禚 悦 张士凯 王 敏 吴 澎

(山东农业大学食品科学与工程学院；山东省高校食品加工技术与质量控制重点实验室，泰安 271018)

冷冻在面面团是指制品的制作过程中，为了方便贮存与运载，通过冷冻技术加工而得的半成品。将半成品冷藏处理，等需要使用的时候再将其解冻，而后进行剩余的生产加工流程[1]。

传统的面制食品加工一般有两种模式：第一种是现场制作与销售，这种模式下很难实现集约化经营，而且生产出的食品质量参差不齐，难以做到标准化；第二种是在集中生产、统一加工成品后，配送至各区域进行销售，然而在运输、贮存过程中会对食品新鲜度、风味等造成影响，使得产品品质下降[2]。冷冻面团的出现，在成型、醒发、烘烤等环节中加入冷链工序，能够使面包前期的加工操作与后期烘烤工序分离，突破传统生产模式的制约，能够使产品做到规模化、标准化生产的同时，还保证了产品的品质[3]。

冷冻面团具有较强的优越性，能够在保证质量同时减少生产成本和劳动力。目前已经被用于国内外烘焙行业，在全球得到迅速发展[4]。

随着我国食品行业的急速发展，冷冻面团在食品加工中的应用成为了研究的热点。本文总结了国内外学者对冷冻面团品质及其影响因素的研究，分析了目前冷冻面团在理论研究及应用方面存在的问题，在此基础上对我国冷冻面团的研究方向进行了展望，为更好地实现其工业化发展提供参考。

1 冷冻面团品质的影响因素

通常来说，在面团冷冻储藏过程中其品质会受到诸多因素的影响，例如，温度波动较大会导致面团的蛋白质结构被破坏，面制品的质量也会由于水分的丢失导致开裂，严重影响到冷冻面团制品的品质，因此对冷冻面团品质影响因素的研究至关重要。

1.1 小麦粉筋力

小麦粉是冷冻面团主要的成分，其功能是使面团具有持气性、黏弹性。小麦粉筋力的大小是衡量面团冻后质量的关键参数。陆婕等[5]通过研究发现高筋面团的发酵活力高于低筋面团。黄敏胜等[6]研究发现小麦粉的筋力对于面团质量的影响远大于蛋白质含量的影响。不同的产品所需的最佳面粉筋力有所不同。根据需要，在制作中式面点或面包时，为了获得较高的面筋强度，在制作时应选择具有良好筋力强度的高筋粉[7]，在较低温度下，也可通过较强的面筋网络降低对面团持气性的破坏力度。

1.2 淀粉

通过扫描电镜观察冷冻糯米淀粉的老化特性和网络结构发现，在冷冻贮藏过程中低温环境对直链淀粉重结晶起到了促进作用，使支链淀粉最终形成了有序的晶体结构[8，9]；叶晓枫等[10]利用液氮环境速冻面团测定解冻面团直链淀粉含量得出，在第5天时直链淀粉含量下降剧烈，长时间冻藏使直链淀粉含量波动下降；张华等[11]通过直接提取小麦淀粉进行冻藏研究发现，经冻藏后表面受损的小麦淀粉颗粒，会增加溶解度和黏度，降低膨胀力和糊化温度，表明冻藏后的淀粉颗粒形态、理化性质均发生了明显变化。

通过分析不同仪器与方法对不同种类的淀粉实验结果，可以发现，冷冻储藏对于小麦淀粉的基本组成、微观结构、晶体结构、糊化特性和热力学特性都产生了一定的影响，并且进一步影响小麦粉的蒸煮特性和烘烤特性。在今后研究中我们可以利用淀粉与果胶的协同作用，利用复配体系提高淀粉质构的硬度与弹性，对冷冻面团性能起到更好的保护作用。

