不同凍結(jié)方式對(duì)冷凍熟面品質(zhì)的影響

陳建洋，張波波，程李琳，梁 宸，謝新華

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部大宗糧食加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南鄭州 450002)

冷凍熟面由于其食用便捷、安全衛(wèi)生而日益被消費(fèi)者喜愛(ài)，并在速凍食品行業(yè)快速發(fā)展[1-2]。傳統(tǒng)冰箱凍結(jié)速率慢，設(shè)備容量小，僅適用于家用。工業(yè)生產(chǎn)常采用隧道凍結(jié)裝置，其凍結(jié)速率較快，但耗能高，設(shè)備占地面積大。液氮凍結(jié)主要通過(guò)直接接觸的熱交換方式實(shí)現(xiàn)食品的快速凍結(jié)，極大降低凍結(jié)能耗，減少設(shè)備投資和占地面積，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于肉制品、水產(chǎn)品、果蔬、菌類(lèi)產(chǎn)品等的保存[3-4]，但是液氮凍結(jié)在速凍面制品中的應(yīng)用還未見(jiàn)深入研究。

目前，對(duì)冷凍熟面條品質(zhì)的研究主要集中在小麥粉、添加劑的使用和制作工藝上[5-7]，馮俊敏等[8]研究發(fā)現(xiàn)，速凍熟面的品質(zhì)與面粉的粉質(zhì)和糊化特性有一定相關(guān)性。駱麗君[9]研究結(jié)果表明，低溫冷卻能夠維持面條品質(zhì)，提升冷凍熟面的蒸煮特性和質(zhì)構(gòu)性質(zhì)。Olivera等[10]研究發(fā)現(xiàn)，快速凍結(jié)可使意大利面的質(zhì)構(gòu)品質(zhì)更接近于新鮮煮制品。以上結(jié)果說(shuō)明，速凍工藝可影響冷凍熟面的品質(zhì)，因此，研究不同凍結(jié)方式制作的冷凍熟面條的品質(zhì)差異，對(duì)于提升冷凍熟面條的品質(zhì)有著重要意義。本研究通過(guò)比較冰箱凍結(jié)、螺旋隧道凍結(jié)和液氮噴淋凍結(jié)3種凍結(jié)方式對(duì)冷凍熟面條的蒸煮特性、質(zhì)構(gòu)特性、水分分布、流變特性、微觀(guān)結(jié)構(gòu)的影響，以探索高品質(zhì)的冷凍熟面條凍結(jié)工藝，為工業(yè)化生產(chǎn)冷凍熟面提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

金苑精制面-特制二等(蛋白質(zhì)含量 11.1%)，河南金苑糧油有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 冷凍熟面制作

將3 g食鹽溶解在64 g水中，取200 g面粉與鹽水混合后用和面機(jī)和面15 min；制成的面絮覆蓋保鮮膜，室溫下靜置20 min；面團(tuán)依次通過(guò)3.0 mm、2.5 mm、2.2 mm、2.0 mm的輥縫2次，制成2 mm×2 mm×20 cm的面條[11]。將制得的面條置于500 mL沸水中煮制4 min、冷水浸泡1 min、瀝干1 min后備用。將制作好的熟面進(jìn)行三種冷凍處理：BD/BC-140SA冰柜凍結(jié)(refrigerator freezing method,RF，-30 ℃)2 h;HJLSY-Ⅱ單螺旋隧道凍結(jié)機(jī)凍結(jié)(spiral tunnel freezing method,SF，-35 ℃)30 min;LNFT-1液氮噴淋式速凍機(jī)凍結(jié)(liquid nitrogen spray freezing method,LF，-80 ℃)15 min。以未處理面條為對(duì)照。

1.2.2 冷凍熟面蒸煮特性測(cè)定

取1.2.1中不同處理的冷凍熟面(W0)約 50 g，在室溫下解凍后，置于500 mL沸水中，煮制60 s；將面條撈出并在冷水中浸泡60 s，瀝干水分，稱(chēng)重(W1)。將煮面液和浸泡液放于電爐上加熱至液體在250 mL以下，收集在容量瓶中，用去離子水定容至250 mL；取50 mL轉(zhuǎn)移到燒杯(預(yù)干燥至恒重 )中，105 ℃干燥至恒重。使用等式(1)和(2)計(jì)算復(fù)煮后面條的干物質(zhì)損失率和吸水率[12]。

干物質(zhì)損失率=(W3-W2)/W0×100%

(1)

