与发达国家相比，我国传统的冷冻面制主食的工业化进程还比较落后，特别是相关的理论研究基础还比较薄弱，关键的应用技术及配套设备还亟待开发，企业的标准化和连锁店经营模式仍然需要不断完善。而目前的研究发现，冻结工艺是影响速冻面制主食品质的重要因素之一，不同的冻结方式将会对面制品的质量产生不同的影响。
河南农业大学食品科学技术学院的杨勇、郑帅帅、艾志录*等人从速冻方式不同的应用场所出发，选取了家庭常用的低温冰箱冻结、企业生产用的螺旋隧道式冻结以及新兴的液氮喷淋式冻结应用于非发酵面团，对比研究了3 种冻结方式对非发酵面团的冻结特性、质构特性、流变学特性以及微观结构的影响，从而得到不同冻结方式与非发酵面团加工适应性的基础数据，为我国传统的冷冻面制主食工业化和标准化发展提供一定的参考依据。
1、不同冻结方式下非发酵面团的冻结曲线
由图1可知，经LF、SF和RF处理后的非发酵面团的冻结时间依次为15、49 min和156 min。借鉴前人的研究方法，使用温度-时间法来衡量样品的冷冻速率，即样品经过最大冰晶生成带温度区域（－1～－5 ℃）与所消耗时间的比值。如果通过最大冰晶生成带所需要的时间小于30 min，则为快速冻结；反之，则为慢速冻结。由冻结曲线可知，LF、SF和RF处理后通过最大冰晶生成带所用时间依次为3、13 min和50 min，则其冷冻速率分别为1.33 ℃/min、0.31 ℃/min和0.08 ℃/min 。因此，家庭常用的低温冰箱冻结方式是慢速冻结，而工业化生产用的螺旋隧道冻结方式和新兴的液氮喷淋冻结方式是快速冻结。冻结速率对食品中生成的冰晶大小与分布有直接的影响，冻结速率越慢，内部生成的冰晶大而不规则且分布不均匀，而冻结速率越快，生成的冰晶小而均匀。
2、冻结方式对非发酵面团冻结失水率的影响
由图2可知，LF、SF、RF处理后，各组的冻结失水率之间均有着显著性差异（P＜0.05），依次为0.514%、0.548%、0.716%。而从冻结速率上来看，LF（1.33 ℃/min）＞SF（0.31 ℃/min）＞RF（0.08 ℃/min），这与面团的失水率呈负相关，即冷冻速率越快，面团的失水率越小。冻结会使面团表面与冷冻腔体内部出现一定的气压差，引起面团表面的水分散失，且冻结速率较慢的冷冻方式造成气压差存在的时间越长，就更容易使面团发生失水。另一方面，有研究表明冻结速率较慢的冷冻方法会使面团内部生成体积较大的冰晶，会更容易破坏面团中面筋蛋白和淀粉的结构，削弱了大分子物质与水的结合能力，从而造成面团更容易失水，引起面制品质量下降。因此，相比之下，冻结速率越快的冷冻方式更有利于保持面制品的品质。
3、不同冻结处理的非发酵面团解冻后水分迁移的变化情况
从表1中面团的强结合水和弱结合水的波峰面积上可看出，各组样品在不同指标间总体都有显著差异（P＜0.05），且随着冻结速率的减慢，解冻后的面团中T21和T22的峰面积与新鲜面团的峰面积相差越大；反之，越接近于新鲜面团的峰面积。这说明冷冻处理后，面团中形成的冰晶会削弱面筋蛋白或淀粉等组分对水的束缚能力，进而影响T21和T22的分布情况。从各组数值上发现，RF处理后T21和T22的峰面积最小，主要受RF的冻结速率较慢的影响，面团中生成的冰晶体积越大，对面团组分的损伤程度越严重，束缚水的能力就越弱，则造成两者的峰面积越小
4、不同冻结处理的非发酵面团解冻后其质构特性的变化情况
不同冻结方式处理的非发酵面团解冻后其质构特性的影响情况如表2所示。分析解冻后面团的硬度数据发现，经冷冻处理的面团解冻后其硬度要显著大于新鲜面团的，特别是经RF处理后其硬度增加最明显，而LF处理组与新鲜面团更接近，SF处理组介于两者之间。可以看出，随着冻结速度的减小，各组样品解冻后的硬度不断上升。处理组面团解冻后的硬度变化与样品冻结失水率的大小有一定的关系，失水率越大，样品的硬度则越大。
5、不同冻结处理的非发酵面团解冻后流变学特性的变化情况
不同冻结方式处理的非发酵面团解冻后流变学特性的影响如图4所示。在保持温度相同的条件下，随着扫描频率的上升，各组的G’与G’’也呈增加趋势，且新鲜面团的G’和G’’大于处理组。相同频率下，比较处理组解冻后的G’与G’’发现，LF处理组解冻后的值接近于CK组，其次是SF处理组，而RF处理组解冻后的值最低。这表明冻结速率越快，样品的G’、G’’变化幅度越小，对样品的黏弹性的影响越小。
6、不同冻结处理对非发酵面团微观结构的影响
使用真空冷冻干燥手段联合扫描电镜技术观察面团内部的组织结构，结果如图5所示。观察各组样品的微观结构发现，经过RF处理后样品的孔洞明显大于SF和LF处理的，而LF处理后样品中的孔洞最小且分布较为均匀，可以推测经过LF处理后样品内部产生的冰晶体积较小且分布均匀，而经RF处理后样品内部的冰晶体积大而分散，SF处理介于两者之间。
结论
结果表明，随着冻结速率的减慢，LF（1.33 ℃/min）＞SF（0.31 ℃/min）＞RF（0.08 ℃/min），面团的冻结失水率不断上升，强结合水T21与弱结合水T22的峰面积不断下降，面团的质构品质和流变学特性变差，特别是硬度变大，这是因为较慢的冷冻速度会产生体积大而分散的冰晶，一定程度上减弱了面团中大分子物质（蛋白质或淀粉等）与水的结合能力。而微观结构的观察结果也表明，冷冻速度越慢，造成面团中的孔隙较大，面团的组织结构致密程度较差。综上可知，经LF处理的面团解冻后的品质与新鲜面团最相近，RF处理的面团解冻后与新鲜面团相差最大，而SF处理介于两者之间，这也表明新兴的LF处理方式比传统企业化的SF处理方式更有优势，而家庭用的RF处理方式不利于保持面制食品的质量。
通信作者
艾志录教授
河南农业大学食品科学技术学院
艾志录，二级教授，博士生导师，河南省政府特殊津贴专家，河南省学术技术带头人，教育部高等学校教学指导委员会委员，国家速冻米面制品加工技术专业研发中心主任，农业农村部大宗粮食加工重点实验室主任。主要承担国家自然基金、科技部重点研发计划、科技支撑计划、河南省重大科技攻关和企业委托项目等30余项目。获河南省科技进步二等奖3项，申请专利20余项，获国家软件著作权1项，制定国家速冻行业标准1项，鉴定成果10余项。核心学术期刊上发表学术论文100余篇，其中SCI、EI收录60余篇次。
本文《不同冻结方式对非发酵面团的水分状态及品质特性的影响》来源于《食品科学》2022年43卷5期11-16页，作者：杨勇，郑帅帅，艾志录，潘治利，李真。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20210915-182。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
修改：河南农业大学食品科学技术学院杨勇博士研究生；编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅
图片来源于文章原文及摄图网。