冻结方式对油条品质特性的影响

黄忠民，贾若南，黄婉婧，艾志录，潘治利，雷萌萌*

1(河南农业大学 食品科学技术学院，河南 郑州，450002)2(国家速冻米面制品加工技术研发专业中心，河南 郑州，450002) 3(农业部大宗粮食加工重点实验室，河南 郑州，450002)4(河南省冷链食品工程技术研究中心，河南 郑州，450002)5(新加坡国立大学，新加坡，119077)

油条是我国传统的早点食品之一，随着速冻食品行业发展，食用方便、安全卫生的速冻油条逐渐受到人们关注。目前市场上销售的速冻油条仍存在复炸后比容较小、口感发硬等问题，如何改善油条复炸后品质，在工业生产中亟待解决。

食品冻结过程中，温度越低，冻结速率越快，形成的冰晶越小且均匀，对产品品质的影响也越小。低温冰箱冻结速率慢，形成冰晶较大，解冻后产品口感较差。隧道冻结速率较快，但设备占地面积大，耗能高。液氮是一种-196 ℃的超低温液体，无色、无味，作为一种新型高效的冷冻技术，拥有冻结速率快、时间短、无污染，设备占地面积小等优点，已经广泛应用于肉制品、水产品、果蔬、菌类产品等方面[1-2]，但液氮速冻米面调理制品方面还有待深入研究[3]。

目前对油条品质研究主要集中在原料粉品质以及膨松剂配方的研究。张媛等研究了小麦蛋白和淀粉特性与油条品质的相关性[4]；杨联芝等[5-6]分析了小麦粉的性能指标对速冻油条加工品质的影响；丛广源、程丽英等分别研究了无铝油条膨松剂的配方及最佳配比[7-8]。康志敏等[9]研究了冻融过程对速冻油条物理特性及感官品质的影响，分析发现反复冻融加剧了食品中的重结晶作用，水分分布的改变是导致油条品质改变的重要原因之一。因此，通过改变速冻油条水分分布，进而解决速冻油条品质问题具有重要意义。研究证明超低温液态深冷冻结有利于实现冻结食品的部分玻璃化，可以极大提高冷冻食品的品质[10]，但由于液氮深冷冻结内应力不能快速释放，也容易造成食品的冻裂。黄忠民等[11-12]研究液氮冷媒介质对速冻饺子冻裂率的影响，开发了饺子新型冻结技术，为液氮浸渍式速冻工艺在调理食品的应用提供了一定的理论参考。

本文主要采用液氮浸渍式冻结技术冻结油条，以低温冰箱冻结和螺旋隧道冻结为对比，分析不同冻结方式对速冻油条品质影响，以探索低能耗、高品质的油条速冻工艺，为速冻油条生产提供理论依据及技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

食盐、白糖、液氮(纯度99.999%)，市售；油条专用粉，河南金苑粮油有限公司；活性干酵母，安琪酵母股份有限公司；无铝油条膨松剂，郑州乾昇食品有限公司；金龙鱼大豆油，益海嘉里食品营销有限公司。

1.2 仪器与设备

CR-400全自动色差计，日本康佳；140-SA低温冰箱，星星集团有限公司；GM320红外温度计，深圳市聚茂源科技有限公司；L-102A电炸炉，佛山市德玛仕网络科技有限公司；AB-DCN03多功能面包机，北美电器(珠海)有限公司；TA-XAPLUS质构仪，英国StableMicroSystems；HJLSY-Ⅱ单螺旋速冻隧道机，郑州亨利制冷设备有限公司；XY·100MS-G全自动智能水分测定仪，常州市幸运电子设备有限公司；PQ001 Micro MR柜式核磁共振成像仪，上海纽迈电子科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 发酵型速冻油条的制作

制作工艺：

配料→和面→醒发→切条制坯→预炸成型→冷却→冷冻→贮藏

取500 g面粉与膨松剂(9.0 g)混匀后倒入多功能面包机中，使用自定义和面功能，设置和面时间20 min。用30 ℃左右的水将酵母(4.5 g)活化10 min后加入食盐7.5 g和糖5.0 g溶解，加入面粉，边搅拌边加剩余的水(共300 mL)。和面完成后取出面团用保鲜膜包好放入醒发箱中醒发(35 ℃，相对湿度85%)[13]。面团醒发结束后，揉面制坯，于180 ℃的油炸锅中预炸70 s，捞起沥油，室温放置冷却10 min。

