預(yù)冷工藝對(duì)速凍調(diào)制食品質(zhì)量的影響

林 莉，許涵秋

（1.龍巖市食品藥品認(rèn)證審評(píng)和藥品不良反應(yīng)監(jiān)測(cè)中心，福建龍巖 364000；2.龍巖市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)所，福建龍巖 364000）

速凍食品企業(yè)作為預(yù)制產(chǎn)業(yè)的下游，以菜肴制品和肉糜類制品為代表的速凍調(diào)制食品在健康營養(yǎng)、產(chǎn)品安全上更具優(yōu)勢(shì)。預(yù)冷是食品質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，預(yù)冷與否和預(yù)冷質(zhì)量的高低直接影響品質(zhì)[1-2]。若不預(yù)冷就直接速凍，產(chǎn)品速凍30 min內(nèi)未通過最大冰晶生成帶，則結(jié)成的大冰晶會(huì)影響內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使其適口性、食味變差。同時(shí)，由于產(chǎn)品溫度與環(huán)境溫差較大，蒸汽壓差也相對(duì)較大，表皮易損失較多水分，造成表觀狀態(tài)較差，也影響降溫效率。因此，綜合考慮產(chǎn)品品質(zhì)和能耗情況，速凍調(diào)制食品需要預(yù)冷后開始速凍。探討和研究預(yù)冷工序的質(zhì)量控制，對(duì)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

目前，速凍調(diào)制食品預(yù)冷工藝質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)尚未出臺(tái)，食品從業(yè)人員對(duì)預(yù)冷工藝的質(zhì)量把控存在困惑。而關(guān)于速凍調(diào)制食品預(yù)冷環(huán)節(jié)的生產(chǎn)研究較少，因此企業(yè)在生產(chǎn)時(shí)易出現(xiàn)預(yù)冷干耗、過冷或預(yù)冷不足。針對(duì)預(yù)冷工序的溫度、時(shí)間等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行研究，可以解決其生產(chǎn)控制問題。賈連文等[3]研究表明，風(fēng)冷預(yù)冷具有使用方便、易操作、成本低的優(yōu)點(diǎn)，適用于大部分果蔬；崔曉穎等[4]研究表明，芋頭的褐變與多酚氧化酶密切相關(guān)，溫度對(duì)酶的活性影響至關(guān)重要；LUCAS等[5]研究采用冷風(fēng)冷卻，冷卻過程中，食物中心與表皮的水分含量沒有顯著不同。本研究以菜肴制品（檳榔芋塊）和肉糜類制品（肉丸）兩種代表性產(chǎn)品作為試材，重點(diǎn)研究不同預(yù)冷溫度、預(yù)冷時(shí)間和擺盤方式對(duì)調(diào)制食品表面與中心溫度的影響，探討并分析不同條件下的預(yù)冷效果、檳榔芋塊色差和濕基含水率、肉丸過氧化值和濕基含水率的變化，以期為預(yù)冷工序提供理論依據(jù)和實(shí)際生產(chǎn)指導(dǎo)，對(duì)提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì)具有實(shí)際意義。

1 材料與方法

1.1 材料

新鮮涂坊檳榔芋，全國地理標(biāo)志農(nóng)產(chǎn)品。新鮮豬肉，符合《鮮、凍禽產(chǎn)品》（GB 16869—2005）中揮發(fā)性鹽基氮、過氧化值指標(biāo)要求。

1.2 儀器與設(shè)備

DJS-20制冷機(jī)（浙江金豪制冷設(shè)備有限公司）；MINIR256紅外熱像儀（廣東颯特紅外股份有限公司）；RC-4溫度記錄儀（江蘇省精創(chuàng)電氣股份有限公司）；NR110色差儀（深圳市三恩時(shí)科技有限公司）；電子天平（上海卓精電子科技有限公司）；鼓風(fēng)干燥箱（北京航天科宇測(cè)試儀器有限公司）；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（鄭州華特儀器設(shè)備有限公司）。

1.3 檳榔芋塊試驗(yàn)方法

1.3.1 檳榔芋塊制作流程

新鮮檳榔芋→清洗刷毛→去皮→浸泡→切分→預(yù)冷→速凍→包裝→凍藏。將新鮮檳榔芋放入刷毛機(jī)進(jìn)行清洗刷毛后，人工去皮，浸泡于0.9%濃度的鹽水中，并切分為（尺寸1.8 cm×1.8 cm×6.8 cm）均勻的芋頭塊裝入周轉(zhuǎn)筐（規(guī)格60 cm×42 cm×19 cm）至1/2筐。

