后，在醒發箱醒發至一定程度再進行速凍，后期只需解凍蒸制即可[3]。將冷凍面團技術應用到發酵面制品上可以解決貨架期短的問題[4]，具有方便、快捷等特點，可以規?；藴驶a并運輸到各連鎖店、超市等[5?6]，人們在需要時僅進行解凍蒸制即可食用。

目前對預醒發冷凍生胚饅頭的制作工藝研究主要集中于預醒發時間和解凍工藝。面團預醒發時間和解凍工藝的不同會對饅頭的品質產生一定影響[7?8]。蒸制是制作饅頭的最后一步，對饅頭的品質有直接的影響，然而有關冷凍生胚饅頭的蒸制研究較少，因此探究蒸制方式至關重要。

本文通過研究不同預醒發時間、不同解凍方式和不同蒸制方式對饅頭比容、感官評分和質構等指標的影響，優化最優工藝。通過面團的可凍結水含量以及微觀結構等分析最優工藝制作饅頭不收縮的原因，以期為工業化大規模生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

超精小麥粉（食品級）：益海（周口）小麥工業有限公司；耐低糖高活性干酵母、包子泡打粉（均為食品級）：安琪酵母股份有限公司。

1.2 儀器與設備

和面機（DIOSNA SP12F）：北京嘉盛興業科技有限公司；吐司整形機（SM?307）、醒發箱（DC?236S）：新麥機械（無錫）有限公司；急速冷凍柜（3JB1?14F）：上海金城制冷設備有限公司；微波爐（NN?GM333W）、四門冷凍柜（SRF?1281ES）：松下電氣（中國）有限公司；蒸箱（SZB?60D）：廣州市賽思達機械設備有限公司；蒸烤箱（SCC61）：德國rational 公司；電熱鼓風干燥箱（DHG?9146A）：上海精宏實驗設備有限公司；切片機（Slicer Classic C10PLUS）：德國Graef 公司；面包體積測定儀（BVM?L450LC）：波通瑞華科學儀器（北京）有限公司；面包圖像分析儀（C?CELL）：瑞典波通儀器公司；質構儀（XT plus）：英國Stable Micro Systems 公司；差示掃描量熱儀（Q2000）：美國TA 公司；電子式粉質儀（JFZD 300G）：北京東孚久恒儀器技術有限公司；掃描電子顯微鏡（Gemini SEM 300）：美國FEI 公司。

1.3 方法

1.3.1 面粉的理化指標測定

水分含量按照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》方法測定；粗蛋白含量按照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》方法測定；粗脂肪含量按照GB 5009.6—2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》方法測定；濕面筋含量按GB/T 5506.1—2008《小麥和小麥粉面筋含量第1 部分：手洗法測定濕面筋》的方法測定；粉質特性測定根據GB/T 14614—2019《糧油檢驗小麥粉面團流變學特性測試粉質儀法》的方法進行。

1.3.2 預醒發冷凍生胚饅頭面團的制備

冷凍生胚饅頭面團基礎配方：500 g 面粉、0.8%酵母、0.8%泡打粉、2%糖和49%水。將稱好的面粉、酵母、泡打粉和糖放入和面機中慢速攪拌3 min，使其混合均勻，加水慢速攪拌4 min 后再快速攪拌3 min 得到面團。將面團在吐司整形機下壓面16～18 次使面片呈微黏的狀態，面片厚度5 mm，然后將面片搓條分割出85 g 面團，整型后放入醒發箱醒發，將預醒發好的生胚饅頭面團放入-35 ℃急速冷凍柜速凍1 h，于-18 ℃冷凍柜中凍藏1 d。將凍藏好的生胚取出解凍、蒸制得到饅頭。將醒發好的生胚饅頭面團不經冷凍得對照生胚面團，直接蒸制即得對照饅頭。

1.3.3 預醒發冷凍生胚饅頭熟制單因素試驗

根據預試驗結果，選擇預醒發時間（0、10、20、30、40 min）并固定醒發箱解凍時間60 min，蒸箱蒸制20 min進行饅頭品質測定。固定預醒發時間20 min，蒸箱蒸制20 min，選擇常溫、醒發箱解凍時間（20、40、60、80、100 min）和微波解凍時間（90、150、210、270、330 s）進行饅頭品質測定。固定預醒發時間20 min，醒發箱解凍時間60 min，選擇蒸鍋、蒸箱和蒸烤箱蒸制時間（5、10、15、20、25 min）進行饅頭品質的測定。

