冷凍工藝對無鋁紅薯粉條品質的影響

范會平，李瑞，王娜，楊海龍，趙天學，李寧，艾志錄*

1(河南農業大學 食品科學技術學院，河南 鄭州，450002)　2(河南省冷鏈食品工程技術研究中心，河南 鄭州，450002)　3(河南天豫薯業股份有限公司，河南 周口，477150)

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冷凍工藝對無鋁紅薯粉條品質的影響

范會平1,2，李瑞1，王娜1，楊海龍1，趙天學3，李寧1，艾志錄1,2*

1(河南農業大學 食品科學技術學院，河南 鄭州，450002)2(河南省冷鏈食品工程技術研究中心，河南 鄭州，450002)3(河南天豫薯業股份有限公司，河南 周口，477150)

對不同冷凍工藝(時間變量)生產出的無鋁紅薯粉條進行質構和斷條率的測定，通過綜合加權法評定分析，以篩選出老化、凍結和凍藏階段的最優時間。正交優化試驗結果表明：3個因素中老化時間的影響最大；當老化時間12h、凍結時間10h、凍藏時間8h時，無鋁紅薯粉條的品質最佳。

無鋁紅薯粉條；冷凍工藝；品質

粉條又叫做粉條絲、冬粉等，是我國一種常見的傳統食品，在我國已有1 400年的歷史[1]。紅薯粉條通常以紅薯淀粉為原料加工而成[2]。傳統的粉條工藝流程如下[3]：淀粉→制芡→調粉團→漏粉→煮熟→冷卻→冷凍→理絲干燥→成品。早期的粉條粉絲加工中，為了提高產品的品質，往往在配方中添加明礬以提高產品品質，然而鋁鹽的攝入會影響人的神經組織。近年來，關于無鋁粉條粉絲的研究引起了學者的重視[4-5]。市場上的無鋁粉條一般存在斷條率高、易渾湯、缺乏韌性等問題，相關學者一般通過尋找明礬替代物，來提高無鋁粉條粉絲的品質[4-7]。湯楚宙等[8]通過冷卻、老化、凍結和凍藏4個階段的冷凍處理生產出的無鋁粉條，內在質量和外觀品質得到了明顯改善或提高。紅薯粉條生產企業在不加明礬的情況下增加冷凍工藝，第一階段是將粉條從入庫溫度降到0 ℃，以除去粉條中的熱量，為粉條老化創造條件；第二階段將粉條從0 ℃降至-2 ℃，為粉條外表面“穿冰衣”，加速粉條中淀粉的老化，增強粉條的韌性。老化是糊化淀粉表現出的一個重要性質。糊化淀粉稱為“α-化”淀粉，在適當的溫度和含水量條件下，分子又自動排列成序，形成致密、高度晶化的不溶解的淀粉分子微粒；第三階段是將粉條溫度從-2 ℃降至-8 ℃，此過程可以降低或消除粉條的黏性，并降低其含水量；第四階段溫度從-8 ℃降至-18 ℃，可以使粉條進一步脫水，使表面更光滑，內部更透明。實踐證明，經冷凍處理的無鋁粉條，其品質得到明顯改善。

冷凍是采用冷凍處理法代替明礬加工無鋁紅薯粉條過程中的關鍵工序[9]，而冷凍過程中諸參數的選擇對紅薯粉條的質量和經濟性指標有著極其重要的影響[10]。本實驗以冷凍工藝中各階段冷凍時間為變量，通過對無鋁紅薯粉條進行質構品質、斷條率的分析，研究老化時間、凍結時間和凍藏時間的最佳參數，對企業冷凍無鋁紅薯粉條的生產加工具有重要的指導意義。

1　材料與方法

1.1主要實驗材料

紅薯淀粉，由河南天豫薯業股份有限公司提供。

1.2主要儀器與設備

粉條加工生產線，河南天豫薯業股份有限公司定制；KF11215-2粉條烘干機，河南天豫薯業股份有限公司定制；TA-XAPLUS型質構儀，英國StableMicroSystem公司。