1.3.2 確定最佳擺盤方式、預(yù)冷溫度和預(yù)冷時(shí)間

設(shè)置常用而簡(jiǎn)便的擺盤方式（圖1）：平行堆疊（A）、交叉堆疊（B）；設(shè)置預(yù)冷溫度分別為16 ℃、0 ℃、-5 ℃；預(yù)冷風(fēng)速和風(fēng)量根據(jù)設(shè)置的預(yù)冷庫溫自動(dòng)調(diào)節(jié)。將處理后芋頭塊按不同擺盤方式放入不同預(yù)冷溫度的預(yù)冷庫中，預(yù)冷90 min，獲取芋頭塊表面溫度和中心溫度，確定最佳擺盤方式和預(yù)冷溫度；通過對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定，分析確定預(yù)冷時(shí)間。

圖1 擺盤方式示意圖

1.3.3 檳榔芋塊品質(zhì)測(cè)定

（1）檳榔芋塊溫度測(cè)定。通過預(yù)冷，可快速移除果蔬熱量，降低果蔬溫度，從而抑制果蔬中多酚氧化酶、過氧化物酶的活性和微生物生長，延緩褐變反應(yīng)進(jìn)程，維持果蔬色澤，最大程度減少質(zhì)量損失，使貨架期顯著延長[6]。本實(shí)驗(yàn)采用MINIR256紅外熱像儀，利用紅外線光學(xué)無損檢測(cè)技術(shù)靈敏度高、可靠性強(qiáng)、效率高的優(yōu)勢(shì)[7]，分別對(duì)預(yù)冷過程中A、B擺盤方式堆疊的中間筐的表面芋頭塊進(jìn)行溫度測(cè)定。選定測(cè)定區(qū)域，記錄區(qū)域內(nèi)平均溫度為表面溫度，每1 min記錄一次；同時(shí)，采用RC-4溫度記錄儀，分別對(duì)預(yù)冷過程中A、B擺盤方式堆疊的中間筐的中心位置芋頭塊中心進(jìn)行溫度測(cè)定，取2個(gè)樣品做平行試驗(yàn)，取平均值為中心溫度，預(yù)冷90 min，每1 min記錄一次。

（2）檳榔芋塊濕基含水率測(cè)定。預(yù)冷多采用風(fēng)冷方式，冷氣流動(dòng)，易造成水分損失，同時(shí)芋頭塊切分使完整的組織遭到破壞，造成營養(yǎng)汁液流失[8]，水分變化直接影響產(chǎn)品品質(zhì)。實(shí)驗(yàn)采用《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》（GB 5009.3—2016）中直接干燥法，測(cè)定A、B擺盤方式堆疊的中間筐表面芋頭塊和中心位置芋頭塊的濕基含水率，每15 min取一次樣品，分別取3個(gè)樣品做平行試驗(yàn)，取平均值，用WA、WB分別代表擺盤方式A、B的濕基含水率，W表、W中心分別代表表面、中心位置的濕基含水率，計(jì)算公式為

式中：m1為濕樣品質(zhì)量，g；m2為干樣品質(zhì)量，g。

（3）檳榔芋塊色差測(cè)定。感官評(píng)定是食品最直接最重要的評(píng)定方法。芋頭切分后切面褐變，將直接影響到消費(fèi)者的購買欲望，是品質(zhì)變化中需要重點(diǎn)解決的問題之一[9-10]。顏色的變化可以通過色差儀測(cè)定[11]。實(shí)驗(yàn)采用NR110色差儀測(cè)量芋頭塊的L*、a*、b*值，以?E表示色差值，設(shè)置總色差超出容差范圍為0.5，當(dāng)?E≤0.5時(shí)，表示極小的差異[12]。從擺盤方式A、B中間筐中表面隨機(jī)取a、b、c、d、e等5個(gè)位置各一個(gè)樣品，標(biāo)注固定的測(cè)試位置，讀取色差值，取平均值，每30 min測(cè)一次。

