反复冻融对速冻油条品质的影响

,,,,, ,

(河南省农业科学院农副产品加工研究中心,河南郑州 450008)

油条作为我国传统食品,外酥里嫩,鲜香适口,速冻油条是一种在传统油条加工基础上经冷冻加工制作而成的速冻面制食品,它继承了油条的传统风味,食用时只需复热,具有方便、快捷、性价比高等优点,是中国传统食品工业化的最佳切入点之一,然而在实际生产、冷藏、运输和销售过程中可能由于管理不善等因素造成温度波动,使速冻油条常出现冻融循环现象,严重影响其品质。

现有研究发现,反复冻融会使速冻汤圆蒸煮特性变差,产生冻纹、破裂、掉粉现象,透光性也变差[1];非发酵面团的水分会不断散失、蛋白质含量降低、硬度和弹性呈下降趋势、粘性增大[2]。Naito等[3]、Phimolsiripol等[4]的研究均表明,冻藏期间的温度波动会显著破坏面筋结构,降低面团品质;反复冻融加剧了食品中的重结晶作用,引起食品表皮的破裂,破坏其内部组织结构,加速食品品质变差。因此,避免反复冻融对保持速冻面制品原有品质有着至关重要的作用。目前,关于反复冻融对米面制品品质的研究主要集中在速冻水饺[5]、速冻汤圆[2,6]、速冻面包[7]和速冻面团[8]等。本实验研究反复冻融对油条品质的影响,建立速冻油条冻融过程的品质劣变规律,以期为油条的冷冻保藏与运输提供品质维护措施的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

无铝油条预混粉 河南省农科院农副产品加工研究所;金龙鱼食用调和油 益海嘉里食品营销有限公司。

DW-86W420速冻机 海尔集团;BCD-202TD冰箱 海信电器;TMS-PRO质构仪 美国FTC公司;DHG-9240A鼓风干燥箱 上海精宏实验设备有限公司;AL204电子天平 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;艾格丽恒温油炸锅 湖北香江电器股份有限公司;SH-X多路温度测试仪 东莞市联仪仪器有限公司;Hunter color Flex EZ型色差仪 美国Hunter lab公司。

1.2 实验方法

1.2.1 无铝速冻油条的制作 无铝油条预混粉→加水和面→饧发→切条→预炸→成型→预冷→冷冻→成品→贮藏

操作要点:取200 g无铝油条预混粉[9]放入和面机,加140 g水搅打3 min成光滑面团,38 ℃饧发1 h。将面团放置案板上拉伸,用手轻按成宽8 cm,厚0.5 cm的面片,切成宽约2.5 cm的面胚,将两个面胚叠放,中间按压,用手捏住两端,拉伸至20 cm[10],190～200 ℃预炸30 s成型,预冷速冻,-18 ℃冷藏。解冻,190 ℃复炸55 s,炸至色泽金黄[11]。

1.2.2 预冷速冻及解冻过程中油条各层温度的测定 取点:产品温差大小和降温速率的快慢直接影响速冻油条的品质,本实验采用多路温度测试仪分别测定油条皮(油条皮下侧)、瓤(油条中心瓤心部位)的温度在预冷速冻[12]和解冻过程中的变化。

预冷速冻:以开始进入预冷间的温度作为起始温度,0 ℃预冷45 min,-25 ℃速冻。每分钟记录一次,测三次平行,当瓤的温度降至-18 ℃时冻结测定结束。

解冻:取出冻结后的油条置于25 ℃恒温箱中,分别测定油条皮、瓤在解冻过程中的温度的变化,每分钟记录一次数据,测三次平行。

1.2.3 反复冻融实验 将速冻后的油条样品取出置于25 ℃恒温箱中解冻3 h,记作第0次冻融(对照),再将油条装入保鲜袋中密封后放入-25 ℃冰箱中冻藏24 h,取出于25 ℃恒温箱中解冻3 h,记为第1次冻融;依次进行第2次、第3次和第4次冻融,复炸冷却后测定不同冻融次数油条皮和瓤的含水量、色泽、质构特性、比容和感官品质。