1.3實驗方法

1.3.1無鋁紅薯粉條加工工藝

淀粉投料→打芡和面→抽真空→漏粉成型→蒸煮糊化→水冷卻→切斷掛桿→冷凍→解凍→干燥→包裝

1.3.2單因素試驗

1.3.2.1老化時間對粉條品質的影響

固定凍結時間為8h，凍藏時間為8h，老化時間分別為4、6、8、10和12h，考察粉條老化時間對紅薯粉條品質的影響。

1.3.2.2凍結時間對粉條品質的影響

固定老化時間和凍藏時間分別為12、8h，將凍結時間分別設為2、4、6、8和10h，考察粉條凍結時間對紅薯粉條品質的影響。

1.3.2.3凍藏時間對粉條品質的影響

固定老化時間為12h，凍結時間為8h，將凍藏時間分別設定為2、4、6、8和10h，考察粉條凍結時間對紅薯粉條品質的影響。

冷凍好的粉條直接隨企業生產線進行解凍、干燥和包裝工序，即可得到樣品。每組實驗做3個平行樣品。

1.3.3粉條質構的測定

1.3.3.1粉條TPA的測定

選取20根無裂紋、無彎曲、粗細均勻，長度相同的粉條，在500mL沸水中進行煮制7min至無白心，將煮熟的粉條經冷蒸餾水浸泡冷卻，然后迅速用P50探頭進行TPA測試。測試時先用吸水紙吸去表面水分，取用5根粉條并排放于測試臺上，中間要有一定的間隔。每個試樣做7次平行實驗。結果處理采用去掉最大值和最小值，求平均值的方法。參數設置為：測定模式：壓縮模式；測試前速度：4.00mm/sec；運行速度：1.00mm/sec；測試后速度：1.00mm/sec；目標模式：應力；壓縮量：70%；時間：2.00sec；觸發類型：自動；觸發力：5.0g。

1.3.3.2粉條剪切試驗

參照AACC16-50標準方法進行。實驗采用LKBF型探頭。粉條的煮制同1.3.3.1。取5根粉條并排放于測試臺上，中間留有一定的空隙。每個試樣做7次平行實驗，結果處理采用去掉最大值和最小值，求平均值的方法。參數設置為：測試模式：壓縮模式；測試前速度：2.00mm/sec；測試速度：0.17mm/sec；測試后速度：10.00mm/sec；目標模式：應力；壓縮量：100%；觸發類型：手動。

1.3.3.3粉條拉伸試驗

實驗采用SPR型探頭，粉條的煮制同1.3.3.1，每次將一根粉條固定在2個平行的摩擦輪之間，上面的輪子勻速的向上拉伸粉條(在拉伸的過程中粉條不能夠松動)，直至粉條斷裂。每個試樣重復5次實驗，結果處理采用去掉最大值和最小值，取平均值。參數設置為：測試模式：拉伸模式；測試前速度：1.00mm/sec；測試速度：1.00mm/sec；測試后速度：2.00mm/sec；距離：70mm；觸發類型：自動；觸發力：5.0g。

1.3.4試驗指標分析

1.3.4.1綜合加權法

粉條的斷條率、剪切形變、剪切應力、拉伸強度、拉伸形變與其感官評定中的硬度、彈韌性有著很好的相關性，與感官總評分也顯著相關[11]。粉條的品質評價可以通過儀器檢測來減小感官評定中由于主觀因素造成的誤差[12]。在譚洪卓對粉條品質評價方法[11]的基礎上稍微改進，本試驗進行綜合加權評分時，采用剪切力、咀嚼性、拉伸力、拉伸距離和斷條率5項指標各占20分，總分100分，用此5項指標替代感官的硬度、彈韌性來評價粉條品質的優劣。