1.3.4 預醒發冷凍生胚饅頭熟制響應面試驗

根據單因素試驗結果，以預醒發時間（10、20、30 min）、醒發箱解凍時間（40、60、80 min）、蒸箱蒸制時間（15、20、25 min）為因素進行響應面優化試驗。因素水平見表1。

表1 響應面因素水平Table 1 Factors and levels of response surface methodology

1.3.5 饅頭比容測定

將蒸制好的饅頭在室溫下冷卻3 h，利用面包體積測定儀進行比容的測定。

1.3.6 饅頭感官評價

參考GB/T 35991—2018《糧油檢驗小麥粉饅頭加工品質評價》中的方法并稍作修改，選取10 位食品行業從業人員對饅頭進行打分取其平均值。饅頭感官評價標準見表2。

表2 饅頭感官評價標準Table 2 Sensory evaluation criteria for steamed bread

1.3.7 饅頭芯質構特性測定

參考文獻[9]的方法并稍作修改，將蒸制好的饅頭室溫冷卻3 h，利用切片機切取饅頭中間兩片（寬度10 mm）進行質構特性的測定。測試程序為質地剖面分析（texture profile analysis，TPA），探頭型號為P/36R，測試參數：測試前、中、后的速度分別為1、5、5 mm/s，觸發力5 g，下壓程度50%。

1.3.8 預醒發冷凍生胚饅頭面團可凍結水含量測定

參考杜險峰等[10]的方法并稍作修改，將凍藏1 d的冷凍生胚饅頭面團解凍后在面團中心部位取10 mg面團放入密封的鋁坩堝中利用差示掃描量熱儀（differ?ential scanning calorimeter，DSC）進行測定。將DSC 控溫程序先調至25 ℃，恒溫5 min，然后以10 ℃/min 降溫至-40 ℃，恒溫10 min，最后以5 ℃/min 升溫到40 ℃，測定樣品的焓值變化。用電熱鼓風干燥箱測定樣品的水分含量，可凍結水含量（F，%）按下述公式計算。

式中：ΔH為吸熱曲線熔融焓值，J/g；ΔHw 為水的熔融焓值，334 J/g；Wt 為冷凍面團的含水量，%。

1.3.9 預醒發冷凍生胚饅頭面團微觀結構測定

參考白妮[11]的方法并稍作修改，將樣品冷凍干燥后，取面團表皮組織粘貼在樣品臺的導電膠上，經過離子濺射噴金2 min 后置于掃描電子顯微鏡下觀察面團表皮組織的微觀結構，加速電壓為3.0 kV。

1.3.10 饅頭孔隙分布測定

利用面包圖像分析儀，將蒸制好的饅頭室溫冷卻3 h 后，用切片機切取饅頭相同位置進行孔隙分布的測定。

1.4 數據處理

利用Desigen?Expert 12 軟件進行Box?Behnken 試驗設計。采用SPSS 25.0 軟件對數據進行統計與顯著性分析（P＜0.05 表示具有顯著性差異）。采用Origin 2021 軟件進行作圖。

2 結果與分析

2.1 面粉理化指標及粉質特性分析

面粉粉質特性與面粉面筋強度有一定的聯系，其中主要參數包括面團形成時間、穩定時間、弱化度和粉質指數等[12]，面粉的基本理化指標與粉質特性見表3。

表3 面粉理化指標及粉質特性Table 3 Physicochemical indexes and farinograph characteristics of flour

由表3 可知，面粉粗蛋白含量10.67%、濕面筋含量29.62%，屬于中筋粉的范圍。面團形成時間大于3 min，穩定時間大于5 min，粉質指數較高，適合制作冷凍面團[13]。

2.2 單因素試驗結果與分析

2.2.1 不同預醒發時間對饅頭品質影響

2.2.1.1 不同預醒發時間對饅頭比容和感官評分的影響

面團的醒發過程改變面團內部的網絡結構，對饅頭的比容和感官品質有極大的影響[14]。預醒發時間決定面團的醒發程度，圖1 為預醒發時間對饅頭比容和感官評分的影響。

圖1 不同預醒發時間饅頭比容和感官評分Fig.1 Specific volume and sensory score of steamed bread with different pre?proofing time