1.2.4 速冻油条物理品质的测定

1.2.4.1 油条皮和瓤湿基含水量的测定 采用GB50093-2010[13]中的直接干燥法,测定不同冻融次数后油条皮、瓤的水分,每个样品测三次平行,两个数据误差不超过2%,取其平均值,用w皮、w瓤分别代表皮和瓤的湿基含水率,公式如下:

式中:w-湿基含水率,%;m1-湿样品质量,g;m2-干样品质量,g。

1.2.4.2 油条色泽的测定 使用色差仪测定油条皮的L*值(亮度)、a*值(红绿色值,正值偏红,负值偏绿)和b*值(黄蓝色值,正值偏黄,负值偏蓝),a*和b*值越大,颜色越深。每个样品测五组平行数据,结果取平均值。

0次冻融速冻油条的色泽为标准参照色,其色值为L*′、a*′、b*′,按照以下公式计算色差(ΔE)。

1.2.4.3 油条质构特性的测定 质构分析(texture profile analysis,TPA)可以将感官品质量化,减少主观评判造成的误差,是食品评价的重要因素。将速冻后的油条复炸30 s,室温冷却10 min,取油条成品中间一段,进行质构特性测定[14]。

TPA实验:采用p50探头,测前速率:1.0 mm/s,测试速率:1.0 mm/s;测后速率1.0 mm/s;触发力:5 N;压缩比30%,两次压缩时间间隔:1 s。分别测定不同冻融次数的油条硬度、弹性、粘性、咀嚼性[15-16]。

剪切实验:采用剪切探头,压缩比为90%,测定剪切力。

1.2.4.4 油条比容的测定 油条比容是反映油条膨胀度的一个量化指标,将速冻油条复炸后室温冷却10 min,采用菜籽置换法测定其比容[17]。

1.2.4.5 速冻油条感官品质的测定 感官评定是食品最直接最重要的评定方法[18],直接反映人们对食品的喜好程度。将速冻油条复炸后室温冷却10 min,选择10名感官评价员分别对不同条件下的油条进行感官评定,参照油条感官评价标准[19]进行打分,去除最大值和最小值,取平均值,计算总分。

表1 油条感官评分标准Table 1 Sensory score criteria of twisted dough-strips

1.3 数据统计与分析

采用Origin Pro8.0软件绘图。采用SPSS 16.0统计分析实验数据,每组实验均重复3次,取平均值,数据结果以平均值±标准偏差表示,并进行单因素方差分析和相关性分析,采用t检验,当p<0.05时,表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 预冷速冻过程油条皮和瓤温度的变化

从化工传递理论的角度看,食品冷冻是食品物料内部固相和液相之间热量和质量传递的过程,冷冻中食品所丧失的总焓取决于温度变化、比热和样品质量[20]。由图1可知,油条在0 ℃环境下预冷45 min过程中,油条皮和瓤的降温速率先快后慢,预冷25 min之前,由于预炸后的油条产品和预冷温度间温差较大,降温速率较快,预冷25 min后,降温速率缓慢,预冷45 min后,皮和瓤的温度分别为14.8 ℃和15.0 ℃;在冻结过程中,油条各层降温趋势一致,但下降速率不同,皮的降温速率大于瓤的降温速率,这是因为油条皮始终与冷空气进行对流换热,皮温度降低后再与瓤发生热传导,油条在速冻16 min后皮和瓤的温度分别为-12.1、-5.2 ℃,通过了最大冰晶生成区域[21],速冻38 min油条皮温度达到-18 ℃,速冻45 min油条瓤达到-18 ℃。

图1 预冷速冻过程中油条的降温图Fig.1 The cooling diagram of twisted dough-strips under pre-cooling and fast freezing process

