冷冻非发酵面团冻藏过程中化学成分及
物理特性的变化

叶晓枫1，赵黎平1，曹 蓉2，唐根胜2，韩永斌1,*

（1.南京农业大学 农业部农畜产品加工与质量控制重点开放实验室，江苏 南京 210095；

2.南京市六合区农业局，江苏 南京 211500）

摘 要：考察冷冻非发酵面团于－18 ℃冻藏不同时间（0、5、10、15、20、25 d），其化学成分与物理特性的变化。结果表明：随着冻藏时间的延长，直链淀粉含量总体上呈下降趋势，当冻藏至第5天时，其含量急剧下降，之后呈波动变化；还原糖含量逐渐上升，然后趋于稳定（含量约49.26 mg/g干质量）；戊聚糖含量小幅下降；巯基含量呈先上升后下降趋势；硬度、胶着性增加，黏聚性变化不显著（P＞0.05），弹性下降；弹性模量G’与黏性模量G’’均有所下降；除冻藏15 d外，tanδ值相近且均高于空白组；色泽也有所下降。结论：随着冻藏时间的延长，冷冻非发酵面团的品质有所下降。

关键词：冻藏；冷冻非发酵面团；化学成分；物理特性

Changes in Chemical Composition and Physical Characteristics of Frozen Non-Fermented Dough during Frozen Storage

YE Xiao-feng1, ZHAO Li-ping1, CAO Rong2, TANG Gen-sheng2, HAN Yong-bin1,*

(1. Key Laboratory of Food Processing and Quality Control, Ministry of Agriculture, Nanjing Agricultural University,
Nanjing 210095, China; 2. Liuhe District Agricultural Bureau in Nanjing, Nanjing 211500, China)

Abstract: The changes in the chemical composition and physical characteristics of frozen non-fermented dough stored at
－18 ℃ for 0, 5, 10, 15, 20 or 25 days were investigated. The results showed that with extending the frozen storage time, the amylose content was generally decreased and sharply decrease on the 5th day of frozen storage, and then tended to fluctuate. The content of reducing sugar was gradually increased, then reached a plateau and kept steady (~49.26 mg/g dry basis). The pentosan content was slightly reduced. The sulfhydryl content rose at first and then dropped. Both hardness and gumminess were increased but the changes in cohesiveness were not significant (P > 0.05) and springiness declined. The storage modulus (G’) and loss modulus (G’’) were both lower than those in the control group. Except for the 15th day of frozen storage, tan δ values were close to and higher than those in the control group. L* value was lessened and the color of dough became slightly worse. Thus, the quality of non-fermented dough is degraded to some extent with extending the frozen storage duration.

Key words: frozen storage; frozen non-fermented dough; chemical composition; physical characteristics

中图分类号：TS201.1 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2014）06-0219-05

doi:10.7506/spkx1002-6630-201406047

冷冻食品因具有方便、安全、快捷、性价比高等优点越来越受到消费者青睐，目前，冷冻非发酵面制品作为速冻食品中最普遍的一种，是速冻食品中产量最大的一类，其种类繁多，有速冻饺子、汤包、烧卖和馄饨等[1-2]。在流通过程中，需冻藏以延长其保质期。但在实际生产中，常常存在裂口、蒸煮后韧性差、汤汁外渗等主要质量问题，这些问题严重制约了冷冻非发酵面制品的发展[3-4]。经长时间冻藏后，面制品品质下降，如面团质量损失，醒发时间延长，持CO2能力下降[5-6]；蛋白质组分含量与质量下降[7]；面团的网络状结构发生不连续、明显的断裂，且还存在与淀粉颗粒发生分离等现象[8-10]。目前很多研究者指出主要由于在冻藏过程中水分的迁移及重结晶等作用导致面团网络结构的破坏，从而影响面团品质[5-6,11]。

现有研究指出，面粉中直链淀粉与含量较低的戊聚糖均对面制品品质有重要影响[4,12]；半胱氨酸残基中的巯基可与二硫键呈现一定程度的转化[13]，其在一定程度上能反映蛋白质变性的程度；流变学特性是面团最重要的特性之一，决定着产品的加工品质和最终产品的质量[4]。因此，本实验以直链淀粉含量、还原糖与戊聚糖含量、巯基含量、质构特性、流变特性及色泽变化为指标，考察冻藏期间冷冻非发酵面团化学成分及物理特性的变化，从而为进一步改善其冻藏品质提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