由圖1 可知，隨著預醒發時間的延長，饅頭的比容和感官評分都呈先減小后增大再減小的變化趨勢。醒發40 min 時，酵母消耗量多，后期解凍時酵母量不足，產氣量少，難以支撐其網絡結構，導致饅頭收縮比容較小、感官評分較低[15]。醒發20 min 時，饅頭比容和感官評分達到最大值，分別為2.85 mL/g 和84.30，饅頭表皮光滑。醒發程度小于20 min 時，饅頭表皮會有裂紋，影響感官評分。因此，預醒發20 min 時饅頭具有較好的品質。

2.2.1.2 不同預醒發時間對饅頭芯質構特性的影響

不同醒發時間對饅頭芯質構特性的影響見圖2。

圖2 不同預醒發時間饅頭芯質構特性Fig.2 Texture of steamed bread core with different pre?proofing time

由圖2 可知，硬度、黏性都隨著預醒發時間的延長呈先減小后增大的趨勢，當醒發時間達到20 min 時，硬度、黏性達到最小值，分別為1 619.91 g、-1.59 g·s。前期預醒發時間的不同，使饅頭面筋網絡結構產生不同質構特性的變化[16]。因此，選擇預醒發時間10、20、30 min 進行后續優化試驗。

2.2.2 不同解凍方式對饅頭品質的影響

2.2.2.1 不同解凍方式對饅頭比容和感官評分的影響

不同解凍方式對饅頭比容和感官評分的影響如圖3所示。

圖3 不同解凍方式饅頭的比容和感官評分Fig.3 Specific volume and sensory score of steamed bread with different thawing methods

由圖3 可知，室溫解凍條件下，隨著解凍時間的延長，饅頭的比容和感官評分逐漸增大，在100 min 時，比容和感官評分達到最大值，分別為2.68 mL/g 和85.5。醒發箱解凍條件下，隨著解凍時間的延長，饅頭的比容和感官評分呈先增大后減小的趨勢，在解凍60 min時蒸制出的饅頭感官評分較高，在解凍80 min 時蒸制出來的饅頭比容最大，為2.78 mL/g，但醒發過度，饅頭表面粗糙影響感官評分。微波解凍條件下，隨著解凍時間的延長，饅頭的比容先減小后增大，感官評分逐漸增大，可能是由于微波解凍不均勻，其次解凍時間較短，缺少醒發過程，蒸制出的饅頭比容和感官評分整體偏小。因此醒發箱解凍得到的饅頭具有較好的品質，這與杜浩冉等[17]、孫伊琳[18]的研究結果一致。

2.2.2.2 不同解凍方式對饅頭芯質構特性的影響

不同解凍方式對饅頭芯質構特性的影響見圖4。

圖4 不同解凍方式饅頭芯質構特性Fig.4 Texture of steamed bread core with different thawing methods

由圖4 可知，室溫解凍條件下，隨著解凍時間的延長，饅頭的硬度逐漸降低，黏性先降低后平穩升高。室溫解凍100 min 時饅頭的硬度達到最小值1 727.57 g。醒發箱解凍條件下，隨著解凍時間的延長，饅頭的硬度和黏性先降低后升高，在60 min 時饅頭的硬度和黏性達到最小值，分別為2 060.53 g 和-11.48 g·s。微波解凍條件下，饅頭的硬度和黏性先升高后降低，由于微波解凍不易控制，導致饅頭硬度和黏性較大。因此，微波解凍得到的饅頭品質較差[19]。最終選擇醒發箱解凍時間40、60、80 min 進行后續優化試驗。

2.2.3 不同蒸制方式對饅頭品質影響

2.2.3.1 不同蒸制方式對饅頭比容的影響

不同蒸制方式對饅頭比容的影響見圖5。

圖5 不同蒸制方式饅頭比容Fig.5 Specific volume of steamed bread with different steaming methods

由圖5 可知，在3 種蒸制方式下，饅頭比容均呈先升高后降低的變化趨勢，當蒸制時間較短時，饅頭內部網絡結構穩定，比容較??；當蒸制時間較長時，饅頭內部網絡結構遭到破壞，持氣力下降，比容下降。在蒸制20 min 時，蒸箱、蒸鍋和蒸烤箱3 種蒸制方式制作的饅頭比容達到最大值，分別為2.81、2.65、2.33 mL/g。蒸箱和蒸鍋都是以水蒸氣來蒸制饅頭，而蒸箱內部溫度上升較快，蒸汽量大且穩定，所以比容較大，蒸烤箱主要是以熱風的方式蒸制饅頭，水蒸氣量少，饅頭內部網絡結構形成不好，持氣力小，比容小，因此品質較低[20]。

