探究面包老化过程及控制方法

老化就是面包经烘烤离开烤炉后，由本来松软及湿润的制品（或松脆的产品）而发生变化，表皮由脆而变得坚韧，味道变得平淡而失去刚出炉的香味，英语称为Staling，也就是失去其新鲜时的味道，变得陈旧的意思。焙烤食品中不仅面包而且蛋糕等其他点心也都有一个老化的问题。美国将面包的老化称为Staleness。从前无论什么面包经过12h后，都会发生明显的老化，现在经研究人员一百多年的努力，先进的技术可使面包保存数日或更久而不失去原有的性质。因为目前老化造成的损失很大，所以解决面包老化的问题是面包制造工艺中的一个重大课题。

老化一般可分为面包皮（Crust）的老化和面包心部组织（Crumb，或称为面包瓤）的老化。

1. 面包皮的老化

面包皮老化的表现是：新鲜的面包皮比较干燥、酥脆，有浓郁的香味，老化后变得韧而柔软，香味消失，并散发令人不快的气味，味道变得带点苦味。一般认为面包皮的老化是由于面包瓤的水分移动造成的，但气味的变化原因目前尚不明确。一般来说，包装及大气湿度高都会促进表皮老化。

2. 面包瓤的老化

新鲜面包瓤非常柔软，富有弹性并散发着面包香味，随着老化的进行，面包瓤变得硬而脆，如再放置会更加脆弱、易碎，香味也减退甚至变味。

面包的老化中，瓤的老化最重要。其过程可以看成三种独立的变化分别以不同速度进行：①香味消失；②水分移动达到平衡状态；③淀粉的变化。

对于面包老化的分析也可以从外观、性状的变化来分析，如面包瓤变硬、韧性减少而脆性增大，以及由于水分蒸发而变得干燥和内质的变化等，这些都是由于：①可溶性淀粉的减少（与新鲜淀粉相比相差2.5%）；②在水中的膨润性减少（例如新鲜面包的瓤在水中放置一定时间可膨润52%，而同样条件下老化面包只有34%）；③无序的α化淀粉变为结晶化的β淀粉等。

人们对面包老化的观察最初是从对水分蒸发的脱水现象开始的。100多年前，布辛高尔德将面包密封在容器中进行了老化实验，他发现即使水分没有损失，老化还是照旧发生。后来更多的研究者发现，对老化了的面包不加水，再加热到60℃以上，面包中的淀粉会重新α化，恢复到原来的新鲜状态，但如果将面包的水分含量减少到30%以下，即使再加热，面包也不会恢复到原来的状态。通过这一系列实验，研究者们认为淀粉的老化与面包的老化有密切关系，这就为后来的α淀粉、β淀粉理论打下了基础。后来，卡特在从淀粉X射线衍射情况的变化研究面包老化时，发现只要面包的含水量在一定程度以上，一定会老化，而且老化的速度是温度的函数。也就是说，使新鲜的面包干燥可以阻止老化。当水分含量在16%以下，面包就不会老化；当水分含量在16%～24%时，随水分的增加老化会加快。根据卡特的实验，将面包保存在60℃，可以使面包保持新鲜24～48h；20～40℃，老化会缓慢进行；-2～20℃范围内，温度越低老化速度越快；-7～-5℃时，由于面包水分的冻结，老化速度急剧减慢；当-20～-18℃时，面包中水分的80%冻结，因此可以长时间阻止老化进行。

另一位科学家奥斯特瓦尔德也观察了老化现象，他的报告说面包在烘烤时发生淀粉糊化（α化），从面筋中夺取水分膨润，当冷却后α淀粉重新向结晶的β淀粉变化，这时排出膨润时吸收的水分。这些水分先是向面筋移动，然后面筋中的这些水分和面包中的自由水一起蒸散。皮莱格的实验表明，面包内的水分迁移会导致面包瓤的水分含量减少，从而使玻璃态温度升高，面包瓤变干，所以硬度增加；但当表皮水分升高时，玻璃态温度降低，脆性下降。面粉中含有丰富的多糖类物质淀粉，它是一种大分子有机化合物，是引起面包老化的主要因素，此观点在学术界已取得共识。生面包坯在烘焙过程中，当温度达到淀粉的糊化温度时，淀粉吸水发生糊化，导致β-淀粉（淀粉晶体）结构被破坏，原来淀粉分子间的氢键断裂，断裂后淀粉和水通过氢键相连形成胶体溶液，从而实现淀粉α-化。但当面包在常温下贮藏时，由于温度的变化，α-淀粉开始自动排序，相邻分子间的氢键又重新形成，重现淀粉β-化，因此淀粉回生实质上是一个重结晶过程。通过实验发现，面包老化的进度明显比淀粉回生快，所以大多数学者认为淀粉回生对面包的老化过程有重要作用，但并不是面包老化过程中唯一起作用的因素。

