凍融循環對速凍水餃品質的影響

王喜慶，郭麗，劉東琦，王鵬

綏化學院食品與制藥工程學院（綏化 152000）

速凍水餃因其方便、快捷、營養豐富等優點深受消費者的青睞，但由于在冷藏、運輸和銷售過程中難免出現溫度波動的現象，這勢必將對速凍水餃的品質造成不利的影響。市售速凍水餃普遍存在抗凍能力弱、蒸煮質量差的現象，嚴重制約速凍水餃的發展[1-2]。因此，研究者為解決或延緩這些缺陷展開積極探索：姬曉月等[3]把γ-PGA添加到速凍餃子皮中，結果發現γ-PGA可以顯著降低速凍水餃皮的最佳蒸煮時間、蒸煮損失率，抑制冰晶形成，改善面筋結構；Zhang[4]把馬鈴薯顆粒全粉添加到面粉中，結果發現制得的水餃皮可以有效改善速凍水餃的品質，添加量7.5%時，速凍水餃的蒸煮品質最好。

關于速凍水餃的研究多集中在產品開發[5-6]和品質改良[7-9]方面，而對于速凍水餃在凍藏過程中溫度變化的研究，尤其是凍融變化對水餃皮中的水分的變化還鮮有報道。因此，以速凍水餃為研究對象，探究凍融循環對速凍水餃品質的影響，分析凍融循環導致速凍水餃品質產生變化的機理，以期找出速凍水餃在凍融變化中品質下降的原因，為速凍水餃貨架期的預測及品質改良提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料

金龍魚餃子專用粉（水分11.76%、蛋白質11.82%、灰分0.42%、濕面筋30.81%，益海嘉里面粉有限責任公司）。

1.2 儀器

差示掃描量熱儀（Diamond型，美國Perkin Elmer）；核磁共振儀（NM120型，上海紐邁電子科技有限公司）；冰箱（BCD-226UN型，青島海信集團有限公司）；速凍箱（MDF-U460BR型，日本三洋公司）；針式和面機（TSK-9416型，廈口燦坤實業股份有限公司）；小型壓面機（NEWAIR型，北京藤威機械有限公司）；食品攪拌機（B10-B型，江蘇省如東縣盛恒食品機械廠）；冷凍干燥機（PDU-1200型，日本東京理化公司）；恒溫恒濕培養箱型（HWS-128型，寧波江南儀器廠）；電子天平（ME104E型，德國Sartorius儀器公司）；電熱恒溫鼓風干燥箱（DHG-9123A型，上海一恒科技有限公司）；質構儀（New plus，英國Stable Microsystem公司）。

1.3 試驗方案

1.3.1 速凍水餃的制作方法

1.3.1.1 速凍水餃皮的制備

稱取200.0±1.0 g小麥粉樣品，添加小麥粉質量50%的蒸餾水，放入針式和面機中，和面時間為2 min，調節壓面機的輥間距2.4 mm，反復碾壓3次，然后放入保鮮袋密封，室溫下靜置20 min。然后將壓面機的輥間距調至1.2 mm，繼續壓延1次，面帶的最終厚度控制在1.2±0.05 mm，用直徑8 cm的圓形模具切出圓形面片若干，分開置于保鮮膜上并包裹，用于包裹餃子餡使用。

1.3.1.2 速凍水餃及水餃餡的制備

將豬肉和白菜切碎，按照表1的比例混合放在鋼盆內攪拌，待肉和白菜混合均勻并具有一定黏性時，即完成水餃餡的制備。取4.0±0.1 g的肉餡放在水餃皮上，將其捏合為半圓形。

表1 速凍水餃肉餡的配方

速凍水餃的制備過程：

1.3.2 凍融循環試驗

將速凍后的水餃及水餃皮樣品10個為1組平放入密封袋內，放置在-18 ℃冰箱內凍藏2 h，25 ℃條件下解凍1 h，這樣為完成1次凍融循環，凍融次數為0，1，2，3和4次，分別記作F0，F1，F2，F3和F4。在解凍的過程中，避免陽光直射和表面空氣流動的影響。