1.3 蛋白质

面团加工过程中，冷冻储藏能够影响面筋蛋白、麦谷蛋白和麦醇溶蛋白的二级结构，使其分子质量发生改变，最终对冷冻面团的品质特性及产品质量造成影响。潘治利等[12]通过对饺子皮中的麦谷蛋白冷冻、解冻循环过程结构以及功能特性进行研究，发现麦谷蛋白二级结构中无规则卷曲和α-螺旋含量均减少，同时蛋白质功能特性呈现出降低趋势；赵妍等[13]通过实验观察小麦蛋白质在4个储藏微环境中其二级结构的变化，结果发现贮存时间的延长，会使蛋白质二级结构的α-螺旋和β-转角减少，β-折叠增多，同时三者之间能够相互转化；李学红等[14]的研究中，将面团放于-18 ℃环境下进行冷冻储藏，研究小麦蛋白中的醇溶蛋白与麦谷蛋白及其二级结构的变化，发现α-螺旋和β-转角减少，β-折叠增多，并且对面团的弹性、黏性等均产生影响。另外，研究人员还利用高效液相分子排阻色谱(SE-HPLC)对面筋蛋白分子质量进行定量分析，发现冻藏后可溶性蛋白含量明显增加，并进一步验证了麦谷大分子蛋白(GMP)在冻藏过程中发生解聚[15]。

1.4 水分

冻藏期间温度的波动会引起水分重结晶，破坏面筋蛋白结构，使冷冻面团品质下降[8，9]。冷冻面团在冻藏过程中，随着冻藏时间的延长，冷冻面团表面水分发生干耗，内部水分缓慢移动到表面，造成面团中水分的丧失[16]，随着时间的延长，水分减少使得表面产生裂纹，影响冷冻面团品质及外观。温度波动时，冷冻面团中冰晶不断出现融化重组，发生重结晶，而重结晶产生的冰晶通常较大，会破坏面筋网络结构，从而影响冷冻面团及成品品质[17，18]。研究发现胞外多糖可提高冷冻面团面筋的含水量，延缓面筋的脱水以及面筋基质中束缚水的迁移速率[19]。另外将不同取代度的羧甲基纤维素钠添加到冷冻面团中能使面团中结合水的含量增加，高取代度的羧甲基纤维素钠抑制冰晶形成的效果更好[20]。

在面团制作过程中，小麦蛋白需要水的作用才能形成面筋，冷冻时温度波动会使水分会形成冰晶，影响水和蛋白质之间的相互作用，对面团的发酵特性、面筋的网络结构造成破坏，导致成品质量下降。在以后的研究中，应创新冷冻技术，适当控制冷冻贮藏时的温度，加强冷冻室的恒温效果，减少温度波动，削弱水分在面团中的迁移，改善冷冻质量。

1.5 酵母

酵母发酵过程中产生CO2使面团膨胀，生成的其它产物使面包具有丰富的香气及良好的色泽。而在冷藏时，酵母细胞中的水分会形成冰晶，如果温度起伏较大会导致重结晶现象，使冰晶体积增大，面筋网络遭到严重的损坏，破坏酵母，降低其产气能力，最终降低产品质量[21]。

目前，市面上酵母的种类有很多，由于产品需要的不同选择也不同。Wolt等[22]发现，制作即用面团时，使用干酵母的最初醒发时间要比用鲜酵母短一些，若是在储藏时间较久的面团中，干酵母的醒发时间却要长一些。散装液态酵母可更好地与小麦粉混合，减少预发酵所需时间，代谢活动降低，提高其抗冻能力[23]。另一方面，通过酵母添加量的增加来弥补酵母因冷冻而受的损伤，通常情况要比常规量多0.5倍。制作冷冻面团的酵母不一样，各方面特性也不同，最终生产出的馒头在质构特性、色度、比容以及感官等方面都有明显差异；总的来看，低糖和耐糖型的活性干酵母制成的馒头各方面品质更好、更稳定[24]。

在冷冻面团加工过程中，酵母的冷冻损伤是造成成品质量下降的主要因素。在储存和运输过程中，温度的剧烈波动会导致冰晶尺寸的增大，加剧了冷冻对酵母的损害，降低其冷冻耐受性，使面团结构遭到破坏，导致面团品质下降。因此减少酵母在冷冻过程中的损伤，提高其抗冻性，是改善冷冻面团质量的重点研究内容。