此外，淀粉有A型（直链型）和B型（支链型）两种，有研究者主张直链淀粉的相互联结造成了组织硬化。但支链淀粉的硬化比较慢，比如，含100%支链淀粉的糯玉米等老化非常慢。有研究者认为，大部分直链淀粉在面包烘焙和冷却期间已经老化。还有研究者认为面包烘焙期间淀粉颗粒膨胀，部分直链淀粉从淀粉颗粒中溶出，支链淀粉被稀释，但是面包中有限的水分含量又制约了这一过程。新鲜面包是由包埋在硬化的直链淀粉凝胶网络中柔软的、可伸展的淀粉颗粒组成，面包的硬化是由淀粉颗粒中支链淀粉的老化引起的。贮存期间，膨胀的淀粉颗粒内支链分子发生缔合作用，淀粉颗粒周围的凝胶变得越来越硬，最终导致面包老化。从示差扫描热分析仪（DSC）分析结果可以看出，支链淀粉的重结晶为热可逆，直链淀粉的重结晶为不可逆。

近年来发现面筋蛋白质的含量也是影响面包老化速率的一个重要因素。面筋蛋白质所形成的网状结构与淀粉颗粒的交互作用也是一个不容忽视的问题。一般来说，面粉中蛋白质含量高，面包体积大，贮存期间的老化速率较慢。因为蛋白质含量高，会减弱淀粉颗粒的重结晶作用，延缓面包内部组织的老化。面包老化还与面粉中面筋蛋白的质量有关，面筋质量差的面粉比面筋质量好的面粉有更强的亲水性能。质量差的面筋在面团中与淀粉颗粒之间的相互作用较强，在烘焙期间及烘焙后，这种相互作用更为强烈。因此，用质量差的面粉制作的面包老化速率更快。

以上研究大多注重于淀粉的变化，但一般来讲老化现象不仅是淀粉的变化，淀粉的变化还与其他成分有关系。这里有脱水的影响、蛋白质的影响、香气挥发的影响以及许多复杂的化学反应。

面包老化的测定是长期以来许多研究人员用各种方法试图解决的问题。测定的着眼点主要是淀粉的物理化学变化。

（1）可溶性淀粉量的变化 观察10h以内可溶性淀粉减少量的变化。

（2）面包瓤膨润性质的变化 例如，将10g面包瓤粉碎到能通过30目的筛眼大小。将这些面包屑放入量筒中并加水至250mL，加入少量的甲苯，然后比较24h后的膨润体积。新鲜面包比老化面包膨润体积大。

（3）面包瓤淀粉结晶（X射线衍射情况）的变化。

（4）面包瓤不透明度的变化 老化的面包不透明度增加。

（5）淀粉酶作用速度的差异 这种方法的原理是将面包瓤破碎后，放入一定量恒温的水中，并加入定量的α-淀粉酶，95%以上的糊化淀粉会很快被分解糖化，但老化成为β淀粉后，α-淀粉酶的作用便会减慢，糖化度会减少到80%、60%、50%，当糖化度降到50%左右时，面包老化会更明显。

（6）面包组织脆弱性的变化 其原理为利用面包瓤老化后会发硬变脆弱的性质，将面包瓤切成一定大小的小方块，然后与金属球一起放在筛上振动，测定振动一定时间后通过一定筛孔的面包屑的量来判断面包的老化度。

（7）面包瓤物理性能的变化 这种测定主要有两种方法：测定面包瓤的柔软性和测定它的硬度。前种方法是在面包瓤的平面用一定面积的平面压头垂直加一定质量载荷，以压头陷入面包内的深度来表示面包的柔软度（Softness Gauge）；后者是测定将面包瓤压下一定深度（厘米或厚度的几分之几）时所要的力。测定时，一般将面包切成12～13mm的片，然后加载。由于面包烘烤工序及组织不均匀的影响，往往即使是同一块面包，面包片之间差别也相当大。因此，取样要求多一些（几片到几十片）。这是一种使用最广泛的测定方法。

