冷冻面团由于方便贮存、运输，便于家庭和便利店新鲜食用[1]，近年来在速冻食品行业迅速崛起。冷冻面团冻结过程中，冰晶的生长容易破坏面筋蛋白结构，淀粉颗粒分离，出现皱缩、裂纹等现象；贮存过程中容易出现失水、解冻后面团色泽、质地发生明显变化等现象，最终导致冷冻面制品的品质下降[2]。因此如何提高面团冷冻后的品质稳定性成为影响冷冻面团的重要因素。
微孔淀粉是一种新型的变性淀粉，它是由原淀粉在不经糊化的前提下，利用淀粉酶或酸水解，将其制成表面布满孔洞的淀粉颗粒[3]。与天然淀粉相比，微孔淀粉具有较大的比孔容、比表面积，低的堆积密度、颗粒密度及良好的吸水、吸油、分散等优良性能[4]。许多学者对微孔淀粉进行改性及优化，GUO等[5]对酶解后小麦和玉米淀粉的结构及特性进行对比发现，与小麦淀粉相比，玉米淀粉更容易水解，从而形成大量更大更深的孔隙，且玉米微孔淀粉的吸附能力远大于小麦微孔淀粉；吴立根等[6]在微孔淀粉制备及对速冻水饺品质的影响研究中对微孔淀粉进行化学改性，以弥补它结构上的不足，发现微孔淀粉对功能性物质吸附量可达到原淀粉的2.5～4.3倍，而再次改性后微孔淀粉的吸附量可达到原淀粉的3.0～7.5倍，通过在饺子皮跟饺子馅中添加一定比例的多孔淀粉可以改善水饺的品质。田龙等[7]在微孔淀粉的半干法制备条件及其理化特性研究中发现，与原淀粉相比，微孔淀粉能够吸附更多水分子，增大了淀粉糊透明性，可以改善食品外观，增大食品光泽度。
目前，微孔淀粉的研究主要集中在制备方法、制备工艺、条件优化、微孔淀粉的应用、微孔淀粉颗粒结构和吸附性能方面，而在冷冻面团中的应用研究还未见报道。本研究将微孔淀粉应用到冷冻面团中，利用其良好的吸附特性，以期提高冷冻面团的感官品质和食用品质，为微孔淀粉在速冻食品工业上的应用提供一定的理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
高筋面粉，河南金苑粮油有限公司；玉米微孔淀粉，辽宁立达生物科技有限公司。
1.2 仪器与设备
ACA多功能面包机，北美电器有限公司；140-SA低温冰箱，星星集团有限公司；HH-S28S 型恒温水浴锅，金坛市大地自动化仪器厂；RVA-4500快速黏度分析仪，瑞典波通仪器公司；CR-400 全自动色差计，日本康佳；TA-XAPLUS型质构仪，英国StableMicroSystems；DHR-2型旋转流变仪，美国TA仪器公司。
1.3 实验方法
1.3.1 玉米微孔淀粉性质的测定
将玉米微孔淀粉粉末涂覆在粘附有双面胶带的样品架上，喷金固定于载物台上，采用日立SU3500型扫描电子显微镜观察样品的表面结构。以玉米原淀粉为对比，按照ONOFRE等[8]的方法测定淀粉持水性、持油性；参照WATERSCHOO等[9]的方法测定淀粉的溶解度，透明度的测定参考张琛等[10]的方法，分析玉米微孔淀粉的性质。
1.3.2 混合粉的制备
以小麦粉为基础，分别加入0%、1%、2%、3%、4%、5%添加量的微孔淀粉(以混合粉总质量为100%计)备用。
1.3.3 面粉糊化特性的测定
分别称取3 g不同比例混合粉样品放入铝制坩埚中，加入25 mL去离子水(按体积分数14%湿基试样水分补偿)，充分搅拌后，在快速黏度分析仪(rapid visco analyzer，RVA)中进行测量。RVA程序设置为：旋转浆以960 r/min旋转10 s，减速至160 r/min均匀转动13 min至测试结束，初始温度50 ℃保持1 min，后以12 ℃/min逐渐上升至95 ℃，保持2.5 min：以相同速率降至50 ℃，保持2 min。测定得出淀粉糊化的峰值黏度(peak viscosity，PV)、最低黏度(trough viscosity，TV)、终值黏度(final viscosity，FV)、糊化温度(pasting temperature，PT)，衰减值(breakdown viscosity，BD)和回生值(setback，SB)的计算分别如公式(1)、公式(2)所示：
