蔣宏瑤， 張 慜*， 陳晶晶

（1.食品科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室， 江南大學(xué)， 江蘇 無錫 214122；2.海通食品集團有限公司， 浙江 慈溪315300）

傳統(tǒng)速凍丸子以肉糜為主要原料，產(chǎn)品主要集中于魚丸和牛肉丸，作者研發(fā)出一款以毛豆仁和胡蘿卜為主要原料的蔬菜丸子，滿足消費者對素食產(chǎn)品的消費需求。

我國是最大的毛豆生產(chǎn)加工國，毛豆蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)高達13.6%～17.6%，富含賴氨酸和不飽和脂肪酸，便于凝膠成型；此外，毛豆纖維素含量豐富，質(zhì)量分數(shù)達2.1%，維C 含量與西紅柿相似[1]。 胡蘿卜中維生素含量豐富，且經(jīng)冷凍解凍加工后，原料的結(jié)構(gòu)組織狀態(tài)變化較小，汁液損失率低[2-3]。 蛋白質(zhì)是一種常見的表面活性劑，常用于促進樣品形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，改善食品凝膠結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[4，5]。 大豆分離蛋白作為一種植物源蛋白質(zhì)，與谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶（TG 酶）聯(lián)合使用后，可廣泛用作膠凝劑[6-7]。 如王冬妮研究發(fā)現(xiàn)大豆分離蛋白與TG 酶聯(lián)合使用下會增強魷魚魚糜的凝膠強度，改善其保水性[8]。

在蔬菜丸子的加工制作過程中，加熱具有殺菌定型的作用，可保障產(chǎn)品的品質(zhì)和安全。 不同的加熱方式會影響丸子的質(zhì)構(gòu)特性，也會影響丸子的耐煮性。 微波加熱速度快，效率高，適合連續(xù)化生產(chǎn)，但穿透深度低，產(chǎn)品表面易失水變硬[9-10]。 遠紅外加熱時， 物料中的有機物和含水物質(zhì)強烈吸收紅外線，內(nèi)部加熱速度快[11]。

作者以自制配方的冷凍蔬菜丸子為原料，研究了蒸制、微波、紅外和蒸制聯(lián)合微波4 種定型加工工藝對食用時不同水煮時間下蔬菜丸子的質(zhì)構(gòu)和滋味的影響，結(jié)合感官評定得分，運用SPSS 軟件分析了4 種加熱方式對丸子品質(zhì)影響，以期優(yōu)化獲得最佳工藝參數(shù)，為開發(fā)冷凍調(diào)理蔬菜丸子提供技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

冷凍毛豆和胡蘿卜： 海通食品集團公司產(chǎn)品；大豆分離蛋白：山東禹王公司產(chǎn)品；馬鈴薯淀粉、大豆油、調(diào)味料：市售。

九陽多功能料理機： 九陽股份有限公司產(chǎn)品；HH-4 數(shù)顯恒溫水浴鍋： 江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司產(chǎn)品；TA.XT.Plus 物性分析儀： 英國Stable Mico System 公司產(chǎn)品；PL203 電子天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司產(chǎn)品；MF-2270 海爾微波爐： 青島海爾公司制品有限公司產(chǎn)品；TDL-60B 臺式離心機：上海安亭科學(xué)儀器廠產(chǎn)品。

冷凍蔬菜丸子配方組成 （質(zhì)量分數(shù)）： 毛豆（34.6%）、胡蘿卜（22.8%）、馬鈴薯淀粉（7.3%）、大豆分離蛋白（5.9%）、大豆油（3.8%）、水（24%）、調(diào)味料（食鹽 0.2%、 雞精 0.3%、 雞粉 1%、 乙基麥芽酚0.2%）和 TG 酶（9.9 U/g）。

