《Food Hydrocolloids》：Freeze-Thaw Stability of Frozen Dough Containing Superheated Steam-Treated Wheat Flour: Evidence from Water States and Starch Properties
Xuepan Qi|Chang Han|Ying Wang|Yamei Jin|Dan Xu|Fengfeng Wu|Xueming Xu
江南大学食品科学与技术学院，中国无锡市蠡湖路1800号，214122
摘要
在冻融循环（FTCs）过程中，冰晶的形成、水分的迁移和在面团中的重新分布会导致品质下降。本研究探讨了在不同温度下用过热蒸汽（SS）处理的小麦粉与未处理的小麦粉混合后，对经过多次冻融循环的冷冻面团的流变行为、水分状态以及淀粉物理化学性质的影响。结果表明，使用SS处理的小麦粉制备的面团在多次冻融循环后表现出更好的应力松弛性能。水分含量和重量损失的变化表明，混合SS处理的小麦粉可以减少冻融循环过程中的水分损失，这一点通过磁共振成像得到了进一步证实。低场核磁共振分析发现，含有SS处理的小麦粉的面团的横向松弛时间在冻融循环过程中更加稳定。具体来说，在9次冻融循环后，H2基团的自由水比例（150°C，1.21 ± 0.10%）低于对照组（1.54 ± 0.10%，p < 0.05）。相应地，SS处理组的可冻结水含量增幅较小，表明其结合水分的能力更强。此外，SS处理组在冻融循环过程中表现出更稳定的淀粉结构和物理化学性质，表现为糊化焓、相对结晶度、短程有序结构和粘度的变化较小。本研究提供了一种绿色且高效的物理策略，用于减轻冷冻面团的冻融损伤。
引言
冷冻面团因其便利性、稳定的品质和高重现性而被广泛应用于各种小麦制品中。然而，冷冻和储存过程不可避免地会导致一系列品质下降，包括质地变差（Tao等人，2016年）和烹饪损失增加（Yin等人，2024年）。这些不利变化主要是由于面团中的可冻结水形成冰晶，破坏了面团结构并改变了其组分的物理化学性质（Rasheed等人，2025年）。此外，在长时间冷冻储存和运输过程中温度波动的情况下，水分在面团组分之间的迁移和重新分布会进一步促进冰晶的生长（He等人，2024年），从而导致更严重的品质下降。因此，提高冷冻面团的结合水分能力被认为是提高其冷冻和储存期间品质稳定性的关键策略（Li等人，2024年）。
目前关于提高冷冻面团结合水分能力和抑制冰晶形成的研究主要集中在外源性添加剂上，如改性淀粉（Li等人，2021年）、水胶体（Akbarian等人，2016年）和抗冻蛋白（Ding等人，2015年），以及冷冻技术的优化，包括提高冷冻速率（Chi等人，2023年）、超声辅助冷冻（Rasheed等人，2025年）和磁场辅助冷冻（He等人，2023年）。这些方法增强了面团组分与水之间的相互作用，减少了水分的流动性，并调节了冰晶的成核和生长，从而在一定程度上提高了面团的冻融稳定性（Rasheed等人，2025年）。然而，考虑到清洁标签的要求和成本限制，开发绿色且高效的物理策略仍然具有重要的研究价值。
热处理是一种符合清洁标签概念的实用物理改性策略。适当的热处理可以促进淀粉糊化，并调节面团系统中的水分分布和流动性，从而增强水分的结合和固定（Yuan等人，2021年）。从结构角度来看，淀粉糊化及其后的重新排列可能会增加非晶态部分，使更多的水分结合位点变得可利用（Liu等人，2017年）。基于此，我们提出这些结构变化可能有助于将水分从更易冻结的状态转变为更受限的状态，从而潜在地减轻冷冻面团的冻融相关损伤。
过热蒸汽（SS）是通过将饱和蒸汽加热到相应压力下的饱和点以上温度产生的，其特点是热传递效率高且对环境友好（Wang等人，2021年）。与干热处理或传统湿热处理相比，SS处理在加热过程中可以对面粉施加独特的水分暴露历史，这有助于淀粉的水合和热转变，同时保持相对较低且可控的最终水分含量（Zhang等人，2024年）。一致地，SS处理已被证明可以促进部分淀粉糊化并改变面粉的功能性（Ma等人，2021年）。我们之前的研究还表明，使用SS处理的小麦粉制备的冷冻生面条表现出更好的冻融稳定性（Qi等人，2025年）。然而，在冷冻面团系统中，SS处理面粉稳定多尺度水分状态的程度及其潜在机制仍不够明确。
基于此背景，本研究使用了在不同温度下用SS处理的小麦粉，并将其与未处理的小麦粉混合，以研究多次冻融循环下冷冻面团的流变变化。为了区分SS的特定效应和一般热处理效应，还包括了常规加热条件作为对照参考。分析了面团中的宏观和微观水分状态，并测量了不同冻融循环水平下的水分含量、重量损失、水分横向松弛时间和可冻结水含量等参数，以阐明水分迁移与面团品质变化之间的关系。此外，还研究了SS处理和冻融处理对面团中淀粉物理化学性质的影响，为理解水分状态变化的潜在机制提供了见解。本研究为SS处理面粉在冷冻面团系统中的应用提供了理论基础，并提出了一种绿色且高效的物理策略，用于减轻冷冻面团的冻融损伤。
材料
小麦粉购自中粮东海粮油工业有限公司。其水分（13.17%）、蛋白质（12.20%）、脂肪（1.20%）和灰分（0.30%）的含量是使用标准AOAC方法（105°C烘烤法、凯氏定氮法、索氏提取法和马弗炉焚烧法）测定的，具体方法如Lu等人（2025年）所述。面团制备使用去离子水。
热处理和面粉混合
过热蒸汽（SS）处理小麦粉的制备方法遵循了先前研究中的描述（
冻融处理过程中面团的应力松弛
大变形应力松弛方法被广泛用于评估面团的流变行为并提供其加工特性的评估（Yang等人，2019年）。在本研究中，每个面团组使用质地分析仪压缩至80%的变形比。然后保持变形比不变，并记录随后的松弛阶段的力-时间关系。如图1所示，所有组的力-时间曲线都遵循
结论
使用过热蒸汽（SS）处理的小麦粉制备的面团表现出更好的冻融稳定性，这主要是由于其在冻融过程中的结合水分能力更强和水分流动性更低。这表现为水分损失减少、横向松弛时间变化较小以及自由水和可冻结水含量比例较低。这些效应可以归因于SS处理引起的淀粉部分糊化，从而改善了面团的相互作用
CRediT作者贡献声明
Chang Han：方法学、研究。Ying Wang：方法学。Yamei Jin：资源。Dan Xu：资源。Fengfeng Wu：资金获取。xueming xu：写作 – 审稿与编辑、监督、资源、资金获取。Xuepan Qi：写作 – 原稿撰写、方法学、研究、数据分析、概念化
未引用的参考文献
Li等人，2024年；Li等人，2024年；Ma等人，2021年；Qi等人，2025年；Wang等人，2022年；Wang等人，2021年；Xu等人，2022年。
致谢
本研究得到了中国国家重点研发计划（2022YFD21003002，2022YFD2100300）、国家自然科学基金（32472364）；江南大学生命与健康产业研究中心基础科学研究（AQ-202301）；江苏省研究生研究与实践创新计划（KYCX25_2762）的支持。
