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    食品伙伴網服務號

    提高冷凍面團質量的技術

    放大字體  縮小字體 發布日期:2023-06-26  來源:食品伙伴網食品研發創新服務中心  作者:烘焙食品聯盟
    核心提示: 一、小麥粉 應選擇面筋蛋白含量較高的小麥粉, 提高面筋的強度, 減弱冰晶和谷胱甘肽對面筋網絡造成的傷害。有研究發
     一、小麥粉
     
    應選擇面筋蛋白含量較高的小麥粉, 提高面筋的強度, 減弱冰晶和谷胱甘肽對面筋網絡造成的傷害。有研究發現高筋粉制得的冷凍面團的綜合品質最好, 低筋粉最差。當小麥粉的沉降值為44.8mL、降落數值為637 s、濕面筋的質量分數為36.0%時,這種小麥粉適合制作冷凍面團包子。
     
    向面粉中添加馬鈴薯粉、豆渣粉、魔芋粉能夠改善冷凍面團的品質, 豆渣粉可以減弱冷凍過程中面筋的弱化,魔芋粉可以抑制冰晶的生長,這三者的使用還能夠減少面團中水分的轉移,增強面筋網絡強度,在提高抗凍性的同時還增加了包子的營養。
     
    二、添加劑
     
    與新鮮面團制品相比,冷凍面團制品存在發酵時間長、體積小、質構性能差、口感降低等問題。食品添加劑在冷凍面團品質改善方面發揮著極其重要的作用。目前,常用的食品添加劑主要有酶制劑、乳化劑、變性淀粉、食品膠等。還有一些新型抗凍添加劑,如冰結構蛋白( ISP 或AFP) 和冰核蛋白等。它們通過不同的作用機理,保護酵母和面團結構,從而改善冷凍面團的品質,提高了冷凍面制品的質量。
     
    (一)酶制劑
     
    酶制劑是一種天然、安全的食品添加劑,它可以有效改善面團在冷凍儲藏過程中的流變學特性。常用的酶制劑有纖維素酶、脂肪酶、葡萄糖氧化酶、木聚糖酶等。谷氨酰胺轉氨酶是一種能夠催化蛋白質分子內或分子間發生;D移的酶類。
     
    Bernadetta 等研究表明當谷氨酰胺轉氨酶的添加質量分數為4.5 mg /300 g 面粉時,冷凍面團糕點的感官品質顯著改善,質量分數增加到7.5 mg /300 g 面粉時,賴氨酸得到了很好的保護,糕點的營養價值提高了。
     
    陳書明研究也發現谷氨酰胺轉氨酶能顯著提高冷凍面團發酵力、酵母存活率,增加面包比容和柔軟度。陳書明等還得出α-淀粉酶、木聚糖酶等酶制劑能有效改善面團品質。
     
    (二)乳化劑 
     
    常用到的乳化劑有硬脂酰乳酸鈉、卵磷脂、單甘酯及蔗糖酯等,乳化劑的添加能提高面團的韌性與延伸性,其中硬脂酰乳酸鈉雖然對面團力學性質影響較小,但它可以明顯提高產品的感官品質。
     
    乳化劑的親油基和親水基可以分別與麥谷蛋白和麥醇溶蛋白結合,提高面團的發酵能力、持氣性,還可以與脂肪、淀粉結合,提高面團的凍融穩定性,減少水分的遷移,乳化劑也能夠抑制淀粉的老化,從而減少因淀粉老化導致包子面皮發硬的現象;乳化劑與淀粉結合形成不溶性復合物,阻礙淀粉的重結晶,使面團中水的表面張力減少,冰晶形成更小的結構,最終減少面筋網絡結構的損傷。
     
    (三)親水膠體 
     
    親水膠體可以與谷蛋白和結合水結合形成親水性復合物,提高面團的持水性,減少水分遷移,因此冷凍面團中加入親水膠體可以最大限度地減少凍融循環對面團結構的破壞并保持其流變性質。
     
    Ferrero 等在研究中發現分別使用黃原膠和果膠時,觀察到較低的水分遷移率。因此,冷凍面團產品的總體冷凍保存效果可取決于親水膠體的類型、溶解度、劑量、持水力、流變學性質以及它們在冷凍和冷凍儲存期間與其它成分的協同效應。
     
    萬金虎發現黃原膠、K-卡拉膠、魔芋膠和瓜爾豆膠對小麥粉品質、冷凍面團流變特性及其微結構、冷凍面團冷藏穩定性以及其產品速凍水餃品質有影響。添加親水膠體能夠改善面團的粉質特性,添加1% ( w/w) 魔芋膠的面粉吸水率提高了7.9%,而添加1%( w/w) 的黃原膠對面團穩定時間的作用效果最佳,穩定時間提高了7.4 min。
     