1.2 試驗方法

制備大豆分離蛋白乳液（按質(zhì)量比 11∶77∶12 稱取大豆分離蛋白、飲用水和大豆油，使用高剪切分散均質(zhì)器依次均質(zhì)3 min，控制溫度在10 ℃以下），制備胡蘿卜碎末和毛豆泥備用。 斬拌混合胡蘿卜末和大豆分離蛋白乳液、大豆分離蛋白、毛豆泥、調(diào)味料和淀粉， 加入 TG 酶， 倒入模具中水浴保溫（48.4 ℃下交聯(lián) 70 min）， 加熱定型 （單獨蒸制、微波、蒸制聯(lián)合微波），冷卻后進行包裝冷凍貯藏。

蒸制加熱定型： 將TG 酶交聯(lián)作用后的樣品置于沸水浴中分別加熱10、15、20 min，在冰箱放置過夜后，測試相關(guān)指標。

微波加熱定型：設(shè)置微波功率為280 W（中低火）間歇式加熱，加熱40 s 暫停20 s，處理時間分別是 5、7、9 min（加熱時間分別是 3.3、4.7、6.0 min），冷卻后在冰箱放置過夜，測試指標。

紅外加熱定型：采用波長為3 μm 的設(shè)備，設(shè)置紅外加熱管溫度為110、120、130 ℃，處理時間分別是 21、19、17 min，丸子中心溫度達到 90 ℃，冷卻后在冰箱放置過夜，測試指標。

蒸制聯(lián)合微波加熱定型：將保溫后的丸子置于沸水中蒸制10 min， 緊接著微波280 W 加熱40 s。樣品冷卻后-18 ℃中冷凍過夜，測試指標。

1.3 樣品采集與測定

樣品采集：以不同水煮時間（7 min、30 min、1.0 h、1.5 h 和2.0 h）的蔬菜丸子為樣品，進行相關(guān)指標檢測。 其中單因素實驗以凝膠強度為指標篩選優(yōu)化后的條件。

TPA 全質(zhì)構(gòu)分析：準備方形（2 cm×2 cm×2 cm）的丸子樣品，選用P/35 圓柱形探頭，測定條件為：測前速度：5.00 mm/s，測試速度：1.00 mm/s，測后速度：5 mm/s，壓縮比40%，兩次測定間隔時間5.00 s[11]。

凝膠強度：準備方形樣品（2 cm×2 cm×2 cm），測定條件： 測前速度：2.00 mm/s， 測試速度：1.00 mm/s，測后速度2 mm/s，下壓距離10 mm，探頭型號P/0.5[12]。 凝膠特性包括破斷力（g），凹陷深度（mm），凝膠強度（g·mm）[13]。

電子舌：按丸子與水的質(zhì)量比1∶5 稱取樣品，加水攪碎成勻漿，5 000 r/min 離心20 min 后提取上清液進行電子舌檢測。

電子鼻：稱取3 g 樣品用作電子鼻檢測。重復(fù)測量4 次。

感官評價： 實驗蔬菜丸子的感官評分分為外觀、氣味、組織狀態(tài)、口感、滋味5 個方面，10 名受過專業(yè)培訓(xùn)的感官評價人員進行評分，具體評分標準見表1。

