預冷工藝對速凍調制食品質量的影響

林 莉，許涵秋

（1.龍巖市食品藥品認證審評和藥品不良反應監測中心，福建龍巖 364000；2.龍巖市產品質量檢驗所，福建龍巖 364000）

速凍食品企業作為預制產業的下游，以菜肴制品和肉糜類制品為代表的速凍調制食品在健康營養、產品安全上更具優勢。預冷是食品質量控制的關鍵環節，預冷與否和預冷質量的高低直接影響品質[1-2]。若不預冷就直接速凍，產品速凍30 min內未通過最大冰晶生成帶，則結成的大冰晶會影響內部結構，使其適口性、食味變差。同時，由于產品溫度與環境溫差較大，蒸汽壓差也相對較大，表皮易損失較多水分，造成表觀狀態較差，也影響降溫效率。因此，綜合考慮產品品質和能耗情況，速凍調制食品需要預冷后開始速凍。探討和研究預冷工序的質量控制，對產業的可持續發展具有重要意義。

目前，速凍調制食品預冷工藝質量控制標準尚未出臺，食品從業人員對預冷工藝的質量把控存在困惑。而關于速凍調制食品預冷環節的生產研究較少，因此企業在生產時易出現預冷干耗、過冷或預冷不足。針對預冷工序的溫度、時間等關鍵參數進行研究，可以解決其生產控制問題。賈連文等[3]研究表明，風冷預冷具有使用方便、易操作、成本低的優點，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，溫度對酶的活性影響至關重要；LUCAS等[5]研究采用冷風冷卻，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）兩種代表性產品作為試材，重點研究不同預冷溫度、預冷時間和擺盤方式對調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，以期為預冷工序提供理論依據和實際生產指導，對提高生產效率和產品品質具有實際意義。

1 材料與方法

1.1 材料

新鮮涂坊檳榔芋，全國地理標志農產品。新鮮豬肉，符合《鮮、凍禽產品》（GB 16869—2005）中揮發性鹽基氮、過氧化值指標要求。

1.2 儀器與設備

DJS-20制冷機（浙江金豪制冷設備有限公司）；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（江蘇省精創電氣股份有限公司）；NR110色差儀（深圳市三恩時科技有限公司）；電子天平（上海卓精電子科技有限公司）；鼓風干燥箱（北京航天科宇測試儀器有限公司）；旋轉蒸發儀（鄭州華特儀器設備有限公司）。

1.3 檳榔芋塊試驗方法

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→預冷→速凍→包裝→凍藏。將新鮮檳榔芋放入刷毛機進行清洗刷毛后，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筐（規格60 cm×42 cm×19 cm）至1/2筐。

1.3.2 確定最佳擺盤方式、預冷溫度和預冷時間

設置常用而簡便的擺盤方式（圖1）：平行堆疊（A）、交叉堆疊（B）；設置預冷溫度分別為16 ℃、0 ℃、-5 ℃；預冷風速和風量根據設置的預冷庫溫自動調節。將處理后芋頭塊按不同擺盤方式放入不同預冷溫度的預冷庫中，預冷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冷溫度；通過對各項指標測定，分析確定預冷時間。

圖1 擺盤方式示意圖

1.3.3 檳榔芋塊品質測定

（1）檳榔芋塊溫度測定。通過預冷，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，延緩褐變反應進程，維持果蔬色澤，最大程度減少質量損失，使貨架期顯著延長[6]。本實驗采用MINIR256紅外熱像儀，利用紅外線光學無損檢測技術靈敏度高、可靠性強、效率高的優勢[7]，分別對預冷過程中A、B擺盤方式堆疊的中間筐的表面芋頭塊進行溫度測定。選定測定區域，記錄區域內平均溫度為表面溫度，每1 min記錄一次；同時，采用RC-4溫度記錄儀，分別對預冷過程中A、B擺盤方式堆疊的中間筐的中心位置芋頭塊中心進行溫度測定，取2個樣品做平行試驗，取平均值為中心溫度，預冷90 min，每1 min記錄一次。

