鄭春燕，張坤生，任云霞

(天津市食品生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津商業(yè)大學(xué)食品工程系，天津300134)

相比自然冷卻和鼓風(fēng)冷卻這些傳統(tǒng)的冷卻方式，真空冷卻則是一種快速冷卻的方法，在食品冷凍冷藏鏈中，它是不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)。真空冷卻是把被冷卻的產(chǎn)品放在真空冷卻室內(nèi)，然后用真空泵抽去冷卻室內(nèi)的空氣，造成一個(gè)低壓環(huán)境，將產(chǎn)品內(nèi)部的水分蒸發(fā)，在蒸發(fā)過(guò)程中會(huì)吸熱，最終導(dǎo)致產(chǎn)品本身的溫度降低［1］。這種冷卻方式在熟肉制品中廣泛應(yīng)用［2］，但是在速凍米面制品中鮮見(jiàn)報(bào)道。湯圓是深受我國(guó)人民喜愛(ài)的傳統(tǒng)米制品，在目前中國(guó)速凍行業(yè)中是最重要產(chǎn)品之一，其加工方式已逐漸由機(jī)械化生產(chǎn)替代家庭式手工制作，近年來(lái)在商場(chǎng)中湯圓的銷(xiāo)售形勢(shì)更是以冷凍湯圓形式為主，速凍湯圓產(chǎn)品在整個(gè)速凍食品中的比例達(dá)到5%～10%［3］。目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的速凍湯圓基本都是生湯圓，需要蒸煮至熟才能食用，耗時(shí)耗力?，F(xiàn)研究熟制速凍湯圓，食用更為方便、快捷，僅需要微波加熱1min左右即可。但是，在熟制速凍湯圓制作過(guò)程中，產(chǎn)品中心溫度僅達(dá)到80℃左右，并不能將所有微生物殺滅，尤其是芽孢會(huì)大量殘留，一方面影響速凍湯圓貨架期，同時(shí)也會(huì)對(duì)消費(fèi)者構(gòu)成潛在的安全隱患。本文旨在對(duì)熟制速凍湯圓不同冷卻方式進(jìn)行研究，達(dá)到改善熟制速凍湯圓品質(zhì)和延長(zhǎng)其保質(zhì)期的效果。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

糯米、大米、黑芝麻、白芝麻 天津物美超市;變性淀粉 天津頂峰淀粉食品有限公司;蜂蜜、白砂糖、木薯預(yù)糊化淀粉:食品級(jí);CMC－Na:分析純。微生物培養(yǎng):平板計(jì)數(shù)瓊脂(plate count agar，PCA)培養(yǎng)基。

真空預(yù)冷實(shí)驗(yàn)機(jī) 上海鮮綠真空保鮮設(shè)備有限公司;Hunter Lab色差儀 美國(guó)Hunter Lab公司;TA.XT plus質(zhì)構(gòu)測(cè)試儀 英國(guó)Stable Micro Systems公司;UNIC7200分光光度計(jì) 尤尼柯(上海)儀器有限公司;PEN3便攜式電子鼻 德國(guó)AIRSENSE公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 熟制速凍湯圓的制作 原料:糯米粉850g、大米粉 150g、水 760g、黑芝麻 250g、白砂糖 250g、蜂蜜50g、核桃 仁 25g、木薯 預(yù)糊 化 變 性 淀 粉 15g、CMC－Na 15g。工藝流程:原輔料處理→調(diào)制面團(tuán)→調(diào)制

表1 速凍湯圓感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)［10－11］Table 1 Sensory scoring criteria of frozen dumplings

本實(shí)驗(yàn)中工藝流程的冷卻方式分別采用自然冷卻、鼓風(fēng)冷卻、真空冷卻以及復(fù)合冷卻。各冷卻方式的指標(biāo)如下:自然冷卻是在室溫環(huán)境下;鼓風(fēng)冷卻機(jī)的轉(zhuǎn)速為2300r/min;真空冷卻的真空度為0.1MPa;復(fù)合冷卻即真空冷卻與自然冷卻相結(jié)合，在湯圓煮熟后先置于自然冷卻條件下5min，待湯圓表面多余水分晾干后再置于真空冷卻條件下(真空度0.1MPa)至室溫。