表1 蔬菜丸子感官評價標準Table 1 The sensory evaluation of vegetable balls

2 結(jié)果與討論

2.1 蒸制加熱定型條件的優(yōu)化

表2 為蒸制時間對蔬菜丸子凝膠強度的影響。由表可知，同一水煮時間下，蔬菜丸子的凝膠強度隨著蒸制時間的增加先增大后減小。 如水煮7 min時， 蒸制 15 min 的丸子凝膠強度達到最大值7 698.3 g·mm， 與蒸制 10 min 和 20 min 的兩組數(shù)據(jù)水平差異顯著 （P＜0.05）。 隨著水煮時間的延長，3 組丸子的凝膠強度均呈下降趨勢， 其中水煮30 min、1.0 h、1.5 h 和 2.0 h 時，蒸制 10 min 的丸子凝膠強度保留率分別是 79.5%，74.7%，71.3%，66.1%； 蒸制15 min 的丸子保留率分別是87.2%，74.0%，71.9%，69.4%；蒸制 20 min 的丸子保留率分別是 86.2%，72.9%，62.7%，63.7%。 由此可知，蒸制15 min 的丸子凝膠強度隨水煮時間的延長下降最為緩慢。 水煮2 h 時，蒸制15 min 的丸子凝膠強度顯著大于其他兩組（P＜0.05）。因此，選擇最佳蒸制時間為15 min。 傳統(tǒng)食品工業(yè)生產(chǎn)中，常常使用熱水或蒸汽加熱促進食品凝膠化形成， 該方法操作簡便，成本低但耗時較長[14-15]。

表2 蒸制時間對不同水煮時間下蔬菜丸子凝膠強度的影響Table 2 Effect of steaming time on gel strength of vegetable balls with different boiling time g·mm

2.2 微波加熱定型條件的優(yōu)化

表3 為280 W 的微波功率下不同微波時間對丸子凝膠強度的影響。 由表可知，丸子的凝膠強度隨微波加熱時間的增加，呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，當微波加熱7 min 時，丸子的凝膠強度達到最大值，顯著高于其他平行兩組數(shù)據(jù)（P＜0.05）。低功率微波加熱蛋白質(zhì)體系，有助于體系結(jié)構(gòu)的舒展，暴露氫鍵，從而增加體系電荷，體系氫鍵和疏水相互作用力改變后會提升體系的凝膠特性[16]。 隨著微波時間的增加，凝膠體系網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更加致密，凝膠強度達到峰值后，再加熱會加速樣品的水分流失，凝膠變硬，降低食品品質(zhì)。 本實驗中涉及的蔬菜丸子原料中不僅包含有大豆分離蛋白，還有胡蘿卜、毛豆和淀粉等其他成分， 因此微波處理時間會相應(yīng)增加。 此外，隨著水煮時間的延長，3 組丸子的凝膠強度均呈下降趨勢， 其中水煮 30 min、1.0 h、1.5 h 和2.0 h 時，微波5 min 的丸子凝膠強度保留率分別是79.8%，63.6%，52.8%，48.9%； 微波 7 min 的丸子保留率分別是 79.0%，74.6%，63.5%，60.6%； 微波 9 min 的丸子保留率分別是71.6%，62.8%，水煮1.5 h和2.0 h 時，丸子結(jié)構(gòu)松散，無法檢出凝膠強度。

表3 微波加熱時間對不同水煮時間下蔬菜丸子凝膠強度的影響Table 3 Effect of microwave heating time on gel strength of vegetable balls with different boiling time g·mm

2.3 遠紅外加熱定型條件的優(yōu)化

表4 為不同紅外溫度對丸子凝膠強度的影響。由圖可知， 紅外加熱溫度為110 ℃和120 ℃的丸子凝膠強度差異不大（P＞0.05），與 130 ℃下加工的丸子呈顯著差異（P＜0.05），其中水煮 30 min、1.0 h、1.5 h 和2.0 h 時，紅外加熱110 ℃的丸子凝膠強度保留率分別是 94.8%，84.7%，76.7%，66.8%；紅外 120 ℃下保留率為90.6%，84.0%，77.6%，66.9%； 紅外 130℃下保留率為 85.8%，66.4%，55.1%，50.0%。 說明紅外加熱溫度過高時，穿透深度較小，表面失水嚴重，不利于丸子在水煮過程中保留凝膠強度。 為了節(jié)約加工時間，選擇紅外溫度120 ℃下加熱19 min。

表4 紅外溫度對不同水煮時間下蔬菜丸子凝膠強度的影響Table 4 Effect of infrared heating temperature on gel strength of vegetable balls with different boiling time g·mm