1.3.4.2斷條率的測定

耐煮性測定是將長10cm的粉條樣品20根，在500mL蒸餾水中煮沸30min，以最后的斷條數表示。重復測定3次。

1.4數據處理

試驗數據采用Excel和SPSS16.0進行處理。

2　結果與分析

2.1老化時間、凍結時間、凍藏時間對紅薯粉條質構結果的影響

由表1、圖1和 圖2可知，老化時間主要影響了粉條的硬度、黏結性、黏滯性、咀嚼性和回復性。除黏附性和彈性外，粉條的硬度、黏結性、黏滯性和咀嚼性均與老化時間呈極顯著正相關(P<0.01)，回復性與老化時間呈極顯著負相關(P<0.01)。老化過程中剪切應力隨著時間增加呈上升趨勢，拉伸性能呈現先增加后減小趨勢。老化時間越長，剪切應力越大，紅薯粉條的硬度越強，耐咀嚼性也越強，品質越好。其原因可能是冷凍老化使粉條內淀粉微晶束發生重排，從而增強了粉條的凝膠強度。在老化開始階段，隨著時間的延長微晶束逐漸增多，粉條表面的凝膠網絡由疏變密，由弱變強，而內部的結晶區相對較少，凝膠強度較弱。但當老化時間超過10h時，粉條內部的微晶束逐漸增多后，內部凝膠網絡由弱到強，粉條表面的強度不能抵抗拉伸過程中粉條內部產生的應力，導致質構測定的各指標下降。因此老化時間10h時，紅薯粉條的質構較好。

凍結時間主要影響了粉條的硬度、彈性、黏結性、黏滯性和咀嚼性。由表1中結果可以看出，粉條的硬度、彈性、黏滯性和咀嚼性均與凍結時間呈極顯著正相關(P<0.01)，而黏結性與凍結時間呈極顯著負相關(P<0.01)。凍結過程中剪切應力能呈先上升后下降趨勢，在凍結8h達到最大值，拉伸性能呈小幅上升趨勢。這可能是隨著粉條凍結時間的延長，淀粉分子的結合水逐漸析出，冷凍使粉條表面的水分結冰，使得粉條快速脫水。由于結冰時的體積膨脹對粉條產生了擠壓，使得粉條中的淀粉顆粒更加致密和淀粉分子結構扭曲，從而改善了粉條的口感，煮制后食用更加筋道。因此凍結時間8h時，紅薯粉條的口感較好，咀嚼性較強。

表1　單因素TPA結果

注：A表示老化時間，B表示凍結時間，C表示凍藏時間，表2、表3同；同列中不同字母表示差異性顯著(P<0.05)。

圖1　老化時間(a)、凍結時間(b)、凍藏時間(c)對剪切結果的影響Fig.1　Influence of aging time，frozen time and frozen storage time on shear results

圖2　老化時間(a)、凍結時間(b)、凍藏時間(c)對粉條拉伸結果的影響Fig.2　Influence of aging time，frozen time and frozen storage time on tensile results

凍藏時間主要影響了粉條的黏附性、黏結性、黏滯性和回復性。除硬度和咀嚼性外，粉條的黏附性、黏結性、黏滯性和回復性均與凍藏時間呈極顯著正相關(P<0.01)，彈性與凍藏時間呈顯著負相關(P<0.05)。對粉條剪切和拉伸品質的影響，剪切應力先上升后下降，拉伸應力先下降后上升，剪切應力和彈性隨著冷凍時間的延長都有所改善，但是影響不顯著。這說明粉條的質構指標在適當的冷凍范圍內會有所提高，但提高不大[13]。因此凍藏時間6h時，紅薯粉條的彈性和回復性較好，韌性較強，總體品質較好。