2.2.3.2 不同蒸制方式對饅頭感官評分的影響

不同蒸制方式對饅頭感官評分的影響見圖6。

圖6 不同蒸制方式饅頭感官評分Fig.6 Sensory score of steamed bread with different steaming methods

由圖6 可知，隨著蒸制時間的延長，蒸箱和蒸鍋蒸制的饅頭感官評分呈先增加后降低的變化趨勢，蒸烤箱蒸制的饅頭感官評分逐漸升高。蒸制時間5～20 min時，蒸烤箱蒸制的饅頭感官評分明顯低于蒸鍋和蒸箱蒸制饅頭的感官評分，因為在蒸烤箱蒸制過程中水蒸氣不足，蒸制10 min 之前饅頭芯部不熟，品質差，感官評分低。在蒸制25 min 時，由于蒸制時間較長，導致饅頭內部網絡結構不穩定，淀粉顆粒逐漸糊化進而影響饅頭品質，感官評分下降[21]。

2.2.3.3 不同蒸制方式對饅頭芯質構特性的影響

不同蒸制方式對饅頭芯質構特性的影響見圖7。

圖7 不同蒸制方式饅頭芯質構特性Fig.7 Texture of steamed bread core with different steaming methods

由圖7 可知，蒸箱蒸制過程饅頭的硬度逐漸降低最后趨于穩定；蒸鍋蒸制在前20 min 時饅頭硬度較穩定，大于20 min 時饅頭硬度增加；蒸烤箱蒸制隨蒸制時間的延長，饅頭硬度整體逐漸增大。在蒸制20 min時，蒸箱和蒸鍋蒸制的饅頭的硬度達到最小值，分別為3 146.58 g 和2 751.18 g；在蒸制5 min 時，蒸烤箱蒸制的饅頭硬度最低，為1 538.65 g，但其黏性較高，這是由于其芯部不熟。3 種蒸制方式隨著蒸制時間的延長，饅頭的黏性逐漸降低后趨于穩定。蒸箱和蒸鍋蒸制饅頭的黏性區別不大，這與丁志理[22]的研究結論一致。因此蒸箱蒸制的饅頭較穩定，蒸鍋蒸制次之，蒸烤箱較差。最終選擇蒸箱蒸制時間15、20、25 min 進行后續優化試驗。

2.3 響應面試驗結果與分析

Box?Behnken 設計方案及響應值見表4。

2.3.1 多元二次響應面回歸模型的建立與顯著性分析

利用Desigen?Expert 12 軟件對表4 中的試驗數據進行分析得到各因子對響應值的二次多項回歸模型：感官評分（Y1）= 84.44+1.01A-1.86B-1.92C-4.75AB-1.77AC+0.325 0BC-7.42A2-11.97B2-2.35C2。

由表5 可知，模型極顯著（P＜0.01）且失擬項不顯著（P＞0.05），表明該模型優化預醒發冷凍生胚饅頭熟制工藝是可行的。其中R2為0.977 1，R2adj為0.947 6，說明該模型的預測值與實際值的擬合度較好，能夠準確反映響應值的變化。A預醒發時間對饅頭感官評分影響不顯著（P＞0.05），B醒發箱解凍時間和C蒸箱蒸制時間對饅頭感官評分影響顯著（P＜0.05）。AB的交互作用對饅頭感官評分影響極顯著（P＜0.01），各因素對饅頭感官評分影響主次順序為C＞B＞A。

表5 回歸方程模型方差分析（感官評分）Table 5 Analysis of variance of regression equation model（sensory score）

2.3.2 響應面結果分析

模型中只有AB交互作用對饅頭感官評分影響極顯著（P＜0.01），因此，繪制預醒發時間與醒發箱解凍時間交互作用的等高線和響應面圖，見圖8。

圖8 預醒發時間與醒發箱解凍時間交互作用饅頭感官評分的等高線和響應面Fig.8 Contour line and response surface of sensory score of steamed bread under the interaction of pre?proofing time and thawing time in proofing box

由圖8 可知，等高線呈橢圓形，曲面是開口向下的，所以在試驗范圍內存在最大的響應值，當預醒發時間不變時，隨著醒發箱解凍時間的延長，感官評分先上升后下降。當醒發箱解凍時間不變時，隨著預醒發時間的延長，感官評分先上升后下降。AB的交互作用在接近中心點時取最大值。

由響應面軟件Desigen?Expert 12 優化得最佳條件為預醒發時間21.62 min、醒發箱解凍時間57.67 min、蒸箱蒸制時間17.60 min，在該優化條件下饅頭感官評分理論值為85.03。