    食品膠體具有良好的穩定性、持水性、增稠性,可控制水分子在食物基質中的遷移,面團在凍結過程中,膠體減少了可移動水量,從而阻礙了大冰晶的形成。冷凍產品的最終質量高度依賴于冰晶的形態,因為冷凍會對食品基質的微觀結構造成不可逆的損害。因此需要控制過冷和冰核溫度,抑制和誘導固化,從而改善食品工業和家庭保存中的冷凍干燥、冷凍濃縮、冷凍保存、結冰和冷藏能量等技術難題。
     
    冰結構蛋白( ISP) 是從植物和微生物中分離出來的,可提高冷凍面團的耐凍性。冰結構蛋白能夠通過抑制冰晶生長、重結晶及增強面團中面筋蛋白質網絡結構兩個方面改善冷凍面團品質。
     
    Zhang 等從燕麥中提取ISP 加入冷凍面團中發現,酵母發酵能力提高,冷凍面團中的可凍結水含量降低,面筋基質破壞較少,最終改善了饅頭質量。
     
    Zhang 等研究發現在冷凍面團中加入從胡蘿卜中分離出的ISP,在凍融循環期間,酵母死亡率降低,冰結晶也被延遲,冷凍面團的持氣能力提高。Ding 等從大麥中分離出ISP,發現冷凍后面團的表觀比熱增加,可凍結水含量降低而熔化溫度增加。
     
    面團在冷凍和冷凍貯藏過程中,冰成核是形成冰的主要途徑,且發生在較溫暖的溫度下。冰成核劑( INA) 主要降低冷凍面團過冷度,抑制大冰晶形成對面筋網絡結構造成的破壞。Li 等發現用玉米蛋白為基礎的冰成核薄膜( INFs) 包裝冷凍面團時,水的成冰溫度由-15 ℃升高到-6.7 ℃,經過5 次凍融循環后,對面團中水分損失減小。
     
    (四)抗凍劑( AFP)
     
    抗凍蛋白可以降低水的冰點和抑制冰晶形成,并防止冷凍儲藏期間的重結晶。近年來由于它們的有利特性,研究人員對AFP 在改善冷凍食品性質中的應用進行了大量研究。
     
    劉玫通過畢赤酵母異源表達了三種不同特性的重組抗凍蛋白( rAFPs) ,研究發現rAFPs 通過修飾冰晶形態和抑制冰晶重結晶減少了冰晶形成和重結晶對酵母細胞和面筋蛋白網絡結構的破壞,保護了面團的發酵性能,縮短了其醒發時間,并抑制了可凍結水含量的增加,進而改善了面包的比容和質構性質。
     
    姬成宇等發現添加抗凍蛋白對冷凍面團亞基無影響。隨著凍藏時間的延長,二級結構中分子間β- 折疊含量增大,β-轉角含量減小,抗凍蛋白能夠抑制二硫鍵的斷裂和二級結構的變化,減少冰晶的重結晶,防止面團的水分散失,維持面團的持水能力。
     
    (五)變性淀粉
     
    變性淀粉可以減少面團中水分的移動, 增加結合水的含量,減輕冷凍對面筋網絡結構造成的損傷,王亞楠等測定了添加不同量醋酸酯馬鈴薯淀粉的面團持水力,證明醋酸酯馬鈴薯淀粉能夠增加面團的持水力,且持水力隨添加量增大而增大。包子在儲存時存在湯汁外滲現象,可以在與餡料接觸的面皮表面用磷酸酯雙淀粉變性淀粉做隔離膜,達到阻礙湯汁外滲的目的,而且保證了包子良好口感[14]。
     
    (六)其他添加劑 
     
    葉鵬等發現,海藻糖、甘油和脯氨酸添加量分別為2.23%、3.43% 和1.55%,酵母存活率及發酵力能夠大幅提升。
     
    尹曉潔等研究藻酸丙二醇酯對冷凍面團的影響,結果表明當添加量為0.2%時,冷凍面團的內部結構穩定,拉伸特性最好,冷凍面團流變特性得到改善。
     
    胞外多糖( EPS) 是微生物在生長代謝過程中分泌到細胞外的粘液或黏附在細胞表面的莢膜。乳酸菌是食品級微生物,因此高產胞外多糖的乳酸菌在食品行業中具有較強的競爭力。
     
    湯曉娟利用激光聚焦顯微鏡( CLSM) 和掃描電子顯微鏡( SEM) 對新鮮和冷凍面團的微觀結構進行了觀察,結果表明低溫產EPS 酸面團促進了面團中面筋交聯,延緩了冷凍造成的面筋網絡破壞和淀粉顆粒的溶出,保護了冷凍面團的網絡結構,提高了冷凍面團的穩定性,有效延緩了冰晶造成的面團水分遷移。
     