面粉为特制一等粉（含水量13.1%、湿面筋含量33.1%），由南京海佳面粉有限公司提供。

TSK-9416和面仪 厦门灿坤实业股份有限公司；DZM-180型电动压片机 海鸥电器有限公司；物性测定仪 英国Stable Micro System公司；MCR 301流变仪 奥地利Anton Paar公司；CR-400色差计 日本柯尼克美能达公司；UV-2802型紫外-可见分光光度计 尤尼柯（上海）仪器有限公司；TDL-40B离心机 上海安亭科学仪器厂；HH-6型数显恒温水浴锅 常州国华电器有限公司；DHG-9030A型电热恒温鼓风干燥箱 上海一恒科技有限公司。

1.2 冷冻非发酵面团制作

将面粉与水按20∶9混合，在和面机中揉成面团。取出面团常温下稳定1 h，将面团用压面机压成4 mm的厚度，然后用直径为25 mm的模具在其上取面团圆片，并用塑料保鲜膜包裹，液氮环境下速冻30 min，用聚乙烯袋包装转入恒定－18 ℃环境冻藏0、5、10、15、20、25 d。解冻：冻藏后的面团室温（25 ℃）条件下自然解冻1 h。

1.3 指标测定

1.3.1 直链淀粉含量

参考贾玉涛[14]的方法，取0.2 g面团，用1 mL乙醇湿润，混合9 mL 1 mol/L NaOH溶液于搅拌器上搅拌1 h，85 ℃水浴10～15 min，迅速冷却，移入100 mL容量瓶，洗涤烧杯并加水定容，待测。准确移取2.5 mL待测液于50 mL比色玻璃管中，预先加入25 mL水，加0.5 mL 1 mol/L乙酸溶液，混匀，再加入1.0 mL碘试剂，加水至刻度，摇匀并静置20 min，比色。空白为2.5 mL 0.09 mol/L NaOH溶液。直链淀粉含量以占每克干质量的百分数表示。所得标准曲线为Y=0.2832X＋0.3379，R2=0.9906，X为直链淀粉质量/mg，Y为A620 nm。

1.3.2 还原糖含量

取5 g面团切碎，加入50 mL水于搅拌器上搅拌1 h，50 ℃浸提2 h，于3 500 r/min 离心10 min，用20 mL蒸馏水洗涤残渣，将上清收集于100 mL容量瓶中，并定容，待测。还原糖测定运用DNS显色法[15]，含量以mg/g干质量表示。

1.3.3 戊聚糖含量

参考时侠清[16]的间苯三酚-冰醋酸法稍作改动，各取预先冻干的样品100 mg，加水8 mL，摇匀，50℃浸提2 h，于3500 r/min离心10 min，取上清液2 mL，各加入8 mL显色剂（1 g间苯三酚、5 mL无水乙醇、1 mL 1.75 g/100 mL葡萄糖溶液、110 mL冰醋酸、2 mL浓盐酸，均匀混合），摇匀，置于沸水浴中显色25 min后迅速流水冷却5 min，立即于552 nm及510 nm波长处测定吸光度差值，以水作空白，计算其戊聚糖含量，以每克冻干面团中戊聚糖含量表达。以木糖为标准物，所得标准曲线为Y=0.0015X＋0.0249，R2=0.9959，X为木糖质量/μg，Y为A552 nm－A510 nm。

戊聚糖含量/（mg/g干质量） = c×103 ×0.88×100/m （1）

式中：c为由工作曲线查得的木糖质量/μg；m为冻干样品质量/g；0.88为戊聚糖与木糖的比例系数。

1.3.4 面筋蛋白与非面筋蛋白中巯基含量

参考Ellman[17]、张来林[18]等的方法，采用Ellman’s试剂比色法测定样品中的巯基含量。

巯基/（μmol/g面团）=73.53A412 nm×D/ρ （2）

式中：A412 nm为412 nm波长处吸光度；ρ为样品质量浓度/（mg/mL）；D为稀释因子，巯基取5.02。

1.3.5 力学性质

采用质构仪，取样品于30 ℃中解冻1 h进行质构分析测定。探头：P/50铝制圆柱形探头。参数设定：测试前速率：3.00 mm/s；测试速率：3.00 mm/s；测试后速率：3.00 mm/s；测试模式：压缩；压缩率：50.00%；起点感应力：自动；感应力大小：5.0 g；两次压缩之间的时间间隔：3s。主要取硬度、胶着性、黏聚性、弹性等指标。每组样品作4个平行，取平均值。