1.4 肉丸試驗(yàn)方法

1.4.1 肉丸制作流程

鮮豬肉→清洗切分→配料制漿→冷處理→成型→定型→預(yù)冷→速凍→包裝→凍藏。鮮豬肉清洗、片肉，按肥膘和瘦肉比1∶4放入絞碎后，放入制冷式打漿機(jī)，加入淀粉9.45%、食鹽1.96%、冰水25.81%等攪拌制漿，然后入保鮮庫冷藏沉淀乳化[13]，取 出 后 成 型（ 規(guī) 格 3 cm×4 cm×4 cm）， 入 50～60 ℃低溫水中預(yù)煮15 min，再轉(zhuǎn)入80～90 ℃中定型15 min，裝入周轉(zhuǎn)筐（規(guī)格60 cm×42 cm×13 cm）至1/2，瀝干后推入預(yù)冷庫中冷卻。

1.4.2 確定最佳擺盤方式、預(yù)冷溫度和預(yù)冷時(shí)間

設(shè)置常用而簡(jiǎn)便的擺盤方式（圖1）：平行堆疊（A）、交叉堆疊（B）；設(shè)置預(yù)冷溫度分別為常溫（27 ℃）、16 ℃、0 ℃、-5 ℃；預(yù)冷風(fēng)速和風(fēng)量根據(jù)設(shè)置的預(yù)冷庫溫自動(dòng)調(diào)節(jié)。肉丸按不同擺盤方式，分別放入不同預(yù)冷溫度的預(yù)冷庫中，預(yù)冷120 min，獲取肉丸表面溫度和中心溫度，確定最佳擺盤方式和預(yù)冷溫度；通過對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定，分析確定預(yù)冷時(shí)間。

1.4.3 肉丸品質(zhì)測(cè)定

（1）肉丸溫度測(cè)定。在食品安全中，通常所稱的危險(xiǎn)溫度帶是指5～60 ℃，此時(shí)細(xì)菌繁殖速度快。通過預(yù)冷處理，短時(shí)間通過危險(xiǎn)溫度帶，是保證食品取得預(yù)期效果的重要前提。微生物可生長的溫度范圍廣，但是適宜生長的溫度范圍小很多。環(huán)境中普遍存在易引起食品腐敗變質(zhì)的微生物，大部分為嗜溫微生物，其生長最適溫度在25～45 ℃[14]。若高溫的食品直接速凍，表面蒸發(fā)的水蒸汽形成霜，對(duì)冷藏設(shè)備的制冷系統(tǒng)易造成損傷。同時(shí)，肉丸煮制后撈起瀝干時(shí)，由于食品與環(huán)境溫差大，蒸汽迅速散發(fā)，在車間常溫下自然冷卻，表面溫度快速從80 ℃下降至50 ℃左右。綜合考慮，本實(shí)驗(yàn)預(yù)采用表面溫度45 ℃為預(yù)冷起始溫度。實(shí)驗(yàn)同1.3.3中（1）。

（2）肉丸水分測(cè)定。預(yù)冷過程，肉丸存在較大的水分蒸發(fā)損耗。實(shí)驗(yàn)分別記錄入庫前中間筐的質(zhì)量m0、入庫預(yù)冷一定時(shí)間后質(zhì)量m，每30 min記錄一次，經(jīng)過一定預(yù)冷時(shí)間的干耗率計(jì)算公式為

式中：m0為入庫預(yù)冷前質(zhì)量，g；m為入庫預(yù)冷后質(zhì)量，g。

（3）肉丸過氧化值測(cè)定。過氧化物是油脂氧化酸敗的初始產(chǎn)物，能夠較客觀地顯示肉制品的質(zhì)量。肉糜類速凍食品的脂肪氧化問題尤為突出，造成脂肪氧化的主要因素是空氣中的氧氣，氧化程度與冷藏時(shí)間呈正相關(guān)性[15]。《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 速凍面米與調(diào)制食品》（GB 19295—2021）中規(guī)定以動(dòng)物性食品餡料/輔料速凍調(diào)制的食品，理化指標(biāo)“過氧化值（以脂肪計(jì)）/（g/100 g）≤0.25”。實(shí)驗(yàn)分別取兩種擺盤方式中間框各500 g，每60 min取一次。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

利用 Microsoft Office Excel 2019 軟件整理分析數(shù)據(jù)，使用SPSS 17.0軟件分析處理差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 預(yù)冷溫度和擺盤方式對(duì)檳榔芋理化特性和品質(zhì)的影響