2.2 解冻过程中油条皮和瓤温度的变化

由图2可知,在速冻油条解冻过程中,速冻油条皮温度上升的速率比瓤快,这是因为与冻结过程类似,解冻过程的热传导也是由外向内进行,这也说明解冻过程可以看作是冻结过程的逆过程;解冻初期温度上升速度较快,这可能是由于此时油条表面没有出现融化层,比热容较小,传热较快。随着温度升高,油条比热容会逐渐增大,升高单位温度所需的热量也逐渐增加,因此解冻速度减慢[22]。当油条瓤通过-5～-1 ℃最大冰晶带后,油条内部已完全融化,而油条皮层已长时间处于冰点以上温度,解冻80 min以后,油条皮和瓤的温度将处于20 ℃以上。因此,解冻过程中温度波动也会对油条品质产生影响。

图2 解冻过程中油条温度的变化Fig.2 The temperature changes of twisted dough-strips in thawing process

2.3 冻融过程对油条皮、瓤水分含量的影响

油条各层水分含量是评价其品质的重要因素,如果水分含量控制不合理,可能会造成油条冻裂、变硬、口感变差等质量问题,由表2可知,冻融过程中油条瓤的水分含量逐渐减少,油条皮的水分含量先减小后增加,2次冻融油条皮水分含量最少;不同冻融次数油条皮和瓤的水分含量变化显著(p<0.05)。

表2 冻融过程对油条各层水分含量的影响Table 2 Effect of freeze-thaw cycles on the moisture content of each layer in twisted dough-strips

注：同列若字母相同,表明差异不显著(p>0.05),若字母不相同,表明差异性显著(p<0.05),表3～表5同。

表3 冻融过程对油条色泽的影响Table 3 Effect of freeze-thaw cycles on the color of twisted dough-strips

表4 反复冻融对油条感官品质和比容的影响Table 4 Effect of the freeze-thaw cycles on sensory evaluation and specific volume of twisted dough-strips

表5 反复冻融对油条质构特性的影响Table 5 Effect of the freeze-thaw cycles on the texture properties of twisted dough-strips

在冻融过程中,冻融2次后,油条皮会出现明显的结霜现象,这可能是由于油条表面温度和外界温度形成气压差,导致内部水分转移,同时,由于外界温度的较大变化,使得油条内部水分出现重结晶现象,促使冰晶体颗粒增大,破坏油条内部组织结构,导致水分在面筋网络间隙做不定向运动,使得对水分的束缚能力减弱,造成水分散失[23]。由皮和瓤的水分变化可知,油条冻融次数不宜超过2次。

2.4 冻融过程对油条色泽的影响

食品都有比较固定的颜色,颜色是食品的主要表观特征之一。长期以来人们已经对食品的颜色有了固有的观念,因此颜色对人的影响不仅仅是视觉上的,而且赋予人们对食品品种、品质优劣、新鲜与否的联想。油条的表皮颜色直接影响其可接受性。由表3可知,随着反复冻融次数的增加,L*值显著降低(p<0.05),表明油条色泽变暗,亮度降低;a*值、b*值增加(p<0.05),表明油条红度、黄度增加;ΔE显著增大,ΔE越小表明越接近标准色。说明油条在反复冻融过程中,油条色泽视觉效果变差,可接受程度变差。因此油条在储藏过程中要尽量避免多次冻融。

2.5 冻融过程对油条感官品质和比容的影响

由表4可知,反复冻融过程中,除油腻性外,油条的比容及感官品质均随冻融次数的增加逐渐降低,这与色差仪测定结果一致,其中0次冻融、1次冻融与2次冻融、3次冻融、4次冻融的感官总分有显著差异(p<0.05),0次冻融与1次冻融油条的比容、色泽、表观状态、适口性、粘性、油腻性、组织结构、香气、食味及总分无显著差异(p>0.05);油条经2次冻融,复炸后色泽、适口性、表观状态、组织结构和食味品质变化明显,色泽变暗,油条不易咀嚼,外观不伸展,组织结构有皱缩,香气散失较多,冻融3次后,油条综合品质变差严重,感官评分低至70.67分,可食用性差,因此,速冻油条反复冻融次数不宜超过2次。