2.3.3 驗證試驗

為了實際操作的可行性，選擇最佳工藝條件為預醒發時間22 min、醒發箱解凍時間58 min、蒸箱蒸制時間18 min，進行3 次重復試驗，結果見表6。

表6 驗證試驗結果Table 6 Verification test results

由表6 可知，蒸制后饅頭比容、感官評分和硬度的試驗結果分別為2.88 mL/g、86.17 和1 467.14 g。其中感官評分與理論值的相對誤差為1.34%，誤差較小。因此優化得到的預醒發冷凍生胚饅頭熟制工藝具有實用價值。

2.4 預醒發冷凍生胚饅頭面團可凍結水含量

冷凍生胚饅頭面團中冰晶的數量、大小和分布都與可凍結水的含量有關[23]，可凍結水的含量與面團內部組織有關。對照與最優預醒發冷凍生胚饅頭面團可凍結水含量如表7所示。

表7 對照與最優預醒發冷凍生胚饅頭面團可凍結水含量Table 7 Frozen water content in steamed bread dough under con?trol and optimized pre?proofing conditions

由表7 可知，最優工藝下制作的預醒發冷凍生胚饅頭面團與對照生胚面團相比，熔融焓值從67.30 J/g升高至71.41 J/g；熔融起始溫度、熔融峰值溫度和熔融終止溫度均降低，分別從-4.73、0.47、4.32 ℃下降至-7.02、0.14、2.83 ℃；可凍結水含量從50.73%增加到52.62%。面團速凍過程會形成冰晶，破壞面團面筋結構，導致可凍結水含量升高[24]。

2.5 預醒發冷凍生胚饅頭面團微觀結構

預醒發冷凍生胚饅頭面團微觀結構見圖9。

圖9 對照生胚面團與預醒發冷凍生胚饅頭面團微觀結構圖Fig.9 Microstructure of steamed bread dough under control andoptimized pre?proofing conditions

由圖9 可知，冷凍生胚饅頭面團的微觀結構是由淀粉顆粒鑲嵌在面筋蛋白中形成連續的網絡結構，對照生胚面團具有致密連續的網絡結構，淀粉顆粒被緊緊包裹在面筋網絡結構中，這是因為面團中麥谷蛋白和醇溶蛋白形成共價鍵，進而形成連續的網絡結構[25]，最優工藝下制作的預醒發冷凍生胚饅頭面團其面筋蛋白被破環，淀粉顆粒暴露在網絡結構之外。與對照生胚面團相比，最優工藝制作的預醒發冷凍生胚饅頭面團其面筋結構不連續，這主要是因為面團在速凍過程中水形成冰晶，對面筋結構造成一定的破壞，導致淀粉顆粒外露[26]，進而降低面團的面筋強度，使饅頭不發生起泡收縮。

2.6 饅頭孔隙分布對比

饅頭孔隙分布對比見圖10 與表8。

圖10 對照組與最優組饅頭對比Fig.10 Steamed bread in control group and optimized group

表8 對照組與最優組饅頭孔隙分布Table 8 Pore distribution of steamed bread in control group and optimized group

由圖10 可知，對照饅頭會發生不同程度的起泡收縮，最優工藝制作的饅頭不發生起泡收縮。利用面包圖像分析儀對饅頭切片拍照可以看出對照組有表皮分離現象，最優組饅頭內部組織完好且細膩。由表8 可知，最優組饅頭的氣孔數量比對照組高了10.39%，孔隙面積降低了2.72%。氣孔數量越多，孔隙面積越小，饅頭的品質越好[27]。

3 結論

本文研究了不同預醒發時間、不同解凍方式和不同蒸制方式對饅頭品質的影響，并通過Box?Behnken響應面法優化出預醒發冷凍生胚饅頭熟制最優工藝：預醒發時間22 min、醒發箱解凍時間58 min、蒸箱蒸制時間18 min，在此條件下饅頭的感官評分為86.17，誤差1.34%，與理論值接近。比較孔隙分布、可凍結水含量和微觀結構，發現最優工藝制作的預醒發冷凍生胚饅頭面團的面筋蛋白網絡結構遭到破壞，面筋強度降低。結果表明，冷凍弱化面團面筋強度，使饅頭不發生起泡收縮。此工藝能夠明顯改善冷凍生胚饅頭品質，為饅頭的工業化生產提供參考依據。