发酵糯米酒滤液对经受冻融循环的预发酵冷冻面团品质的冷冻保护效应:抗冻活性、水分状态及面筋理化特性

《Food Hydrocolloids》:Cryoprotective effect of fermented glutinous rice wine filtrate on the pre-fermented frozen dough quality subjected to freeze-thaw cycles: Antifreeze activity, water status, and gluten physicochemical property

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月21日 来源:Food Hydrocolloids 13.8

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   摘要本研究调查了发酵糯米酒滤液 (FGF) 在反复冻融 (FT) 循环下对预发酵冷冻面团馒头 (PFSB) 质量的冷冻保护效果。不同发酵时间的 FGF 表现出典型的热滞活性 (THA) 和冰重结晶抑制 (IRI) 活性,其中发酵 12 小时的 FGF (FGF-12 h) 显

  

摘要

本研究调查了发酵糯米酒滤液 (FGF) 在反复冻融 (FT) 循环下对预发酵冷冻面团馒头 (PFSB) 质量的冷冻保护效果。不同发酵时间的 FGF 表现出典型的热滞活性 (THA) 和冰重结晶抑制 (IRI) 活性,其中发酵 12 小时的 FGF (FGF-12 h) 显示出最强的抗冻活性,THA 为 1.24°C。FGF 有效抑制了 FT 循环中 PFSB 质量的劣化。经过 4 次 FT 循环后,添加 FGF-12 h 的 PFSB 比容增加至对照组的 124.6%,而硬度降低至对照组的 72.8%。FGF 还降低了水分流动性,增加了结合水的比例,并减少了冷冻面团中可冻结水 (Fw) 的含量。FGF 的抗冻活性结合其对水分分布和流动性的调节,抑制了冰晶的形成和重结晶,从而稳定了面筋二级结构,并减少了 FT 循环期间的二硫键断裂和谷蛋白巨多糖解聚。一致地,FGF 抑制了 FT 诱导的面筋解聚,这体现在 SDS 可提取蛋白 (SDS-EP) 含量的增加受到抑制,在 4 次 FT 循环后,添加 FGF 的样品中该含量保持在对照组的 94.9%-98.7%。同时,FGF 减轻了面团基质的结构损伤,显著增加了储能 (G') 和损耗 (G'') 模量,并抑制了 FT 循环期间面筋网络的劣化。这些结果突出了 FGF 作为一种有效、天然且清洁标签的冷冻保护剂,在改善预发酵冷冻面团冻融稳定性方面的潜力。

引言

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。

章节片段

原料与试剂

本研究中使用的面粉购自五得利面粉集团有限公司(中国河北),含蛋白质 10.81%,水分 12.35%,灰分 0.41%。糯米购自十月稻田集团有限公司(中国辽宁)。小麦麸皮购自恒天然合作集团(中国上海)。盐购自中国盐业集团有限公司(中国北京)。酵母、酒曲和糖购自安琪酵母股份有限公司(中国湖北)。所有其他

比容与气孔率

馒头的比容是主要的质量特征,消费者通常更喜欢比容较大的馒头 (Zhu, 2014)。如图 1a 所示,所有 PFSB 的比容随着冻融 (FT) 循环的增加而迅速下降 (p<0.05),这是冷冻面团经历温度波动时的典型挑战。例如,对照组的比容在 4 次 FT 循环内从 1.87 mL/g 急剧下降到 1.49 mL/g。

结论

本研究系统评估了不同发酵时间的 FGF 在冻融 (FT) 循环期间对预发酵冷冻面团馒头 (PFSB) 质量的影响,从而确认了其在改善冷冻面团 FT 稳定性中的作用。FGF 的抗冻活性,包括热滞和冰重结晶抑制活性,以及其对可冻结水 (Fw) 含量、水分分布、面筋解聚、面团流变

CRediT 作者贡献声明

郭晓娜: 写作 – 审阅与编辑,监督,项目管理,资金获取,构思。 孙小红: 写作 – 审阅与编辑,验证。 韩天扬: 写作 – 原始草稿,软件,方法论,调查,形式分析,数据整理,构思。 朱可雪: 验证,监督,项目管理,资金获取

数据可用性

支持本研究结果的数据可在合理请求下从通讯作者处获取。

利益冲突

我们确认与本出版物相关的利益冲突未知,且没有可能影响其结果的本工作的重大财政支持。
我们确认已充分考虑与本工作相关的知识产权保护,并且没有出版障碍,包括出版时机,关于知识产权。在此我们确认我们已遵循了

资助

本研究得到 青蓝工程,和 江苏省食品安全与质量控制协同创新中心,江南大学 的支持。

竞争利益声明

作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系,这些利益或关系可能似乎影响了本文报告的工作。

致谢

本研究得到 青蓝工程,和 江苏省食品安全与质量控制协同创新中心,江南大学 的支持。
韩天扬 | 朱可雪 | 孙小红 | 郭晓娜
食品科学与工程国家重点实验室,江南大学,中国江苏省无锡市 -214122
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