不同凍結(jié)方式對(duì)湯圓品質(zhì)特性的影響

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(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院,河南鄭州 450002;2.速凍面米及調(diào)制食品河南工程實(shí)驗(yàn)室,河南鄭州 450002;3.河南省冷鏈?zhǔn)称饭こ碳夹g(shù)研究中心,河南鄭州 450002;4.新加坡國(guó)立大學(xué),新加坡 119077;5.河南鼎元食品科技有限公司,河南鄭州 450000;6.鄭州思念食品有限公司,河南鄭州 450002)

湯圓是深受我國(guó)人民喜愛的傳統(tǒng)米制品,也是我國(guó)人民喜愛的傳統(tǒng)小吃之一,速凍湯圓產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,如今市面上已有上百種湯圓品牌[1]。但湯圓凍結(jié)蒸煮后會(huì)出現(xiàn)渾湯、黏牙等問(wèn)題,如何改善其蒸煮品質(zhì)、提高產(chǎn)品品質(zhì),是實(shí)際生產(chǎn)中亟待解決的問(wèn)題。

目前對(duì)湯圓品質(zhì)的研究主要集中在通過(guò)食品添加劑來(lái)改變湯圓的品質(zhì)方面,如艾志錄等[2]研究了胖大海膠對(duì)微波用速凍湯圓品質(zhì)的影響;邵曉雯等[3]研究了羧甲基淀粉鈉對(duì)速凍湯圓品質(zhì)的影響;張印等[4]研究了低蛋白糯米粉對(duì)速凍湯圓品質(zhì)的影響。湯圓品質(zhì)特性除了受原料品質(zhì)和加工方法的影響,在很大程度上還與凍結(jié)方法有關(guān)。湯圓中水是主要成分之一,水的結(jié)晶固化會(huì)引起糯米粉團(tuán)的不均勻收縮,內(nèi)部產(chǎn)生不同的應(yīng)力,導(dǎo)致其品質(zhì)特性變化[5],湯圓內(nèi)部水分合理分布是品質(zhì)穩(wěn)定的重要前提。因此探究不同凍結(jié)方式對(duì)湯圓品質(zhì)特性的影響,對(duì)改善速凍湯圓品質(zhì)及產(chǎn)品研發(fā)有重要意義。

普通凍結(jié)方式是將湯圓放入-18 ℃以下的冰箱中進(jìn)行凍結(jié),存在著耗時(shí)長(zhǎng),凍結(jié)效果差等缺點(diǎn);企業(yè)普遍采用的是隧道式凍結(jié)法,雖然提高了凍結(jié)效率,但螺旋隧道速凍機(jī)存在占地面積大,投資大、能耗高等缺點(diǎn)[6];液氮凍結(jié)速度快、時(shí)間短、無(wú)污染,設(shè)備占地面積小,凍結(jié)效率高,能耗低,是一種新型高效、綠色凍結(jié)技術(shù)。液氮速凍技術(shù)發(fā)展迅速,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于肉制品、水產(chǎn)品、果蔬、菌類產(chǎn)品等方面[7]。目前,國(guó)內(nèi)外雖然在液氮速凍技術(shù)方面研究很多,但液氮速凍米面調(diào)理制品方面還有待深入研究。因此本文通過(guò)探討低溫冰箱凍結(jié)、螺旋隧道凍結(jié)、液氮凍結(jié)三種不同凍結(jié)方式對(duì)湯圓失水率、亮度、煮后湯汁透光率、質(zhì)構(gòu)特性、糊化特性等品質(zhì)特性的影響,對(duì)提升速凍湯圓品質(zhì),開發(fā)湯圓新型凍結(jié)工藝,具有重要指導(dǎo)性意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

糯米粉 安徽光明槐祥工貿(mào)集團(tuán)有限公司;黑芝麻、速凍油、花生、白砂糖 均為市售;膠之素、羥丙基糯米淀粉 北京清源食品添加劑有限公司;液氮(純度99.999%) 市售。

140-SA低溫冰箱 星星集團(tuán)有限公司;HJLSY-Ⅱ單螺旋速凍隧道機(jī) 鄭州亨利制冷設(shè)備有限公司;CR-400全自動(dòng)色差計(jì) 日本康佳;UV2000紫外-可見分光光度計(jì) 尤尼柯(上海)儀器有限公司;TA-XA PLUS質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)StableMicroSystems;RVA4500快速黏度測(cè)定儀 瑞典波通儀器公司;LGJ-10D冷凍干燥機(jī) 北京四環(huán)科學(xué)儀器廠有限公司;AL204-IC電子天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;GM320紅外溫度計(jì) 深圳市聚茂源科技有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 湯圓的制作 餡料:速凍油180 g、砂糖粉240 g、羥丙基糯米淀粉12 g、黑芝麻138 g、花生30 g。