BD=PV-TV
(1)
SB=FV-TV
(2)
1.3.4 冷冻面团的制备
将微孔淀粉分别按质量分数1%、2%、3%、4%、5%加入面粉中，混合均匀，加入50%质量分数的水，使用ACA多功能面包机和面20 min至面团内部均匀且表面光滑，将面团用保鲜膜包覆，静置10 min。将面团均匀分成每份30 g，进行称重记录并确保外观平整，然后放入-40 ℃的低温冰箱冷冻，直到面团中心温度低于-18 ℃，放入-18 ℃以下冷冻保存待用。以不含微孔淀粉的冷冻面团作为空白对照，进行上述相同处理。
1.3.5 色度的测定
使用全自动色差仪测定面团冻结前、中心温度达到-18 ℃冻结后及在25 ℃、相对湿度 85%的恒温恒湿箱中解冻后的面团色泽，用CIE L*、a*、b*颜色系统读数。L*为亮度，指色彩的明暗程度，完全白的物体的L*视为100，完全黑的视为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。
1.3.6 失水率的测定
将冷冻到中心温度为-18 ℃以下的冷冻面团进行称重并按公式(3)计算失水率。
失水率
(3)
式中：m1，冷冻前质量，g；m2，冷冻后质量，g。
1.3.7 面团质构特性的测定
参考杨静洁等[11]的面团质构特性测定方法测定解冻后面团的质构特性，并有所修改。将解冻后的面团分成若干质量为5 g的小球体，置于质构仪载物台中央，质构仪设置成TPA模式，实验采用探头：P/50铝制圆柱形探头，测定参数设置为：测前速度3 mm/s，测试速度1 mm/s，测后速度3 mm/s，压缩比例70%，2次压缩时间间隔10 s，触发力10 g。每个样品做6次重复，取平均值。本实验中选择硬度、弹性、黏附性、内聚性、咀嚼度作为质构评价指标。
1.3.8 面团流变学特性测定
采用旋转流变仪测定解冻后面团的动态流变学特性。首先选择40 mm夹具，设置上下平板之间的间隙为1.5 mm。取待测面团约5 g压制成面皮，随后置于底部平板，降下顶部平板后，刮去平板以外多余面皮，避免影响测试结果。参数设定：应变恒定为0.05%(在线性黏弹区)，频率由0.1 Hz增大至10 Hz，测定温恒设定为25 ℃。对所得的储能模量(G′)、损耗模量(G″)及损耗角正切(tanδ)结果作图分析。
1.4 数据处理与分析
使用SPSS 23.0、Excel 2019、Origin 2018分析处理数据。
2 结果与分析
2.1 玉米微孔淀粉的性质
酶法改性已成为制备微孔淀粉的主要方法，制备微孔淀粉常用的酶有α-淀粉酶(α-amylase，AM)、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶(glucoamylase，GAM)和异淀粉酶，本实验所使用的是市售经AM改性后的玉米微孔淀粉，AM是一种内切淀粉酶，可以随机水解淀粉分子内α-(1，4)糖苷键，能快速分解长链淀粉从内到外水解，出现大量锥形孔，形成微孔淀粉[12]。通过扫描电子显微镜对玉米微孔淀粉进行观察，如图1所示，玉米微孔淀粉表面布满孔径。
图1 玉米微孔淀粉扫描电镜图
Fig.1 SEM plot of corn microporous starch
玉米微孔淀粉的特性见表1。由表1可知，玉米微孔淀粉的溶解度远远大于玉米原淀粉，这是由于微孔淀粉是玉米淀粉经过酶解后产生多孔洞的结构，弱化了淀粉颗粒结构，小分子支链淀粉在水溶液中容易溢出，导致淀粉溶解度增大。而持水性和持油性显著提高，是因为玉米微孔淀粉具有吸附作用，内部有大量的亲水性基团[13]，使玉米微孔淀粉持水性远大于玉米原淀粉。