2.4 不同定型方式的對比試驗

2.4.1 不同定型方式對丸子質(zhì)構(gòu)保留率的影響如圖1 所示， 水煮時間對蔬菜丸子的硬度影響大，隨著水煮時間的延長，丸子的硬度呈明顯下降趨勢（P＜0.05），硬度保留率同時下降，如水煮 7 min 時，微波定型的丸子硬度值為1 899.5 g，1 h 時下降至1 378.4 g。除紅外加熱外，其他3 種加工方式下的丸子在水煮 1.5 h 后硬度變化不明顯（P＞0.05）。 微波加熱下丸子的硬度值最高， 隨水煮時間的延長（0～1.5 h），硬度明顯下降（P＜0.05）。 水煮 30 min、1.0 h、1.5 h 和 2.0 h 時， 微波加熱的丸子硬度保留率分別為 87.5%，72.6%，58.0%，56.4%； 相比之下，蒸制加熱、遠紅外加熱及蒸制聯(lián)合微波3 種加熱方式的丸子硬度值下降速率較緩，水煮2 h 后，硬度保留率分別是61.8%、66.9%和66.6%。如圖2 所示，水煮時間對蔬菜丸子的彈性影響小，隨著水煮時間的延長，丸子的彈性下降不明顯（P＞0.05），但微波和紅外加熱下丸子的彈性值在0.9 以下，水煮7 min 時，4 種定型方式下丸子的硬度值為：微波（1 899.5 g）＞蒸制聯(lián)合微波（1 676.3 g）＞蒸制（1 646.9 g）＞紅外（1 644.1 g），彈性值排序為：蒸制聯(lián)合微波（0.95）＞微波（0.92）＞蒸制（0.90）＞紅外（0.88）；水煮 2 h 時，硬度保留率為： 紅外 （66.9%）＞蒸制聯(lián)合微波（66.6%）＞蒸制（61.8%）＞微波（56.4%），彈性值排序為：蒸制聯(lián)合微波（0.91）＞蒸制（0.90）＞微波（0.87）＝紅外（0.87）。 SPSS 相關(guān)性分析結(jié)果表明，水煮時間對硬度保留率相關(guān)關(guān)系明顯（P＜0.05）， 硬度相關(guān)性指數(shù)分別為蒸制-0.901，微波-0.977，紅外-0.993，蒸制聯(lián)合微波-0.886。 蒸制聯(lián)合微波加工方式下硬度相關(guān)性最低，說明單一的蒸制、微波及紅外加熱加工對丸子水煮后的硬度保留率影響較大，不利于維持丸子的質(zhì)構(gòu)，而蒸制聯(lián)合微波更利于質(zhì)構(gòu)特性的保留。

圖1 不同定型方式對煮后蔬菜丸子硬度的影響Fig.1 Effect of different heating methods on the hardness of vegetable balls

圖2 不同定型方式對煮后蔬菜丸子彈性的影響Fig.2 Effect of different heating methods on the elasticity of vegetable balls

2.4.2 不同定型方式對煮后丸子凝膠強度保留率的影響如圖3 所示，隨水煮時間的延長，4 種加工方式下的丸子凝膠強度均下降，其中經(jīng)過紅外加熱的丸子凝膠強度顯著下降（P＜0.05）；蒸制加工的丸子在水煮 1～2 h 時， 丸子凝膠強度變化不顯著（P＞0.05）； 微波加熱及蒸制聯(lián)合微波加熱下的丸子水煮1.5～2.0 h 時，凝膠強度變化不顯著（P＞0.05）。此外，水煮 30 min，1.0 h，1.5 h 和 2.0 h 時，蒸汽定型的丸子凝膠強度保留率分別為87.2%，74.0%，71.9%，69.4%；微波加熱下保留率為79.0%，74.6%，63.5%，60.6%；紅外加熱下丸子的保留率為90.6%，84.0%，77.6%，66.9%； 蒸制聯(lián)合微波加熱的丸子凝膠強度保留率分別為90.7%，85.4%，69.2%，70.8%。微波加熱方式下， 丸子凝膠強度的保留率最低，如水煮30 min，凝膠強度保留率下降21%。 相比之下，蒸制聯(lián)合微波加熱的丸子凝膠強度保留率最高，下降趨勢最緩慢。