1.3.6 流变学性质

将解冻处理的面团用压面机压成2 mm的厚度，用直径为80 mm的不锈钢圆形模具在其上切割出圆形面坯，利用动态流变仪测定弹性模量G’与黏性模量G’’随频率的变化。将样品于平板上静置5 min，以使残留的压力松弛，多余部分刮掉，并以少量甲基硅油密封样品边缘，以防止水分蒸发。测定条件：平板直径：50 mm；夹缝距离：2.5 mm；频率扫描：应变：0.5%；温度：25℃；频率：0.1～40 Hz。

1.3.7 色泽变化

用CR-400色差计测定经冻藏处理的非发酵冷冻面团的色泽，用CIE L*、a*、b*颜色系统读数。L*为明度，指色彩的明暗程度，完全白的物体视为100，完全黑的物体视为0；a*为红绿轴色品指数，正值越大表示颜色越偏向红色，负值越大表示越偏向绿色；b*为黄蓝轴色品指数，正值越大表示颜色越偏向黄色，负值越大表示越偏向蓝色。

1.4 数据统计与分析

实验设3次重复，结果以

±s形式表示，采用Sigma Plot软件对实验数据进行图形处理；采用Excel和SPSS 16.0统计软件对实验数据进行统计分析，显著性检验分别在0.05和0.01水平进行。

2 结果与分析

2.1 冷冻非发酵面团的直链淀粉含量变化

不同小写字母表示差异显著（P＜0.05）。下同。

图 1 冻藏期间冷冻非发酵面团的直链淀粉含量变化

Fig.1 Changes in amylose content in frozen non-fermented dough during frozen storage at －18 ℃

由图1可知，随着冻藏时间的延长，直链淀粉含量整体上呈下降趋势，由412.42 mg/g 干质量降至130.23 mg/g干质量。冻藏至第5天时，直链淀粉含量下降剧烈，其原因可能是冻藏初始，由于面团自身与冻藏环境存在温差而引起温度波动，促使较大冰晶形成，且冷冻浓缩作用使得淀粉颗粒受到机械破坏较严重，可能使一些α-淀粉酶被激活，直链淀粉含量大幅下降[19-20]。随着冻藏时间的继续延长，可能由于α-淀粉酶活性受到一定程度的抑制，使得直链淀粉含量呈现波动下降趋势。

2.2 冷冻非发酵面团还原糖含量变化

图 2 冻藏期间冷冻非发酵面团的还原糖含量变化

Fig.2 Changes in reducing sugar content in frozen non-fermented dough during frozen storage at －18 ℃

由图2可知，在冻藏初期，随着时间的延长还原糖含量显著增加（P＜0.05）。可能是在冻藏过程中，初期由于温度波动使得冰晶生长、冻结浓缩效应等现象致使淀粉酶活性增强[19]，使得淀粉被酶解而含量下降，从而引起还原糖含量增加。还原糖含量在冻藏约20 d时到达最高值，为49.26 mg/g干质量；之后可能由于α-淀粉酶酶活进一步受到抑制，还原糖含量基本维持在一个水平。

2.3 冷冻非发酵面团戊聚糖含量变化

图 3 冻藏期间冷冻非发酵面团的戊聚糖含量变化

Fig.3 Changes in pentosan content in frozen non-fermented dough during frozen storage at －18 ℃

戊聚糖含量虽然很低，但因其极强的吸水和持水能力对面团流变学特性等有非常重要的影响[11-12,21]。由图3可知，随着冻藏时间的延长，戊聚糖含量整体呈下降趋势。当冻藏5 d时，戊聚糖含量显著下降（P＜0.05）；至15 d时，戊聚糖含量达到最小值，约2.69 mg/g干质量；之后，其含量变化差异不显著（P＞0.05），且均低于对照组。这些可能是由于冻藏过程中冰晶生长、冻结浓缩等不利因素，激活内源性木聚糖酶[22]等相关酶活性，致使戊聚糖被降解而含量有所下降。