1.3.3 速凍水餃的煮制[10]

向電熱鍋中加入1 000 mL蒸餾水加熱至沸騰，放入20個速凍水餃，待加熱4 min后，每隔30 s撈出1個餃子。把撈出水餃剝去外皮，水餃剝皮放在玻璃板上，用小刀切開中心部位進行觀察，白心消失即為水餃最佳蒸煮時間。在沸水中加入少量涼水繼續加熱，待水餃漂浮在水面上，并保持1 min，繼續加入50 mL冷水，再次沸騰時，速凍水餃的蒸煮時間統一定為水餃皮的最佳蒸煮時間的基礎上加2 min[11]。

1.3.4 試驗方法

1.3.4.1 速凍水餃凍裂率的測定

在制得的速凍水餃中隨機抽取一定數量的樣品，數量在30個以上。觀察水餃皮表面，有無裂痕、裂痕大小、粗細與個數，記為凍裂，按照式（1）計算。

式中：N1為有裂紋的水餃個數；N2為總水餃個數。

1.3.4.2 速凍水餃失水率的測定

將10個速凍水餃為1個測量單位，速凍后用天平稱量記作M1，放入-18 ℃冰箱內凍藏，制得不同凍藏時間的速凍水餃，用天平稱量記作M2，得到失水率，按照式（2）計算。

式中：M1為冷凍前質量，g；M2為冷凍后質量，g。

1.3.4.3 速凍水餃皮質構的測定

參照丁琳等[12]的方法。將1 000 mL水燒開，從冰箱中取出5張水餃皮放入沸水內，蒸煮4 min后撈出，放入水中冷卻30 s后撈出。然后用濾紙吸干水餃皮表面的水分，剪切合適大小的水餃皮放置在載物臺上。質構儀探頭，P/35制圓柱形探頭。參數設定：測前速度1.00 mm/s；測試速度0.80 mm/s測后速度0.80 mm/s；目標模式，應變位移；距離10.000 mm；應變位移70.00%；時間5.00 s；引發類型，自動（力）；引發力5.0 g；引發距離2.000 mm。

1.3.4.4 速凍水餃皮中可凍結水含量的測定

參照Lu等[13]的方法，用鑷子取水餃皮中間部位制取樣品。精確稱取20.0±0.1 mg樣品放置在鋁皿底部，用壓樣器密封，密封空坩堝作空白對照。參數設定：氮氣流速100 mL/min，溫度變化速度5 ℃/min，起始溫度20～-40 ℃，在-40 ℃保持5 min，-40～20 ℃。根據DSC曲線上的熔化焓變ΔH，計算可凍結水含量，按照式（3）計算。

式中：ΔH為樣品熱焓值；ΔH0為純水熱焓值，取334 J/g；Wt為面團總含水率。

水餃皮水分按照GB 5009.3—2016《食品中水分的測定》的直接干燥法測定。

1.3.4.5 速凍水餃皮中水分分布的測定

參考趙丹[14]的方法，利用CPMG脈沖序列測定樣品的橫向弛豫時間T2，以T2值分析速凍水餃皮中水分子的流動性。將樣品置于永久磁場中心位置平衡1 min，與儀器溫度保持一致，進行CPMG脈沖序列試驗。CPMG序列采用的參數：采樣帶寬200，回波個數C0=2 000，重復掃描次數NS=32 s。

1.3.4.6 速凍水餃皮動態流變特性的測定

將凍藏的水餃皮在25 ℃相對濕度85%條件下解凍1 h后，稱取5～7 mg水餃皮揉成圓球并放置在底板中心，選用直徑50 mm的平板，平板間距設置為3 mm，多余的用刀片去除，在室溫下靜置10 min后用流變儀進行頻率掃描。應變設置為0.2%，掃描頻率為0.1～10 Hz。計算流變損耗角tanδ（G’’/G’），并且在10 Hz下對樣品的流變學進行定量分析。

