鰱魚酶解產(chǎn)物和魚膠原肽對冷凍面團品質(zhì)的影響

郭星辛 王發(fā)祥 俞 健 李向紅 王建輝 黃軼群 劉永樂

(1. 長沙理工大學食品與生物工程系，湖南 長沙 410114；2. 湖南省水生資源食品加工工程技術(shù)研究中心，湖南 長沙 410114)

冷凍面團技術(shù)在烘焙業(yè)具有不可替代的優(yōu)勢，對于制造商來說，冷凍儲存在很大程度上延長了面團的保質(zhì)期，使其銷售范圍輻射更廣；對消費者而言，冷凍面團使用方便且具有與新鮮面包相當?shù)钠焚|(zhì)[1]。然而，長期冷凍儲存會使冷凍面團品質(zhì)降低，影響面包的質(zhì)量和口感。其中，冷凍導致酵母細胞受損被認為是導致面團質(zhì)量下降的主要原因。在冷凍儲存期間，酵母細胞受損，酵母活菌數(shù)減少,酵母產(chǎn)氣能力降低，受損酵母釋放的谷胱甘肽，通過還原谷蛋白中的二硫鍵使面團持氣能力降低，導致面包體積減小。儲存和運輸過程中嚴重的溫度波動也會導致冰晶增大，加劇對酵母的冷凍損害[2]。添加保護劑是提高酵母存活率最直接的方法，目前被應(yīng)用和研究的保護劑有甘油、海藻糖、冰結(jié)構(gòu)蛋白、氨基酸類物質(zhì)等[3-5]。

鰱魚是中國大宗淡水魚之一，具有高產(chǎn)、低值的特點[6]。雖然鰱魚營養(yǎng)豐富，但由于口感差、土腥味重，鮮肉的食用價值不高，有待加工開發(fā)成高價值產(chǎn)品。研究發(fā)現(xiàn)，鰱魚酶解產(chǎn)物中含有豐富的游離氨基酸和短肽并且還具有一定的抗氧化性[7]，其對酵母也具有較好的抗凍作用[8]，但尚未應(yīng)用于冷凍面團中。膠原肽對微生物具有良好的抗凍保護作用，但在冷凍面團中的應(yīng)用研究較少[9-10]。本研究擬將鰱魚酶解產(chǎn)物和魚膠原肽應(yīng)用于冷凍面團中，分析其對面團品質(zhì)的影響，旨在為提高冷凍面團品質(zhì)開發(fā)，營養(yǎng)價值高、成本低、抗凍性好的天然抗凍劑提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮鰱魚：約(2.5±0.5) kg，市售；

活性干酵母：湖北安琪酵母股份有限公司；

家用小麥粉：克明面業(yè)股份有限公司；

馬鈴薯葡萄糖瓊脂(PDA)培養(yǎng)基：廣東環(huán)凱微生物科技有限公司；

復(fù)合蛋白酶(來源于芽孢桿菌屬)：酶活力≥1.5 AU/g，諾維信(中國)生物技術(shù)有限公司；

膠原蛋白肽(來源于新鮮魚鱗魚皮)：Mw500～5 000 Da，總氮≥16%，海南華研膠原科技有限公司；

D-(+)-海藻糖二水合物：上海笛柏化學品技術(shù)有限公司；

其他試劑：分析純或生化試劑。

1.2 主要儀器

食品物性測定儀：TA.XT.Plus 型，英國 Stable Micro System 公司；

測色色差計：WSC-S型，上海儀電物理光學儀器有限公司；

面包機：PE9600WT型，柏翠電器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 酶解產(chǎn)物的制備 參考熊思佳等[8]的方法制備酶解30 min的鰱魚酶解產(chǎn)物，凍干備用。

1.3.2 冷凍面團和面包的制備 稱取小麥粉200 g、水105 mL、酵母0.8 g、白砂糖10 g、食用鹽2 g至面包機中和面15 min制作空白組面團。試驗組和陽性對照組分別將空白組中105 mL水替換為4%的鰱魚酶解產(chǎn)物懸浮液和6%的魚膠原蛋白肽懸浮液及4%的海藻糖溶液。面團制好后切割成30 g的小面團置于4 cm×4 cm×4 cm的模具中壓實，參考Phimolsiripol等[11]的方法稍作修改進行凍融循環(huán)(-20 ℃ 冷凍21 h，4 ℃解凍3 h為1次凍融循環(huán))處理，-20 ℃ 貯藏，每2次凍融循環(huán)取出一組面團進行測定，反復(fù)凍融0～6次，每組試驗進行3個平行。

將面團置于恒溫恒濕箱中，溫度為30 ℃、濕度為85%，發(fā)酵4 h，轉(zhuǎn)移至180 ℃烤箱，上下火烤15 min，室溫冷卻30 min 測定相關(guān)質(zhì)量指標。