（8）利用粉质仪测定 将面包瓤掺入面团中，利用粉质仪测定其黏稠度。

焙烤食品多数属于保存困难（Perishable）的食品，而其中老化问题是最致命的问题之一。人们为了防止老化，延长面包类食品的商品寿命，已进行了一个世纪以上的不懈努力。目前总结出以下几种延迟老化的方法。

1. 加热和保温

保持了一定水分的面包再加热时还可以新鲜化，这是由于已经老化的β淀粉，如没有失去水分，再加热时还可以重新糊化变成α淀粉，使面包呈现新鲜时的状态。因为淀粉的糊化温度为60℃，只要将面包保存在60～90℃的环境中即可防止淀粉的β化。据实验表明，这种方法可使面包保存新鲜36～48h。但在这样的温度下容易产生因细菌的繁殖而发霉和在高温下香气挥发的问题。因此有人把面包保存在30℃、相对湿度为80%的环境中，这一技术已经在实际中收到明显效果。不过，要求在面包制成后从包装到仓库、运输、商店这一系列环节都要保持上述条件。

2. 冷冻

冷冻是防止食品品质退化最有效的方法，对面包也一样。冷冻储藏必须在-18℃以下。因为-7～20℃是老化最快的温度区域，所以在冷却时要使面包迅速通过这一温度区域，一般采用-45～-35℃冷风强制冷却（Blast Freezing）的方法。据称，冷冻法可使面包的新鲜度保持两个星期。1940年，这一技术开始商业化应用。将大量面包冷冻后储存在冷库中，必要时取出解冻后贩卖。但冷冻使面包提高了技术难度，同时要求从制作到贩卖店的一系列冷冻链。

3. 包装

包装虽不能防止淀粉的老化，但可以保持面包的卫生和水分、风味，减少芳香的散失，在一定程度上保持了面包的柔软，因此也可以说延长了面包的商品寿命，抑制了面包老化。另外，包装前面包的冷却速度对包装后面包的老化速度也有一定影响。贝尔格（Barg）在1929年以44人为评审员对这一影响进行了实验，实验结果如表3-9所示。

实验结果说明包装时温度稍高一些对保持面包的柔软性有利，但冷却到31℃左右包装对保持面包香味好。

表3-9 包装前面包冷却速度对包装后面包老化速度的影响

4. 原辅料的影响(www.xing528.com)

（1）面粉 许多实验已经证明，高面筋面粉比中筋面粉做出的面包老化慢，保存性好。这是因为面粉面筋量多，能缓冲淀粉分子的互相结合，防止淀粉的退化（β化），延迟了面包的老化时间。同时，面筋增加可当作水分的水库，改变面包的水化能力（Hydration Capacity）。

（2）辅料 黑麦（Rye）的添加可以延迟面包的老化，当添加量为3%以上，其效果便明显。另外，糖类、乳制品、蛋（尤其是蛋黄）、油脂类的添加都对延迟老化有积极作用。这些辅料中以牛乳的效果最为显著，例如加入20%脱脂乳粉的面包，可以保持一个星期不老化。糖延迟老化的作用，主要是由于它的吸湿性保持了水分。据研究，单糖比双糖的保水（保软）性能强，因此有工厂多使用转化糖。油脂类的作用是油脂膜阻止了面包组织中水分的移动。与糖相类似，被用来加强面包水分保持力的添加物还有糊精（Dexrtins）、α淀粉（末粉）、大豆粉、α化马铃薯粉、阿拉伯树胶（Arabic Gum）、刺槐豆（Locust Bean）、藻酸盐类（Alginates）等高分子化合物。这些物质都具有超过本身质量2至几倍的吸水能力，具有阻止水分蒸发干燥、延迟老化的作用。

（3）乳化剂 天然的卵磷脂（Lecithin）、单甘油酸酯（Monoglyceride）、硬脂酰乳酸钙（CSL）、SSL（Sodium Stearoyl-2-Laetylate）、蔗糖脂肪酸酯（Sugar Ester）等都有防止老化的作用。这是因为这些乳化剂使油脂在面包中分散均匀而阻止水分的移动。其中，单甘油酸酯、CSL和SSL可以使油脂形成极薄的膜而裹住膨润后的淀粉，阻止当淀粉结晶时排出的水分向面筋或外部移动，对面包的硬化有显著的抑制效果，因此也被称作软化剂（Softener）。

