面包和比萨是常见的烘焙食品，它们的主要成分是水、面粉、酵母和盐。这类烘焙食品之所以能让人食指大动，与其松软香甜的口感是分不开的。而这种特殊的口感又和食物内部的大量充气孔洞密切相关。
面包制作的流程包括面团准备、发泡和烘烤。在传统的发泡过程中，酵母作为一种发酵剂，通过反应释放二氧化碳，实现发泡。这种发酵过程通常需要长达数个小时。此外，无酵母产品在消费者中也受到越来越多的关注。事实上，酵母不耐受是一个日益严重的健康问题，消费者们也更愿意购买无酵母产品。
为了应对这些需求，研究人员提出了基于物理发泡的无酵母面包制作技术。但现有技术，无论是传统的还是无酵母的，都依赖于两个单独的步骤（和两台不同的设备）进行发泡和烘焙。
在此基础上，那不勒斯费德里克二世大学Ernesto Di Maio教授团队设计了一种新颖的无酵母披萨面团烘焙工艺，利用物理发泡剂和加压烤箱产生的气体进行发泡，仅需4分钟就可获得密度、形态与传统带酵母面团类似的比萨饼。可通过适当调整烘烤和发泡工艺参数，以及物理发泡剂的性质，获得最终所需发泡产品的密度和形态。该发泡工艺无需酵母，并且缩短了冗长的发酵过程，同时也将多个加工步骤（发酵和烘焙）组合在一个加工过程中。
【各参数对面团流变性能的影响】
首先，作者使用延时摄影装置研究了发酵过程对含酵母面团（YD）和无酵母面团（NYD）最终结构的影响。如图1a所示，从宏观上看，YD的截面积显着增加，并在24小时后达到恒定值，面积增长约20%。而NYD的截面积随时间的变化很小。此外，两种面团的粘弹性模量都会随着发酵时间的增加而降低（图1b-e），而NYD样品显示出更强的软化。对于这两种样品而言，谷蛋白降解酶和蛋白酶都会随着时间的推移而发挥作用。而对于YD样品，在蛋白酶作用的基础上，又由于酵母的化学反应，样品内气泡的体积分数增加。实验结果表明，真实材料中空隙的存在会导致静态剪切模量降低。
图1. (a) 发酵延时实验的结果：面积比与时间的函数关系。(b)–(c)：YD样品在不同的发酵时间下的模量。(d)–(e)：NYD样品在不同的发酵时间下的模量。
接着，作者研究了加热历史对面团流变性能的影响。如图2所示，随着温度刚开始增加，模量略有下降，这是由于在烘焙的早期阶段，水分尚未从受损淀粉中释放出来。在滞后时间之后，可以观察到模量急剧增加，这标志着面团/面包屑转变的开始。模量的急剧增加是由于面粉中淀粉的凝胶化。两个样品最终达到了平台值。YD和NYD样品表现出相似的行为，这证明酵母对最终结构的影响很小。因此，只有淀粉颗粒的凝胶化行为会影响面团在烘焙阶段的模量变化。
实验过程中观察到的滞后时间为通过加压将气体加载到面团结构中提供了时间窗口。在此期间，物理发泡剂能够扩散并溶解到面团中，逐渐释放压力，导致气泡形成和膨胀。最终在高温下，面团由于淀粉糊化反应和面筋蛋白聚集而形成泡沫结构。作者通过一系列实验证明了通过巧妙控制压力和温度可以调配出最佳的质地。
图2. (a) 加热历史的比较：比萨烤箱中烹饪产生的面团温度历史和采用温度程序的流变仪温度历史。（b）和（c）：在环境压力下不同发酵时间（0-3-6-24小时）后，面团烹饪测试的流变学结果，其中（b）YD和（c）NYD 样品。
【面团的发泡过程】
作者在等温条件下进行发泡过程（图3）。首先将面团的环境压力在30秒内从环境压力线性增加到6 bar。然后，保持恒定70秒，最后再100秒内线性减压至环境压力。随着线性压力的增加，发泡剂的吸附立即开始，并持续到等压阶段。吸附作用会将发泡剂溶解到生面团中。吸附后，压力下降导致解吸附作用，实现面团的发泡。
图3. 发泡加工程序（压力与时间）和流变烹饪曲线。
如图4所示，作者比较了在环境压力下烘焙YD样品和使用两种不同发泡剂（二氧化碳和氦气）烘焙和发泡的NYD样品的目测结果。结果证明了新型烘烤和发泡工艺的有效性，NYD烘烤和发泡样品的密度和形态与YD烘烤样品相当。
图4. 比萨饼烘烤和起泡的目测结果。
最后，作者揭示了面团结构的密度和形态在很大程度上取决于最大压力、等压时间和压力下降率。最大压力的增加会加强发泡剂的吸附性，进而导致最终膨胀比的增加。而等压时间决定了吸附阶段的长度、发泡剂的溶解量以及压力释放前面团的固化程度。选择较短的等压线时间意味着更早的发泡，这可能导致过早发泡或只能达到较低的孔隙密度。相反，选择较长等压时间则可能引起起泡不良。在固化后期对面团进行压力释放时，如果压力下降过快，将导致气体膨胀，在面团内累积三轴拉伸应力，可能导致面团破裂。因此，可通过调节适当的压力和温度来调配出合适的发泡效果，控制面团的质地。