1.6 加工工艺

在面团加工过程中，许多工序对产品的品质有很大的影响，例如和面和冷冻是冷冻面团生产过程中重要环节，其成功与否将能够直接影响面团品质。和面应注意加水比例，过多过少均会影响成品质量[25]。冷藏技术可使面团长时间储存，有利于运输储藏，但低温会降低成品面包品质。在冷冻面团加工时，为了获得更高品质的产品，有效控制冷冻速度和时间是非常有必要的。冷冻储藏时，速冻和缓慢冷冻都会形成冰晶，缓慢冷冻使水有足够的时间从细胞中流出，形成细胞外冰，导致酵母细胞脱水，影响酵母活力及面团结构。随着冷冻速度的增加，面团基本成分的损失会减少，而且采用速冻产生的冰晶很小，几乎不会损坏组织，对冷冻面团的成品品质影响也很小。目前，冷冻前的预发酵和冷冻系统在冷冻工艺中的研究最多。在冷冻前不进行发酵或者采用快速发酵的方式都能够使后续冷冻工艺中酵母的敏感性下降、抗冻性能够更好[26，27]。王显伦[28]通过实验记录冷冻面团裂纹、皱缩随发酵时间的发展关系，发现面团最佳的发酵时间为10 min。

1.7 改良剂

与新鲜面团制品相比，冷冻面团制品存在发酵时间长、体积小、质构性能差、口感降低等问题[29，30]。改良剂的使用在冷冻面团品质改善方面极其重要，对使用的酵母、冷冻面团的水分以及冷冻面团等方面均能起到很好的保护作用，从而提高了冷冻面团的成品质量。目前，常用的改良剂主要有食品胶、乳化剂、酶制剂、变性淀粉、抗冻剂。

1.7.1 食品胶

食品胶是一种可溶于水形成凝胶的食品改良剂，有增稠、黏合、胶凝和稳定等作用[31]，含亲水基团可使面团中形成高分子复合物，使面团具有良好的流变特性[32]。面团在冻结过程中，食品胶的存在能够减少可移动水量，避免大冰晶的大量形成，进而减弱冰晶对酵母细胞以及面筋网络的破坏程度[33，34]。

黄原胶是食品加工中常用的食品胶，具有很强吸水性，对面筋蛋白具有很好的保护作用。黄原胶的网络结构在面筋蛋白体系中有一定的支撑作用，可弥补面筋蛋白在面团冷冻过程中所受到的伤害。另外，黄原胶不仅能与麦谷蛋白形成复合网络结构，还能够通过吸水性使水分分散在面筋蛋白网络结构中，阻碍冷冻过程中冰晶的长大与迁移，进而提高面筋蛋白的冷冻稳定性[35]。

研究发现，黄原胶可以改变面团的持水性与流变特性，从而对面团在冷冻时造成的质地恶化进行修复，使最终产品硬度降低[36]。另一方面，黄原胶能够降低冷冻熟面的糊化温度，减少熟化过程需要的能耗，可对成品质构进行改善[37]。但是，在某些加工过程中使用黄原胶效果并不明显，而且其不适用于间断式烘烤方式[38]。在以后的研究中，通过添加魔芋胶、果胶、瓜尔胶等，利用它们的协同作用，可以最大程度地提高面团的保水能力，减少自由水的重结晶数量，降低冻融循环对冷冻面团的负面影响，使成品具有更好的质构。

1.7.2 乳化剂

乳化剂是一种表面活性剂，能形成不溶复合物，可有效降低淀粉老化的程度，使面团柔韧性提升，从而使得加工成的食品疏松柔软[39]。乳化剂可减少大冰晶的形成，保护酵母细胞，减少面筋网络结构的损坏[40]。Selomulyo等[41]研究发现复配乳化剂对冷冻面团品质的改善要比单一乳化剂效果好。我们应充分利用复配乳化剂的协同作用，加强冷冻面团蛋白质网络结构的形成，增强面团面筋的弹性和拉伸性，减少水分的散失和冻裂现象，提高产品质量。

1.7.3 酶制剂

酶制剂是从生物体中提取的有酶特性的蛋白质，是一种天然、安全的食品添加剂，能催化冷冻面团加工中的某些反应，使面团的流变学特性得到改善，提高成品质量。通过使用酶制剂，在冷冻面团与烘焙产品的质量改善方面都取得了特别好的结果。在没有加酶制剂的冷冻面团中，组织结构不均匀，冻裂现象比较严重，蛋白质之间的网络结构比较差，面筋弹性和延展性不好，拉伸性能也随之下降。这样做出的成品有裂纹，内部组织差，不细腻，弹性差，没有嚼劲。