1.2.2 冷卻方式對(duì)冷卻時(shí)間的影響 將蒸煮至熟的湯圓按照5×5的方陣擺放在托盤(pán)上，湯圓之間有1cm間隔(防止粘連)，分別用自然冷卻，鼓風(fēng)風(fēng)冷、真空冷卻和復(fù)合冷卻方式進(jìn)行冷卻，使湯圓中心溫度由80℃降到25℃。各冷卻方式的指標(biāo)是:自然冷卻是在室溫環(huán)境下，鼓風(fēng)冷卻的鼓風(fēng)冷卻機(jī)的轉(zhuǎn)速為2300r/min，真空冷卻的真空度為0.1MPa，復(fù)合冷卻即真空冷卻與自然冷卻相結(jié)合，在湯圓煮熟后先置于自然冷卻條件下5min，待湯圓表面多余水分晾干后，再置于真空冷卻條件下(真空度0.1MPa)進(jìn)行真空冷卻。

1.2.3 不同冷卻方式對(duì)產(chǎn)品水分損失率的影響 測(cè)定湯圓冷卻前后的質(zhì)量，計(jì)算湯圓的失水率。

式中:X1－處理前速凍湯圓的質(zhì)量，g;X2－處理后速凍湯圓的質(zhì)量，g;L－速凍湯圓的失水率，%。

1.2.4 不同冷卻方式對(duì)湯圓凍裂率的影響 將湯圓煮熟，選取20個(gè)湯圓在－40～－30℃速凍 30min，然后在－18℃冷藏12h，在室溫條件下解凍1h，如此反復(fù)冷凍解凍 6 次，測(cè)其凍裂率［4－5］。

凍裂率(%)=(凍裂湯圓數(shù)/20)×100

1.2.5 不同冷卻方式對(duì)湯圓復(fù)煮后湯汁渾濁率的影響 量取500mL的水倒入鍋中，水煮沸后將電磁爐功率調(diào)到500W，將冷藏一段時(shí)間后的6個(gè)速凍湯圓一起加入，煮3min后將湯圓撈出，湯汁冷卻至室溫后移入500mL容量瓶中定容。在620nm處測(cè)湯汁的透光率，用蒸餾水作空白對(duì)照。一般用透光率大小表示湯汁渾濁情況，透光率高，則說(shuō)明沉淀物少，即湯汁清晰，湯圓具有較好的品質(zhì)［6］。

1.2.6 不同冷卻方式對(duì)產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)［7］的影響 本實(shí)驗(yàn)采用TA.XT plus質(zhì)構(gòu)測(cè)試儀對(duì)速凍湯圓及糯米面團(tuán)進(jìn)行TPA全質(zhì)構(gòu)測(cè)試。測(cè)試參數(shù):P50探頭;測(cè)試前速度:2mm/s;測(cè)試后速度:1mm/s;測(cè)試速度:1mm/s;測(cè)定間隔時(shí)間:5s;壓縮距離:8mm。

主要測(cè)試指標(biāo):硬度、彈性、黏性、內(nèi)聚性、咀嚼度、回復(fù)性。

1.2.7 不同冷卻方式對(duì)色差的影響［8］采用色差計(jì)，每個(gè)試樣至少平行3次，并取大小集中的3組數(shù)據(jù)的平均值作為結(jié)果。

1.2.8 不同冷卻方式對(duì)揮發(fā)性風(fēng)味的影響 采用PEN3便攜式電子鼻測(cè)定:稱取7g湯圓，切碎、裝入100mL燒杯內(nèi)，采用兩層保鮮膜密封，待氣味揮發(fā)30min后進(jìn)行測(cè)定，每個(gè)水平的樣品至少測(cè)定3次。

1.2.9 不同冷卻方式對(duì)微生物的影響［9］根據(jù)GB/T4789.2－2010《食品衛(wèi)生微生物學(xué)檢驗(yàn)》菌落總數(shù)的測(cè)定方法，考察對(duì)微生物的影響。

1.2.10 感官評(píng)價(jià) 選取6名本專(zhuān)業(yè)人士組成感官評(píng)價(jià)小組，按外觀、色澤、氣味、口感和可接受性順序，逐一對(duì)各組湯圓進(jìn)行打分，計(jì)算平均值?？偡譃?00分，權(quán)重系數(shù)為:外觀(0.20)、色澤(0.20)、氣味(0.20)、口感(0.20)、可接受性(0.20)。