1.3.3 冷凍面團中酵母菌存活率測定 從面團中心取1 g面團至9 mL無菌水中，用手持式均質(zhì)機均質(zhì)20 s，得到稀釋度為10-1的面團懸液，用涂布法進行平板稀釋計數(shù)，按式(1)計算酵母菌的存活率。

(1)

式中：

Si——第i次凍融酵母的存活率，%；

Ni——第i次凍融酵母活菌數(shù)，CFU；

N0——第0次凍融酵母活菌數(shù)，CFU。

1.3.4 冷凍面團中酵母菌發(fā)酵力衰減情況分析 根據(jù)GB/T 20886—2007《食品加工用酵母》的方法，測定未凍融處理面團發(fā)酵4 h產(chǎn)生的CO2氣體量，記為酵母菌的初始發(fā)酵力；以同樣方法測定第0～6次凍融循環(huán)后面團中酵母菌發(fā)酵力，其相對于初始發(fā)酵力的百分比即為酵母菌發(fā)酵力保存率。

1.3.5 冷凍面團醒發(fā)時間測定 將面團置于恒溫恒濕箱中，溫度為30 ℃、濕度為85%，發(fā)酵至面團充滿模具(面團頂點高度剛好與模具口齊平)，所需時間即為面團醒發(fā)時間。

1.3.6 冷凍面團焙烤特性分析 焙烤后面包比容參照GB/T 20981—2007《面包》以排菜籽法測定；面包彈性采用質(zhì)構(gòu)儀測定，將面包切成2 cm×3 cm×3 cm的薄片進行TPA試驗，參數(shù)為：探頭P/36R，測前速度3 mm/s，測試速度1 mm/s，測后速度3 mm/s，壓縮量50%；面包顏色色差計測定，分別切取面包頂面、側(cè)面、底面的表皮，厚度為2 mm，剪成直徑2 cm 的圓片，置于樣品槽中，測定其L、a、b值，用亨特白度公式計算其白度W(L,a,b)，以W=100的完全漫反射體作為白度公式的參照標準，數(shù)值越小代表顏色越深。

1.4 數(shù)據(jù)處理

每個試驗做3次平行試驗，試驗結(jié)果以平均值和標準差表示。使用Excel進行數(shù)據(jù)分析，通過SPSS19.0進行方差分析(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 鰱魚酶解產(chǎn)物和魚膠原肽對冷凍面團中酵母菌存活率的影響

面團經(jīng)凍融處理后酵母菌存活率如圖1所示?？梢?，隨著凍融循環(huán)次數(shù)增加，面團中酵母菌的存活率逐漸下降。經(jīng)過6次循環(huán)后，空白組面團中酵母菌存活率下降至51.67%，膠原肽組面團中酵母菌存活率為61.80%，與陽性對照海藻糖組(61.11%)相當；而鰱魚酶解產(chǎn)物組酵母菌存活率達78.95%，明顯高于陽性對照組，表明了在冷凍面團中添加鰱魚酶解產(chǎn)物和魚膠原肽能提高酵母菌的耐凍性。

圖1 鰱魚酶解產(chǎn)物和魚膠原肽對冷凍面團中酵母菌存活率的影響

Figure 1 Effect of fish enzymatic hydrolysates and fish collagen peptides on yeast survival rate in frozen dough

2.2 鰱魚酶解產(chǎn)物和魚膠原肽對冷凍面團中酵母菌發(fā)酵力的影響

由圖2可見，在第0～6次凍融循環(huán)過程中，各組面團發(fā)酵力的下降趨勢基本與酵母菌存活率變化趨勢一致，說明凍融過程中部分酵母菌致死可能是發(fā)酵力下降的主要原因。經(jīng)6次凍融循環(huán)處理后，空白組面團發(fā)酵力下降最為明顯，保存率僅為29.03%；添加了6%膠原肽的面團的發(fā)酵力保存率為46.67%，明顯高于空白對照組，與陽性對照組的48.54% 接近；而添加了4%鰱魚酶解產(chǎn)物的面團發(fā)酵力保存率可達59.06%，較空白對照組提高了30.03%，高于陽性對照組10.52%，表明鰱魚酶解產(chǎn)物對提高冷凍面團的發(fā)酵力有明顯的作用。此外，凍融處理后面團發(fā)酵力保存率均低于其對應(yīng)的酵母菌存活率，可能是冷凍除使酵母菌致死外，還導致部分存活酵母產(chǎn)氣能力減弱或喪失[11]。

圖2 鰱魚酶解產(chǎn)物和魚膠原肽對冷凍面團發(fā)酵力保存率的影響

Figure 2 Effect of fish enzymatic hydrolysates and fish collagen peptides on fermentation ability retention rate of frozen dough

