预冷工艺对速冻调制食品质量的影响

林 莉，许涵秋

（1.龙岩市食品药品认证审评和药品不良反应监测中心，福建龙岩 364000；2.龙岩市产品质量检验所，福建龙岩 364000）

速冻食品企业作为预制产业的下游，以菜肴制品和肉糜类制品为代表的速冻调制食品在健康营养、产品安全上更具优势。预冷是食品质量控制的关键环节，预冷与否和预冷质量的高低直接影响品质[1-2]。若不预冷就直接速冻，产品速冻30 min内未通过最大冰晶生成带，则结成的大冰晶会影响内部结构，使其适口性、食味变差。同时，由于产品温度与环境温差较大，蒸汽压差也相对较大，表皮易损失较多水分，造成表观状态较差，也影响降温效率。因此，综合考虑产品品质和能耗情况，速冻调制食品需要预冷后开始速冻。探讨和研究预冷工序的质量控制，对产业的可持续发展具有重要意义。

目前，速冻调制食品预冷工艺质量控制标准尚未出台，食品从业人员对预冷工艺的质量把控存在困惑。而关于速冻调制食品预冷环节的生产研究较少，因此企业在生产时易出现预冷干耗、过冷或预冷不足。针对预冷工序的温度、时间等关键参数进行研究，可以解决其生产控制问题。贾连文等[3]研究表明，风冷预冷具有使用方便、易操作、成本低的优点，适用于大部分果蔬；崔晓颖等[4]研究表明，芋头的褐变与多酚氧化酶密切相关，温度对酶的活性影响至关重要；LUCAS等[5]研究采用冷风冷却，冷却过程中，食物中心与表皮的水分含量没有显著不同。本研究以菜肴制品（槟榔芋块）和肉糜类制品（肉丸）两种代表性产品作为试材，重点研究不同预冷温度、预冷时间和摆盘方式对调制食品表面与中心温度的影响，探讨并分析不同条件下的预冷效果、槟榔芋块色差和湿基含水率、肉丸过氧化值和湿基含水率的变化，以期为预冷工序提供理论依据和实际生产指导，对提高生产效率和产品品质具有实际意义。

1 材料与方法

1.1 材料

新鲜涂坊槟榔芋，全国地理标志农产品。新鲜猪肉，符合《鲜、冻禽产品》（GB 16869—2005）中挥发性盐基氮、过氧化值指标要求。

1.2 仪器与设备

DJS-20制冷机（浙江金豪制冷设备有限公司）；MINIR256红外热像仪（广东飒特红外股份有限公司）；RC-4温度记录仪（江苏省精创电气股份有限公司）；NR110色差仪（深圳市三恩时科技有限公司）；电子天平（上海卓精电子科技有限公司）；鼓风干燥箱（北京航天科宇测试仪器有限公司）；旋转蒸发仪（郑州华特仪器设备有限公司）。

1.3 槟榔芋块试验方法

1.3.1 槟榔芋块制作流程

新鲜槟榔芋→清洗刷毛→去皮→浸泡→切分→预冷→速冻→包装→冻藏。将新鲜槟榔芋放入刷毛机进行清洗刷毛后，人工去皮，浸泡于0.9%浓度的盐水中，并切分为（尺寸1.8 cm×1.8 cm×6.8 cm）均匀的芋头块装入周转筐（规格60 cm×42 cm×19 cm）至1/2筐。

1.3.2 确定最佳摆盘方式、预冷温度和预冷时间

设置常用而简便的摆盘方式（图1）：平行堆叠（A）、交叉堆叠（B）；设置预冷温度分别为16 ℃、0 ℃、-5 ℃；预冷风速和风量根据设置的预冷库温自动调节。将处理后芋头块按不同摆盘方式放入不同预冷温度的预冷库中，预冷90 min，获取芋头块表面温度和中心温度，确定最佳摆盘方式和预冷温度；通过对各项指标测定，分析确定预冷时间。