1.2.11 數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)利用Excel和SPSS 17.0軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同冷卻方式對(duì)冷卻時(shí)間的影響

由圖1看出，自然冷卻方式冷卻時(shí)間(產(chǎn)品中心溫度降到25℃)最長(zhǎng)為30.5min，其次是鼓風(fēng)冷卻19min，真空冷卻和復(fù)合冷卻方式時(shí)間較短，分別為8、11min。并且SPSS分析四種冷卻方式對(duì)產(chǎn)品的冷卻時(shí)間有顯著性差異(p＜0.05)。

表2 不同冷卻方式對(duì)產(chǎn)品凍裂率、透光率的影響Table 2 Effect of different cooling methods on the transparency and the extent of breach

表3 不同冷卻方式對(duì)物性的影響Table 3 Effect of different cooling methods on physical property

圖1 不同冷卻方式對(duì)冷卻時(shí)間的影響Fig.1 Different cooling methods effect on the cooling time

自然冷卻和鼓風(fēng)風(fēng)冷的驅(qū)動(dòng)力是食品內(nèi)外部降溫速率的不同產(chǎn)生的溫度差，并且熱交換在食品表面進(jìn)行。然而，真空冷卻主要是蒸發(fā)量和蒸發(fā)速率決定，因而降溫速率主要由水分含量和食品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定［12］。Pasqualone，Turk 和 Celik［13－14］等人對(duì)卷心菜冷卻時(shí)間進(jìn)行研究時(shí)也有同樣的結(jié)論，即采用真空冷卻方式所用時(shí)間明顯比傳統(tǒng)冷卻方式短。復(fù)合冷卻雖然所用時(shí)間稍長(zhǎng)，但明顯要快于鼓風(fēng)風(fēng)冷和自然冷卻方式。

2.2 不同冷卻方式對(duì)產(chǎn)品水分損失率的影響

由圖2看出，真空冷卻的失水率是最高的，自然冷卻的失水率最小。四種冷卻方式的失水率有顯著性差異(p＜0.05)。

原因是真空冷卻的冷卻原理是利用低壓狀態(tài)下水分蒸發(fā)吸熱，因此真空冷卻的水分損失最大，而自然冷卻是通過(guò)產(chǎn)品內(nèi)外溫度差降溫，因此產(chǎn)品的水分損失率最?。?5］，而且復(fù)合冷卻結(jié)合了自然冷卻和真空冷卻兩種方式，由于真空冷卻的時(shí)間減少，另一方面自然冷卻5min后將表面帶有一些水分緩慢蒸發(fā)后，這有利于加速降溫速率和降低產(chǎn)品本身的水分損失。T J Rennie［16］等人對(duì)真空冷卻后的萵苣的重量損失進(jìn)行研究，表明真空冷卻比傳統(tǒng)冷卻方式重量損失大，通過(guò)改變冷卻速率可以降低重量損失，這與本實(shí)驗(yàn)中復(fù)合冷卻的開(kāi)始階段處理有相似之處。

圖2 不同冷卻方式對(duì)產(chǎn)品失水率的影響Fig.2 Different cooling methods effect on rate of water loss of products

2.3 不同冷卻方式對(duì)產(chǎn)品凍裂率、透光率的影響

由表2看出，真空冷卻比其他三種冷卻方式凍裂情況嚴(yán)重，鼓風(fēng)冷卻與復(fù)合冷卻次之，自然冷卻凍裂率最低，四種冷卻方式的產(chǎn)品凍裂率有差異性顯著(p＜0.05)。自然冷卻與其他三種冷卻方式處理的湯圓透光率差異明顯(p＜0.05)，另外三種差異不明顯。