2.1.1 預(yù)冷溫度和擺盤方式對(duì)檳榔芋表面和中心溫度的影響

由圖2可知，預(yù)冷溫度越低，降溫速率越快。B擺盤方式降溫速率比A大，選擇B擺盤方式預(yù)冷較合適。

圖2 預(yù)冷過程中不同預(yù)冷溫度檳榔芋的降溫曲線圖

2.1.2 預(yù)冷溫度和擺盤方式對(duì)檳榔芋濕基含水率的影響

實(shí)驗(yàn)可知，擺盤B下預(yù)冷，中心水分損耗少。由圖3可知，B擺盤方式表面含水率前30 min下降速率均較快，預(yù)冷溫度越低，損耗越大。0 ℃比-5 ℃下降小。

圖3 預(yù)冷過程中不同預(yù)冷溫度檳榔芋的濕基含水率變化圖

2.1.3 預(yù)冷溫度和擺盤方式對(duì)檳榔芋色差的影響

由表1可知，芋頭塊在16 ℃、0 ℃、-5 ℃環(huán)境下預(yù)冷30 min后，16 ℃顯示偏黃；-5 ℃顯示偏白，ΔE較大，可能由于預(yù)冷溫度低、冷風(fēng)量大，芋頭塊表面失水大；在預(yù)冷60 min后，-5 ℃表面色差顯示稍黑，而0 ℃顯示合格?？梢?，B擺盤方式0 ℃預(yù)冷下色差值最小。

2.2 預(yù)冷時(shí)間對(duì)檳榔芋理化特性和品質(zhì)的影響

2.2.1 預(yù)冷時(shí)間對(duì)檳榔芋表面和中心溫度的影響

由圖2可知，16 ℃、0 ℃、-5 ℃環(huán)境下預(yù)冷60 min后，擺盤方式B的芋頭塊表面和中心溫度分別為 16.2 ℃和 19.5 ℃、4.9 ℃和 10.8 ℃、-1 ℃和2.3 ℃。數(shù)據(jù)顯示，-5 ℃預(yù)冷溫度下，芋頭塊的表面已開始結(jié)冰。

2.2.2 預(yù)冷時(shí)間對(duì)檳榔芋濕基含水率的影響

由表2可知，芋頭塊隨預(yù)冷時(shí)間延長，表面和中心濕基含水率均不斷下降，而預(yù)冷30 min后，表面濕基含水率降低率明顯趨緩。

表2 預(yù)冷時(shí)間對(duì)檳榔芋濕基含水率的影響表

2.2.3 預(yù)冷時(shí)間對(duì)檳榔芋色差的影響

由表1可知，預(yù)冷時(shí)間越長，ΔE越大，褐變程度越大。當(dāng)預(yù)冷至30 min，0 ℃預(yù)冷溫度B擺盤方式色差最小，但由于預(yù)冷時(shí)間短，產(chǎn)品中心溫度在10 ℃以上。當(dāng)預(yù)冷至60 min，0 ℃預(yù)冷溫度B擺盤方式在不同溫度下色差最小，ΔE≤0.5。當(dāng)預(yù)冷至90 min時(shí)，不同預(yù)冷溫度下芋頭塊表面色差均顯示偏黑，-5 ℃色差變化最大，由偏白轉(zhuǎn)為偏黑黃，可能由于切面組織在冷風(fēng)作用下呈現(xiàn)干癟變色，或因表皮結(jié)冰等性狀變化，導(dǎo)致色差大。

表1 預(yù)冷溫度和擺盤方式對(duì)檳榔芋色差（?E）的影響表

綜合考慮，結(jié)合檳榔芋產(chǎn)品特殊性，色差小，且預(yù)冷時(shí)間較短及產(chǎn)品預(yù)冷后溫度較低，應(yīng)選擇0 ℃預(yù)冷至60 min較為合適。

2.3 預(yù)冷溫度和擺盤方式對(duì)肉丸理化特性和品質(zhì)的影響

2.3.1 預(yù)冷溫度和擺盤方式對(duì)肉丸表面和中心溫度的影響

由圖4可知，在不同的預(yù)冷溫度下，肉丸表面和中心的降溫幅度和速率都不同，預(yù)冷環(huán)境與食品的溫差變小，降溫速率逐漸趨緩。因此，預(yù)冷溫度越低，降溫速率越快，預(yù)冷后食品溫度越低。在不同的預(yù)冷溫度下，擺盤方式B降溫速率均比擺盤方式A更快，預(yù)冷后溫度可達(dá)到更低。推入速凍庫的食品溫度越低，對(duì)速凍庫溫度影響越小，能耗也越小，速凍效率提高。由圖4可知，-5 ℃預(yù)冷至50 min時(shí)，擺盤方式B表面溫度已至零下，與中心的溫差較大，部分肉丸表面開始結(jié)冰，可能提前進(jìn)入最大冰晶帶生成階段，將使其脫水嚴(yán)重，表面出現(xiàn)萎縮，增大干耗率。比較-5 ℃擺盤A和0 ℃擺盤B，后者預(yù)冷中心溫度更低。同時(shí)，-5 ℃能耗大，以及考慮實(shí)際生產(chǎn)連續(xù)性的要求，預(yù)冷產(chǎn)品未能立即推入速凍庫中，增大干耗。綜合考慮，選擇B擺盤方式和0 ℃預(yù)冷溫度較為合適。