2.4 冷冻非发酵面团水溶性蛋白和十二烷基硫酸钠（sodium dodecyl sulfate，SDS）可溶性蛋白中巯基含量

图 4 冻藏期间冷冻非发酵面团水溶性和SDS可溶性蛋白中巯基含量

Fig.4 Changes in sulfhydryl contents of water-soluble and sodium dodecyl sulfate (SDS)-soluble proteins in frozen non-fermented dough during frozen storage at －18 ℃

如图4所示，随着冻藏时间的延长，冷冻非发酵面团蛋白中巯基含量呈“上升-下降-上升”趋势。冻藏初期，可能由于面团本身与冻藏环境存在温差，使得冰晶生长与重结晶，较大冰晶对面团网络结构产生一定的机械破坏[4]，部分分子间二硫键断裂转而向巯基转化[13,23]，引起巯基含量上升；当冻藏5～20 d时，巯基总含量显著下降（P＜0.05），其水溶性巯基含量由0.36μmol/g降至0.14μmol/g，SDS溶性巯基则由0.81μmol/g降至0.59μmol/g。蛋白中巯基含量与α-淀粉酶活性之间可能存在正相关[24]，淀粉酶活性受到抑制，­巯基含量也下降。但随着冻藏时间的继续延长，冰晶逐渐长大及冷冻引起的浓缩效应加剧，致使埋藏在蛋白质分子内部的疏水基团暴露，引起二硫键-巯基交换反应[13,23]增加，使巯基含量又上升。

2.5 冻藏过程中力学性质变化

表 1 －18 ℃冻藏期间冷冻非发酵面团质构分析的变化

Table 1 Changes in TPA parameters of frozen non-fermented dough during frozen storage at －18 ℃

注：同列中不同字母表示差异显著（P＜0.05）。

由表1可看出，随着冻藏时间延长，冷冻非发酵面团硬度与胶着性均大体呈上升趋势，弹性呈小幅下降趋势，而黏聚性变化不显著。这些可能由于冻藏期间，冰晶的生长与重结晶作用对面团内部网络结构造成一定的机械破坏；再经解冻，水分发生迁移散失[5]，从而造成硬度、弹性等发生变化。此外，大量冰晶体的形成也会对淀粉（分子质量、分子结构、聚合度）产生一定的破坏[20,25]，进而影响面团的质构特性。

2.6 冷冻非发酵面团冻藏过程中的流变性质变化

面团动态流变学关系到产品的加工过程和最终品质，动态流变特性的3个主要参数：弹性模量G’，代表着物质的弹性本质；黏性模量G”，代表着物质的黏性本质；损耗角tanδ（tanδ =G”/G’）反映体系黏弹性的比例，tanδ值越大，体系中黏性所占的比例越大，体系表现为流体的特征；相反，tanδ值越小，弹性所占的比例越大，体系表现为固体的特征。恒定温度条件下的频率扫描，能反应面团分子结构方面的信息，冻藏期间冷冻非发酵面团频率扫描图谱如图5所示。

图 5 冻藏期间冷冻非发酵面团弹性模量G’（A）、黏性模量
G’’（B）与损耗角tanδ（tanδ =G’’/G’） （C）的变化

Fig.5 Changes in storage modulus, loss modulus and tan δ in frozen non-fermented dough during frozen storage at －18 ℃

由图5可看出，在恒定温度条件下的频率扫描范围内，相同冻藏时间和扫描频率条件下，冷冻非发酵面团G’总是大于G’’，这与已有的报道[3,9,26-27]一致。面团的损耗角tanδ随着扫描频率上升而均呈上升趋势，说明面团的G’比G’’变化幅度大，面团体系中高聚物的含量下降[20]。而在同一频率（0.1～20 Hz）下的G’和G’’几乎均随着冻藏时间延长而下降，在同一频率下的tanδ值相近且均高于空白组（除在15 d外），说明冻藏后，面团体系中所占黏性比例增加，弹性比例有所下降。这些可能是由于冻藏过程中冰晶逐渐长大，对面筋基质与其他组分产生破坏，如面筋胶束变细或断裂[28]，从而破坏了其网络结构，改变面团的黏弹性。此外，冰晶生长与重结晶通过改变面团组分的持水力而引起内部水分的重新分布，如从水合面筋中转移到冰相中[29]，以及冻藏过程中戊聚糖含量的变化也会影响面团的黏弹性[11-12,21]。