将冷却后的油条分别进行不同方式冻结处理。低温冰箱冻结(refrigerator freeze, RF)：-30 ℃，2 h；螺旋隧道冻结(spiral tunnel freeze, SF)：-37 ℃，30 min；液氮浸渍冻结(liquid nitrogen freeze, LF)：-196 ℃，70 s。冻结处理后的油条样品放置-30 ℃贮存待用。

1.3.2 油条水分含量测定

将冻结处理的油条样品取出，置于25 ℃的恒温箱中解冻2 h，以未冻结油条作为对照，使用全自动智能水分测定仪测定油条皮层、内瓤水分含量。

1.3.3 低场核磁T2弛豫时间测定

低场核磁共振技术(low-field nuclear magnetic resonance, LF-NMR)是一种无损检测技术，能获取样品氢质子密度与分布信息，从而反映样品内部的水分含量、水分分布的变化[14]。试验通过测定油条内瓤T2弛豫时间，从微观层面揭示冻结方式对油条水分的变化规律。称取解冻完毕的油条内瓤(0.90±0.05)g，用保鲜膜包裹，置于15 mm的核磁管中，封口，放置于核磁共振成像仪中，利用CPMG(Carr-Purcell-Meiboom-Gill)序列测定横向弛豫时间T2。参数设置：主频率SF=22MHz，采样点数TD=248 934，采样次数NS=32，模拟增益RG1=20 dB，回波个数为5 000[15-16]。

1.3.4 油条色泽的测定

将冻结处理过的油条样品取出，180 ℃复炸2 min捞起沥油，室温冷却10 min，以未冻结油条作为对照(下同)。采用CIE(Commission Internationale de L′Eclairage)L*、a*、b*表色系统测定法测定油条表皮色泽。其中，L*表示亮度；a*正值表示偏红，负值表示偏绿；b*正值表示偏黄，负值表示偏蓝[17]。每种样品平行测5组，结果取平均值。不经速冻的油条复炸后的色泽为标准参照色，其色值为L*′、a*′、b*′，根据CIE色空间的LAB原理，通过亨特色差公式计算出不同冻结方式处理的油条复炸后与标准参照色的色差值ΔE[18]。ΔE计算公式(1)为：

(1)

1.3.5 油条比容的测定

速冻油条复炸后的膨胀度是评价油条的品质重要指标，比容是反映油条膨胀度的量化指标，采用小米置换法测定其比容，根据公式(2)计算结果。

(2)

式中：λ,油条比容，mL/g；V,油条体积，mL；m,油条质量，g。

1.3.6 油条质构指标测定

参照刘卫光[19]的实验方法并稍作修改，选取粗细均匀的油条样品，取其中间部位切成3 cm的小段进行TPA测试。参数：p50探头；测前速率：5.0 mm/s；测试速率：5.0 mm/s；测后速率：5.0 mm/s；触发力：5 g；压缩比：75%；2次压缩时间间隔：5 s。分别测定不同冻结方式处理油条样品的硬度、弹性、黏聚性、咀嚼性和回复性。

1.3.7 油条感官评价

由10位人员组成评定小组，对复炸油条样品进行感官评定，记录感官评定的结果，评分标准见表1[20]。

1.3.8 数据分析与处理

使用SPSS 16.0、Excel 2016、Origin 2018分析处理数据。

2 结果与分析

2.1 油条水分含量分析

油条皮层、内瓤含水量是影响速冻油条品质的重要因素，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。不同方式冻结后油条水分含量见表2。

表1 油条感官品质评价表Table 1 Sensory quality evaluation system of fritters

表2 不同方式冻结后油条水分含量Table 2 Water content of fritters after freezing in different methods

注：同列字母相同表明差异不显著(P>0.05)，同列字母不同表明差异显著(P<0.05)。下同。

由表2可知，不同冻结方式处理油条，其冻结后的油条皮层、内瓤含水量存在差异。RF油条皮层水分含量为33.24%，高于SF(31.50%)、LF(30.95%)和空白对照组(30.24%)；RF油条内瓤水分含量为38.29%，低于SF(42.49%)、LF(43.38%)和空白对照组(44.98%)。这可能是由于冻结速率不同造成的，油条在冻结过程中，油条皮层、内瓤的降温趋势一致，但降温速率不同[12]。RF冻结速率慢，通过最大冰晶生成带的时间长，内瓤水分迁移至外层已形成的冰晶表面[21-22]，致使外层冰晶变大，导致油条皮层含水量较大。SF冻结速率相对较快，水分迁移较少，形成冰晶较小。LF冻结速率最快，水分迁移最少[23-25]。