面皮:糯米粉930 g、水786 g、速凍油36 g、膠之素48 g。

制作規(guī)格為20 g/個(gè)的湯圓,皮:餡質(zhì)量比為3∶1,手工搓成球狀后將湯圓分別進(jìn)行低溫冰箱凍結(jié)RF(-20 ℃),螺旋隧道凍結(jié)TF(-40 ℃),液氮凍結(jié)LF(-196 ℃),將湯圓中心溫度降至-18 ℃。

1.2.2 失水率測(cè)定 先稱量速凍前單個(gè)湯圓的質(zhì)量,凍結(jié)后再稱量其質(zhì)量,每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)6次。

式(1)

式中:m1-凍結(jié)前質(zhì)量(g);m2-凍結(jié)后質(zhì)量(g)。

1.2.3 亮度測(cè)定 使用色差儀測(cè)定。煮制前:凍結(jié)后的湯圓,立即進(jìn)行L*值測(cè)定;煮制后:將湯圓置于100 ℃沸水中,煮制5 min后瀝干湯圓表面水分,立即進(jìn)行L*值測(cè)定,每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)6次。

1.2.4 湯汁透光率測(cè)定 在不銹鋼鍋中加入500 mL蒸餾水,待水煮沸后,取6顆湯圓煮制5 min撈出,煮后的湯靜置冷卻至室溫后定容至500 mL容量瓶。以蒸餾水為參照,在620 nm波長(zhǎng)處測(cè)定湯汁透光率[8],每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)6次。

1.2.5 質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定 取凍結(jié)后湯圓置于100 ℃沸水中煮制5 min,置于冷水中冷卻30 s后,采用質(zhì)構(gòu)儀對(duì)湯圓的硬度、彈性、咀嚼性、粘附性進(jìn)行測(cè)試。TPA試驗(yàn)參數(shù):采用P50探頭,測(cè)試參數(shù)確定如下:測(cè)前速率2 mm/s;測(cè)試速率1 mm/s;測(cè)后速率2 mm/s;壓縮比60%;測(cè)定間隔時(shí)間5 s[9],每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)6次。

1.2.6 糊化特性測(cè)定 凍結(jié)后的湯圓取皮,置于-40 ℃中預(yù)凍12 h后進(jìn)行真空冷凍干燥,使用微型粉碎機(jī)粉碎成粉狀。稱取2.0 g樣品和25.0 mL蒸餾水于RVA鋁盒內(nèi),攪拌均勻,對(duì)糯米粉的峰值黏度、谷黏度、崩解值、最終黏度、回生值進(jìn)行測(cè)試。程序測(cè)試:在50 ℃條件下恒溫1 min,再以12 ℃/min由50 ℃上升至95 ℃并恒溫3 min,之后以同樣的速率由95 ℃下降至50 ℃,并恒溫3 min;前10 s以960 r/min速率攪拌,之后為160 r/min[10],每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

1.2.7 感官評(píng)價(jià) 參照張國(guó)治[11]的方法,稍作修改。由10位人員組成感官評(píng)定小組,對(duì)不同凍結(jié)方式下湯圓煮制后的色澤、口感、耐煮性、湯汁渾濁率分別進(jìn)行打分。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 湯圓感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory scoring criteria of Tang-yuan

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用SPSS 22.0軟件對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,數(shù)據(jù)結(jié)果采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同凍結(jié)方式對(duì)湯圓失水率的影響

由表2可知,RF、TF、LF失水率分別為0.608%,0.452%,0.337%,且之間存在顯著性差異(p<0.05),說(shuō)明不同凍結(jié)方式對(duì)湯圓凍結(jié)失水率有顯著的影響。不同凍結(jié)方式在凍結(jié)過(guò)程中失水率不同,主要是由于自由水轉(zhuǎn)化為冰晶的時(shí)間不同,形成的冰晶大小及分布不同,產(chǎn)生的蒸汽壓差不同,導(dǎo)致失水率不同。液氮凍結(jié)時(shí)溫度最低,冰晶形成時(shí)間最短,失水率最小。失水率主要表達(dá)湯圓在生產(chǎn)過(guò)程中的干耗損失情況,湯圓發(fā)生干耗損失主要是由于蛋白冷凍變性造成氫鍵、疏水鍵和離子鍵等鍵合力被破壞,蛋白質(zhì)立體構(gòu)象發(fā)生變化,從而導(dǎo)致水分在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)間隙做不定向運(yùn)動(dòng),使得對(duì)水的束縛能力減弱,造成冷凍過(guò)程水分的散失[12]。湯圓表皮溫度通常略高于冷凍室溫度,由于存在溫度差,湯圓表皮的細(xì)小冰晶顆粒直接升華成氣體,也是造成失水的原因[13]。不同凍結(jié)方式,湯圓凍結(jié)失水率RF>TF>LF。