吸水率=(W1-W0)/W0×100%

(2)

W0、W1為烹飪前、后冷凍熟面的質(zhì)量(g)；W2為空的預(yù)干燥燒杯重量(g)；W3為蒸煮后含干物質(zhì)的燒杯的重量(g)

1.2.3 冷凍熟面質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定

將冷凍熟面按照1.2.2方法解凍、復(fù)煮后撈出，冷卻至室溫，使用TA-XA PLUS質(zhì)構(gòu)儀(英國(guó)Stable Micro System公司)測(cè)定面條硬度、彈性、咀嚼性和拉伸性指標(biāo)。

質(zhì)構(gòu)指標(biāo)測(cè)定：選取1根粗細(xì)均勻的面條樣品，取其中間部位切成6 cm的小段；采用p50探頭，測(cè)試速率均為0.8 mm·s-1;觸發(fā)力5 g;壓縮比70%；次壓縮時(shí)間間隔5 s。每組樣品6次平行重復(fù)，去掉最大、最小值后取平均值。

拉伸指標(biāo)測(cè)定：選取1根粗細(xì)均勻的面條樣品，取其中間部位切成10 cm的小段進(jìn)行拉伸測(cè)試。選用A/SPR探針，測(cè)試速度均為1.5 mm·s-1，拉伸距離80 mm[13]。每組樣品7次平行重復(fù)并去掉最大、最小值后求平均值。

1.2.4 冷凍熟面水分分布測(cè)定

取1.2.1中不同處理的冷凍熟面(約1 g)在室溫下解凍后放入直徑15 mm的硼硅玻璃樣品管，封口，放置于TPQ001 MicroMR柜式核磁共振成像儀中(上海紐邁電子科技有限公司)。使用參數(shù)為： TD=80×140，NS=8，TR=2 000 ms，TE=150 μs。利用多脈沖回波(Carr-Purcell-Meiboom- Gill)序列測(cè)定橫向弛豫時(shí)間T2[14]。通過(guò)分析得到樣品中含有的強(qiáng)結(jié)合水T21、弱結(jié)合水T22、自由水T23和相對(duì)應(yīng)的峰面積比例(A21、A22、A23)。

1.2.5 冷凍熟面動(dòng)態(tài)流變特性測(cè)定

將解凍后的冷凍熟面條重新揉成面團(tuán)，使用DHR-2動(dòng)態(tài)流變儀(美國(guó)TA儀器有限公司)，直徑為40 mm的動(dòng)態(tài)流變儀平板，間隙設(shè)置1.000 μm。修邊間隙50 μm、油封。1.000 μm下平衡 5 min，釋放殘留壓力后，在恒定應(yīng)變0.5%，掃描頻率0.01～50 Hz下測(cè)試面團(tuán)的儲(chǔ)能模量和損耗模量[15]。

1.2.6 冷凍熟面微觀(guān)結(jié)構(gòu)觀(guān)測(cè)

使用Virtis型凍干機(jī)(美國(guó)SP Scientific)將冷凍熟面凍干后切取部分，截面朝上固定并噴金，選取合適的面條橫截面在Talos F200S 掃描電子顯微鏡(美國(guó)ThermoFisher公司)下進(jìn)行觀(guān)測(cè)并拍照。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 16.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用Excel進(jìn)行作圖，所有試驗(yàn)均重復(fù)3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 凍結(jié)方式對(duì)冷凍熟面蒸煮特性的影響

由表1可知，三種凍結(jié)方式均導(dǎo)致面條復(fù)煮后干物質(zhì)損失率較新鮮面條顯著增加，吸水率顯著降低，LF和RF組冷凍熟面復(fù)煮后的干物質(zhì)損失率顯著低于RF組(P<0.05)，而吸水率3者間無(wú)顯著性差異。這表明凍結(jié)方式能夠顯著影響熟面解凍復(fù)煮后的干物質(zhì)損失率，較低的冷凍溫度能降低干物質(zhì)損失率，可能因?yàn)檩^快冷凍速度能更好地保留面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的結(jié)合能力[16]。

表1 不同處理熟面的蒸煮特性Table 1 Water absorption and cooking loss of the cooked noodles under different treatments %

