图1  　面包制作中的冷冻冷藏技术  

1.2  冷冻面团玻璃化保存的意义

冷冻面团由于目前的生产工艺及保存方法存在不完善的地方，会导致冷冻面团质量下降，主要表现在以下几个方面  ：

1）    冷冻面团在冷冻过程中由于冻结结速率比较慢，容易形成大的冰晶破坏面团的内部结构。随冰晶的增大对面团组织的机械损伤作用也增大，从而使面筋网络受到破坏，冷冻面团会出现裂纹。

2）    在冷冻过程中由于面筋网络遭到破坏其持气能力会降低,使得后醒发时间长且醒发后的面包坯体积小,  半成品在冷冻期间,  会出现冻裂和面团萎缩的现象,  影响其熟制品的外观形状；在冷冻期间冻制品出现变色问题,  既影响熟品的外观色泽又降低了其内在质量。

3）    在冷冻面团的冻藏贮存过程中，由于贮存温度存在波动，面团中的冰晶发生重结晶现象，冰晶长大进一步破坏面团的组织结构。重结晶现象也会使得酵母失活加剧从而导致产品品质下降。

4）    使用冷冻面团生产面包时,  如果酵母的耐冷冻性好,  则面团在急速冷冻和冷藏过程中,  酵母细胞易被损伤、破裂,  在解冻后释放出谷胱甘肽,  酵母细胞损伤后,  其活性、发酵力和产气性则大大降低,  而其释放出的谷胱甘肽则是一种还原剂,  能破坏面筋及网络结构,  使面团的保气性下降,制出的面包质量不佳。  

针对以上质量问题，现在常用的提高冷冻面团质量的方法,  包括控制面粉中水分含量以及添加特定的添加剂来提高速贮藏稳定性等,均没有从根本上解决问题。而玻璃化保存理论认为,如果食品处于玻璃态,一切受扩散控制的松弛过程将极大地被抑制,  使得食品在较长时间内处于稳定状态,  食品内部受扩散控制的结晶、再结晶过程将不再进行。而且在低温条件下引起食品变质的微生物作用、氧化作用、呼吸作用也很微弱,  因此玻璃化技术可以显著提高冷冻面团的保存质量  。因此如果冷冻面团可以在它的玻璃化转变温度以下保存，就可以减缓食品内部的变化，从而延长食品的保存期，提高保存过程中的质量。但目前大部分速冻食品包括冷冻面团的玻璃化转变温度较低，无法在目前的商业冷藏温度(-18℃)下达到玻璃化保存，所以研究怎样提高速冻食品的玻璃化转变温度是很有意义的。  

2  有关冷冻面团玻璃化保存研究的现状  

2.1  有关冷冻面团的研究现状  

国外冷冻面团技术于60年代逐渐起步,直到80年代,冷冻面团才被广泛使用,并发展成商业化生产。它在日、美、欧洲等国发展较快,1994年冷冻面团面包已占法国面包销售量的一半以上,发展十分迅速。近年来,国内采用冷冻面团技术生产以面包为主的烘焙食品发展迅速,几乎所有的大城市都有冷冻面团生产的烘焙食品上市,其中,中法技术合作的上海可颂食品有限公司是目前全国最大的冷冻面团加工厂  。

而有关冷冻面团的研究则主要集中在对冷冻面团原料和加工工艺方面的研究,涉及玻璃化保存方面的研究比较少。

对冷冻面团原料方面的研究主要是在面团改良剂和耐冷冻酵母方面的研究。面团改良剂的目的是为了其在面团速冻、冻藏和解冻过程中起保护酵母细胞,  防止蛋白质变性,  保持面筋水合能力等作用。这方面的研究主要是针对不同改良剂对冷冻面团特性的影响，如王佳玮等对单甘酯、硬脂酰乳酸钠、硬脂酰乳酸钙、瓜尔豆胶4种改良剂的研究  ；韩春然等对萌发玉米粉对酵母发酵活力的影响  ；高博等对沙蒿胶对提高冷冻面团抗冻性的研究  等等。耐冷冻酵母就是在冷冻、冷藏和解冻过程中,  酵母仍能保持较高的活性和发酵力,  以及较大的产气量。这方面的研究主要是寻找耐冷冻性高活性的酵母  ，文献4对这方面有比较详细的介绍。

对冷冻面团加工工艺方面的研究主要集中在冷冻冷藏及解冻过程对冷冻面团品质的影响，如励振对不同冷藏条件下冷冻面团的特性研究  ；陆婕等对冷冻面团的最佳冷冻贮存和解冻的工艺条件的研究  ；吕莹果等对冷冻速率对冷冻面团烘焙性质影响的研究  等等。  

2.2  有关冷冻面团玻璃化保存方面的研究现状  

目前国内外对食品玻璃化保存方面的研究很多,但涉及冷冻面团玻璃化保存方面的研究不是很多，主要集中在对冷冻面团玻璃化转变温度及如何提高玻璃化转变温度方面的研究，如Rasanen等测量了四种不同种类冷冻面团的玻璃化转变温度  ；王欣等研究了水分含量及添加剂对面团玻璃化转变温度的影响  。下面以文献18和19为例来探讨目前涉及冷冻面团玻璃化保存方面的研究。  