表2 凍結(jié)方式對(duì)湯圓失水率的影響Table 2 Effect of different freezing methods effect on rate of water loss of Tang-yuan

2.2 不同凍結(jié)方式對(duì)湯圓亮度的影響

由表3可知,煮制前RF與其他兩種凍結(jié)方式L*值存在顯著性差異(p<0.05),TF與LF之間L*值不存在顯著性差異;煮制后RF與LF之間L*值均存在顯著性差異(p<0.05),TF與RF、LF均不存在顯著性差異。液氮凍結(jié)下,湯圓煮制前、后亮度L*值最高。湯圓內(nèi)部的水分含量、淀粉的回生程度等,都可能是導(dǎo)致亮度有所差異[14]。隨著不同凍結(jié)方式凍結(jié)溫度的降低,亮度L*值逐漸變大,可能是由于在凍結(jié)過(guò)程中,湯圓內(nèi)部形成的冰晶數(shù)量增多,均勻、細(xì)小,對(duì)光線的折射、反射作用增強(qiáng),導(dǎo)致亮度增大。嚴(yán)勇強(qiáng)等[15]在研究?jī)?chǔ)藏方式與時(shí)間對(duì)鮮濕熟面條品質(zhì)的影響中,發(fā)現(xiàn)湯圓的白度還與淀粉糊化程度有關(guān)。LF與其他兩種凍結(jié)方式相比,湯圓內(nèi)部形成小且均勻的冰晶,淀粉糊化程度小,回生值低,亮度最高。不同凍結(jié)方式,湯圓亮度L*值RF

表3 凍結(jié)方式對(duì)湯圓亮度的影響Table 3 Effect of different freezing methods effect on brightness of Tang-yuan

2.3 不同凍結(jié)方式對(duì)湯汁透光率的影響

由表4可知,RF、TF、LF煮制后湯汁透光率之間存在顯著性差異(p<0.05),隨著不同凍結(jié)方式凍結(jié)溫度的降低,湯圓湯汁透光率逐漸變大,RF

表4 凍結(jié)方式對(duì)湯圓湯汁透光率的影響Table 4 Effect of different freezing methods effect on transmittance of Tang-yuan soup juice

2.4 不同凍結(jié)方式對(duì)湯圓質(zhì)構(gòu)特性的影響

從表5可知,硬度、彈性、咀嚼性方面:RF、TF、LF均存在顯著性差異(p<0.05);黏附性方面:RF、TF與LF顯著性差異(p<0.05),RF、TF之間不存在顯著性差異(p<0.05)。LF硬度、咀嚼性、黏附性最低,彈性最大。隨不同凍結(jié)方式凍結(jié)溫度的降低,湯圓的硬度、咀嚼性、黏附性呈下降趨勢(shì);彈性呈上升趨勢(shì)。經(jīng)過(guò)冷凍的湯圓,含水量降低,內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)受到一定程度的破壞,從而對(duì)TPA指標(biāo)產(chǎn)生影響[17]。硬度表示能使食品產(chǎn)生形變或刺穿食品所需要力的大小,食品保持內(nèi)部定型所需的結(jié)合力;彈性表示物體在外力作用下發(fā)生形變,撤去外力后恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)的能力;咀嚼性是指將食物咀嚼到可以吞咽的程度時(shí)所做功的大小,在數(shù)值上等于硬度、內(nèi)聚性和彈性三者的乘積。YU Shifeng[18]研究認(rèn)為,糯米淀粉凝膠在超低溫冷凍下顯示較低的硬度值,其可能是由于超低溫冷凍能夠快速固定淀粉凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),抑制淀粉凝膠的成核和生長(zhǎng)速率。凍結(jié)方式不同,淀粉凝膠的成核和生長(zhǎng)速率不同。這是LF硬度、咀嚼性、黏附性最低,彈性最大;RF硬度、咀嚼性、黏附性最高,彈性最小的原因。這也與María等[19]研究的硬度與咀嚼性呈極顯著正相關(guān)結(jié)果相一致。

表5 凍結(jié)方式對(duì)湯圓質(zhì)構(gòu)的影響Table 5 Effect of different freezing methods effect on texture of Tang-yuan

