秋葵多糖对冷冻面团贮藏稳定性的影响

馒头具有营养丰富、富含水分、松软易消化等特点，在中国老少皆宜，是大众日常消费的重要面制品之一，尤其在北方以馒头为早晚主食，日消耗量大，销售区域广。馒头作为即食食品，食用方便、卫生，但其同时具有水分易散失、淀粉老化快、表面易生菌、易干裂等缺陷，从而导致其货架期较短[1]。此外，馒头的加工生产多以家庭、作坊为单位，工业化程度不足，馒头规格和品质良莠不齐，未能形成规模量产。冷冻面团馒头是将面团整型成馒头胚后直接在-18 ℃冷冻贮藏，有需求时取出解冻、醒发和蒸制而得的馒头[2]，可以满足日常销售与运输贮藏，且具有即时、高效等优点。

通过对冷冻面团进行改性可以达到延长馒头货架期的目的，目前国内外的相关研究多集中于改良剂、筛选耐冻酵母和优化冷冻贮藏工艺[3-5]，上述方法可在一定程度上降低冷藏过程中冰晶对面筋蛋白的损伤，提高酵母活性，改善冷冻面团的贮藏稳定性。亲水胶体作为一种改良剂，虽然在面制品中占比很小，却可以有效地改变食品体系的贮藏特性。适宜的胶体可弥补小麦淀粉的缺陷，减小面团在冷藏过程中冰晶的析出、增大和重结晶现象，显著改善面制品品质[6]。有研究表明[7]，亲水胶体在面团形成过程中能够促进面筋蛋白和小麦淀粉之间的相互交联作用，形成稳定的网状三维结构，改善面团流变学特性。添加适量的亲水胶体能够增强面团的筋力，并能明显增大面包比容，改善面包芯的弹性、硬度和内部组织结构[8]。赵阳等[9]研究发现海藻酸钠可以增大馒头比容，降低淀粉糊的回生值，减小馒头老化速率，增大面团吸水率和稳定时间，改善面粉加工品质。有学者研究[10]表明茶多糖能够增加面团体系表观黏度，提高糊化温度，加快面团的发酵速度，抑制面包和蛋糕老化速度，并能改善其风味。刘倩等[11]研究发现黄原胶的加入可以增强面团体系的持水性，加强蛋白质网络结构。在冷藏过程中黄原胶可以降低冷冻熟面中强结合水向弱结合水的流动性，抑制可冻结水含量的升高，从而减缓了冰晶增大、重结晶造成的机械力损伤程度，改善冷冻熟面的贮藏稳定性。

秋葵多糖是一种优质的亲水胶体，研究发现，秋葵多糖为低甲氧基酸性多糖，具有良好的凝胶性、稳定性、增稠性和保湿性[12]等物化性质，同时还具有抑菌、抗氧化和降血糖血脂[13]等生理活性，用于冰淇淋生产中还可减小冰晶生成体积，提高黏稠度和膨胀率，使产品爽滑细腻，从而改善冰淇淋整体构造和品质。国外已有利用秋葵多糖食品胶替代脂肪制作低脂巧克力、低脂饼干[14]等食品的研究，因此秋葵多糖可作为一种优良的天然食品改良剂，用于面制品、乳制品、饮料等的加工生产中。

本实验将微波水浸提法用于秋葵多糖的提取，并测定秋葵多糖的基本指标，确定秋葵多糖的理化特性，随后将秋葵多糖添加至小麦粉中，研究秋葵多糖对冷冻面团在贮藏过程中面团流变学特性、发酵流变特性和可冻结水含量及其变化趋势的影响，并探究其对冷冻面团馒头比容和质构的变化的影响，以期为秋葵多糖在改善冷冻面团贮藏稳定性中的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

小麦粉(周麦32水分含量13.5%、蛋白质含量15.96%、湿面筋含量33.7%)，河南天存种业科技有限公司；秋葵，三亚秋葵种植基地；酵母，安琪活性干酵母；其余试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

Freezone6Plus真空冷冻干燥机，美国LABCONCO公司；XH-FPlus多用途微波化学合成仪，北京祥鹄科技发展有限公司；SpectraMax Plus384光吸收型单功能酶标仪，美国Molecular Devices公司；RS6000高级流变系统，德国Haake公司；F4流变发酵测定仪，法国肖邦技术公司；TAQ20示差扫描量热仪，美国TA仪器公司；TA.XT plus C质构仪，北京斯戴普科技有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 秋葵多糖的提取

