《Journal of Cereal Science》：Effects of different thawing methods on the physicochemical and structural properties of frozen quinoa dough
编辑推荐：
藜麦冷冻面团经五种解冻方法处理后，冷藏解冻组表现出最佳流变学特性、发酵性能及微观结构完整性，其低水分迁移率和稳定蛋白-淀粉复合结构是关键原因；微波解冻组因加速冰晶生长和淀粉结晶导致品质最差。研究揭示了解冻方法对非小麦面团品质的影响机制，为工业化冻融管理提供理论依据。
焦梦琪|刘英楠|傅宝?|江鹏飞|文成荣|齐丽波|尚珊
大连工业大学食品科学与技术学院，海洋食品加工与安全控制国家重点实验室，国家海鲜工程研究中心，中国大连116034
摘要
本研究探讨了不同解冻方法（包括常温解冻、冷藏解冻、静水压解冻、超声波解冻和微波解冻）对藜麦冷冻面团中面筋蛋白的流变特性、发酵性能、微观结构及理化变化的影响。皮尔逊相关性分析表明，二硫键的保持是影响解冻面团质量的主要因素，其次是淀粉结晶度和晶体损伤。尽管冷藏解冻所需时间最长，但其较低的热传递速率对二硫键、氢键和蛋白质二级结构的损伤最小。扫描电子显微镜观察显示，冷藏解冻后的面团中淀粉颗粒相对完整，均匀地嵌入连续的面筋网络中。在所有解冻方法中，冷藏解冻后的面团具有最低的游离水分含量。此外，由此制成的面包具有最高的比体积、最低的硬度以及众多大小均匀的孔隙，这些因素共同提升了面包的整体品质。超声波解冻在保持二硫键和控制游离水分含量方面也表现良好。相比之下，尽管微波解冻速度最快，但会导致游离水分含量增加、发酵能力下降、质地变差以及淀粉结晶度提高，从而表现出最差的效果。本研究揭示了五种解冻方法对藜麦冷冻面团影响的显著差异。这些结果突显了不同解冻方法之间的显著差异，并为从家庭到工业生产等各种应用场景中选择合适的解冻方法提供了理论依据。
引言
冷冻面团在冷冻和解冻过程中会经历显著的分子和结构变化，主要原因是冰晶的形成、面筋网络的破坏以及淀粉的回生。冰晶生长和重结晶对面筋网络造成的机械损伤会降低其弹性和持气能力，这种损伤在反复的冻融循环中逐渐加剧。在分子层面，冷冻还会引起面筋蛋白的构象变化，表现为不溶性聚合物蛋白的减少和蛋白质溶解度的下降（Zhang等人，2024a）。研究表明，冷冻储存会改变麦谷蛋白、麦醇溶蛋白及富含麦谷蛋白的成分的α-螺旋和β-转角结构。Wang等人（2014）指出，小麦麦醇溶蛋白的理化性质在冷冻条件下会发生显著变化，从而影响其发泡性能，并且随着储存时间的延长，其构象会变得越来越刚性。淀粉回生，即糊化淀粉分子的重新结合，也会导致冷冻储存期间面团的硬化和老化（Zhang等人，2024a）。分子和结构层面的共同恶化最终会影响最终烘焙产品的品质。
冻融循环会显著改变水分子的状态和蛋白质之间的键合模式，从而影响冷冻食品的品质并导致结构损伤。反复的冻融循环会增加游离水分的比例，并提高蛋白质（如面筋）的表面疏水性，表现为蛋白质的聚集和变性（Arias等人，2023）。这种结构退化主要归因于蛋白质键（尤其是二硫键和氢键）的断裂（Li等人，2019a）。理想的解冻方法应通过抑制冰晶重结晶和稳定水-蛋白质相互作用来减轻这些影响，从而保持冷冻产品中蛋白质的二级结构和功能（Ding等人，2015）。这突显了水-蛋白质动态在防止冻融损伤中的重要性。
选择不同的解冻方法可以调节冰晶重结晶和水分分布，从而直接影响蛋白质的结构。例如，有研究报道微波解冻小麦面团会加速冰晶生长和蛋白质变性，显著影响面团的水分流动性（Yang等人，2022a）。相比之下，超声波解冻方法制成的产品质地更柔软，水分迁移减少，解冻速率更高，同时更好地保持了蛋白质的稳定性和持水能力（Zhang等人，2024b）。
虽然这些机制已在基于小麦的面团系统中得到研究，但解冻方法对富含面筋的非小麦面团（特别是藜麦基面团）的影响仍知之甚少。此外，蛋白质键合稳定性、水分状态和淀粉结晶度对解冻后品质的相对贡献尚未进行系统比较。因此，本研究旨在阐明不同解冻方法对添加了面筋蛋白的冷冻藜麦面团的结构和功能特性的影响机制。
此前，我们制备了一种含有45%藜麦面粉的混合藜麦-小麦面团，在90天的冷冻储存期间表现出较高的稳定性（Liu等人，2025）。由此制成的烘焙产品具有优良的营养价值、理想的风味和良好的感官接受度。基于这些发现，本研究系统地探讨了五种不同解冻方法对冷冻60天后藜麦基冷冻面团解冻稳定性的影响。首先通过系统分析微观结构特征、游离巯基和二硫键含量、二级结构构象以及淀粉结晶模式来表征面筋蛋白的结构变化。随后通过监测发酵时间、水分迁移行为和淀粉颗粒形态来评估发酵特性，并同时评估游离水分含量和淀粉结晶的变化。进一步的综合分析结合了微观结构观察、质地特性、比体积测量和面包内部颗粒结构，以阐明解冻对面团稳定性和烘焙性能的影响。这些多尺度研究最终建立了烘焙品质提升与解冻后面团系统结构变化之间的紧密关联。这项工作为冷冻藜麦面团的研究、开发及工业应用提供了理论支持和技术指导，有助于为消费者提供更方便、高效和更高品质的藜麦基面团产品。
材料
藜麦面粉（蛋白质16%，脂肪6.5%，碳水化合物62.5%）购自甘肃祁连农场（甘肃祁连农场有机农业发展有限公司，金昌，中国）。高筋小麦面粉（蛋白质13.7%，脂肪1.2%，碳水化合物73.3%）购自中粮国际（中粮国际有限公司，广州，中国）。维塔小麦面筋（蛋白质77.5%，脂肪0.7%，碳水化合物12.8%）购自景山杰宇（景山杰宇贸易有限公司，景门，中国）。
解冻时间
不同解冻方法的主要区别在于用于实现冰晶熔化的热传递机制，无论是通过热传导、对流还是辐射。通常，解冻时间定义为面团中心温度达到4°C所需的时间。表2列出了不同解冻方法下藜麦冷冻面团达到4°C中心温度所需的解冻时间。方法按解冻速度从快到慢排序如下：MT（1.80分钟）
结论
本研究系统地探讨了五种解冻方法对藜麦冷冻面团中面筋蛋白的结构特性、分子量分布和烘焙性能的影响。皮尔逊相关性分析表明，不同解冻方法的稳定机制主要涉及保护面团基质结构，其次是调节游离水分含量和酵母活性。冷藏解冻有效地减少了面团的损伤
CRediT作者贡献声明
傅宝?：方法学研究。江鹏飞：资源准备。焦梦琪：初稿撰写及实验研究。刘英楠：实验研究。齐丽波：项目管理。尚珊：修订与编辑、概念构思。文成荣：方法学研究
未引用参考文献
Salgado-Cruz等人，2017年。