圖4 預(yù)冷過程中不同預(yù)冷溫度肉丸的降溫曲線圖

2.3.2 預(yù)冷溫度和擺盤方式對(duì)肉丸水分的影響

由圖5可知，預(yù)冷溫度越低，食品溫度越低，水分損耗越大，干耗率越高，這可能是由于預(yù)冷溫度越低，風(fēng)機(jī)冷風(fēng)量越多，帶走熱量和水分越多。不同預(yù)冷溫度對(duì)預(yù)冷的肉丸干耗率存在顯著性差異（P＜0.05）。擺盤方式B方式干耗率均高于A方式，但差異較小。因此預(yù)冷溫度選擇0 ℃較合適。

圖5 預(yù)冷過程中不同預(yù)冷溫度肉丸的干耗率變化圖

2.3.3 預(yù)冷溫度和擺盤方式對(duì)肉丸過氧化值的影響

過氧化值檢驗(yàn)結(jié)果均為未檢出，這可能是因?yàn)槿馔璧脑牧蠟樾迈r豬肉，豬肉肥膘配比較小，成型后與空氣的接觸主要為肉丸表面，接觸面不大，冷藏時(shí)間短，氧化程度還很低。

2.4 預(yù)冷時(shí)間對(duì)肉丸理化特性和品質(zhì)的影響

2.4.1 預(yù)冷時(shí)間對(duì)肉丸表面和中心溫度的影響

由圖4可知，擺盤方式B和0 ℃的預(yù)冷環(huán)境下，隨著時(shí)間的推移，降溫越來越平緩，表面與中心溫差越來越小，預(yù)冷120 min，表面和中心溫度均達(dá)到6 ℃以下，且溫差最小。進(jìn)入速凍庫前，物品預(yù)冷溫度應(yīng)盡可能低，以防由于速凍庫的制冷功率一般，速凍庫的庫溫未能較快降下來，最終影響速凍品質(zhì)。因此預(yù)冷時(shí)間選擇120 min較合適。

2.4.2 預(yù)冷時(shí)間對(duì)肉丸水分的影響

隨著時(shí)間的推移，干耗率越來越高，但損耗速率趨緩，可能是因?yàn)閯傞_始肉丸表層水分較易蒸發(fā)，而內(nèi)層水分在蒸氣壓差作用下向表層移動(dòng)，向空氣蒸發(fā)，蒸發(fā)較慢。水分不斷蒸發(fā)損耗，但損耗主要發(fā)生在前期，與預(yù)冷溫度相關(guān)。

2.4.3 預(yù)冷時(shí)間對(duì)肉丸過氧化值的影響

在0 ℃預(yù)冷120 min后，過氧化值檢測(cè)結(jié)果均為未檢出，表明預(yù)冷時(shí)間選擇120 min是可行的。

3 結(jié)論

通過研究檳榔芋和肉丸兩種速凍調(diào)制代表產(chǎn)品，在不同預(yù)冷溫度和擺盤方式下產(chǎn)品表面和中心的降溫情況、濕基含水率或干耗率、色差或過氧化值的變化，得出B擺盤方式下，表面和中心溫度下降更快，水分散失更大；隨著預(yù)冷溫度的降低，產(chǎn)品表面和中心降溫速率更快，水分散失更大；隨著預(yù)冷時(shí)間延長，降溫速率趨緩，含水率降低減緩；芋頭塊的色差在預(yù)冷溫度下變化情況較為復(fù)雜，肉丸的過氧化值由于預(yù)冷時(shí)間短，氧化程度很低。研究表明，檳榔芋在0 ℃預(yù)冷60 min后，感官品質(zhì)最好；肉丸在0 ℃預(yù)冷120 min后，品質(zhì)變化小，為速凍調(diào)制食品的預(yù)冷質(zhì)量控制提供了參考。