参照徐康[15]方法并稍作优化，具体步骤如下：将秋葵清洗去籽、去柄，果荚经液氮速冻后迅速转至-40 ℃冷冻贮存箱预冻2 h后，冷冻干燥72 h。冷冻干燥结束后，将其粉碎30 s过60目筛，4 ℃保存。向秋葵粉中加入15倍体积70%(体积分数)乙醇溶液，在40 ℃条件下以500 r/min的转速持续搅拌2 h，然后在5 000 r/min转速下离心10 min，弃去上清液，残渣按照上述步骤重复处理3次，得到的残渣采用索式抽提法进行脱脂，脱脂后残渣用甲醇洗涤，干燥后避光保存。准确称取2.0 g预处理秋葵粉，将其加入60倍体积的去离子水溶液中预搅拌5 min直至混合均匀，随后将其转移至三口烧瓶中，并置于多用途微波化学合成仪中，在500 W的恒功率下加热至80 ℃后恒温提取40 min，转速1 000 r/min。提取完成后，以8 000 r/min的转速离心5 min，弃去沉淀，向上清液中缓缓添加无水乙醇，并不断搅拌，待醇沉体系中乙醇浓度达到60%后，在4 ℃下静置12 h，然后在5 000 r/min转速下离心10 min，沉淀物经冷冻干燥后即得秋葵粗多糖。

粗多糖复溶于蒸馏水中后，采用Sevag法除去蛋白质，多糖溶液透析72 h，每4 h换水1次。透析完成后多糖溶液中缓缓添加无水乙醇，并不断搅拌，待醇沉体系中乙醇体积分数达到60%后，在4 ℃下静置12 h，然后在5 000 r/min 转速下离心10 min，沉淀物经冷冻干燥后即得秋葵多糖。

1.3.2 秋葵多糖基本理化特性测定

干燥减重采用GB 5009.3—2016《食品中水分的测定直接干燥法》测定；酸不溶灰分、酯化度采用GB 25533—2010《食品添加剂果胶》方法测定；半乳糖醛酸含量参照刘晓霞[12]咔唑-硫酸法测定；蛋白质含量参照刘晓霞[12]考马斯亮兰法测定；pH值采用GB 2484—2000《食品添加剂果胶酸度计法》测定。

1.3.3 秋葵多糖对面团贮藏特性的影响

冷冻面团流变学特性参照汤晓娟[16]的方法测定；冷冻面团发酵流变参照张艳杰[17]的方法测定；冷冻面团可冻结水含量参照张艳杰[17]的方法测定。

1.3.4 秋葵多糖对冷冻面团馒头储藏特性的影响

馒头参照GB/T 35991—2018《粮油检验小麦粉馒头加工品质评价》方法制作；比容采用菜籽体积置换法测定；质构参照赵仁勇等[18]方法测定。

1.4 数据统计与分析

所有实验均进行3次以上平行测试，运用Excel 2010、Prism、Origin 2019b、SPSS statistics 16.0等软件进行实验数据的统计与分析。

2 结果与分析

2.1 秋葵多糖基本理化指标

2.1.1 秋葵多糖基本指标

秋葵多糖是一种以聚半乳糖醛酸为主的酸性杂多糖[19]，通常以半乳糖醛酸含量来表示多糖纯度；多糖的酯化度是评价多糖品质的一项重要指标，酯化度高于50%为高酯果胶多糖[20]，酯化度的大小与果胶多糖的基础理化特性有密切联系，影响其溶解性、凝胶性和乳化性等特性。

表1为本实验提取秋葵多糖的基本理化指标。干燥减重、酸不溶灰分指标低于国标要求。总半乳糖醛酸含量为76.87%，酯化度为63.74%，与吴剑夫[21]研究结果相接近，符合国家标准。SENGKHAMPARN等[22]研究用热缓冲液、鳌合剂、稀碱和浓碱进行顺序提取的秋葵多糖，其含有63%的半乳糖醛酸，乙酰化程度较高(DA=58)，而甲基酯化度相对较低(DM=24)。秋葵品种、成熟期、多糖的提取方法以及除杂纯化等的方式不同，其总半乳糖醛酸含量、酯化度等理化指标都有很大差别[15]。

2.2 秋葵多糖对冷冻面团贮藏稳定性的影响

2.2.1 秋葵多糖对冷冻面团流变学特性的影响

由图1可知，添加秋葵多糖会导致面团黏弹性增大，这是因为秋葵多糖有很强的亲水性，可与小麦粉中面筋蛋白、淀粉颗粒相互作用形成复合物[23]，从而使淀粉颗粒在面筋蛋白骨架上黏结更牢固，增强了面筋网络结构稳定性，宏观上表现出面团黏弹性增强。

面团在冷藏过程中，冰晶体积增大和重结晶现象会损伤面筋蛋白骨架，使面筋蛋白发生解聚[24]，从而导致面团黏弹性降低。表2、表3分别为不同冷藏时间面团的平均弹性模量和平均黏性模量。如表2、表3所示，面团在-18 ℃冷藏30 d后，添加量0%、0.5%、1%、1.5%、2%(质量分数)的面团平均弹性模量降低速率分别为67.06%、51.12%、49.00%、48.66%和 46.54%；平均黏性模量的降低速率分别为58.78%、46.23%、45.54%、46.43%和43.49%。经过冷藏后，所有面团的平均弹性模量和平均黏性模量都呈现一定程度的降低趋势，但是添加秋葵多糖明显减缓了其降低速率，这表明秋葵多糖可以减小析出冰晶体积从而减缓对面团面筋网络结构的破坏，降低冷冻面团在贮藏期的劣变速率。