    添加劑能夠改善酵母活力、面團結構、面團流變特性和面團水分特性,最終提高冷凍面團品質。
     
    三、基因工程
     
    研究表明,細胞內的幾種化合物含量影響細胞對凍融壓力的耐受性,這些化合物包括海藻糖、甘油、脯氨酸及精氨酸、天冬氨酸、谷氨酸等帶電荷氨基酸。
     
    Sun 等通過表達Mal62 基因增加胞內海藻糖含量,進而提高細胞的抗凍能力。Dong 等通過敲除基因NTH1 增加細胞內海藻糖含量,進而提高細胞的抗凍能力。
     
    甘油脫氫酶( GDH) 主要參與甘油的代謝過程,Izawa 等將GDH 基因敲除,從而增加胞內甘油含量,使細胞存活率增大。
     
    Tsolmonbaatar等將PRO1 基因突變,從而使菌株胞內脯氨酸含量增加,進而增加細胞的抗凍作用。精氨酸酶由CAR1 基因編碼,Shima 等通過敲除CAR1 基因,證實了胞內精氨酸含量的積累會增加細胞的抗凍性。
     
    Sasano 等在酵母細胞中過量表達POG1 基因,在高蔗糖條件下顯著改善酵母發酵性能,而去除POG1 基因顯著增強酵母的凍融脅迫耐受性。
     
    Liu 等發現過量表達SNR84 基因,高蔗糖的面團中的酵母表現出更高的抗凍性和較強的發酵能力。Nakagawa 等研究發現PDE2 基因具有更好的遺傳特性,用克隆技術過量表達能使酵母具有更好的冷凍脅迫耐受性。
     
    上述研究有助于改善冷凍面團的質量,但消費者更容易接受沒有外源基因的產品。所以基因突變有更廣闊的發展空間。
     
    四、酵母選育
     
    菌種選育目標是,既能保持面團中酵母發酵力,又要保證經長期冷凍保藏,解凍后發酵力不降低。普通商業酵母在低溫條件下易受冷凍破壞且解凍后不能保留應有的發酵力,從而影響發酵面制食品的風味和口感,因此需要采用耐凍性能好的酵母制作冷凍面團。
     
    陳君等對釀酒酵母進行誘變處理,篩選出一株抗凍酵母菌種AFY-1,面團在-20 ℃條件下凍藏70 d 后,抗凍酵母AFY-1 的平均醒發速度和發酵力分別保持在冷凍前的60.2%和87.9%,遠高于原始酵母的9.2% 和15.1%?箖鼋湍窤FY-1 具有較強的冷凍溫度適應性、凍藏穩定性和發酵能力,可用于冷凍生胚的加工。
     
    薛美翠等發現,菌株Y-3漢遜德巴利酵母( Debaryomyces hansenii) 和菌株H-1釀酒酵母( Saccharomyces cerevisiae) 進行混合發酵,面團抗冷凍性能、發酵力和食用安全性都有提高。
     
    湯曉娟從中國傳統酸面團中篩選出的一株高產EPS的Weissella confusa QS813 可以成功制備出產糖量高、產酸低的純種發酵酸面團,高產EPS 酸面團可以有效改善冷凍饅頭面團品質。
     
    張玲等選育出了F型面包酵母S.cerevisiae X-003 并對其耐冷凍性能進行研究。結果表明,X-003 經3 周的冷凍保藏后,存活率仍保持在80%以上。
     
    五、新型冷凍面團技術
     
    在控制面團冷凍過程中冰晶的形成和分布時,可以使用新的冷凍技術。其中超聲輔助冷凍( UAF)已被研究用于促進冰成核和晶體生長。
     
    目前,改善面團質量有三種方法: 
     
    改善冷凍過程中的傳熱速率,如加氫或流動冷凍; 
     
    改變食物材料的特性,如加入冰核蛋白和抗凍蛋白; 
     
    輔助凍結方法,可改變冷凍過程中食物材料的成核、晶體生長和成核速率,如高壓冷凍、微波輔助冷凍、射頻輔助冷凍、磁冷凍和電解凍等。
     
    Huang 等研究顯示,在288 和360 W 下使用UAF 技術,面團的總冷凍時間減少了11% 以上,同時,由于細小的冰晶的形成,面團的彈性和感官特性也顯著增加。
     
    Comandini、Kiani、Cheng 等得出超聲波降低了冷凍食品成核過程中的過冷度。Kiani 等發現UAF 可以在-20~4 ℃的溫度范圍內增加乳酸菌細胞的活力,改善冷凍質量。
     
    超聲輔助冷凍雖然是新型冷凍技術,但在冷凍面團中的應用非常有限,可以加深這方面的研究。許多創新技術如壓力輔助冷凍、磁共振輔助冷凍、靜電輔助冷凍等仍處于開發階段,而對于其他技術,在食品行業推廣的最大障礙是成本高。
     
    來源:食品伙伴網食品研發創新服務中心
    編輯:fmt1592210117

     
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    關鍵詞: 冷凍
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