圖3 不同定型方式對煮后蔬菜丸子凝膠強度的影響Fig.3 Effect of different heating methods on the gel strength of vegetable balls

綜上可見，水煮時間對蔬菜丸子的凝膠強度保留率影響較大，時間越久，凝膠強度損失越大。 水煮2 h 時，4 種定型方式下丸子凝膠強度的保留率比較為：微波聯(lián)合水蒸＞水蒸＞紅外＞微波。 綜合考慮丸子質(zhì)構(gòu)特性和凝膠強度， 確定丸子的加熱參數(shù)為：水蒸氣蒸制 10 min 后聯(lián)合微波280 W 加熱 40 s，此工藝下丸子的水煮2 h 后彈性值最高，且硬度適中，凝膠強度保留率最高70.8%，硬度保留率為66.6%。微波加熱對丸子的硬度和凝膠強度保留率最低，可能是因為微波處理下樣品升溫快， 表皮失水嚴重，出現(xiàn)干裂現(xiàn)象，在之后的水煮過程，結(jié)構(gòu)易松散。 前人研究同時指出微波傳熱速度快，而加熱速度過快將不利于蛋白質(zhì)凝膠體系的形成，降低凝膠化溫度利于形成致密的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 蒸制聯(lián)合微波加熱下，丸子先吸收水蒸氣充分展開，后期短時微波加熱，促進蛋白質(zhì)分子交聯(lián)。

2.4.3 不同定型方式對丸子滋味保存率的影響電子舌是一種基于化學(xué)傳感器和模式識別下模擬生物味覺的液體分析儀器，通過檢測樣品中的水溶性物質(zhì)快速鑒別食品的滋味差別。如圖4 所示，8 類味覺中酸味、 苦味回味和澀味回味的數(shù)值為負，對蔬菜丸子的滋味起主要作用的是咸味、鮮味、苦味和澀味。 隨著水煮時間的延長，蔬菜丸子中的鮮味和澀味明顯下降（P＜0.05）。 水煮 2 h 時，水蒸、微波、紅外和蒸制聯(lián)合微波4 種方式的咸味保存率為85.2%，93.4%，92.2%，91.0%；鮮味保存率為72.1%，84.8%，75.3%，88.9%。 隨著水煮時間的延長，水蒸、微波和紅外加熱下丸子的苦味顯著上升 （P＜0.05），蒸制聯(lián)合微波這一加工方式下的丸子苦味變化不顯著（P＞0.05）。 水煮 2 h 后，丸子的澀味均降為負值，其中蒸制聯(lián)合微波加熱下丸子澀味值最低為-0.46。

圖4 不同定型方式下煮后蔬菜丸子的電子舌雷達圖Fig.4 Electronic tongue radar map of vegetable balls with different heating methods

圖5 為丸子滋味的3D 主成分分析圖。 如圖所示， 蔬菜丸子的主成分 1、2、3 的貢獻率分別為42.7%、30.2%和13.7%，累計貢獻率達86.5%，說明該圖大體上能代表樣本的整體滋味。 8 組樣品的4個平行樣間的離散程度較小，說明8 組樣品的滋味均能被電子舌穩(wěn)定區(qū)分開。 根據(jù)水煮時間的差異，丸子的滋味可分為兩大族群。 水煮7 min 時，4 種加工方式下的丸子樣品滋味間隔較?。?水煮2 h 時，4組樣品間隔較遠，說明水煮時間對蔬菜丸子的整體滋味輪廓有較大影響。 蒸制聯(lián)合微波這一加工方式下，水煮7 min 和水煮2 h 的丸子的滋味最為接近，說明丸子的整體風味保存最佳。