2.2 凍結(jié)方式對(duì)冷凍熟面質(zhì)構(gòu)特性的影響

冰晶的形成會(huì)破壞面筋網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的結(jié)合能力，對(duì)面條的TPA和拉伸指數(shù)產(chǎn)生負(fù)面影響[17]。由表2可知，三種凍結(jié)方式處理的面條質(zhì)構(gòu)性質(zhì)均顯著低于FN(P<0.05)。三種凍結(jié)方式比較，隨著凍結(jié)溫度的降低，面條的硬度、彈性、咀嚼性和最大拉伸距離均顯著增加；RF和SF處理的硬度、最大拉伸距離顯著低于LF組；RF處理的彈性、咀嚼性顯著低于LF和SF組；SF組的彈性和咀嚼性低于LF組，但差異不顯著。

表2 不同處理冷凍熟面的TPA、拉伸指標(biāo)Table 2 TPA and stretching index of frozen cooked noodles with different treatments

2.3 凍結(jié)方式對(duì)冷凍熟面水分狀態(tài)的影響

不同凍結(jié)方式處理面條T2弛豫時(shí)間的分布見(jiàn)圖1。三個(gè)峰分別代表了強(qiáng)結(jié)合水(T21)、弱結(jié)合水(T22)和自由水(T23)。強(qiáng)結(jié)合水是能夠與面團(tuán)中的面筋蛋白或淀粉等組分深層結(jié)合的水，弱結(jié)合水是與面團(tuán)中淀粉或蛋白質(zhì)等結(jié)合較弱的水，結(jié)合能力在強(qiáng)結(jié)合水和自由水之間，自由水是不與任何組分相結(jié)合的水[18]。由表3可知，三種凍結(jié)方式處理的冷凍熟面與FN相比，A21顯著減小，A22、A23增加，因?yàn)槔鋬鰧?dǎo)致了強(qiáng)結(jié)合水向弱結(jié)合水、自由水方向轉(zhuǎn)化[19]。三種凍結(jié)方式比較，LF和SF組的A21顯著高于RF組(P< 0.05)，A22和A23顯著低于RF組(P<0.05)。LF組各項(xiàng)指標(biāo)與SF組無(wú)顯著性差異。

圖1 不同處理冷凍熟面的弛豫時(shí)間積分面積圖

表3 不同處理冷凍熟面的水分分布Table 3 Moisture distribution of frozen cooked noodles under different treatments %

2.4 凍結(jié)方式對(duì)冷凍熟面流變特性的影響

三種不同凍結(jié)方式處理的冷凍熟面在室溫下解凍、成團(tuán)后的彈性模量(G′)和黏性模量(G″)如圖2所示。在頻率范圍0～50 Hz內(nèi)，G′、G″隨掃描頻率的增加而增大。三種凍結(jié)方式都導(dǎo)致G′和G″下降。因?yàn)槔鋬鰰?huì)導(dǎo)致離子鍵的破壞，降低面團(tuán)的彈性和面團(tuán)中的蛋白質(zhì)聚合與交聯(lián)程度，從而降低面條的強(qiáng)度[20]。樣品的G′、G″值變化幅度越小，對(duì)樣品的黏彈性的影響越小。三種凍結(jié)方式比較，同一頻率下LF組的模量最大，其次為SF組、RF組。

圖2 不同處理冷凍熟面的動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性

2.5 冷凍熟面微觀(guān)結(jié)構(gòu)觀(guān)察

由圖3可知，RF處理的冷凍熟面，在冷凍干燥后形成的孔隙較大。SF和LF在冷凍干燥后形成的孔隙較小?？锥词抢鋬鍪烀嬷械谋г簧A造成的。冷凍熟面在冷凍干燥后留下的孔隙越大說(shuō)明面條的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)破壞更嚴(yán)重，面條的彈性和韌性降低[21]。三種凍結(jié)方式中，LF組處理的冷凍熟面結(jié)構(gòu)更緊密，孔隙數(shù)量最少、面積最小，面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)均勻、致密，表面粗糙度最低[22]。

圖3 冷凍熟面微觀(guān)結(jié)構(gòu)