（2）檳榔芋塊濕基含水率測定。預冷多采用風冷方式，冷氣流動，易造成水分損失，同時芋頭塊切分使完整的組織遭到破壞，造成營養汁液流失[8]，水分變化直接影響產品品質。實驗采用《食品安全國家標準 食品中水分的測定》（GB 5009.3—2016）中直接干燥法，測定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個樣品做平行試驗，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，計算公式為

式中：m1為濕樣品質量，g；m2為干樣品質量，g。

（3）檳榔芋塊色差測定。感官評定是食品最直接最重要的評定方法。芋頭切分后切面褐變，將直接影響到消費者的購買欲望，是品質變化中需要重點解決的問題之一[9-10]。顏色的變化可以通過色差儀測定[11]。實驗采用NR110色差儀測量芋頭塊的L*、a*、b*值，以?E表示色差值，設置總色差超出容差范圍為0.5，當?E≤0.5時，表示極小的差異[12]。從擺盤方式A、B中間筐中表面隨機取a、b、c、d、e等5個位置各一個樣品，標注固定的測試位置，讀取色差值，取平均值，每30 min測一次。

1.4 肉丸試驗方法

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，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 格 3 cm×4 cm×4 cm）， 入 50～60 ℃低溫水中預煮15 min，再轉入80～90 ℃中定型15 min，裝入周轉筐（規格60 cm×42 cm×13 cm）至1/2，瀝干后推入預冷庫中冷卻。

1.4.2 確定最佳擺盤方式、預冷溫度和預冷時間

設置常用而簡便的擺盤方式（圖1）：平行堆疊（A）、交叉堆疊（B）；設置預冷溫度分別為常溫（27 ℃）、16 ℃、0 ℃、-5 ℃；預冷風速和風量根據設置的預冷庫溫自動調節。肉丸按不同擺盤方式，分別放入不同預冷溫度的預冷庫中，預冷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冷溫度；通過對各項指標測定，分析確定預冷時間。

1.4.3 肉丸品質測定

（1）肉丸溫度測定。在食品安全中，通常所稱的危險溫度帶是指5～60 ℃，此時細菌繁殖速度快。通過預冷處理，短時間通過危險溫度帶，是保證食品取得預期效果的重要前提。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。環境中普遍存在易引起食品腐敗變質的微生物，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，表面蒸發的水蒸汽形成霜，對冷藏設備的制冷系統易造成損傷。同時，肉丸煮制后撈起瀝干時，由于食品與環境溫差大，蒸汽迅速散發，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，本實驗預采用表面溫度45 ℃為預冷起始溫度。實驗同1.3.3中（1）。

（2）肉丸水分測定。預冷過程，肉丸存在較大的水分蒸發損耗。實驗分別記錄入庫前中間筐的質量m0、入庫預冷一定時間后質量m，每30 min記錄一次，經過一定預冷時間的干耗率計算公式為

式中：m0為入庫預冷前質量，g；m為入庫預冷后質量，g。

（3）肉丸過氧化值測定。過氧化物是油脂氧化酸敗的初始產物，能夠較客觀地顯示肉制品的質量。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，氧化程度與冷藏時間呈正相關性[15]。《食品安全國家標準 速凍面米與調制食品》（GB 19295—2021）中規定以動物性食品餡料/輔料速凍調制的食品，理化指標“過氧化值（以脂肪計）/（g/100 g）≤0.25”。實驗分別取兩種擺盤方式中間框各500 g，每60 min取一次。

1.5 數據統計分析

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

2 結果與分析

2.1 預冷溫度和擺盤方式對檳榔芋理化特性和品質的影響

2.1.1 預冷溫度和擺盤方式對檳榔芋表面和中心溫度的影響

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

圖2 預冷過程中不同預冷溫度檳榔芋的降溫曲線圖

2.1.2 預冷溫度和擺盤方式對檳榔芋濕基含水率的影響

實驗可知，擺盤B下預冷，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，預冷溫度越低，損耗越大。0 ℃比-5 ℃下降小。