1.4 數據處理與統計分析

圖表的繪制采用Excel，方差分析使用SPSS 17.0軟件，在p＜0.05試驗水平上對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 凍融循環對速凍水餃凍裂率的影響

由表2可知：隨著凍融次數增加，速凍水餃的凍裂率不斷上升，這主要是因為溫度波動加速速凍水餃中水分轉移，水餃在融化的過程中小冰晶逐漸消失，緩慢凍結過程中大冰晶逐漸增多，具體表現為水餃餡體積的增大對水餃皮產生較強的機械壓力；在凍融過程中速凍水餃皮的彈性會因為失水而降低，而蛋白質的失水還會導致蛋白質大分子的解聚[15]，蛋白網狀結構也遭到破壞，無法為肉餡的體積膨脹提供足夠的彈性，最終導致凍裂率不斷上升。

表2 凍融循環對速凍水餃凍裂率的影響

2.2 凍融循環對速凍水餃失水率的影響

由表3可知：隨著凍融次數的增加，速凍水餃的失水率不斷上升，這主要是因為凍融的溫度變化范圍較大，水餃內產生較大的溫度梯度，又由于水餃內外環境中水蒸氣壓差的存在，水分會加速從速凍水餃內部轉移到凍藏環境中，表現為水餃不斷失水。同時凍融次數的增加對速凍水餃皮中的面筋結構產生破壞作用，對水分的轉移起到促進作用[16-17]。

表3 凍融循環對速凍水餃失水率的影響

2.3 凍融循環對速凍水餃皮質構的影響

由表4可知：隨著凍融次數增加，餃子皮的各項指標與對照組都出現顯著變化（p＜0.05），其中，硬度由F0的2 006±19.22上升到F4的5 233.5±353.39，彈性由F0的0.98±0.02下降到F4的0.54±0.04。這主要是因為凍融過程產生的溫度差使水餃皮中的水分轉移、重結晶造成蛋白質變性引起的[18-19]，而這種影響較凍藏時間對彈性和硬度的影響更加明顯，數值的變動范圍也更大。咀嚼性和膠著性影響因素較多，并沒有出現規律性的變化，咀嚼性在F0時最低為1 697.94±24.19，最高在F2時為2 915.07±508.80；膠著性在F1時最低為1 059.19±568.29，在F4最高為2 943.10±184.65。

表4 凍融循環對速凍水餃皮質構特的影響

2.4 凍融循環對速凍水餃皮中可凍結水含量的影響

在凍融過程中，水餃皮中的水分發生多種方式的遷移，并且不可避免地發生蒸發。水的融化焓值可以直接反映出可凍結水的總量。由表5可知：水的融化焓值呈現先增加后下降的變化趨勢，說明水餃皮在凍融過程中可凍結水的總量出現變化。與F0相比，F1和F2的可凍結水含量分別增加3.77%和5.39%，說明在凍融的過程中不可凍結水向可凍結水進行轉化。而F3和F4的可凍結水含量較F2分別減少0.65%和0.90%，說明多次凍融后水餃皮中總水分降低，影響可凍結水占總水分的比例，可以推斷在此過程中水餃皮的水分轉移主要是水分減少引起。