2.2老化時間、凍結時間、凍藏時間對紅薯粉條綜合加權評分的影響

不同因素對紅薯粉條加權實驗結果見表2。

由綜合加權評分分析可知，老化階段最優時間為10h，凍結階段最優時間為8h，凍藏階段最優時間為6h。這與質構測定的單因素實驗結果一致。

2.3冷凍工藝正交優化試驗

在上述單因素實驗基礎上，采用L9(33)三因素三水平正交實驗如表3，綜合考察老化時間(8、10、12h)、凍結時間(6、8、10h)、凍藏時間(4、6、8h)對紅薯粉條品質的影響。實驗結果見表4、表5和圖3。

從表4、表5和圖3中可以看出，3個時間因素中，對紅薯粉條冷凍效果影響最大的因素是老化時間，其次為凍結時間，最后為凍藏時間。最優方案為A3B3C3，即老化時間為12h，凍結時間為10h，凍藏時間為8h。

由于正交試驗得出的最優方案不在設計的9組正交試驗中，為了進一步驗證結果的準確性，對A3B3C3組合進行驗證實驗，驗證結果和最優工藝時粉條的質構和綜合加權結果見表6。

表2　單因素綜合加權結果

表3　冷凍工藝試驗因素水平表

表4　冷凍工藝正交試驗綜合加權結果分析

驗證實驗結果表明，最優冷凍工藝實驗結果優于以上正交試驗的任意結果，故可認為A3B3C3為最優冷凍工藝組合，即老化時間為12h，凍結時間為10h，凍藏時間為8h。

圖3　均值主效應圖Fig.3　The main effect figure of the mean

來源自由度SeqSSAdjSSAdjMSFP老化時間2268.70268.70134.352.990.25凍結時間281.6081.6040.800.910.52凍藏時間225.8225.8212.910.290.78誤差 289.8489.8444.92合計 8465.95

注:加權分數的方差分析，在檢驗中使用調整的SS。

表6　驗證結果

3　結論

利用單因素和正交試驗，采用質構分析和以剪切力、咀嚼性、拉伸力、拉伸距離和斷條率5項指標進行的綜合加權分析評定老化時間、凍結時間、凍藏時間

對無鋁紅薯粉條品質的影響，單因素結果表明，老化10h，凍結8h，凍藏6h時，紅薯粉條的質構較好，綜合加權評分最高。正交優化試驗表明，冷凍工藝3個時間因素中對無鋁紅薯粉條品質的影響最大的是老化時間，其次為凍結時間，影響最小的為凍藏時間。正交和驗證試驗結果表明，無鋁紅薯粉條最優冷凍工藝是：老化時間12h，凍結時間10h，凍藏時間8h。

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Effectoffreezingprocessonthequalityofsweetpotatovermicelliwithoutaluminum

FANHui-ping1,2,LIRui1,WANGNa1,YANGHai-long1,ZHAOTian-xue3,LINing1,AIZhi-lu1,2*

1(CollegeofFoodScienceandTechnology,HenanAgriculturalUniversity,Zhengzhou450002,China)2(HenanEngineeringResearchCenterforCold-chain,Zhengzhou450002,China)3(HenanTianyuPotatoIndustryCo.,LTD,Zhoukou, 477150,China)

Sweetpotatovermicellinon-aluminumwereproducedthroughdifferentfreezingprocess(timevariable),comprehensiveevaluationscreeningwasperformedtoselecttheoptimalprocessingtimeofageing,freezingandfrozen.Theorthogonaloptimizationexperimentalresultsshowedthattheeffectofagingtimewasthegreatest.Whenagingtimewas12h,freezingtimewas10handfrozenstoragetimewas8h,non-aluminumsweetpotatovermicellihadthebestquality.

sweetpotatovermicelliwithoutaluminum;freezingprocessing;quality

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201608025

博士，副教授(艾志錄教授為通訊作者，E-mail：zhila@163.com)。

河南省教育廳科學技術研究重點項目(14A550004)

2015-09-22，改回日期：2016-02-01