2.6 冻融过程对油条质构特性的影响

由表5可知,反复冻融过程中,油条质构特性硬度、粘性、咀嚼性、剪切力逐渐增加,弹性逐渐减小,这与感官评价中适口性、粘性结果一致;0次冻融与1次冻融后油条硬度、弹性、粘性指标无显著差异(p>0.05),3次冻融与4次冻融后油条硬度、弹性、粘性、咀嚼性指标无显著差异(p>0.05),其中0次冻融、1次冻融、2次冻融与3次冻融、4次冻融后的硬度和剪切力指标有显著不同(p<0.05),不同冻融次数油条剪切力指标有显著差异(p<0.05)。这可能是由于反复冻融过程中,冰晶的生长和重结晶作用对油条内部网络结构造成一定的机械破坏,油条内部水分发生迁移散失,引起淀粉回生,从而导致面制品的硬度、咀嚼性和弹性等发生变化,油条表皮结霜,表皮结合水分降低,影响感官品质。这与Smail等[24]研究结果一致。

表6 冻融次数及水分含量与速冻油条品质相关性分析Table 6 Correlation analysis between freeze-thaw cycles and water contents and frozen twisted dough-strips quality

注：*表示显著相关(p<0.05);**表示极显著相关(p<0.01)。

2.7 冻融次数及水分含量与速冻油条品质相关性分析

由表6可知,瓤的水分含量、L*值、a*值、b*值、比容、感官评分、硬度、弹性、剪切力与冻融次数极显著相关(p<0.01),意味着冻融次数增加,瓤的水分会减少,色泽改变,比容、感官评分减少,弹性变差,硬度、咀嚼性和剪切力增加;瓤的水分含量与油条L*、比容、感官评分、弹性呈极显著正相关(p<0.01),与a*值、b*值、硬度、剪切力呈极显著负相关(p<0.01);这说明瓤的水分含量越高,油条比容越大,感官评分越高,弹性越大;而硬度、粘性、咀嚼性、剪切力越小。这可能是因为速冻油条经反复冻融,水分发生迁移散失,引起淀粉回生,从而导致面制品的感官品质、质构品质发生变化,这与Smail等[23]的研究是一致的。

3 结论

本文通过研究不同冻融次数对油条皮和瓤的降温、升温规律,含水率,色泽、质构特性及感官品质的影响,得出速冻和解冻过程会使油条内部温度产生较大波动;除皮的水分含量、粘性和咀嚼性外,不同冻融次数与油条瓤的水分含量、L*值、a*值、b*值、比容、感官评分、硬度、弹性、剪切力呈极显著相关(p<0.01),随冻融次数增加,油条表面色泽变暗,红度、黄度增加,油条的感官品质各指标评分降低,4次冻融后油条感官评分降低至65分以下,可食用性差,油条硬度、粘性、咀嚼性、剪切力逐渐增加,弹性逐渐减小;可见,随反复冻融次数的增加,油条品质越来越差。3次冻融后,油条皮出现明显结霜,瓤水分含量降低至75.28%、色泽变差、硬度、咀嚼性及剪切力增大,弹性降低,感官评分降低至70.67分,严重影响油条的食用性,可接受程度变差,因此,速冻油条在储藏过程中,要尽量减少速冻油条产品冻融次数,冻融次数不宜超过2次,以保证产品质量。

[1]周显青,马鹏阔,胡育铭,等. 冻藏温度波动对速冻汤圆粉团蒸煮特性的影响[J]. 粮食与饲料工业,2015(1):16-19.

[2]叶晓枫,韩永斌,赵黎平,等. 冻融循环下冷冻非发酵面团品质的变化及机理[J]. 农业工程学报,2013,29(21):271-278.