2.5 不同凍結(jié)方式對(duì)湯圓糊化特性的影響

由表6可知,RF、TF、LF的峰值黏度、谷黏度、崩解值、最終黏度及回生值均存在顯著性差異(p<0.05)。LF峰值黏度、谷黏度、崩解值、最終黏度及回生值最低,RF峰值黏度、谷黏度、崩解值、最終黏度及回生值最高。峰值黏度反映淀粉在糊化過(guò)程中淀粉顆粒的膨脹程度[20],它與淀粉顆粒大小有關(guān)[21],膨脹程度越大,對(duì)應(yīng)的峰值黏度越高,RF具有最高的峰值黏度,表明其淀粉顆粒在糊化過(guò)程中具有較大的膨脹程度。谷值黏度反映了淀粉在高溫條件下耐剪切的能力,LF谷值黏度最低,表明其耐剪切的能力較差。崩解值為峰值黏度和谷值黏度的差值,它反映了淀粉糊在高溫條件下的抗剪切能力以及淀粉糊熱糊的穩(wěn)定性[22],崩解值越大,淀粉糊的抗剪切能力越差。隨著不同凍結(jié)方式凍結(jié)溫度的降低,RF、TF、LF的崩解值逐漸降低,熱糊穩(wěn)定性越來(lái)強(qiáng)。最終黏度表示淀粉由熱糊變?yōu)槟z狀態(tài)后最終維持的黏度,其值的大小表征的是淀粉糊室溫條件下的硬度大小[23]。糯米淀粉糊硬度隨不同凍結(jié)方式凍結(jié)溫度降低依次下降,這與我們研究質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定結(jié)果一致?；厣捣从车矸劾匣某潭?回生值越低,老化程度就越低,淀粉的抗氧化能力就越強(qiáng),賀平等[24]在研究超低溫冷凍對(duì)糯米淀粉凝膠老化特性中認(rèn)為,糯米淀粉凝膠經(jīng)過(guò)超低溫冷凍處理后,能夠有效地抑制糯米淀粉凝膠的老化。與其他兩種凍結(jié)方式相比,RF具有較高的回生值,表現(xiàn)出較強(qiáng)的硬度,較差的亮度,與我們之前測(cè)定指標(biāo)結(jié)果一致。

表6 凍結(jié)方式對(duì)湯圓糊化特性的影響(cp)Table 6 Effect of different freezing methods effect on pasting properties of Tang-yuan(cp)

2.6 不同凍結(jié)方式對(duì)湯圓感官評(píng)價(jià)的影響

由表7可知,LF感官評(píng)分最高,TF感官評(píng)分較高,RF感官評(píng)分最低。LF在色澤、口感及湯汁透光率方面評(píng)分高于其他方式,但在耐煮性方面不及其他兩種凍結(jié)方式。不同凍結(jié)方式的凍結(jié)溫度及凍結(jié)速率不同,導(dǎo)致湯圓內(nèi)部冰晶分布不同,抑制淀粉凝膠的成核和生長(zhǎng)速率不同,對(duì)產(chǎn)品硬度、咀嚼性等口感產(chǎn)生的影響不同。質(zhì)構(gòu)測(cè)試表明RF湯圓硬度最大,彈性最小,這也解釋了其感官評(píng)分較低的原因。感官中色澤、口感、耐煮性、湯汁渾濁率與我們測(cè)定蒸煮特性指標(biāo)結(jié)果相一致。結(jié)合感官評(píng)價(jià):RF感官最差;TF感官較好;LF感官最好,在可接受范圍內(nèi)。

表7 凍結(jié)方式對(duì)湯圓感官評(píng)價(jià)的影響(分)Table 7 Effect of different freezing methods on sensory evaluation of Tang-yuan(scores)

3 結(jié)論

凍結(jié)方式是影響湯圓品質(zhì)特性的主要因素之一,液氮凍結(jié)與低溫冰箱凍結(jié)、螺旋隧道凍結(jié)相比較,不僅可提高凍結(jié)速率,而且提升湯圓整體口感。對(duì)比三種不同凍結(jié)方式下湯圓的品質(zhì)特性指標(biāo)可以得出:低溫冰箱凍結(jié),湯圓失水率最高、亮度及煮后湯汁透光率最低、淀粉糊化程度高、口感最差;螺旋隧道凍結(jié),湯圓失水率較高、亮度及煮后湯汁透光率較低、淀粉糊化程度較高、口感較好。液氮凍結(jié),湯圓失水率最低,亮度及煮后湯汁透光率最高,淀粉糊化程度最低,口感最好,湯圓品質(zhì)特性損失最少。液氮凍結(jié)與企業(yè)傳統(tǒng)的螺旋隧道凍結(jié)相比,凍結(jié)速率及凍結(jié)后湯圓品質(zhì)都有明顯提高。速凍湯圓在儲(chǔ)藏、運(yùn)輸和到終端過(guò)程中仍保持在-18 ℃溫度下儲(chǔ)藏,成本不會(huì)有太大變化。綜合考慮,液氮化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,與食品成分不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),符合食品衛(wèi)生的要求,是一種理想的凍結(jié)保鮮劑;液氮凍結(jié)是一種能較好的改善湯圓品質(zhì)特性的凍結(jié)方式。但液氮介質(zhì)成本及凍結(jié)費(fèi)用偏高,在推廣上受到一定的局限,對(duì)于降低液氮成本的方法還有待進(jìn)一步研究。