2.2 低场核磁T2弛豫时间分析

图1 不同冻结方式处理油条T2弛豫时间的分布Fig.1 Distribution of T2 relaxation time of fritters treated by different freezing methods

表3 冻结方式对油条水分动态分布的影响Table 3 Effect of freezingmethod on water dynamic distribution of the fritters

冻结方式A21/%A22/%A23/%RF19.37±0.37b79.70±0.33a0.93±0.40aSF19.88±0.12a79.53±0.11a0.59±0.13abLF20.25±0.17a79.34±0.19a0.40±0.03b

2.3 油条色泽分析

速冻油条表皮色泽直接影响其可接受性。复炸后油条的色泽分析结果见表4。由表4可知，不同冻结方式处理油条，其L*值、a*值、色差△E差异极显著(P<0.01)。L*值大小比较：RF

表4 冻结方式对复炸后油条色泽的影响Table 4 Effect of freezing method on the color of fritters after re-fried

2.4 油条质构特性分析

冻结方式对速冻油条复炸后质构特性影响结果见表5。由表5可知，不同冻结方式处理后油条硬度差异性极显著(P<0.01)，其中LF处理油条硬度最小，最接近对照组油条硬度；RF处理油条弹性最小(P<0.05)，SF、LF处理和对照组油条弹性无显著差异(P>0.05)；SF处理油条黏聚性、咀嚼性和回复性最大，LF处理油条黏聚性、咀嚼性和回复性最接近于对照组。这可能与油条组织水分分布有关。慢速冻结过程中，冰晶的生长对油条内部网络结构造成一定机械破坏，内瓤水分发生迁移，使得油条皮层、内瓤含水量改变，内瓤含水量降低，复炸后油条硬度较大、弹性较小，黏聚性、咀嚼性和回复性等发生变化。LF冻结速率快，油条水分迁移最小，复炸后硬度最小，弹性、黏聚性、咀嚼性适中，最接近空白对照组质构品质特性。

表5 冻结方式对速冻油条复炸后质构特性影响Table 5 Effect of freezing method on texture characteristics of quick-frozen fritters after re-fried

2.5 油条比容及感官评价

不同冻结方式对速冻油条感官品质和比容的影响结果见表6。由表6可知，不同冻结方式处理油条的外观、气味、酥软性、黏着性无显著性差异(P>0.05)；RF处理油条复炸后比容最小，色泽、组织结构、弹韧性最差，感官评分最低，这可能与油条含水量有关。油条在复炸过程中，组织体系的水分受热变成水蒸气从食品表面逸出，速冻油条含水量越低，复炸后组织结构皱缩，弹韧性差，比容小，感官评分较低。RF处理油条冻结速率慢，形成冰晶较大，破坏了油条组织结构。SF、LF处理和对照组油条比容、外观、色泽、气味、组织结构、酥软性、弹韧性、黏着性无显著性差异(P>0.05)，且LF处理油条各项指标评分最接近于对照组。

表6 冻结方式对速冻油条感官品质和比容的影响Table 6 Effect of freezing method on sensory quality and specific volume of the quick-frozen fritters

3 结论

本文主要通过比较液氮浸渍冻结、螺旋隧道冻结、低温冰箱冻结3种冻结方式，探究冻结方式对油条品质特性的影响，并分析不同水分状态与油条品质的相关性。由质构特性变化可知，随冻结速率加快，油条复炸后硬度呈减小趋势，弹性呈增大趋势。液氮浸渍冻结处理油条硬度最低，弹性、黏聚性、咀嚼性适中，最接近空白对照组质构品质特性。由油条比容、色泽、水分含量以及T2弛豫时间变化可知，冻结速率越快，油条各层水分迁移最少，油条瓤含水量越高，复炸后油条比容越大，外观色泽、瓤组织酥软性越好，组织孔隙较均匀，感官品质较优。液氮浸渍冻结与螺旋隧道冻结油条品质均优于低温冰箱冻结。由此可知，冻结速率是影响速冻油条品质的重要原因之一，可通过提高冻结速率来提升速冻油条品质。液氮浸渍式冻结在提升油条品质的同时，有效缩短了速冻工艺时间，有望作为工业生产油条的新型冻结工艺。