凍結方式對油條品質特性的影響

黃忠民，賈若南，黃婉婧，艾志錄，潘治利，雷萌萌*

1(河南農業大學 食品科學技術學院，河南 鄭州，450002)2(國家速凍米面制品加工技術研發專業中心，河南 鄭州，450002) 3(農業部大宗糧食加工重點實驗室，河南 鄭州，450002)4(河南省冷鏈食品工程技術研究中心，河南 鄭州，450002)5(新加坡國立大學，新加坡，119077)

油條是我國傳統的早點食品之一，隨著速凍食品行業發展，食用方便、安全衛生的速凍油條逐漸受到人們關注。目前市場上銷售的速凍油條仍存在復炸后比容較小、口感發硬等問題，如何改善油條復炸后品質，在工業生產中亟待解決。

食品凍結過程中，溫度越低，凍結速率越快，形成的冰晶越小且均勻，對產品品質的影響也越小。低溫冰箱凍結速率慢，形成冰晶較大，解凍后產品口感較差。隧道凍結速率較快，但設備占地面積大，耗能高。液氮是一種-196 ℃的超低溫液體，無色、無味，作為一種新型高效的冷凍技術，擁有凍結速率快、時間短、無污染，設備占地面積小等優點，已經廣泛應用于肉制品、水產品、果蔬、菌類產品等方面[1-2]，但液氮速凍米面調理制品方面還有待深入研究[3]。

目前對油條品質研究主要集中在原料粉品質以及膨松劑配方的研究。張媛等研究了小麥蛋白和淀粉特性與油條品質的相關性[4]；楊聯芝等[5-6]分析了小麥粉的性能指標對速凍油條加工品質的影響；叢廣源、程麗英等分別研究了無鋁油條膨松劑的配方及最佳配比[7-8]。康志敏等[9]研究了凍融過程對速凍油條物理特性及感官品質的影響，分析發現反復凍融加劇了食品中的重結晶作用，水分分布的改變是導致油條品質改變的重要原因之一。因此，通過改變速凍油條水分分布，進而解決速凍油條品質問題具有重要意義。研究證明超低溫液態深冷凍結有利于實現凍結食品的部分玻璃化，可以極大提高冷凍食品的品質[10]，但由于液氮深冷凍結內應力不能快速釋放，也容易造成食品的凍裂。黃忠民等[11-12]研究液氮冷媒介質對速凍餃子凍裂率的影響，開發了餃子新型凍結技術，為液氮浸漬式速凍工藝在調理食品的應用提供了一定的理論參考。

本文主要采用液氮浸漬式凍結技術凍結油條，以低溫冰箱凍結和螺旋隧道凍結為對比，分析不同凍結方式對速凍油條品質影響，以探索低能耗、高品質的油條速凍工藝，為速凍油條生產提供理論依據及技術參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

食鹽、白糖、液氮(純度99.999%)，市售；油條專用粉，河南金苑糧油有限公司；活性干酵母，安琪酵母股份有限公司；無鋁油條膨松劑，鄭州乾昇食品有限公司；金龍魚大豆油，益海嘉里食品營銷有限公司。

1.2 儀器與設備

CR-400全自動色差計，日本康佳；140-SA低溫冰箱，星星集團有限公司；GM320紅外溫度計，深圳市聚茂源科技有限公司；L-102A電炸爐，佛山市德瑪仕網絡科技有限公司；AB-DCN03多功能面包機，北美電器(珠海)有限公司；TA-XAPLUS質構儀，英國StableMicroSystems；HJLSY-Ⅱ單螺旋速凍隧道機，鄭州亨利制冷設備有限公司；XY·100MS-G全自動智能水分測定儀，常州市幸運電子設備有限公司；PQ001 Micro MR柜式核磁共振成像儀，上海紐邁電子科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 發酵型速凍油條的制作

制作工藝：

配料→和面→醒發→切條制坯→預炸成型→冷卻→冷凍→貯藏

取500 g面粉與膨松劑(9.0 g)混勻后倒入多功能面包機中，使用自定義和面功能，設置和面時間20 min。用30 ℃左右的水將酵母(4.5 g)活化10 min后加入食鹽7.5 g和糖5.0 g溶解，加入面粉，邊攪拌邊加剩余的水(共300 mL)。和面完成后取出面團用保鮮膜包好放入醒發箱中醒發(35 ℃，相對濕度85%)[13]。面團醒發結束后，揉面制坯，于180 ℃的油炸鍋中預炸70 s，撈起瀝油，室溫放置冷卻10 min。

