加熱方式對調(diào)理蔬菜丸子煮后品質(zhì)的影響

蔣宏瑤， 張 慜*， 陳晶晶

（1.食品科學與技術(shù)國家重點實驗室， 江南大學， 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。