不同预冷方式对冷冻熟面品质特性的影响

潘治利1,2,3,张凯彦1,2,雷萌萌1,2,张志凤1,2,袁欢欢1,2,艾志录1,2,3*

1(河南农业大学 食品科学技术学院,河南 郑州,450002)2(国家速冻米面制品加工技术研发专业中心,河南 郑州 450002)3(农业农村部大宗粮食加工重点实验室,河南 郑州,450002)

摘 要 冷冻熟面因口感好、方便等特点,发展潜力巨大。预冷是影响其品质的关键因素,为探究冷冻熟面在不同预冷方式处理的过程中品质特性的变化,选取了3种预冷方式:冰箱预冷(refrigerator pre-cooling,RPC)、冷水预冷(cold water pre-cooling,CWPC)、真空预冷(vacuum pre-cooling,VPC),4种预冷终温:20、15、10、5 ℃,对面条进行预冷。利用质构仪、傅里叶红外光谱仪、低场核磁等手段,探究不同预冷方式对冷冻熟面水分含量、质构特性、微观结构、蛋白质二级结构、水分分布等特性的影响规律。结果表明:RPC处理后的面条自由水含量增加,微观结构遭到破坏,面筋网络结构断裂,对面条品质产生负面影响;CWPC处理后的面条水分含量显著提升(P<0.05),在5 ℃升高至73.35%,预冷至20 ℃和15 ℃的面条有较好的拉伸特性和面筋网络结构,但随着预冷终温的降低,面条吸入更多的水分,形成了更多的冰晶,面条的品质特性有所下降;VPC处理后的面条水分含量显著(P<0.05)降低,在5 ℃时达到最低,与对照组相比下降了3.13%。VPC处理后的面条在硬度、弹性、黏性、咀嚼性上都存在下降趋势,蛋白质二级结构更有序,微观结构更连续、致密。因此,VPC对冷冻熟面的品质特性产生正面影响。研究结果为不同预冷方式在冷冻熟面产业中的应用提供了理论参考。

关键词 冷冻熟面;预冷方式;水分;质构特性;微观结构

面条是中国及其他亚洲国家的传统主食之一,由于其种类多且营养价值高而受到人们欢迎[1]。近年来,随着社会的不断发展,出现了一种新型的面条制品——冷冻熟面,将面条预煮后迅速冷冻,然后进行贮藏。冷冻熟面显著延长了面条的保质期,避免了防腐剂使用造成的食品安全问题,同时为消费者提供了快速再加热的便利[2]。冷冻熟面因具有风味口感好、重新烹饪时间短的便利性,逐渐占据了市场,在日本的冷冻食品行业迅速发展[3],而中国的冷冻熟面行业则在上个世纪建立。目前,我国冷链运输行业正在逐步发展和成熟,超市的普及和餐饮业的繁荣发展有助于推动冷冻熟面成为新一代面条产品[4]

然而在冷冻熟面的冻藏过程中,水分的迁移和冰晶的生长常会对面条的品质造成一定程度的破坏[5]。如何保证产品的良好品质是值得研究的课题。在面条加工制作过程中,加水量、和面方式等因素都会影响冷冻熟面的品质特性。SHAO等[6]通过研究不同混合揉面工艺对冷冻熟面品质特性的影响,发现真空条件有助于面团在混合过程中获得更均匀和连续的蛋白质基质,使冷冻熟面具有最佳的质地和烹饪特性。余晓宇等[7]研究发现,加水量为34%的面条在冷冻过程中具有较高的二硫基含量和较小的冰晶,有利于形成稳定的面筋网络,硬度、耐嚼性和拉伸强度均表现出最佳水平,表面黏性呈现最低水平。冷冻过程中面条内部淀粉发生回生现象,直链淀粉重新排列,形成更有序的结构,老化后的淀粉会使熟面的口感变硬,弹性和延展性降低,影响其品质和口感。XIA等[8]研究发现,冷冻熟面淀粉凝胶结构在经过较长时间储存后受到了一定程度的破坏,多孔结构变得不均匀、出现裂纹,这对冷冻熟面的质地特性和烹饪品质产生负面影响。YANG等[9]研究发现,由于螺旋隧道冻结速度相对较慢,淀粉分子重新构建现象加剧,使得淀粉整体朝着高结晶度方向发展,进而促使面团在冷冻过程中的老化进程加快。与螺旋隧道冻结法相比,液氮喷雾冷冻法降温较快,对馒头微观结构的破坏较轻,对淀粉成分影响也较小。潘治利等[10]研究发现,磁场辅助冻结可显著抑制面条中淀粉的老化,改善冷冻熟制面条的品质。