湯圓的開(kāi)裂原因主要分為內(nèi)壓力膨脹和水分散失，冷凍過(guò)程是傳熱和傳質(zhì)的過(guò)程，解凍時(shí)，水分分布不均勻，再次冷凍凍結(jié)后就會(huì)導(dǎo)致壓力的不均，從而使湯圓出現(xiàn)龜裂［17］。湯圓冷卻過(guò)程中失水，水分成了破壞湯圓品質(zhì)的重要影響因素，真空冷卻比其他三種冷卻方式水分損失多(2.2)，體現(xiàn)在產(chǎn)品的質(zhì)量減少，采用復(fù)合冷卻開(kāi)始階段的水分蒸發(fā)有利于產(chǎn)品品質(zhì)的保持和冷凍中的凍裂率的降低。

湯圓的透光率由于湯圓反復(fù)解凍和凍結(jié)過(guò)程中表面淀粉回生引起的，而產(chǎn)品中的水分影響回生，不同冷卻處理之間失水量有所差異，自然冷卻失水較少，回升率低，復(fù)煮后湯汁澄清，故透光率較高。總體來(lái)說(shuō)，四種冷卻方式冷卻過(guò)的湯圓復(fù)煮后透光率整體偏高，原因是熟制的湯圓黏性大，解凍后仍保持較緊密結(jié)構(gòu)，使復(fù)煮后湯汁透光明顯。

2.4 不同冷卻方式對(duì)產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)的影響

由表3可知，四種冷卻方式在硬度、黏性、咀嚼性方面有顯著性差異(p＜0.05)，這主要是由于湯圓的硬度、黏性、咀嚼性與其水分含量密切相關(guān)，而真空冷卻的失水率最大，造成了黏性和咀嚼性的下降和硬度的增大。研究表明，與自然冷卻相比，真空冷卻更具有多孔結(jié)構(gòu)［18－20］，真空冷卻的湯圓內(nèi)聚性最低，這由于真空冷卻過(guò)程中，湯圓內(nèi)部水分迅速蒸發(fā)且形成了微孔結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致內(nèi)聚性的下降。各冷卻方式的湯圓回復(fù)性之間差異不顯著，這可能是與熟糯米本身較好的粘彈性有關(guān)。李靜等對(duì)醬牛肉的真空冷卻進(jìn)行研究時(shí)也表明了真空冷卻方式使產(chǎn)品導(dǎo)致多空結(jié)構(gòu)［21］。

2.5 不同冷卻方式對(duì)產(chǎn)品色澤的影響

由表4得出:真空冷卻與其他三種冷卻方式L*值差異顯著(p＜0.05)，自然冷卻、鼓風(fēng)風(fēng)冷和復(fù)合冷卻顯著不明顯;自然冷卻與其他三種冷卻方式a*值差異明顯(p＜0.05)，另外三種差異不明顯;四種冷卻方式b*值差異明顯(p＜0.05)。

表4 不同冷卻方式對(duì)產(chǎn)品色澤的影響Table 4 Effect of different cooling methods on volatile flavor

色澤是衡量速凍湯圓的重要指標(biāo)，而影響色澤的因素很多，通常pH改變、水分含量變化、淀粉回生、微生物的增殖都會(huì)對(duì)湯圓的色澤造成影響。不同冷卻方式與水分比重降低、淀粉回生加劇都有相關(guān)作用，這些因素都會(huì)改變湯圓的色澤。真空冷卻較其他三種冷卻方式失水多，淀粉回生嚴(yán)重，黃色素增加，對(duì)色澤影響明顯。

2.6 不同冷卻方式對(duì)揮發(fā)性氣味的影響

不同冷卻方式處理下，湯圓揮發(fā)性氣味的電子鼻PCA分析:第一主成分貢獻(xiàn)率為94.30%，第二主成分貢獻(xiàn)率為5.10%，總貢獻(xiàn)率為99.40%。上述PCA模型圖說(shuō)明:不同冷卻方式對(duì)第一主成分揮發(fā)性氣味的區(qū)分明顯，對(duì)第二主成分區(qū)分明顯。

圖3 不同冷卻方式對(duì)揮發(fā)性氣味的影響Fig.3 Effect of different cooling methods on volatile flavo

由于自然冷卻和鼓風(fēng)風(fēng)冷暴露在空氣中的時(shí)間較真空冷卻和復(fù)合冷卻時(shí)間要長(zhǎng)，導(dǎo)致產(chǎn)品中成分間發(fā)生反應(yīng)，這可能是導(dǎo)致?lián)]發(fā)性氣味第一主成分降低的主要原因;另外，真空冷卻失水較其他冷卻方式多，使揮發(fā)性氣味濃度增加，也是影響揮發(fā)性氣味差異的一個(gè)因素。