图1 摆盘方式示意图

1.3.3 槟榔芋块品质测定

（1）槟榔芋块温度测定。通过预冷，可快速移除果蔬热量，降低果蔬温度，从而抑制果蔬中多酚氧化酶、过氧化物酶的活性和微生物生长，延缓褐变反应进程，维持果蔬色泽，最大程度减少质量损失，使货架期显著延长[6]。本实验采用MINIR256红外热像仪，利用红外线光学无损检测技术灵敏度高、可靠性强、效率高的优势[7]，分别对预冷过程中A、B摆盘方式堆叠的中间筐的表面芋头块进行温度测定。选定测定区域，记录区域内平均温度为表面温度，每1 min记录一次；同时，采用RC-4温度记录仪，分别对预冷过程中A、B摆盘方式堆叠的中间筐的中心位置芋头块中心进行温度测定，取2个样品做平行试验，取平均值为中心温度，预冷90 min，每1 min记录一次。

（2）槟榔芋块湿基含水率测定。预冷多采用风冷方式，冷气流动，易造成水分损失，同时芋头块切分使完整的组织遭到破坏，造成营养汁液流失[8]，水分变化直接影响产品品质。实验采用《食品安全国家标准 食品中水分的测定》（GB 5009.3—2016）中直接干燥法，测定A、B摆盘方式堆叠的中间筐表面芋头块和中心位置芋头块的湿基含水率，每15 min取一次样品，分别取3个样品做平行试验，取平均值，用WA、WB分别代表摆盘方式A、B的湿基含水率，W表、W中心分别代表表面、中心位置的湿基含水率，计算公式为

式中：m1为湿样品质量，g；m2为干样品质量，g。

（3）槟榔芋块色差测定。感官评定是食品最直接最重要的评定方法。芋头切分后切面褐变，将直接影响到消费者的购买欲望，是品质变化中需要重点解决的问题之一[9-10]。颜色的变化可以通过色差仪测定[11]。实验采用NR110色差仪测量芋头块的L*、a*、b*值，以∆E表示色差值，设置总色差超出容差范围为0.5，当∆E≤0.5时，表示极小的差异[12]。从摆盘方式A、B中间筐中表面随机取a、b、c、d、e等5个位置各一个样品，标注固定的测试位置，读取色差值，取平均值，每30 min测一次。

1.4 肉丸试验方法

1.4.1 肉丸制作流程

鲜猪肉→清洗切分→配料制浆→冷处理→成型→定型→预冷→速冻→包装→冻藏。鲜猪肉清洗、片肉，按肥膘和瘦肉比1∶4放入绞碎后，放入制冷式打浆机，加入淀粉9.45%、食盐1.96%、冰水25.81%等搅拌制浆，然后入保鲜库冷藏沉淀乳化[13]，取 出 后 成 型（ 规 格 3 cm×4 cm×4 cm）， 入 50～60 ℃低温水中预煮15 min，再转入80～90 ℃中定型15 min，装入周转筐（规格60 cm×42 cm×13 cm）至1/2，沥干后推入预冷库中冷却。

1.4.2 确定最佳摆盘方式、预冷温度和预冷时间

设置常用而简便的摆盘方式（图1）：平行堆叠（A）、交叉堆叠（B）；设置预冷温度分别为常温（27 ℃）、16 ℃、0 ℃、-5 ℃；预冷风速和风量根据设置的预冷库温自动调节。肉丸按不同摆盘方式，分别放入不同预冷温度的预冷库中，预冷120 min，获取肉丸表面温度和中心温度，确定最佳摆盘方式和预冷温度；通过对各项指标测定，分析确定预冷时间。

1.4.3 肉丸品质测定

（1）肉丸温度测定。在食品安全中，通常所称的危险温度带是指5～60 ℃，此时细菌繁殖速度快。通过预冷处理，短时间通过危险温度带，是保证食品取得预期效果的重要前提。微生物可生长的温度范围广，但是适宜生长的温度范围小很多。环境中普遍存在易引起食品腐败变质的微生物，大部分为嗜温微生物，其生长最适温度在25～45 ℃[14]。若高温的食品直接速冻，表面蒸发的水蒸汽形成霜，对冷藏设备的制冷系统易造成损伤。同时，肉丸煮制后捞起沥干时，由于食品与环境温差大，蒸汽迅速散发，在车间常温下自然冷却，表面温度快速从80 ℃下降至50 ℃左右。综合考虑，本实验预采用表面温度45 ℃为预冷起始温度。实验同1.3.3中（1）。