一般来说,在制作冷冻熟面的过程中的关键步骤有预煮、预冷、冷冻和复煮。其中,预冷对面条的品质影响较大。目前,食品行业常用冰箱冷却、冷水冷却等传统方式对产品进行冷却。冰箱预冷通过冷空气的循环流动除去产品的自身热量,具有操作简单、存量大的优点,但预冷时间较长,容易出现冷却不均匀的现象且会增加耗能成本,影响企业生产效率。冷水预冷是以液态水为介质,通过直接对产品进行喷淋或浸泡的方式进行预冷降温。冷水预冷具有成本低、冷却速度快的优点,但是预冷过程中容易污染产品。真空预冷技术是一种快速冷却技术,在水分蒸发的过程中吸收热量,从而使产品在极短的时间内降温[11]。真空冷却为多种食品提供了高效的冷却技术[12]。目前真空预冷已应用于果蔬、肉制品、面制品等行业[13]。TAO等[14]研究发现,真空预冷处理能保持白菜的高叶绿素含量、水分含量以及抗氧化酶活性,显著延缓褐变。莫凡等[15]通过测量不同冷却方式下鸡胸肉在贮藏期间菌落总数的变化,发现真空冷却有助于延长鸡肉保质期。KINNER等[16]选择不同的烘烤和真空冷却参数对烤面包的品质进行对比,发现真空预冷能够使面包获得更可观的体积以及更短的冷却时间,有效提升了生产率。AJANI等[17]利用低场核磁共振/磁共振成像系统对面包在真空冷却期和压力恢复期细胞水分迁移和形态变化进行原位研究发现,样品的初始温度越高,降温后的质量损失越高,这主要与样品中自由水的损失有关。NOVOTNI等[18]研究发现真空冷却结合酵母的使用改善了面包的形状和孔隙度,减少了面包的酸味、改善了面包皮变黑的现象,延长了烘烤面包的保质期。真空预冷技术可以在短时间内降低面条的温度,有助于保持其新鲜度和风味。PRIMO-MARTN等[19]研究证明真空冷却是一种快速冷却技术,而且对烘烤后外壳的酥脆度和外壳保持酥脆的时间也有积极影响。

面条在加工过程中往往需要经过蒸煮,这会导致产品内部温度升高,如果不及时冷却,可能会影响产品的口感和质量,然而目前在预冷面条方面的研究较少。因此,本文以未经预冷直接冷冻的熟面作为对照组,研究3种不同预冷方式的冷冻熟面在预冷过程中水分含量、质构特性、微观结构、蛋白质二级结构、水分分布等品质特性的变化,以期为不同预冷技术在冷冻熟面产业中的应用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试剂与材料

高筋小麦粉(蛋白质含量12.2%,水分含量13.5%),河南金苑粮油有限公司;食盐,市售。

1.2 主要仪器与设备

JE3001型电子天平,上海浦春计量仪器有限公司;DCN-03型多功能面包机,ACA北美电器有限公司;JMTD168/140型实验压面机,北京东孚久恒仪器技术有限公司;DMT-5型面条机,龙口市复兴机械有限公司;pH-WRWS-01型温度检测仪,上海鹏和电子科技有限公司;JSM-SF1M型真空预冷机,山东杰西玛机械科技有限公司;BC-103QE型冷藏冰箱,浙江星星集团有限公司;BTP.8XL型真空冷冻干燥机,美国SP Scientific科技有限公司;TA-XA PLUS型质构仪,英国Stable Micro Systems公司;NMI20-60H-I型低场变温核磁共振成像分析仪,苏州纽迈分析仪器股份有限公司;DHR-2型动态流变仪,美国TA仪器有限公司;TEN-SOR Ⅱ型傅里叶变换红外光谱仪,德国Bruker科技有限公司;Sigma300型扫描电子显微镜,德国卡尔蔡司有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 不同预冷方式冷冻熟面的制备