圖3 預冷過程中不同預冷溫度檳榔芋的濕基含水率變化圖

2.1.3 預冷溫度和擺盤方式對檳榔芋色差的影響

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

2.2 預冷時間對檳榔芋理化特性和品質的影響

2.2.1 預冷時間對檳榔芋表面和中心溫度的影響

由圖2可知，16 ℃、0 ℃、-5 ℃環境下預冷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 ℃。數據顯示，-5 ℃預冷溫度下，芋頭塊的表面已開始結冰。

2.2.2 預冷時間對檳榔芋濕基含水率的影響

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

表2 預冷時間對檳榔芋濕基含水率的影響表

2.2.3 預冷時間對檳榔芋色差的影響

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

表1 預冷溫度和擺盤方式對檳榔芋色差（?E）的影響表

綜合考慮，結合檳榔芋產品特殊性，色差小，且預冷時間較短及產品預冷后溫度較低，應選擇0 ℃預冷至60 min較為合適。

2.3 預冷溫度和擺盤方式對肉丸理化特性和品質的影響

2.3.1 預冷溫度和擺盤方式對肉丸表面和中心溫度的影響

由圖4可知，在不同的預冷溫度下，肉丸表面和中心的降溫幅度和速率都不同，預冷環境與食品的溫差變小，降溫速率逐漸趨緩。因此，預冷溫度越低，降溫速率越快，預冷后食品溫度越低。在不同的預冷溫度下，擺盤方式B降溫速率均比擺盤方式A更快，預冷后溫度可達到更低。推入速凍庫的食品溫度越低，對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 ℃預冷至50 min時，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冰，可能提前進入最大冰晶帶生成階段，將使其脫水嚴重，表面出現萎縮，增大干耗率。比較-5 ℃擺盤A和0 ℃擺盤B，后者預冷中心溫度更低。同時，-5 ℃能耗大，以及考慮實際生產連續性的要求，預冷產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 ℃預冷溫度較為合適。

圖4 預冷過程中不同預冷溫度肉丸的降溫曲線圖

2.3.2 預冷溫度和擺盤方式對肉丸水分的影響

由圖5可知，預冷溫度越低，食品溫度越低，水分損耗越大，干耗率越高，這可能是由于預冷溫度越低，風機冷風量越多，帶走熱量和水分越多。不同預冷溫度對預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。因此預冷溫度選擇0 ℃較合適。

圖5 預冷過程中不同預冷溫度肉丸的干耗率變化圖

2.3.3 預冷溫度和擺盤方式對肉丸過氧化值的影響

過氧化值檢驗結果均為未檢出，這可能是因為肉丸的原材料為新鮮豬肉，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，冷藏時間短，氧化程度還很低。

2.4 預冷時間對肉丸理化特性和品質的影響

2.4.1 預冷時間對肉丸表面和中心溫度的影響

由圖4可知，擺盤方式B和0 ℃的預冷環境下，隨著時間的推移，降溫越來越平緩，表面與中心溫差越來越小，預冷120 min，表面和中心溫度均達到6 ℃以下，且溫差最小。進入速凍庫前，物品預冷溫度應盡可能低，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。因此預冷時間選擇120 min較合適。

2.4.2 預冷時間對肉丸水分的影響

隨著時間的推移，干耗率越來越高，但損耗速率趨緩，可能是因為剛開始肉丸表層水分較易蒸發，而內層水分在蒸氣壓差作用下向表層移動，向空氣蒸發，蒸發較慢。水分不斷蒸發損耗，但損耗主要發生在前期，與預冷溫度相關。

2.4.3 預冷時間對肉丸過氧化值的影響

在0 ℃預冷120 min后，過氧化值檢測結果均為未檢出，表明預冷時間選擇120 min是可行的。

3 結論

通過研究檳榔芋和肉丸兩種速凍調制代表產品，在不同預冷溫度和擺盤方式下產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；隨著預冷溫度的降低，產品表面和中心降溫速率更快，水分散失更大；隨著預冷時間延長，降溫速率趨緩，含水率降低減緩；芋頭塊的色差在預冷溫度下變化情況較為復雜，肉丸的過氧化值由于預冷時間短，氧化程度很低。研究表明，檳榔芋在0 ℃預冷60 min后，感官品質最好；肉丸在0 ℃預冷120 min后，品質變化小，為速凍調制食品的預冷質量控制提供了參考。