表1 玉米微孔淀粉的特性
Table 1 Functional properties of microporous starch
种类溶解度/(mL·g-1)持水度/(g·g-1)持油度/(g·g-1)透明度/%玉米原淀粉 9.14±0.131.80±0.022.84±0.0059.07±0.09玉米微孔淀粉85.08±0.122.12±0.022.91±0.0186.23±0.11
2.2 微孔淀粉对面粉糊化特性的影响
微孔淀粉添加量对面粉糊化特性的影响见表2。由表2可知，随着微孔淀粉添加量的提高，峰值黏度和终值黏度降低，这可能是由于微孔淀粉经过酶解后峰值黏度、终值黏度显著低于原淀粉[14]，此外，微孔淀粉的添加稀释了面筋蛋白，同时由于微孔淀粉的强吸附作用[15]，且玉米微孔淀粉的吸附能力远大于小麦微孔淀粉[5]，导致体系峰值黏度和终值黏度下降。面粉糊的衰减值随着微孔淀粉添加量的提高而降低，表明面粉糊在加热和冷却过程中热稳定性增加，并且耐剪切性增强，可以改善制品在加工过程中凝胶的稳定性[15]。回生值可反映淀粉颗粒的短期回生，微孔淀粉的添加引起面粉糊回生值降低，这可能是溶胀淀粉和微孔淀粉出现在直链淀粉结构中，改变了淀粉短期回生特性；同时糊化温度降低，抗老化和热稳定性增强。张豫辉等[16]发现糊化温度是影响面条品质的重要糊化特性，糊化温度越低，面条越易糊化。微孔淀粉增大了吸水率，使得淀粉在吸水膨胀的过程中影响变小，制约了面筋蛋白-淀粉复合体系的糊化过程，使得糊化参数变化。因此，面粉中微孔淀粉的变化可影响面粉的糊化品质，面粉的糊化品质与面团的品质有着重要联系。
表2 微孔淀粉添加量对面粉糊化特性的影响
Table 2 Effect of microporous starch addition on paste characteristics of flour
注:同列字母相同表明差异不显著(P>0.05)，同列字母不同表明差异显著(P>0.05)(下同)
添加量/%峰值黏度PV/(Pa·s)最低黏度TV/(Pa·s)衰减值BD/(Pa·s)终值黏度FV/(Pa·s)回生值SB/(Pa·s)糊化温度PT/℃02 753.7±38.5a1 859.7±37.5d894.0±1.0a3 255.7±37.5a1 397.0±0.0a90.88±0.43a12 662.7±27.5b2 075.0±18.0a587.6±9.5b3 034.0±63.0b959.0±45.0b88.45±0.45b22 559.7±24.5c2 098.7±55.5a461.0±31.0c2 828.7±32.5c730.0±23.0c87.73±0.43bc32 387.7±4.5d1 917.7±31.5c470.0±27.0c2 598.7±28.5d681.0±3.0d87.60±0.35c42 362.7±6.5d2 001.0±8.0b361.7±1.5e2 512.7±18.5e511.7±10.5e86.78±0.48d52 249.0±8.0e1 823.7±8.5d425.7±16.5d2 355.0±5.0f532.7±3.5e85.93±0.43e
2.3 微孔淀粉添加量对冷冻面团色度的影响
微孔淀粉的添加量对冻前及冻后面团色度的影响结果见表3，添加微孔淀粉对面团的色度有显著性影响(P<0.05)，在冻前及冻后条件下，面团的亮度均是随着添加量的增大而增大，a*、b*、L*值均呈现不规则变化，从2.1微孔淀粉的性质可知玉米微孔淀粉比玉米原淀粉的透光率低，说明其反射和折射的光线增多，透射光线减少[17]，这可能是将玉米微孔淀粉添加到面粉中使面团的亮度显著提高的原因。将微孔淀粉添加到冷冻面团中，可以提高面团的亮度，改善冷冻面团的感官性质。
表3 微孔淀粉添加量对冷冻面团色度的影响