2.7 不同冷卻方式對(duì)微生物的影響

由圖4看出，四種冷卻方式處理的速凍湯圓的微生物水平隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的增長(zhǎng)呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。陳慧燕［22］等人對(duì)湯圓、水餃的菌落總數(shù)進(jìn)行研究時(shí)也有相同結(jié)論。國(guó)標(biāo)規(guī)定速凍米面制品的菌落總數(shù)不能高于1.0×104cfu/g(GB19295－2003)。由圖4可知，自然冷卻和鼓風(fēng)冷卻兩種冷卻方式的菌落總數(shù)水平明顯高于真空冷卻和復(fù)合冷卻。

圖4 不同冷卻方式對(duì)貯藏期微生物的影響Fig.4 Effect of different cooling methods on microorganism during storage period

由于自然冷卻和鼓風(fēng)冷卻的冷卻時(shí)間長(zhǎng)，在微生物的易繁殖溫度區(qū)停留時(shí)間長(zhǎng)，因此造成了后期微生物水平偏高［21］，保質(zhì)期大約在24d左右。真空冷卻和復(fù)合冷卻的微生物水平相對(duì)較低，較快時(shí)間通過(guò)了高溫區(qū)，這在一定程度上對(duì)微生物的生長(zhǎng)不利［23］，產(chǎn)品的保質(zhì)期可分別達(dá)到32d和29d。Burton等人研究蘑菇時(shí)表明真空冷卻后蘑菇的儲(chǔ)藏期為102h，比其他冷卻方式要長(zhǎng) 24h［1］，與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似。同樣，Kim對(duì)生菜的貨架壽命進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)真空冷卻的生菜在0℃時(shí)的貨架壽命為40d，而傳統(tǒng)的冷卻方法冷卻的生菜在0℃下的貨架壽命為20d［24］，這與真空冷卻減少微生物污染有關(guān)。

2.8 冷卻方式對(duì)產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響

通過(guò)表5感官評(píng)定，真空冷卻使湯圓水分流失加重，質(zhì)構(gòu)、色澤、氣味變化明顯，且真空冷卻水分蒸發(fā)速度快，導(dǎo)致湯圓表面褶皺，凹凸不平，對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響;受到產(chǎn)品水分含量的影響，在口感方面上對(duì)咀嚼性、硬度等方面產(chǎn)生影響，質(zhì)構(gòu)測(cè)試表明真空冷卻處理的湯圓硬度變大，彈性也有所下降，這也解釋了口感感官評(píng)分較低的原因。自然冷卻、鼓風(fēng)冷卻、復(fù)合冷卻方式得分較高，在消費(fèi)者可接受范圍內(nèi)。

表5 不同冷卻方式產(chǎn)品的感官評(píng)價(jià)Table 5 Effect of different cooling methods on sensory evaluation

3 結(jié)論

通過(guò)結(jié)合真空冷卻和自然冷卻相結(jié)合的方法，與傳統(tǒng)的冷卻方式相比，復(fù)合冷卻提高了生產(chǎn)效率。與單獨(dú)的真空冷卻相比，復(fù)合冷卻的方法耗能少，降低了生產(chǎn)成本降低。與真空冷卻相比，復(fù)合冷卻方法對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)影響較小，真空冷卻對(duì)產(chǎn)品的硬度、黏彈性、色澤、氣味有更顯著的影響。真空冷卻和復(fù)合冷卻較傳統(tǒng)的冷卻方式相比，可延長(zhǎng)貨架期。

復(fù)合冷卻在一定程度上能夠緩解真空冷卻造成的失水嚴(yán)重以及品質(zhì)下降問(wèn)題，并能夠比傳統(tǒng)的冷卻方式獲得較長(zhǎng)的貯藏期限。當(dāng)然，真空冷卻方式在提高冷卻速率和延長(zhǎng)貯藏期方面具有其他冷卻方式無(wú)法替代的優(yōu)越性，因此，有關(guān)真空冷卻條件對(duì)熟制速凍湯圓質(zhì)量損失率影響的機(jī)制尚有待于進(jìn)一步探討。

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