將冷卻后的油條分別進行不同方式凍結處理。低溫冰箱凍結(refrigerator freeze, RF)：-30 ℃，2 h；螺旋隧道凍結(spiral tunnel freeze, SF)：-37 ℃，30 min；液氮浸漬凍結(liquid nitrogen freeze, LF)：-196 ℃，70 s。凍結處理后的油條樣品放置-30 ℃貯存待用。

1.3.2 油條水分含量測定

將凍結處理的油條樣品取出，置于25 ℃的恒溫箱中解凍2 h，以未凍結油條作為對照，使用全自動智能水分測定儀測定油條皮層、內瓤水分含量。

1.3.3 低場核磁T2弛豫時間測定

低場核磁共振技術(low-field nuclear magnetic resonance, LF-NMR)是一種無損檢測技術，能獲取樣品氫質子密度與分布信息，從而反映樣品內部的水分含量、水分分布的變化[14]。試驗通過測定油條內瓤T2弛豫時間，從微觀層面揭示凍結方式對油條水分的變化規律。稱取解凍完畢的油條內瓤(0.90±0.05)g，用保鮮膜包裹，置于15 mm的核磁管中，封口，放置于核磁共振成像儀中，利用CPMG(Carr-Purcell-Meiboom-Gill)序列測定橫向弛豫時間T2。參數設置：主頻率SF=22MHz，采樣點數TD=248 934，采樣次數NS=32，模擬增益RG1=20 dB，回波個數為5 000[15-16]。

1.3.4 油條色澤的測定

將凍結處理過的油條樣品取出，180 ℃復炸2 min撈起瀝油，室溫冷卻10 min，以未凍結油條作為對照(下同)。采用CIE(Commission Internationale de L′Eclairage)L*、a*、b*表色系統測定法測定油條表皮色澤。其中，L*表示亮度；a*正值表示偏紅，負值表示偏綠；b*正值表示偏黃，負值表示偏藍[17]。每種樣品平行測5組，結果取平均值。不經速凍的油條復炸后的色澤為標準參照色，其色值為L*′、a*′、b*′，根據CIE色空間的LAB原理，通過亨特色差公式計算出不同凍結方式處理的油條復炸后與標準參照色的色差值ΔE[18]。ΔE計算公式(1)為：

(1)

1.3.5 油條比容的測定

速凍油條復炸后的膨脹度是評價油條的品質重要指標，比容是反映油條膨脹度的量化指標，采用小米置換法測定其比容，根據公式(2)計算結果。

(2)

式中：λ,油條比容，mL/g；V,油條體積，mL；m,油條質量，g。

1.3.6 油條質構指標測定

參照劉衛光[19]的實驗方法并稍作修改，選取粗細均勻的油條樣品，取其中間部位切成3 cm的小段進行TPA測試。參數：p50探頭；測前速率：5.0 mm/s；測試速率：5.0 mm/s；測后速率：5.0 mm/s；觸發力：5 g；壓縮比：75%；2次壓縮時間間隔：5 s。分別測定不同凍結方式處理油條樣品的硬度、彈性、黏聚性、咀嚼性和回復性。

1.3.7 油條感官評價

由10位人員組成評定小組，對復炸油條樣品進行感官評定，記錄感官評定的結果，評分標準見表1[20]。

1.3.8 數據分析與處理

使用SPSS 16.0、Excel 2016、Origin 2018分析處理數據。

2 結果與分析

2.1 油條水分含量分析

油條皮層、內瓤含水量是影響速凍油條品質的重要因素，如果水分含量控制不合理，可能會造成油條凍裂、變硬、口感變差等質量問題。不同方式凍結后油條水分含量見表2。

表1 油條感官品質評價表Table 1 Sensory quality evaluation system of fritters

表2 不同方式凍結后油條水分含量Table 2 Water content of fritters after freezing in different methods

注：同列字母相同表明差異不顯著(P>0.05)，同列字母不同表明差異顯著(P<0.05)。下同。

由表2可知，不同凍結方式處理油條，其凍結后的油條皮層、內瓤含水量存在差異。RF油條皮層水分含量為33.24%，高于SF(31.50%)、LF(30.95%)和空白對照組(30.24%)；RF油條內瓤水分含量為38.29%，低于SF(42.49%)、LF(43.38%)和空白對照組(44.98%)。這可能是由于凍結速率不同造成的，油條在凍結過程中，油條皮層、內瓤的降溫趨勢一致，但降溫速率不同[12]。RF凍結速率慢，通過最大冰晶生成帶的時間長，內瓤水分遷移至外層已形成的冰晶表面[21-22]，致使外層冰晶變大，導致油條皮層含水量較大。SF凍結速率相對較快，水分遷移較少，形成冰晶較小。LF凍結速率最快，水分遷移最少[23-25]。