谷氨酞胺转氨酶是一种能够催化蛋白质分子内或分子间发生酞基转移的酶类。蛋白质或多肽之间发生共价交联使得蛋白质的胶凝能力、持水力和热稳定性等发生变化，改善了蛋白质的结构以及功能性质。在和面时添加谷氨酰胺转氨酶可增强面筋筋力及胶凝能力，降低冰晶对面筋网络的破坏程度，提高冷冻面团发酵活力[42]。杨选等[43]研究指出添加谷氨酰胺转氨酶的冷冻面团中醇溶蛋白以及谷蛋白含量显著下降，冻融循环后非发酵面团的深层结合水相对含量增大。

淀粉酶可以将小麦粉中的破损淀粉分解成糊精、麦芽糖或葡萄糖等此类更简单的化合物，为酵母提供较多的营养物质，满足酵母发酵的需要，从而可提高冷冻面团中酵母的发酵特性，能够使酵母更好地繁殖与生长，成品更加疏松柔软[44，45]。添加α-淀粉酶可使蛋白质的空间结构发生变化，使冷冻面团制品感官品质发生明显改善，添加0.01%淀粉酶可以显著增强冷冻面团筋力以及增大面包体积[46，47]。另外，岑涛等[48]的实验发现在冷冻面团中加入一些木聚糖酶能够有效改进其延展性、面筋弹性。

随着人们对食品安全问题的关注，食品添加剂的安全问题越来越受重视，但酶制剂在烘烤过程中会失活，被认为对人类健康是安全的。在以后研究中，可加强其他生物酶制剂对冷冻面团品质影响的研究，以及进一步研究酶制剂与其他食品添加剂的混合增效作用，有效预防食品添加剂超标现象。

1.7.4 抗冻剂

抗冻剂能对冷冻面团中的酵母起到很好的保护作用，增强酵母的发酵活力，而且其在抑制冷冻面团水分迁移流失方面效果显著，进而可以阻碍冰晶以及重结晶的形成，保护面筋网络结构，提高冷冻面团品质。常用的抗冻剂有抗冻蛋白、海藻糖、F-99等。

1.7.4.1 抗冻蛋白

抗冻蛋白又被称为冰结构蛋白，是一类由某些生物体为抵御外界环境变化所产生的多肽，能够有效抑制冰晶生长[49]。研究发现将不同来源的抗冻蛋白添加到冷冻食品中，可以延长冷冻食品的储藏时间，提高解冻质量[50-53]。Zhang等[54]研究发现添加了燕麦抗冻蛋白的面团具有较强的发酵力，面筋基质没有受温度的波动和冷冻的破坏，面团的结构特性增强了，但随贮藏时间的延长，改善作用逐渐降低。姬成宇等[55]研究表明抗冻蛋白能够抑制二硫键的断裂和二级结构的变化，减少冰晶的重结晶，防止面团的水分散失，维持面团的持水能力。抗冻蛋白对冷冻面团有很好的保护作用，并且与其他添加剂或食品本身没有反应[56]。抗冻蛋白虽能够提高面团的发酵力，在冷冻食品中具有广阔的发展空间，然而现阶段实现抗冻蛋白工业化生产仍然具有很大的困难，而且抗冻蛋白生产成本高也是需要解决的重要难题。

1.7.4.2 海藻糖

海藻糖化学性质非常稳定，具有很强的抗脱水作用，可以有效地防止生物膜、蛋白质等在寒冷环境下遭受损伤[57]。海藻糖有内源和外源之分，酵母的抗冻能力主要与内源海藻糖有关。内源海藻糖含量越高，酵母细胞的抗冻性则越强。外源海藻糖则在为酵母提供能源的同时配合机体冷冻应激反应，对受损细胞进行修复。内源海藻糖与外源海藻糖均能减小细胞受冷冻损伤的程度[58]，但内源海藻糖比外源海藻糖抗冻效果好。关于海藻糖的抗冻机理目前还没有确定，较认可的有“水替代”、“玻璃态”或“优先排阻”三种假说[59]。但海藻糖作为一种非还原性双糖，无毒无害，具有抗寒抗旱特性，能对酵母细胞活性起到很好的保护作用，从而能够提高面团的发酵能力，改善冷冻面团制品的品质，是一种很好的面团改良添加剂。