表5 凍融循環對速凍水餃皮中可凍結水及融化焓的影響

2.5 凍融循環對速凍水餃皮水分分布的影響

表6是不同凍融次數的速凍水餃皮中3種狀態水分的對應峰面積比例。由表6可知：隨著凍融次數的增加，A21呈現出先降低后增加的變化趨勢。這是因為凍融循環初期水餃皮失水量較少時，水餃皮內部由于凍藏引起的低溫（-18 ℃）導致大分子物質親水性的下降，使A21的絕對面積減少，相對面積也減少，但是凍融循環后期，水餃皮失水量較大時，A21的絕對面積在減少的同時，水餃皮的總水分的絕對面積減少得更多，反而使A21的相對值增大。這是因為水餃皮中的水分散失主要是以流動性較強的自由水和半結合水為主，而與大分子親水基團相結合的結構水，很難通過蒸發的方式與大分子物質分離。與F0相比，F1、F2的A21分別降低0.8%和1.2%，這說明A21中的水分向A22和A23轉移。而F3、F4的A21較F0增加0.7%和2.3%，這主要是因為較多的半結合水和自由水擴散到凍藏環境中，使A22和A23對應的總水分下降引起。隨著凍藏次數增加，水餃皮中A23的數值一直減少，從F0的5.1%±0.11%下降到F4的3.4%±0.06%，這說明水餃皮中的自由水含量在不斷降低，也證實了水餃皮中的水分不斷擴散進入凍藏環境。而A23中的水分為自由水，在凍融中最容易剔除[20]，因此其含量隨凍融次數增加而逐漸降低。

表6 凍融循環對速凍水餃皮中3種狀態水對應峰面積比例的影響

2.6 凍融循環對速凍水餃皮動態流變學特性的影響

從圖1和圖2可以看出，在0.1～10 Hz的振蕩頻率范圍內，隨著振蕩頻率增加，各組的彈性模量（G’）和黏性模量（G’’）均呈現逐漸上升的趨勢，水餃皮內部產生強烈的交聯作用[21]，表現為一種典型的弱凝膠動態流變學圖譜。在相同頻率下，水餃皮的彈性模量（G’）都大于黏性模量（G’’），說明不同凍藏時間的面團主要體現固定的特性，即面團還主要以彈性為主。此外，在同一振蕩頻率下，隨著凍藏次數的增加，彈性模量（G’）和黏性模量（G’’）呈現下降的趨勢，這主要因為凍融的溫度波動會加速冰晶的生長，進而引起面團發生水分遷移，導致面筋蛋白質脫水，網絡結構遭到破壞，從而引起面團的黏彈性降低。

圖1 凍融循環對水餃皮彈性模量（G’）頻率掃描圖

圖2 凍融循環對水餃皮黏性模量（G’’）頻率掃描圖

由表7可知，振蕩頻率10 Hz時，隨著凍融次數增加，彈性模量（G’）和黏性模量（G’’）呈現下降趨勢，差異顯著（p＜0.05）；流變損耗角tanδ（G’’/G’）在0.54～0.67范圍內，且隨著凍融次數增加，tanδ（G’’/G’）上升，這是因為雖然黏性模量（G’’）隨著凍凍融次數增加而減少，但彈性模量（G’）減少的程度更大，導致損耗角正切值逐漸增大。

表7 凍融循環對水餃皮流變學特性的影響

3 結論與討論

與F1的速凍水餃相比，F4的速凍水餃的凍裂率和失水率都出現顯著上升（p＜0.05）。隨著凍藏次數增加，速凍水餃皮的質構特性中的彈性和硬度發生顯著性變化，咀嚼性和膠著性沒有出現規律性的變化。DSC顯示可凍結水的含量凍融0次與F1、F2、F3和F4差異顯著（p＜0.05），F1、F2、F3和F4之間差異不顯著（p＜0.05）。NMR顯示水餃皮中存在結構水、半結合水和自由水，隨著凍融次數增加，A21先減少后增加、A22先增大后減少和A23逐漸降低。經過F4的速凍水餃皮的彈性模量（G’）和黏性模量（G’’）逐漸降低，呈現出假流體現象，在振動頻率為10Hz時，彈性模量（G’）和黏性模量（G’’）呈現逐漸降低的變化趨勢，流變損耗角tanδ（G’’/G’）則逐漸上升。

綜上所述，凍融循環對速凍水餃的品質影響較大，在凍藏過程中應控制溫度的穩定性，減少溫度的波動頻率和范圍。另外，水餃皮中的水分在凍融過程中處于不斷變化，總水分不斷減少、可凍結水不斷增加，這對探索凍融循環對速凍水餃品質的影響起到至關重要的作用。然而，水餃餡中的水分和小麥面粉的組成對速凍水餃的品質影響毋庸置疑，其兩者在凍藏過程中所發生的相互作用還需進一步探究與討論。