水煮時間對蔬菜丸子的風味保留率影響較大。水煮7 min 時，丸子的鮮味排序為：蒸制聯(lián)合微波＞水蒸＞紅外＞微波，澀味排序為：微波＞紅外＞水蒸＞蒸制聯(lián)合微波；水煮2 h 時，丸子的鮮味保留率排序為蒸制聯(lián)合微波＞微波＞紅外＞水蒸。 綜合考慮蔬菜丸子的整體滋味，確定的加工工藝為以水蒸氣蒸制10 min，聯(lián)合微波280 W 加熱40 s，此工藝下丸子的鮮味保留率最高88.9%，咸味保留率在90%以上，澀味和苦味值影響最低。 單一的蒸制加工方法，丸子定型時充分吸水，大量水溶性呈味物質(zhì)隨水蒸氣浮于樣品表面，在水煮過程中，易溶于水煮液中，造成丸子自身咸鮮味保留率低。

圖5 不同定型方式下煮后蔬菜丸子的滋味主成分分析圖Fig.5 Principal component analysis of vegetable balls flavor with different heating methods

2.4.4 不同定型方式對丸子風味的影響圖6 是不同定型方式下的丸子在不同水煮時間下的風味主成分分析圖。SPSS 分析下提取了蔬菜丸子風味的三大主成分， 其貢獻率分別為 70.3%、11.4%和8.8%，累計貢獻率達90.5%，說明該圖基本上能反映丸子的整體風味分布情況。 4 種加熱方式下的8 組樣品彼此交錯，樣品間風味難以區(qū)別。 說明定型方式和水煮時間在2 h 內(nèi)對蔬菜丸子的揮發(fā)性風味影響較小。

圖6 不同加熱方式下的電子鼻主成分分析圖Fig.6 Principal component analysis of e-nose odor with different heating methods

2.4.5 不同定型方式對丸子感官評分的影響如圖7 所示， 水煮7 min 時的樣品感官評價的得分遠高于水煮2 h，隨著水煮時間的延長，丸子的感官評價除風味得分外， 其他指標得分均顯著下降（P＜0.05）。其中水煮 7 min 時，蒸制加工和蒸制聯(lián)合微波加工方式的得分之間無明顯差別 （P＞0.05），如外觀得分分別為8.7 和9.0。微波加熱對蔬菜丸子的口感和外觀方面影響最大。水煮7 min 時，蔬菜丸子外觀和口感得分分別為7.1 和5.6， 樣品表皮皺縮，硬度過高，失水嚴重，影響消費者食用。水煮2 h 時，4 組加工方式的整體得分情況排序為： 蒸制聯(lián)合微波＞水蒸＞紅外＞微波。

圖7 蔬菜丸子的感官評價雷達圖Fig.7 Radar map of vegetable balls with sensory evaluation

3 結(jié) 語

使用毛豆與胡蘿卜為原材料，制作冷凍蔬菜丸子，拓寬市場上火鍋丸子的種類，并且研究了不同的加熱定型方式對蔬菜丸子質(zhì)構(gòu)和風味的影響。 單因素實驗結(jié)果優(yōu)化得出單獨蒸制加熱、微波加熱和紅外加熱條件，分別是沸水蒸制15 min、微波處理7 min （加熱 40 s 暫停 20 s） 以及120 ℃紅外加熱 19 min。 隨著水煮時間的延長，4 種定型加工方式下的丸子質(zhì)構(gòu)和滋味品質(zhì)均呈顯著變化，以蒸制聯(lián)合微波對丸子的硬度、 凝膠強度和滋味保留率較為有效，而蒸制對丸子的咸鮮味保留率最低，微波加熱下丸子硬度和凝膠保留率均最低，紅外加熱下丸子的彈性值最低。 綜合比較4 種加工定型方式可知，蔬菜丸子質(zhì)構(gòu)和滋味保留率較好的加工方式為：蒸制聯(lián)合微波＞蒸制＞紅外＞微波。