参考PAN等[20]的方法并稍作修改,取面粉150 g,蒸馏水60 mL,食盐3 g置于和面机中,连续和面15 min,用保鲜膜将面絮包裹后在25 ℃的条件静置熟化15 min,经压面机制成厚度为1.2 mm的生面片,经面条机切成长20 cm、宽0.2 cm的生面条。取30 g生面条放入1 L沸腾蒸馏水中煮制210 s,捞出过温水(55 ℃)30 s,沥水30 s。分别将面条放于4 ℃冰箱;5、10、15与20 ℃冷水;-0.1 MPa真空度真空预冷机中预冷置5、10、15与20 ℃后迅速取出,放在-30 ℃冰箱中冻结1 h后置于-18 ℃度冰柜中保存。将不进行预冷直接冷冻的样品设为对照组。根据预冷方式和预冷终温的不同将样品分为13组,样品命名见表1。

表1 样品信息
Table 1 Information of samples

样品组别CK对照组,不预冷RPC20冰箱预冷,预冷终温20 ℃RPC15冰箱预冷,预冷终温15 ℃RPC10冰箱预冷,预冷终温10 ℃RPC5冰箱预冷,预冷终温5 ℃CWPC20冷水预冷,预冷终温20 ℃

续表1

样品组别CWPC15冷水预冷,预冷终温15 ℃CWPC10冷水预冷,预冷终温10 ℃CWPC5冷水预冷,预冷终温5 ℃VPC20真空预冷,预冷终温20 ℃VPC15真空预冷,预冷终温15 ℃VPC10真空预冷,预冷终温10 ℃VPC5真空预冷,预冷终温5 ℃

1.3.2 冷冻熟面的复煮

将冷冻后的面条放入1 L沸腾蒸馏水中煮制90 s后完成复煮。

1.3.3 水分含量的测定

不同预冷方式的冷冻熟面冻藏1 d后测定其复煮前水分含量。水分含量按照GB/T 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》进行测定。

1.3.4 质构特性的测定

将冷冻熟面复煮60 s后立即捞出,过10 ℃冷水后,用漏网沥水30 s,将面条平铺在0.2 mm吸水纸上,吸取面条表面残余水分10 s至面条表面不再有明显水渍后立即进行测量。每次测试将4根面条均匀平铺在载物台上,选用P/50探头,具体实验参数为:测前速度2.00 mm/s,测中速度1.00 mm/s,测后速度2.00 mm/s,压缩率70%,触发力5 g,校准距离20 mm。对每组样品进行不少于10次平行试验。

1.3.5 拉伸特性的测定

每次测试将一根面条均匀固定在探头上,选用A/SPR探头,具体实验参数为:测前速度2.00 mm/s、测中速度2 mm/s、测后速度10 mm/s、拉伸距离100 mm、触发力5 g,每组样品进行不少于10次平行试验。

1.3.6 水分分布的测定

参考LIU等[5]的方法,使用低场核磁共振成像分析仪测定面条的水分分布。称取(10.00±0.01) g复煮后的冷冻熟面用保鲜膜包裹,防止在水分测试过程中流失,放入内径为25 mm核磁玻璃管中。具体测定参数为:CPMG序列、采样频率250 kHz、主频21 MHz、射频延时0.08 ms、前放档位2、等待时间1 000 ms、回波时间0.1 ms、回波个数8 000。

1.3.7 流变特性的测定

参考OLIVERA等[21]的方法,将经过60 s复煮后的面条均匀平铺在流变仪载物台上,选择夹具规格为40 mm,具体参数为:板间距1 000 μm、扫描频率0.1~10 Hz、恒定应变0.5%、测试温度25 ℃,测试前在面条边缘均匀涂抹硅油,防止水分流失。

1.3.8 蛋白质二级结构的测定

将冷冻熟面充分冻干后粉碎过100目筛,取0.1 g样品粉用傅里叶变换红外光谱仪(Fourier transform infrared spectrometer,FTIR)扫描测试。具体参数为:波数范围400~4 000 cm-1、扫描次数32、分辨率4 cm-1。利用Peak Fit v4.12软件对酰胺I波段(1 600~1 700 cm-1)图谱进行高斯去卷积处理和二阶导数拟合,使R≥0.999。根据图中各个子峰的面积计算蛋白质二级结构含量。

1.3.9 微观结构的测定

参考AN等[22]的方法,将冷冻熟面进行充分冻干后置于黏有电导胶的载物台上,通过离子溅射将煮熟的面条喷金4 min后使用扫描电子显微镜对面条横截面的微观组织进行观察。