（2）肉丸水分测定。预冷过程，肉丸存在较大的水分蒸发损耗。实验分别记录入库前中间筐的质量m0、入库预冷一定时间后质量m，每30 min记录一次，经过一定预冷时间的干耗率计算公式为

式中：m0为入库预冷前质量，g；m为入库预冷后质量，g。

（3）肉丸过氧化值测定。过氧化物是油脂氧化酸败的初始产物，能够较客观地显示肉制品的质量。肉糜类速冻食品的脂肪氧化问题尤为突出，造成脂肪氧化的主要因素是空气中的氧气，氧化程度与冷藏时间呈正相关性[15]。《食品安全国家标准 速冻面米与调制食品》（GB 19295—2021）中规定以动物性食品馅料/辅料速冻调制的食品，理化指标“过氧化值（以脂肪计）/（g/100 g）≤0.25”。实验分别取两种摆盘方式中间框各500 g，每60 min取一次。

1.5 数据统计分析

利用 Microsoft Office Excel 2019 软件整理分析数据，使用SPSS 17.0软件分析处理差异显著性。

2 结果与分析

2.1 预冷温度和摆盘方式对槟榔芋理化特性和品质的影响

2.1.1 预冷温度和摆盘方式对槟榔芋表面和中心温度的影响

由图2可知，预冷温度越低，降温速率越快。B摆盘方式降温速率比A大，选择B摆盘方式预冷较合适。

图2 预冷过程中不同预冷温度槟榔芋的降温曲线图

2.1.2 预冷温度和摆盘方式对槟榔芋湿基含水率的影响

实验可知，摆盘B下预冷，中心水分损耗少。由图3可知，B摆盘方式表面含水率前30 min下降速率均较快，预冷温度越低，损耗越大。0 ℃比-5 ℃下降小。

图3 预冷过程中不同预冷温度槟榔芋的湿基含水率变化图

2.1.3 预冷温度和摆盘方式对槟榔芋色差的影响

由表1可知，芋头块在16 ℃、0 ℃、-5 ℃环境下预冷30 min后，16 ℃显示偏黄；-5 ℃显示偏白，ΔE较大，可能由于预冷温度低、冷风量大，芋头块表面失水大；在预冷60 min后，-5 ℃表面色差显示稍黑，而0 ℃显示合格。可见，B摆盘方式0 ℃预冷下色差值最小。

2.2 预冷时间对槟榔芋理化特性和品质的影响

2.2.1 预冷时间对槟榔芋表面和中心温度的影响

由图2可知，16 ℃、0 ℃、-5 ℃环境下预冷60 min后，摆盘方式B的芋头块表面和中心温度分别为 16.2 ℃和 19.5 ℃、4.9 ℃和 10.8 ℃、-1 ℃和2.3 ℃。数据显示，-5 ℃预冷温度下，芋头块的表面已开始结冰。

2.2.2 预冷时间对槟榔芋湿基含水率的影响

由表2可知，芋头块随预冷时间延长，表面和中心湿基含水率均不断下降，而预冷30 min后，表面湿基含水率降低率明显趋缓。

表2 预冷时间对槟榔芋湿基含水率的影响表

2.2.3 预冷时间对槟榔芋色差的影响

由表1可知，预冷时间越长，ΔE越大，褐变程度越大。当预冷至30 min，0 ℃预冷温度B摆盘方式色差最小，但由于预冷时间短，产品中心温度在10 ℃以上。当预冷至60 min，0 ℃预冷温度B摆盘方式在不同温度下色差最小，ΔE≤0.5。当预冷至90 min时，不同预冷温度下芋头块表面色差均显示偏黑，-5 ℃色差变化最大，由偏白转为偏黑黄，可能由于切面组织在冷风作用下呈现干瘪变色，或因表皮结冰等性状变化，导致色差大。