2.3 鰱魚酶解產(chǎn)物和魚膠原肽對冷凍面團醒發(fā)時間的影響

由圖3可見，各組面團醒發(fā)時間隨著凍融次數(shù)的增加而增加。6次凍融循環(huán)后，空白組面團醒發(fā)時間最長，為374 min；鰱魚酶解產(chǎn)物組、膠原肽組、陽性對照海藻糖組醒發(fā)時間均比空白組短，分別為330，318，324 min。然而，6次凍融循環(huán)后，添加了酶解產(chǎn)物的冷凍面團醒發(fā)時間相對陽性對照組并沒有優(yōu)勢，其原因可能與鰱魚酶解產(chǎn)物含有還原性肽有關(guān)，其較好的抗氧化性[7]破壞了面筋蛋白中的二硫鍵[12]，從而影響面筋的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，降低了面團的持氣能力。

圖3 鰱魚酶解產(chǎn)物和魚膠原肽對冷凍面團醒發(fā)時間的影響

Figure 3 Effect of fish enzymatic hydrolysates and collagen peptides on proofing time of frozen dough

2.4 鰱魚酶解產(chǎn)物和魚膠原肽對面團焙烤特性的影響

由各組面團烤制的面包在外觀、口感和香味等感官質(zhì)量上均有一定差異，6次凍融后差異更明顯；此外酶解產(chǎn)物組面包不僅無魚腥味，還具有特異香味，可能與鰱魚酶解產(chǎn)物的美拉德反應(yīng)有關(guān)[13]。由圖4和表1可見，4組不同新鮮面團(0凍融次循環(huán))烤出的面包比容也存在差異，主要是因為面包出爐冷卻過程中體積回縮程度不同導致，其中空白組比容最小，說明空白組面包的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)持氣能力較弱，其截面的氣孔結(jié)構(gòu)相對較小也證明了這一點；酶解產(chǎn)物組其次，膠原肽組和海藻糖組相對較大，表明其添加有利于改善面包持氣能力。凍融處理后，各組面團生產(chǎn)出的面包比容均會下降，其中空白組降低最多(為18.44%)，鰱魚酶解產(chǎn)物組其次(為13.49%)，膠原肽組和海藻糖組相當(分別為12.73% 和12.35%)；面包比容降低的程度基本與相應(yīng)面團的醒發(fā)時間增加趨勢一致，表明凍融后面包比容的變化與面筋結(jié)構(gòu)的冷凍受損和酵母菌發(fā)酵力的衰減相關(guān)。由于發(fā)酵和烘焙過程中面包長、寬受到模具的限制，其截面高度可直觀反映其空間體積，面團凍融后面包截面高度明顯降低，與比容測定的結(jié)果一致。

圖4 不同添加組面團凍融前后烤制出的面包截面比較

Figure 4 The cross section of bread made from different doughs before and after freeze-thaw treatment

質(zhì)構(gòu)分析(表1)表明6次凍融循環(huán)后，各組面包均表現(xiàn)出硬度增加，彈性減小，其中空白組硬度增加了89.55%，彈性下降了62.5%，而鰱魚酶解產(chǎn)物組和膠原肽組面包硬度和彈性變化均遠小于空白組，說明添加鰱魚酶解產(chǎn)物和魚膠原肽均能較好抑制面團面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)冷凍損傷，從而較好地維持面包質(zhì)構(gòu)特性。

色澤是評價面包質(zhì)量的重要指標。由表1可見，6次凍融循環(huán)后，空白組、膠原肽組和海藻糖組的面包白度值均有不同程度的下降，表明其表面顏色加深，可能是面團冷凍過程中積累了還原糖[1]，從而促進了焙烤過程中發(fā)生美拉德反應(yīng)而增強面包著色；另外，凍融前鰱魚酶解產(chǎn)物組面包的顏色在4組樣品中最深(W值最小)，說明鰱魚酶解產(chǎn)物中豐富的氨基酸和短肽可改善面包色澤[14-15]。但與其他組樣品凍融后面包顏色加深不同，凍融后的酶解產(chǎn)物組面包顏色較好，其白度值也有所增加，原因尚待進一步研究。

表1 添加鰱魚酶解產(chǎn)物和魚膠原肽對面團凍融前后焙烤性質(zhì)的影響

3 結(jié)論

鰱魚酶解產(chǎn)物和魚膠原肽均能大幅度提高冷凍面團凍融循環(huán)過程中酵母菌的存活率和發(fā)酵力保存率，縮短冷凍面團醒發(fā)時間，并能改善面團凍融后的焙烤特性，提高面包的比容和感官質(zhì)量。研究結(jié)果表明鰱魚酶解產(chǎn)物和魚膠原肽對酵母菌具有良好的抗凍保護活性，同時含有的豐富氨基酸和短肽還可增加面包的營養(yǎng)[16]和色澤，為冷凍面團新型抗凍劑的開發(fā)提供了試驗參考。