2.2.2 秋葵多糖对冷冻面团发酵流变特性的影响

图2显示了秋葵多糖对冷冻面团贮藏期间面团发酵流变特性的影响。如图2所示，面团的最大膨胀高度Hm和持气率随添加量的增加先增大后减小，面团的气体释放曲线最大高度H′m随添加量的增大而增大。添加秋葵多糖可促进酵母产气，增强面团的筋力，在发酵过程中可以防止CO2从面筋网络中逸出[25]。但是，秋葵多糖过高则会导致面团弹性增大，延伸性变小，面团抗阻性增大，不易拉开且拉开即断，从而使面团发酵膨胀受阻。

在冻藏期间，所有面团组的Hm、H′m和持气率均显著下降，添加秋葵多糖面团组的下降趋势要显著低于空白组，冷藏前10 d下降趋势尤为明显。原因可能是面筋蛋白大聚体、酵母活性和产气能力在冷藏前10 d受到冰晶的影响最为严重[5，24]。秋葵多糖的引入一方面可以增强面筋网络结构，提高面团的持气率，另一方面抑制冰晶体积的增长和重结晶现象[26]，降低冻藏过程中面筋蛋白的解聚程度的同时保证酵母活性。

2.2.3 秋葵多糖对冷冻面团可冻结水含量的影响

在冷冻贮藏期间，面团中冰晶的形成、增大和重结晶会破坏面筋蛋白结构的完整性，造成面团体系塌陷、萎缩。可冻结水含量代表面团中冰晶的数量[27]，因此面团中可冻结水含量也是衡量冷冻面团品质的一个重要指标。

如图3所示，添加秋葵多糖面团中可冻结水含量显著降低，这是由于秋葵多糖有很强的吸水性，可改善面团体系的吸水性和持水性[28]。随着贮藏时间的延长各组面团的可冻结水含量都呈增长趋势，这是因为在冷藏过程中面团中析出的冰晶破坏了面筋结构，降低了蛋白与水分子的结合，导致更多的冰晶析出增大，面团体系结构进一步劣变。添加秋葵多糖面团组虽然不能阻止可冻结水含量的增长，但是显著降低了面团中可冻结水含量增长的趋势，这说明秋葵多糖可增强冷冻面团体系结合水的强度，增加面团的持水性和贮藏稳定性。

2.2.4 秋葵多糖对冷冻面团馒头比容的影响

比容可以直观反映馒头品质特性，是冷冻面团体系性质变化的综合体现。由图4可知，随着秋葵多糖添加量的增大，馒头的比容先增大后减小，这是因为秋葵多糖可以增强面团的面筋骨架结构，改善面团的延伸性和持气率，有利于面团发酵过程中的膨胀和定形[29]，但是添加量过大，又会形成弹性大，延伸性小的脆性面团，面团发酵膨胀受阻，从而使馒头出现体积小、内芯干硬等现象。面团在冷藏过程中，馒头比容都会显著减小，但是添加秋葵多糖的冷冻面团馒头比容减小速率小于对照组。秋葵多糖的添加不能杜绝面团在冷藏期间劣变的情况，但可在一定范围内减缓这种变化趋势，增强冷冻面团的贮藏稳定性，改善冷冻面团馒头的品质。

2.2.5 秋葵多糖对冷冻面团馒头质构的影响

质构可以直接反映馒头口感和品质，从而体现冷冻面团贮藏稳定性。由图5可知，面团在冷藏过程中，会导致馒头硬度增大，弹性减小。在冷藏前10 d，面团受冰晶破坏程度最大，硬度增大、弹性减小趋势更明显。秋葵多糖具有良好的亲水性，在解冻时吸附了体系中的部分水分，使淀粉分子结合的水分减少，解冻时析出的水分降低[30]。以上结果表明，添加秋葵多糖可以改善冷冻面团贮藏稳定性。

3 结论

本实验提取的秋葵多糖为弱酸性高酯多糖，品质符合国标要求。添加秋葵多糖可增加面团的黏弹性，降低面团可冻结水含量。适量添加秋葵多糖可促进面团发酵膨胀，增大馒头比容，降低冷冻面团在贮藏期的劣变速率。秋葵多糖添加量超过1.5%(质量分数)之后会导致形成弹性过大，延伸性小的脆性面团，不利于面团的发酵持气。综合实验结果，秋葵多糖适宜添加量在0.5%～1.5%(质量分数)时可改善冷冻面团贮藏稳定性，提升冷冻面团馒头的品质。

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