1.7.4.3 F-99

F-99是一种专为低温冷冻面团法生产面包而研制的食品改良剂，适用于非完全发酵和完全发酵的冷冻面团，可以稳定面筋网络结构，增强酵母的抗冻性能，提高面团的持气能力，延长冷冻面团的储存时间[60]。

2 冷冻面团研究存在的问题及措施

我国冷冻面团技术工艺仍还处于探索和改进过程中。在生产过程中，经冷冻面团生产的食品与门店现场制作的产品相比较，前者更容易萎缩、硬化、开裂、变色等。目前，冷冻面团存在的主要问题是酵母抗冻性弱和面团的持气能力降低。

2.1 酵母的抗冻性弱

酵母的适宜生长在20～30 ℃环境下，而冷冻面团需在-18～-40 ℃环境下加工，温度不适合生长。而且酵母细胞内的水形成结晶，冷藏越久结晶越大，面团受到更严重的机械损伤，易使面团出现开裂现象。若冷藏温度波动大，会对酵母造成二次伤害，使酵母细胞损坏更多，同时酵母细胞存活率下降，且存活的酵母活性、发酵力以及产气能力均会下降。如果面团反复冻融，各项指标均会下降。冷冻面团在解冻的时候会释放谷胱甘肽，这种成分损坏面筋网络结构，减弱其持气性和骨架支撑力。因此，在冷冻面团制作过程中应选择适合的耐冻酵母以降低其在冷冻过程中的损伤程度，还可通过使用添加剂的方式来改善酵母的抗冻性，而且添加剂还可以保持面团的流变学和热物理性质，提高酵母的抗冻性和发酵能力。优化冷冻储存条件也能够对酵母的活性以及面团网络结构起到保护作用，从而可将因冰晶引起的冷冻损害减弱。此外，诸如超声波辅助冷冻之类的新型冷冻技术可以同时加速冷冻过程，并产生细而均匀的冰晶，从而保护面团网络结构。

2.2 冷冻冷藏使面团的持气能力降低

面团在冷冻储藏过程中，由水产生的冰晶破坏了面筋结构，使得面团持气性降低。为提高冷冻面团的持气能力，采取改进冷冻工艺、添加面团品质改良剂和对酵母进行防冻保护等措施，可得到一定改善。冷冻工艺方面，采用先进冷冻设备，减小温度波动，降低冰晶对面团的损害。针对面团改良剂，可以分析多种配比用量使用时的改善情况，得出最优选择。还可以添加面筋，修补损伤的面筋网络加强骨架支撑力，改善面团持气性。二乙酰酒石酸单双甘油酯是常用的面包品质改良剂，它能够与面筋中的亲水基团和疏水基团连接，构建新的面团网络结构，使面团的搅拌持气性提升，增大面包体积，防止塌陷[61]。

3 展望

我国冷冻面团技术自从得到广泛认可以来，得到了飞速的发展。目前，冷冻面团在国外的研究较为深入，在国内虽发展的也非常迅速，但对其体系的研究还不够成熟全面，最终冷冻产品的质量仍然不及新鲜产品，促进我国食品加工向工业化与标准化方向发展，满足人们对食品新鲜度和安全性的不断追求，必将是今后冷冻面团的重点发展方向。

在以后的研究中应注意提高酵母的冷冻耐受性，同时优化冷冻速度并避免温度波动，使酵母活性很好地保持并防止冷冻面团中水分的重结晶。此外，新颖的冷冻技术可以加快冷冻过程并改善传热和传质，例如超声辅助冷冻已显示出对面团性能和细胞活力的积极影响，但是目前研究极少，其作用规律和影响机制还有待于更深层次的研究，以提高冷冻面团的品质以促进工业及标准化生产。目前已有方法主要是单独使用的，可以将这些方法结合使用来进一步提高酵母的活力，保护面团网络结构并为最终产品提供更新鲜的口感。