2.2 低場核磁T2弛豫時間分析

圖1 不同凍結方式處理油條T2弛豫時間的分布Fig.1 Distribution of T2 relaxation time of fritters treated by different freezing methods

表3 凍結方式對油條水分動態分布的影響Table 3 Effect of freezingmethod on water dynamic distribution of the fritters

凍結方式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 油條色澤分析

速凍油條表皮色澤直接影響其可接受性。復炸后油條的色澤分析結果見表4。由表4可知，不同凍結方式處理油條，其L*值、a*值、色差△E差異極顯著(P<0.01)。L*值大小比較：RF

表4 凍結方式對復炸后油條色澤的影響Table 4 Effect of freezing method on the color of fritters after re-fried

2.4 油條質構特性分析

凍結方式對速凍油條復炸后質構特性影響結果見表5。由表5可知，不同凍結方式處理后油條硬度差異性極顯著(P<0.01)，其中LF處理油條硬度最小，最接近對照組油條硬度；RF處理油條彈性最小(P<0.05)，SF、LF處理和對照組油條彈性無顯著差異(P>0.05)；SF處理油條黏聚性、咀嚼性和回復性最大，LF處理油條黏聚性、咀嚼性和回復性最接近于對照組。這可能與油條組織水分分布有關。慢速凍結過程中，冰晶的生長對油條內部網絡結構造成一定機械破壞，內瓤水分發生遷移，使得油條皮層、內瓤含水量改變，內瓤含水量降低，復炸后油條硬度較大、彈性較小，黏聚性、咀嚼性和回復性等發生變化。LF凍結速率快，油條水分遷移最小，復炸后硬度最小，彈性、黏聚性、咀嚼性適中，最接近空白對照組質構品質特性。

表5 凍結方式對速凍油條復炸后質構特性影響Table 5 Effect of freezing method on texture characteristics of quick-frozen fritters after re-fried

2.5 油條比容及感官評價

不同凍結方式對速凍油條感官品質和比容的影響結果見表6。由表6可知，不同凍結方式處理油條的外觀、氣味、酥軟性、黏著性無顯著性差異(P>0.05)；RF處理油條復炸后比容最小，色澤、組織結構、彈韌性最差，感官評分最低，這可能與油條含水量有關。油條在復炸過程中，組織體系的水分受熱變成水蒸氣從食品表面逸出，速凍油條含水量越低，復炸后組織結構皺縮，彈韌性差，比容小，感官評分較低。RF處理油條凍結速率慢，形成冰晶較大，破壞了油條組織結構。SF、LF處理和對照組油條比容、外觀、色澤、氣味、組織結構、酥軟性、彈韌性、黏著性無顯著性差異(P>0.05)，且LF處理油條各項指標評分最接近于對照組。

表6 凍結方式對速凍油條感官品質和比容的影響Table 6 Effect of freezing method on sensory quality and specific volume of the quick-frozen fritters

3 結論

本文主要通過比較液氮浸漬凍結、螺旋隧道凍結、低溫冰箱凍結3種凍結方式，探究凍結方式對油條品質特性的影響，并分析不同水分狀態與油條品質的相關性。由質構特性變化可知，隨凍結速率加快，油條復炸后硬度呈減小趨勢，彈性呈增大趨勢。液氮浸漬凍結處理油條硬度最低，彈性、黏聚性、咀嚼性適中，最接近空白對照組質構品質特性。由油條比容、色澤、水分含量以及T2弛豫時間變化可知，凍結速率越快，油條各層水分遷移最少，油條瓤含水量越高，復炸后油條比容越大，外觀色澤、瓤組織酥軟性越好，組織孔隙較均勻，感官品質較優。液氮浸漬凍結與螺旋隧道凍結油條品質均優于低溫冰箱凍結。由此可知，凍結速率是影響速凍油條品質的重要原因之一，可通過提高凍結速率來提升速凍油條品質。液氮浸漬式凍結在提升油條品質的同時，有效縮短了速凍工藝時間，有望作為工業生產油條的新型凍結工藝。