[3]Naito S,Fukami S,Mizokami Y,et al. Effect of freeze-thaw cycles on the gluten fibrils and crumb grain structures of breads made from frozen doughs[J]. Cereal Chemistry,2004,81(1):80-86.

[4]Phimolsiripol Y,Siripatrawan U,Tulyathan V,et al. Effects of freezing and temperature fluctuations during frozen storage on frozen dough and bread quality[J]. Journal of Food Engineering,2008,84(1):48-56.

[5]Ren X,Li X T,Shen Q. Effect of Packaging and Storage Conditions on Quality Properties of Quick-frozen Dumpling Skin[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2014,30(6):263-271.

[6]Han T,Yan J,Wu F F,et al. The effect of multiple freezing-thawing cycles on physicochemical properties of waxy rice starch[J]. Starch,2015,5(27):109-112.

[7]Yadav D N,Patki P E,Khan M A,et al. Effect of freeze-thaw cycles and additives on rheological and sensory properties of ready to bake frozen chapaties[J]. International Journal of Food Science and Technology,2008,43(9):1714-1720.

[8]Mahesh G,Amarinder S B,Nissreen A G. Effect of barley flour and freeze-thaw cycles on textural nutritional and functional properties of cookies[J]. Food and Bioproducts Processing,2011,89(4):520-527.

[9]康志敏,张康逸,高玲玲,等. 无铝添加油条预混粉膨松剂的研究[J]. 粮食科技与经济,2015,40(5):60-63.

[10]董少华,张国治,韩燕,等. 无铝油条膨松剂配方的优化[J]. 河南工业大学学报：自然科学版,2005,26(2):33-35.

[11]鞠国泉,米思. 无铝复合膨松剂在油条制作中的应用研究[J]. 中国粮油学报,2010,25(7):110-112.

[12]张康逸,康志敏,温青玉,等. 预冷冷冻过程对速冻油条加工品质的影响[J]. 食品科学,2017,25(7):110-112.

[13]GB50093-2010,食品安全国家标准食品水分的测定[S].北京:中国标准出版社,2010.

[14]李子廷,赵建新,傅琼颖,等. 无铝中式油条配料开发及其面团流变学性质研究[J]. 吉林农业大学学报,2011,33(1):99-105.

[15]Demirkesen I,Kelkar S,Campanella O H,et al. Characterization of structure of gluten-free breads by using X-ray microtomography[J]. Food Hydrocolloids,2014,36:37-44.

[16]崔丽琴,崔素萍,马平,等. 豆渣粉对小麦面团、馒头质构特性及馒头品质的影响[J]. 食品科学,2014,35(5):85-88.

[17]Mandala I G. Physical properties of fresh and frozen stored,microwave-reheated breads,containing hydrocolloids[J]. Journal

of food Engineering,2005,66(3):291-300.

[18]Liu C,Chang Y,Li Z,et al. Effect of ratio of yeast to Jiaozi on quality of Chinese steamed bread[J]. Procedia Environmental Sciences,2012,12(B):1203-1207.

[19]康志敏,郭祯祥,孙冰华,等. 运用模糊数学方法建立油条感官评价体系[J]. 农产品加工,2012(3):70-78.

[20]李志新,胡松靑. 食品冷冻理论和技术的进展[J]. 食品工业科技,2007,28(6):223-226.

[21]曾庆孝,芮汉明,李汴生. 食品加工与保藏原理[M]. 北京:化学工业出版社,2007.

[22]阮征,张婷婷,邱晓斌,等. 反复冻融对广式奶黄包品质的影响[J]. 现代食品科技,2016,32(5):192-198.

[23]Yuthana P,Ubonrat S,Donald J C. Weight loss of frozen bread dough under isothermal and fluctuating temperature storage conditions[J]. Journal of Food Engineering,2011,106(2):134-143.

[24]Smail M,Irina I,Jordane J,et al. Effects of freezing treatments on the fermentative activity and gluten network integrity of sweet dough[J]. LWT-Food Science and Technology,2012,46(1):118-126.