表1 预冷温度和摆盘方式对槟榔芋色差（∆E）的影响表

综合考虑，结合槟榔芋产品特殊性，色差小，且预冷时间较短及产品预冷后温度较低，应选择0 ℃预冷至60 min较为合适。

2.3 预冷温度和摆盘方式对肉丸理化特性和品质的影响

2.3.1 预冷温度和摆盘方式对肉丸表面和中心温度的影响

由图4可知，在不同的预冷温度下，肉丸表面和中心的降温幅度和速率都不同，预冷环境与食品的温差变小，降温速率逐渐趋缓。因此，预冷温度越低，降温速率越快，预冷后食品温度越低。在不同的预冷温度下，摆盘方式B降温速率均比摆盘方式A更快，预冷后温度可达到更低。推入速冻库的食品温度越低，对速冻库温度影响越小，能耗也越小，速冻效率提高。由图4可知，-5 ℃预冷至50 min时，摆盘方式B表面温度已至零下，与中心的温差较大，部分肉丸表面开始结冰，可能提前进入最大冰晶带生成阶段，将使其脱水严重，表面出现萎缩，增大干耗率。比较-5 ℃摆盘A和0 ℃摆盘B，后者预冷中心温度更低。同时，-5 ℃能耗大，以及考虑实际生产连续性的要求，预冷产品未能立即推入速冻库中，增大干耗。综合考虑，选择B摆盘方式和0 ℃预冷温度较为合适。

图4 预冷过程中不同预冷温度肉丸的降温曲线图

2.3.2 预冷温度和摆盘方式对肉丸水分的影响

由图5可知，预冷温度越低，食品温度越低，水分损耗越大，干耗率越高，这可能是由于预冷温度越低，风机冷风量越多，带走热量和水分越多。不同预冷温度对预冷的肉丸干耗率存在显著性差异（P＜0.05）。摆盘方式B方式干耗率均高于A方式，但差异较小。因此预冷温度选择0 ℃较合适。

图5 预冷过程中不同预冷温度肉丸的干耗率变化图

2.3.3 预冷温度和摆盘方式对肉丸过氧化值的影响

过氧化值检验结果均为未检出，这可能是因为肉丸的原材料为新鲜猪肉，猪肉肥膘配比较小，成型后与空气的接触主要为肉丸表面，接触面不大，冷藏时间短，氧化程度还很低。

2.4 预冷时间对肉丸理化特性和品质的影响

2.4.1 预冷时间对肉丸表面和中心温度的影响

由图4可知，摆盘方式B和0 ℃的预冷环境下，随着时间的推移，降温越来越平缓，表面与中心温差越来越小，预冷120 min，表面和中心温度均达到6 ℃以下，且温差最小。进入速冻库前，物品预冷温度应尽可能低，以防由于速冻库的制冷功率一般，速冻库的库温未能较快降下来，最终影响速冻品质。因此预冷时间选择120 min较合适。

2.4.2 预冷时间对肉丸水分的影响

随着时间的推移，干耗率越来越高，但损耗速率趋缓，可能是因为刚开始肉丸表层水分较易蒸发，而内层水分在蒸气压差作用下向表层移动，向空气蒸发，蒸发较慢。水分不断蒸发损耗，但损耗主要发生在前期，与预冷温度相关。

2.4.3 预冷时间对肉丸过氧化值的影响

在0 ℃预冷120 min后，过氧化值检测结果均为未检出，表明预冷时间选择120 min是可行的。

3 结论

通过研究槟榔芋和肉丸两种速冻调制代表产品，在不同预冷温度和摆盘方式下产品表面和中心的降温情况、湿基含水率或干耗率、色差或过氧化值的变化，得出B摆盘方式下，表面和中心温度下降更快，水分散失更大；随着预冷温度的降低，产品表面和中心降温速率更快，水分散失更大；随着预冷时间延长，降温速率趋缓，含水率降低减缓；芋头块的色差在预冷温度下变化情况较为复杂，肉丸的过氧化值由于预冷时间短，氧化程度很低。研究表明，槟榔芋在0 ℃预冷60 min后，感官品质最好；肉丸在0 ℃预冷120 min后，品质变化小，为速冻调制食品的预冷质量控制提供了参考。