馒头是许多亚洲菜系的主食,以其柔软蓬松的质地和多孔的瓤结构而备受推崇,同时也具有重要的文化和饮食重要性。通过使用预发酵冷冻面团,可以优化馒头的生产,减少时间和劳动力,同时确保最终馒头产品质地和风味的一致性 (Rosell & Gómez, 2007; Zhang, Guo, Sun, & Zhu, 2024b)。然而,在现代食品供应链中保持冷冻面团的质量仍然是一个挑战。冻融 (FT) 循环和冷冻储存都会导致预发酵冷冻面团质量劣化,其中 FT 循环的不利影响比冷冻储存更为显著 (Lu, & Zhu, 2023)。冷冻面团在运输、储存和零售处理过程中经常暴露于温度波动中,导致反复的冻结和融化事件。因此,这些 FT 循环是不可避免的,是导致质量劣化的主要因素 (Frauenlob, Moriano, Innerkofler, D'Amico, Lucisano, & Schoenlechner, 2017; Ko? et al., 2025)。FT 通过冰晶生长和重结晶对冷冻面团造成严重损伤,从而破坏面筋网络并影响蛋白质聚合 (Jiang, Guo, Xing, & Zhu, 2023; Zhao et al., 2025)。这些过程对面团弹性和持气性产生负面影响,导致最终馒头的比容降低、硬度增加和瓤结构劣化。因此,保持面筋结构完整性和限制冰晶生长和重结晶是提高冷冻面团 FT 稳定性和馒头质量的关键策略。
在中国,在馒头生产中使用发酵糯米酒滤液 (FGF,也称 酒酿糟汁) 有着悠久的历史,所得产品比容大、风味丰富且抗老化能力增强 (Li, Shang, Qin, Guo, Zhu, & Xing, 2025; Shang et al., 2025)。此外,研究表明将 FGF 掺入冷冻面团可以改变面筋和淀粉的热致特性,从而改善面团持气性并提高最终产品质量 (Han, Zhu, Sun, & Guo, 2026)。然而,FGF 是否能增强预发酵冷冻面团的 FT 稳定性尚不清楚,需要系统调查。事实上,FGF 是通过发酵糯米酒 (GRW,也称 酒酿)、小麦麸皮和米粥制成的,富含肽、多酚、蛋白质和多糖等生物活性化合物 (Shang et al., 2025; Zhang et al., 2024b),这可能具有表现出抗冻活性的潜力。各种天然冷冻保护剂,包括抗冻蛋白 (Obadi & Xu, 2024)、多糖 (Li & Ma, 2025)、麦芽糊精 (Li, Zhao, Li, Ban, Gu, & Li, 2023) 和多肽 (Cao et al., 2020),已在冷冻食品系统中得到广泛应用。例如,源自小麦麸皮的可溶性阿拉伯木聚糖 (Li, Sun, Li, & Ma, 2026; Zhao, Shi, Yang, Gu, Jiang, & Wang, 2022)、小麦面筋酶解物 (Zhang et al., 2024c; Zhang et al., 2022b) 以及乳酸菌产生的胞外多糖 (Tang et al., 2019) 都表现出优异的抗冻活性,并在应用于冷冻面团系统时显示出令人鼓舞的有效性。此外,FGF 的一个主要优势是其潜在的抗冻活性成分在发酵过程中原位自然生成。
冷冻保护剂通常表现出独特的冷冻保护活性,主要表现为热滞活性 (THA) 和冰重结晶抑制 (IRI)。THA 降低溶液的凝固点而不影响其熔点,这有助于通过创建凝固点和熔点之间的间隙来防止冰晶生长 (Baskaran, Kaari, Venugopal, Manikkam, Joseph, & Bhaskar, 2021; Bia?kowska, Majewska, Olczak, & Twarda-Clapa, 2020)。这种现象对于保持冷冻物质的结构至关重要。此外,IRI 活性对于防止 FT 循环期间冰晶的重结晶至关重要。通过抑制冰晶形成和重结晶,冷冻保护剂有助于保持更小、更均匀的冰晶,从而减少对结构的机械损伤 (Bia?kowska et al., 2020; Chen, Lin, & Sun, 2024)。因此,表征 FGF 中的 THA 和 IRI 是验证其抗冻活性的关键方法。同时,冷冻保护剂可以帮助稳定面团内的水分,减少可冻结水含量,从而抑制冰晶生长,减少冻结和融化过程中冰形成对面团造成的机械损伤 (Obadi et al., 2024)。GRW 与小麦麸皮和米粥发酵过程中产生的化合物可能具有抑制冰晶形成和生长的能力,从而提供保护,防止冷冻面团中常见的 FT 诱导损伤。添加 FGF 可能会影响面团内的水分状态,减少可冻结水含量和冰晶尺寸,从而减少面筋解聚和面筋网络结构损伤,防止质量劣化。
鉴于上述情况,本研究系统评估了 FGF 作为清洁标签成分在改善预发酵冷冻面团冻融稳定性方面的冷冻保护潜力。首先通过分析关键质量属性(包括比容、瓤结构、质地和表皮颜色)评估了 FGF 在 FT 循环中对面团质量的影响。随后,表征了 FGF 的抗冻活性,包括 THA 和 IRI 活性,以验证其冷冻保护潜力。同时,调查了不同发酵持续时间下 FGF 的物理化学性质和组成变化,以鉴定对其抗冻活性和冷冻保护功能有贡献的潜在功能成分。此外,通过分析流变特性和面筋网络特性,阐明了 FGF 对面团结构稳定性的影响。最后,探讨了 FGF 增强冷冻面团冻融稳定性的潜在机制,特别强调了对可冻结水含量、水分迁移行为和面筋蛋白解聚的调节。