（4）酶的添加 一般在面包制作时，为了补充α-淀粉酶的不足，常添加大麦芽粉（Malt Flour）或α-淀粉酶，添加量为0.2%～0.4%。由于液化酶加入后，在面团发酵和烘烤初期可以使一部分淀粉分解为糊精，从而改变了淀粉结构，起到延迟淀粉老化的作用。此外，适量加入某些木聚糖酶等可以延缓面包的老化。

5. 面团的处理

各种老化延迟剂虽有一定效果，但也会带来一些副作用。提高面包保存性最重要、最好的条件是优质的面粉和正确的面团处理操作，这是使面包寿命延长的最基本方法。

（1）面团的吸水量 老化的主要影响因素之一便是水分的减少，为了使面包保持一定水分，那么从面团调制上讲，就是增加和面时的加水量。一些研究结果表明：调粉时制作更柔软的面团是防止老化的对策。但是这种办法也是有限度的，加水过多面团过软，也会降低面包本身的质量，而且不易烤熟，中间部分常出现夹生现象。

（2）发酵方法 众所周知，中种法制作的面包比直接发酵法制作的面包老化要慢一些。一些研究人员用压缩计实验的方法也证明了这一点。

（3）调粉方法 调粉时适当的高速搅拌可以改善面包的保存性能。高速搅拌与低速搅拌得到的面团的膜的伸展性不同，高速搅拌得到的面团的膜比较薄，面包的膜也薄，因此比较柔软，市场寿命也就长。

（4）发酵程度 最佳的发酵程度对面包的保存性效果显著。未成熟的发酵，面包硬化较快，过熟的发酵使面包容易干燥。关于发酵管理影响寿命的问题，有许多学说。一种有代表性的说法为：发酵时尽量采取低温（22～26℃），根据面筋力的大小尽量增加发酵时间（增加翻面次数），对于抑制老化有效。但另一种说法认为与温度无关，发酵到最佳程度是最重要的。还有一种说法认为：向面团中加入3%的酸酵面（Sour）有抑制老化的效果。

6. 烘烤技术的影响

烘烤对面包老化的影响目前还没有形成统一的说法。大多数学者是从烤炉温度管理与抑制水分蒸发的关系角度研究的。有的认为较低温度、慢火烘烤可防止水分大量蒸发。有的认为，开始时先采取高温烘烤，使面团很快形成一层阻止内部水分蒸发的外壳，然后再低温烤熟，这样可以减少烘烤中的水分蒸发。但也有相反的看法提出，刚开始用中温烘烤，然后再用高温烘烤较好。

7. 关于风味退化、香味消失的老化问题

目前的研究结果是：①多量地添加乳粉、起酥油和砂糖；②保持盐和酵母的正常用量；③适当添加酶制剂和保水剂；④使面包适度柔软并高速搅拌；⑤使发酵和烘烤达到最佳程度；⑥迅速地适度冷却并包装。这些措施对面包风味的保持有好的作用。

8. 其他方法

防止面包老化的办法还有冷冻面团制面包法、半熟面包（Half-Baked Bread or Brown N ’ Serve Rolls）烘烤法等。

在面包的老化问题中，面包瓤是最重要的，其次是面包皮。尽管许多研究人员从材料、制造方法和储藏方法上进行了大量的研究，但离问题的完全解决还相差甚远。部分学者认为减少酵母用量、低温发酵、减少加水量和食盐用量可以延迟面包表皮的老化，但这些条件对面包瓤的老化有不好影响。

1. 主要难题

（1）关于面包老化的机制，到目前为止还有许多尚未搞清楚。

（2）关于老化现象有物理、化学、生理的多种评价方法，互相还未统一。

（3）面粉和面团是复杂的混合物，在制作过程中的变化也十分复杂。

（4）许多分析技术特别是DSC、NMR、X-射线衍射和NIRS等在研究面包、馒头等制品的老化机制过程中发挥了重要作用，能从分子水平对面包老化机制做出解释和证明，但这些分析技术还存在造价高、操作难度大以及分析指标单一等局限性，这使其不能普遍应用于面包产业中。

2. 研究方向

（1）将消费者对老化的影响因素更加明确化。

（2）使研究人员对老化的研究标准化，互相能够比较结果。

（3）研究利用合成粉末代替复杂的面粉而使问题简单化。

（4）以单纯材料的配合为出发点，逐渐增加各种添加成分，来寻找老化的症结所在。

（5）对淀粉糊化和添加物作更深的研究。

（6）目前对老化与面筋的关系已有些许报道，还需更深入的研究。

（7）还有必要继续研究香味、风味的变化问题。

（8）利用复合改良剂延缓面包老化。