2.7 冷冻非发酵面团冻藏过程中的色泽变化

图 6 冻藏期间冷冻非发酵面团色泽的变化（－18℃）

Fig.6 Changes in color parameters of frozen non-fermented dough during frozen storage at －18 ℃

由图6可看出，冷冻非发酵面团经一段时间冻藏后，色泽也有一定变化。随着冻藏时间的延长，L*总体呈下降趋势，即白度有所下降，但变化几乎不显著（P＞0.05）；b*为正值，整体呈上升趋势，至10 d后，b*显著上升（P＜0.05），并在15 d后基本保持在同一水平。这些是由于冻藏过程中，大冰晶体的形成会弱化面筋网络，使一些淀粉与面筋分离而聚集在表面，以及面团含水量的下降等[20]，均会影响面团整体色泽[30]。此外，面团还含有许多酶类物质，如多酚氧化酶、淀粉酶、蛋白酶等，它们在冻藏过程中的酶活性变化，也会影响其色泽[31-32]。

3 结 论

随着冻藏时间的延长，直链淀粉含量整体呈下降趋势，还原糖含量逐渐上升，在冻藏20 d后基本持平，戊聚糖含量小幅下降；水溶性巯基与SDS溶性巯基含量均呈先上升后下降再上升趋势；硬度、胶黏性增加，内聚性变化不显著（P＞0.05），弹性下降；弹性模量G’与黏性模量G’’均有所下降，tanδ值相近且均高于空白组，表明经冻藏后，面团黏弹性均有所下降，且G’比G’’变化幅度大；色泽也有所变暗。综上所述，－18 ℃条件下经一段时间的冻藏在一定程度上使冷冻非发酵面团的品质下降。

参考文献：

[1] 卞东旺. 我国速冻食品行业发展的问题与对策[J]. 中国商贸, 2009(13): 150-151.

[2] 李亮亮, 郭顺堂. 我国速冻食品产业发展及存在的问题[J]. 食品工业科技, 2010, 31(7): 422-424.

[3] ANGIOLONI A, BALESTRA F, PINNAVAIA G G, et al. Small and large deformation tests for the evaluation of frozen dough viscoelastic behaviour[J]. Journal of Food Engineering, 2008, 87(4): 527-531.

[4] XIE Fengwei, YU Long, SU Bin, et al. Rheological properties of starches with different amylose/amylopectin ratios[J]. Journal of Cereal Science, 2009, 49(3): 371-377.

[5] BHATTACHARYA M, LANGSTAFF T M, BERZONSKY W A. Effect of frozen storage and freeze-thaw cycles on the rheological and baking properties of frozen doughs[J]. Food Research International, 2003, 36(4): 365-372.

[6] PHIMOLSIRIPOL Y, SIRIPATRAWAN U, TULYATHAN V, et al. Effects of freezing and temperature fluctuations during frozen storage on frozen dough and bread quality[J]. Journal of Food Engineering, 2008, 84(1): 48-56.

[7] RIBOTTA P D, LEON A E, ANON M C. Effect of freezing and frozen storage of doughs on bread quality[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2001, 49(2): 913-918.

[8] NAITO S, FUKAMI S, MIZOKAMI Y, et al. Effect of freeze-thaw cycles on the gluten fibrils and crumb grain structure of breads made from frozen doughs[J]. Cereal Chemistry, 2004, 81(1): 80-86.

[9] LERAY G, OLIETE B, MEZAIZE S, et al. Effects of freezing and frozen storage conditions on the rheological properties of different formulations of non-yeasted wheat and gluten-free bread dough[J]. Journal of Food Engineering, 2010, 100(1): 70-76.

[10] WOLT M J, D’APPOLONLA B L. Factors involved in the stability of frozen dough. Ⅰ. The effects of yeast type, flour type, and dough additives on frozen-dough stability[J]. Cereal Chemistry, 1984, 61(3): 213-221.