3  有关冷冻面团玻璃化保存研究的分析  

3.1  冷冻面团玻璃化转变温度的测量  

文献18利用差示扫描量热技术（DSC）探讨了适用于面团玻璃化转变温度测量的扫描程序。文中表明除了快速扫描法没有观察到玻璃化转变外，多次扫描法和退火法都观察到玻璃化转变温度，如图2和图3所示。用多次扫描的方法测量时，面团的玻璃化转变温度在DSC  热流曲线上非常明显(图2)--40%水含量的冷冻面团的玻璃化转变温度为-27.75℃，对同一样品经多次扫描，复现性较好，而且与前人文献中的Tg约在-30℃  相近，因此认为多次扫描法是一种可行的面团玻璃化转变温度的测量方法；而退火程序的结果虽然读出了Tg，但测得的Tg在-12℃左右，与前人文献中的Tg约在-30℃有相当大的出入，从而认为退火法不是一种可行的面团玻璃化转变温度的测量方法。

从以上研究可以得出冷冻面团的玻璃化转变温度Tg约在-30℃是比较正确的，这就给出了冷冻面团在冷冻过程的冻结终温在-30℃至-35℃间比较合适，因为冻结过程的终温应当比食品最大浓度的玻璃化转变温度  低，如低5～10K  。这样所对应的制冷系统的蒸发温度一般就需要低于-40℃，这就对制冷系统提出了较高的要求。

需要指出的是文献18和19中的玻璃化转变温度应该采用  表示，即最大冻结浓度时的玻璃化转变温度  ，是部分玻璃化的转变温度，而不是完全玻璃化的转变温度Tg，因为文献18和19中的实验都是基于40%水含量的冷冻面团，是无法实现完全玻璃化的。  

3.2  水分含量对玻璃化转变温度的影响  

文献18和19都表明水分含量对玻璃化转变温度有显著影响（图4）。有图4可见，在一定的水含量范围内—文中为38%～50%之间，玻璃化转变温度随面团水分含量的增加而明显下降，基本呈线性变化。一般来说，水分含量平均每增加1%  ，玻璃化转变温度下降2  ℃左右。这个变化趋势与溶液玻璃化转变温度随浓度的变化趋势相一致。

但需要说明的是水分含量太低或太高时，并不符合这个规律。文献中解释的原因可能是：在面团的形成过程中，水不仅仅起到增塑作用，还决定了面团内部面筋网络的形成。当面团中水分含量增加到一定程度时，多余的水分不仅起到增塑作用，而且还有可能引起面团结构的变化，导致玻璃化转变温度的变化不再有规律。而当面团中水分含量太低时，面团内部无法形成稳定的面筋网络，内部水分和其它物质分布不均匀，从而导致面团玻璃化转变温度的变化范围比较大。

从以上结果可以得出对于水分含量高的面制品,  需要更低的保存温度才能够实现玻璃化保存。这样冷冻面团玻璃化保存时一般可以要求比正常面团少些水分,将面团调制得硬一些,有益于实现面制品的玻璃化保存,  但是还要使面团充分吸水,以保证面筋网络结构的形成。但冷冻面团可以比正常面团少多少水分需要进一步研究，因为过少的水份会影响冷冻面团的内部结构。尤其在低温保存过程中水的作用更加复杂，它对面团玻璃化转变温度影响的机理还需要做进一步研究。  

3.3  食品添加剂对玻璃化转变温度的影响  

食品添加剂对面团的玻璃化转变温度有显著影响。不同的食品添加剂对面团玻璃化转变温度的影响程度不同，如添加抗坏血酸、海藻糖及明胶时，均可不同程度的使面团的玻璃化转变温度有所升高（表一）。这对于在现有储存条件下(-18℃)实现面制品的玻璃化保存，提高冷冻面团在冷藏过程的稳定性，改善速冻面制品的质量有重要的应用价值。这在很大程度上可以减少或避免由于温度波动引起的已生成冰晶的重结晶造成的品质下降。

但文中没有提及面团玻璃化转变的机理，而且试验都基于单食品添加剂的研究而没有复合型添加剂对玻璃化转变温度影响的研究。复合型添加剂对玻璃化转变温度影响的研究则更具有现实意义。  

3.4  冷冻面团玻璃化保存其他方面的研究

前面所谈到的玻璃化保存方面的研究都涉及的只是玻璃化转变温度，只对冷藏过程有帮助，而没有涉及冷冻过程中的冻结速率方面的研究。实际上冷冻过程中的降温速率对冷冻面团的保存质量有很大的影响，因为在冻结过程中产生的冰晶大小在很大程度上决定了食品的保存质量。因此对冷冻面团降温速率，水份含量，食品添加剂对冻结过程的影响的研究则更加有意义，这是对玻璃化过程的研究，将完善冷冻面团的整个玻璃化保存的研究。

表1  各食品添加剂对面团玻璃化转变温度影响的比较

  

图2  多次扫描法获得的40%水分含量的纯精粉面团的DSC  扫描结果  

  

图3  退火法获得的40%  水分含量的纯精粉面团的DSC  扫描结果  



图4  水分含量对面团玻璃化转变温度的影响