Table 3 Effect of microporous starch on colorour of frozen dough
微孔淀粉添加量/%冷冻前冷冻后L*a*b*L*a*b*076.80±0.14d0.06±0.01a14.44±0.05d85.50±0.18f1.19 ±0.02a10.78±0.39b177.20±0.30d-0.05±0.13ab15.42±0.48b85.79±0.06e1.11±0.06bc9.71±0.41c277.90±0.18c-0.06±0.06ab16.11±0.05a85.95±0.03d1.12±0.00b11.81±0.07a378.19±0.04c-0.04±0.09ab15.38±0.18b86.34±0.04c1.17±0.01b11.59±0.08a479.14±0.14b-0.14±0.01b14.50±0.49cd86.74±0.02b1.06±0.01c10.95±0.01b580.80±0.44a-0.34±0.01c15.10±0.45bc87.37±0.04a0.91±0.01d9.60±0.03c
2.4 微孔淀粉添加量对冷冻面团失水率的影响
微孔淀粉添加量对冷冻面团失水率的影响见表4。由表4可知随着微孔淀粉添加量的提高，冷冻面团失水率呈现先下降后上升趋势，且呈现显著性差异。面团在冷冻过程中由于蛋白冷冻变性造成氢键、疏水键和离子键等键合力破坏，蛋白质立体构象发生变化，从而导致水分在面筋网络结构间隙进行不定向运动，使得对水的束缚能力减弱，造成水分的散失[18]；而微孔淀粉由于不同孔径的爆裂孔，具有比原淀粉较大的比表面积，水分从孔径比较大的爆裂孔进入颗粒内部并和分子链上的羟基结合形成牢固的氢键[19]，这可能是导致添加过微孔淀粉后冷冻面团失水率降低的原因。当微孔淀粉添加量为3%时失水率最低，添加量为4%时失水率又升高，这可能是由于随着微孔淀粉继续增加，面粉的吸水率增加，弱化了面筋网络蛋白结构，岳书杭等[20]发现过多的变性淀粉会抑制面筋的形成和降低面筋的强度，促使水分流失加剧，失水率升高。
表4 微孔淀粉添加量对冷冻面团失水率的影响
Table 4 Effect of microporous starch on water loss rate of frozen dough
添加量/%失水率/%01.31±0.02a11.22±0.05ab21.08±0.09cd30.97±0.03d41.07±0.04cd51.17±0.03c
2.5 微孔淀粉添加量对冷冻面团质构的影响
面团的质构特性是评价面团的品质优劣的一个重要分析指标[21]，不同微孔淀粉添加量下，质构特性如表5所示，解冻后的面团的硬度、胶着性、咀嚼性都随着微孔淀粉的增加呈显著增加趋势，当添加量为3%时，面团的弹性达到最大值，可能是微孔淀粉的添加稀释了面筋蛋白，对面筋网络的形成产生负面作用；但添加量超过3%时，内聚性和咀嚼性又有所下降，因为微孔淀粉有良好的亲水持水性，影响了面筋蛋白的吸水和面团中淀粉的吸水和溶胀，进而影响面团的质构特性。因此，适量的微孔淀粉添加量有利于保持冷冻面团的质构特性。
表5 微孔淀粉添加量对冷冻面团质构的影响
Table 5 Effect of microporous starch addition on the texture of frozen dough