[11] MORRIS C F, MASSA A N. Puroindoline genotype of the US National Institute of Standards & Technology Reference Material 8441, wheat hardness[J]. Cereal Chemistry, 2003, 80(6): 674-678.

[12] MIGLIORI M, GABRIELE D. Effect of pentosan addition on dough rheological properties[J]. Food Research International, 2010, 43(9): 2315-2320.

[13] DONG W, HOSENEY R. Effects of certain breadmaking oxidants and reducing agents on dough rheological properties[J]. Cereal Chemistry, 1995, 72(1): 58-63.

[14] 贾玉涛. 不同来源淀粉的提取及糊化性质研究[D]. 泰安: 山东农业大学, 2007.

[15] 李合生, 孙群, 赵世杰, 等. 植物生理生化实验原理和技术[M]. 北京: 高等教育出版社, 2000.

[16] 时侠清. 间苯三酚分光光度法测定小麦戊聚糖新方法及其应用[J]. 安徽技术师范学院学报, 2005, 19(3): 6-10.

[17] ELLMAN G L. Tissue sulfhydryl group[J]. Archives of Biochemistry and Biophysics, 1959, 82(1): 70-77.

[18] 张来林, 黄文浩, 肖建文, 等. 不同储藏条件对大豆、稻谷蛋白中巯基和二硫键的影响研究[J]. 粮食加工, 2012, 37(3): 67-70.

[19] WHITTAM J H, ROSANO H L. Effects of the freeze-thaw process on α-amylase[J]. Cryobiology, 1973, 10(3): 240-243.

[20] SELOMULYO V O, ZHOU W. Frozen bread dough: effects of freezing storage and dough improvers[J]. Journal of Cereal Science, 2007, 45(1): 1-17.

[21] MA Fumin, XU Shiying, XU Meiling, et al. The influence of water soluble pentosan on viscoelasticity of gluten[J]. Journal of Food Engineering, 2012, 111(1): 166-175.

[22] ZHANG Yu, SIMSEK S. Physicochemical changes of starch in refrigerated dough during storage[J]. Carbohydrate Polymers, 2009, 78(2): 268-274.

[23] KUNINORI T, SULLIVAN B. Disulfide-sulfhydryl interchange studies of wheat flour. Ⅱ. Reaction of glutathione[J]. Cereal Chemistry, 1968, 45: 486-495.

[24] 周苏玫, 尹钧, 任江萍, 等. 转反义trxs基因小麦籽粒蛋白组分的巯基含量与α-淀粉酶活性的关系[J]. 作物学报, 2006, 32(6): 821-826.

[25] 余世锋. 低温和超低温预冷下大米淀粉凝沉特性及应用研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2010.

[26] HAYTA M, SCHOFIELD J D. Dynamic rheological behavior of wheat glutens during heating[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2005, 85(12): 1992-1998.

[27] LORENZO G, ZARITZKY N E, CALIFANO A N. Rheological characterization of refrigerated and frozen non-fermented gluten-free dough: effect of hydrocolloids and lipid phase[J]. Journal of Cereal Science, 2009, 50(2): 255-261.

[28] BAIER-SCHENK A, HANDSCHIN S, von SCHÖNAU M, et al. In situ observation of the freezing process in wheat dough by confocal laser scanning microscopy (CLSM): formation of ice and changes in the gluten network[J]. Journal of Cereal Science, 2005, 42(2): 255-260.

[29] BOT A. Differential scanning calorimetric study on the effects of frozen storage on gluten and dough[J]. Cereal Chemistry, 2003, 80(4): 366-370.

[30] 胡瑞波. 小麦面粉与面条色泽的影响因素及其稳定性分析[D]. 泰安: 山东农业大学, 2004.

[31] SUN D J, HE Z H, XIA X C, et al. A novel STS marker for polyphenol oxidase activity in bread wheat[J]. Molecular Breeding, 2005, 16(3): 209-218.

[32] HATCHER D W, DEXTER J E, ANDERSON M J, et al. Effect of blending durum wheat flour with hard white wheat flour on the quality of yellow alkaline noodles[J]. Food Chemistry, 2009, 113(4): 980-988.