3 討 論

蒸煮品質(zhì)是評(píng)價(jià)面條品種的重要指標(biāo)之一，復(fù)煮損失率低、吸水率高的面條品質(zhì)好。Nouviaire等[23]發(fā)現(xiàn)，熱處理可導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，促使意大利面結(jié)構(gòu)硬化，淀粉浸出減小，從而減少了烹飪損失；冷凍會(huì)增加面條的蒸煮損失率。本研究表明，與SF相比，LF、RF能夠顯著降低因凍結(jié)導(dǎo)致的冷凍熟面復(fù)煮損失率。這可能是由于一般低溫會(huì)導(dǎo)致的冰生長(zhǎng)和再結(jié)晶使面條內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)大孔洞，蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)變差，很難有效地捕獲低分子，導(dǎo)致直鏈淀粉和可溶性蛋白質(zhì)易溶出；更低的凍結(jié)溫度能夠減少因一般凍結(jié)導(dǎo)致的氫鍵、疏水鍵以及蛋白質(zhì)變性發(fā)生的離子鍵破壞，使冷凍熟面的干物質(zhì)損失率顯著減小。這與邢麗君等[24]對(duì)紫薯粉條品質(zhì)研究結(jié)果相似。

質(zhì)構(gòu)特性是判斷食品質(zhì)量和新鮮度的重要指標(biāo)。LF組處理的冷凍熟面質(zhì)構(gòu)品質(zhì)顯著優(yōu)于SF組和RF組，更接近新鮮面條，具有更好的口感。這可能是由于較大的冰晶對(duì)面條造成的損害更大，嚴(yán)重減弱了面筋網(wǎng)絡(luò)；隨著凍結(jié)溫度的降低，結(jié)冰速度加快，形成的冰晶更小、分布更均勻，對(duì)面條結(jié)構(gòu)的破壞則較小。Pan等[16]在研究不同低溫冰箱凍結(jié)對(duì)冷凍熟面品質(zhì)的影響中也發(fā)現(xiàn)，更低的凍結(jié)溫度可有效減少冷凍熟面的品質(zhì) 劣變。

水分分布和存在狀態(tài)對(duì)冷凍熟面品質(zhì)有重要影響。Liu等[25]認(rèn)為，在冷凍過(guò)程中防止冷凍熟面的水分遷移和減小冰晶的生長(zhǎng)能夠提高冷凍熟面的品質(zhì)。本研究結(jié)果表明，冷凍會(huì)導(dǎo)致水與其他物質(zhì)的結(jié)合減弱，造成自由水增加，這可能是由于冷凍破壞了面條原有的結(jié)構(gòu)；隨著凍結(jié)溫度的降低，抑制強(qiáng)結(jié)合水向弱結(jié)合水和自由水轉(zhuǎn)移的作用越明顯，增加了面條的水分穩(wěn)定程度。

面團(tuán)是既有黏性流體特征又有彈性固體特征的一種材料。于 晴等[26]發(fā)現(xiàn)，菊粉的加入能夠促進(jìn)冷凍熟面彈性網(wǎng)絡(luò)的形成，改善冷凍熟面的凍藏品質(zhì)。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，三種冷凍方式均降低了面條的彈性。這可能是冷凍導(dǎo)致面條體系中高聚物的含量減小，聚合度減小。相同頻率下，比較不同處理組的G′、G″值發(fā)現(xiàn)，LF處理組解凍后的值接近于對(duì)照組，其次是SF處理組，RF處理組解凍后的值最低。這說(shuō)明LF處理對(duì)面條的黏彈性影響最小，能夠較大程度地保持面條原有的體系[27]。這與李杰平[28]研究結(jié)果一致。

微觀(guān)結(jié)構(gòu)顯示，三種凍結(jié)方式中，LF可有效改善冷凍熟面的冷凍和冷凍干燥后的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，減小因冰晶膨脹力導(dǎo)致的孔隙結(jié)構(gòu)破壞。說(shuō)明LF比SF和RF更有利于維持冷凍熟面的質(zhì)量。這與Zheng[29]等在研究不同凍結(jié)方式對(duì)涼皮的影響中得到的結(jié)論相似。

綜上可得，經(jīng)LF處理的冷凍熟面解凍后的品質(zhì)與新鮮熟面最相近，RF 處理的冷凍熟面解凍后與新鮮熟面相差最大，SF處理介于兩者之間。這是由于在凍結(jié)過(guò)程中，面條中的水分形成冰晶，冰晶對(duì)冷凍熟面的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有破壞作用，而LF組能夠快速經(jīng)過(guò)最大冰晶生成帶溫度區(qū)域 (-1 ℃～-5 ℃)，形成的冰晶更細(xì)小，分布更均勻[30]，從而使面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)受到的機(jī)械損傷越小。說(shuō)明冷凍熟面制作中，液氮噴淋凍結(jié)比傳統(tǒng)企業(yè)化的螺旋隧道凍結(jié)更有優(yōu)勢(shì)，冰箱凍結(jié)則不利于保持冷凍熟面的質(zhì)量。