添加量/%硬度弹性内聚性胶着性咀嚼性回复性01 359.48±57.04e0.137±0.004a0.331±0.006b449.91±23.83e61.53±4.47c0.065±0.003b11 472.41±15.44cd0.183±0.043a0.355±0.016ab522.98±19.79de96.00±24.41ab0.067±0.004b21 627.34±43.28c0.204±0.031a0.366±0.018ab595.10±20.56cd121.72±21.02ab0.068±0.007b31 734.28±26.65c0.213±0.108a0.360±0.048ab623.22±74.04bc138.24±84.17b0.066±0.001b41 998.04±107.857b0.175±0.022a0.353±0.002ab704.44±34.23b123.66±21.59ab0.071±0.004b52 494.56±317.99a0.173±0.014a0.379±0.023a941.56±91.84a162.49±19.38a0.079±0.002a
2.6 微孔淀粉对冷冻面团流变特性的影响
不同微孔淀粉添加量面团的G′、G″和tanδ的结果分别见图2、图3和图4。G′反映的是面团的弹性，G″反映黏性，tanδ=G″/G′是黏弹性整体响应的指标[22]。由图3和图4可知，随着频率的增加，各组面团的G′以及G″均随振荡频率的增加呈上升趋势，在频率0～10 Hz内，随着微孔淀粉添加量的增加，G′和G″均呈上升趋势，G′值明显大于G″值；tanδ= G″/G′，是面团的综合黏弹性的比值，当比值越大时，面团黏性的比例越大，相反，表示样品的弹性比例越大，流动性越差，面团越硬。由图可知，G′始终大于G″的黏弹性体系，即tanδ的值均小于1，表明冷冻面团的弹性占主导地位，具有类似固体的性质。
图2 不同微孔淀粉添加量面团的储能模量(G′)
Fig.2 Energy storage modulus (G′) of dough with different microporous starch additions
图3 不同微孔淀粉添加量面团的损耗模量(G″)
Fig.3 Loss modulus (G″) of dough with different microporous starch additions
由图4可知，tanδ随着微孔淀粉的添加量逐渐增大到3%时，tanδ逐渐减小，弹性逐渐增大，面团的综合黏弹性逐渐变好。微孔淀粉可以通过水分子及吸附性更紧密地结合面筋蛋白，面筋蛋白是构成面筋网络结构的主要物质，它反映了面团的黏弹性，面筋网络结构越紧密，黏弹性就越好，随着微孔淀粉的添加量继续增加到4%时，tanδ的值开始明显上升，说明过量的微孔淀粉的添加反而不利于混合面团的综合黏弹性，与微孔淀粉对面团失水率影响结果一致。
图4 不同微孔淀粉添加量面团的损耗角正切(tanδ)
Fig.4 Loss coefficient (tanδ) of dough with different microporous starch additions
3 结论
本文主要探究了不同微孔淀粉添加量对面粉粉质特性的影响，进而影响到冷冻面团的品质变化。结果表明，随着玉米微孔淀粉添加量的增加，面粉糊化特性各指标均呈现出下降趋势，冷冻面团的失水率呈现先增加后减小趋势，3%添加量时冷冻面团的失水率最低；解冻后的面团的硬度、胶着性、咀嚼性都随着微孔淀粉的增加呈显著增加趋势，当添加量为3%时，面团的弹性达到最大值；添加量超过3%时，内聚性和咀嚼性又有所下降；微孔淀粉的添加可显著提高冷冻面团的白度(P<0.05)，适量的微孔淀粉添加量有利于保持冷冻面团的质构特性；随着微孔淀粉添加量的增加冷冻面团的G′、G″流变学特性均逐渐上升，损耗角正切在添加量为3%时达到最小，但随着添加量继续增加开始出现了拐点，反而不利于其综合黏弹性。本研究为微孔淀粉改善冷冻面团的品质提供了一定的理论依据，可推动微孔淀粉在冷冻面团及其他冷冻面制品品质提升及抗冻保鲜中的应用。
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