1.3.10 数据处理

采用Excel 2019进行数据汇总分类;采用SPSS 27进行数据显著性分析;采用Origin 2021进行绘图。

2 结果与分析

2.1 不同预冷方式对冷冻熟面水分含量的影响

水分是冷冻熟面的重要组分之一。如图1所示,在3种预冷处理中,CWPC处理后的面条水分含量显著增大(P<0.05),且随着预冷终温的降低而升高,在5 ℃达到73.35%。VPC处理后的面条水分含量最低,且随着预冷终温的下降其水分含量也呈现下降趋势,在5 ℃时达到63.32%,与对照组相比下降了3.13%。主要原因是冷水预冷(cold water pre-cooling, CWPC)过程提高了水分在面条中的渗透速率[23]。而真空预冷(vacuum pre-cooling, VPC)的原理是通过降低大气压力来降低水的沸点,温度随蒸发压力的变化而变化。当真空室中的压力降低时,水蒸发所用的能量以产品本身蒸发潜热的形式提供[13],从而导致了面条水分下降。

a-预冷终温20 ℃样品;b-预冷终温15 ℃样品;c-预冷终温10 ℃样品;d-预冷终温5 ℃样品

图1 不同预冷方式在不同温度下对冷冻熟面水分含量的影响
Fig.1 Effects of different pre-cooling methods on the moisture content of frozen cooked noodles at different temperatures

注:不同小写字母表示组间存在显著性差异(P<0.05)(下同)。

2.2 不同预冷方式冷冻熟面质构特性的影响

质构特性是评价食品品质的关键指标之一,影响着面条的口感、风味和消费者对产品的接受程度。如表2所示,RPC处理后的面条在复热后随着预冷终温的升高,硬度和咀嚼性呈上升趋势,硬度由6 444.64 g升高至7 170.43 g,咀嚼性由4 837.67 g升高至5 483.67 g,弹性与对照组相比差异不显著。CWPC处理后的面条复热后与对照组相比硬度、弹性、咀嚼性相比均有显著下降。VPC处理后面条复热后与其他3组相比,硬度、咀嚼性均下降。其原因是冰箱预冷(refrigerator pre-cooling, RPC)过程中淀粉分子间氢键重新形成,导致淀粉分子重新排列组合,直链淀粉发生老化[24],导致其硬度和咀嚼性增加。而CWPC处理使面条吸入更多的水分,导致其在冷冻过程中产生更大的冰晶,破坏面条结构,从而降低了面条的硬度与弹性[25-26]。在真空条件下,面条冷却速率加快,面条内部与空气中水分交流减弱,直链淀粉则不易老化,保持了较好的可延展性,且VPC处理后的面条内部形成的冰晶较为均匀,复热后水分能够较均匀地分布在面条中,所以其硬度、咀嚼性有所降低。

表2 不同预冷方式在不同温度下对复热冷冻熟面质构的影响
Table 2 Effects of different pre-cooling methods on the texture of reheated frozen cooked noodles at different temperatures

样品硬度/g弹性咀嚼性/gCK6 617.73±80.29b0.939±0.005a5 261.79±19.06bRPC207 170.43±15.15a0.940±0.006a5 483.67±84.66aCWPC205 883.57±36.44c0.909±0.014b4 315.71±19.34cVPC205 561.38±38.86d0.883±0.006c3 844.34±196.52dCK6 617.73±80.29a0.939±0.005a5 261.79±19.06bRPC156 655.51±68.92a0.915±0.013a5 010.12±13.81aCWPC155 628.36±58.57b0.927±0.009ab4 059.50±223.38cVPC155 646.50±30.69b0.890±0.030b4 151.64±127.54cCK6 617.73±80.29a0.939±0.005a5 261.79±19.06aRPC106 480.02±81.37b0.944±0.004a4 951.78±149.03bCWPC106 349.11±45.11c0.931±0.008a4 563.56±273.17cVPC105 859.49±51.15d0.895±0.023b4 389.58±84.50cCK6 617.73±80.29a0.939±0.005a5 261.79±19.06aRPC56 444.64±21.53b0.914±0.033ab4 837.67±120.93bCWPC56 180.52±84.98c0.918±0.010ab4 682.99±67.90bVPC55 834.84±106.19d0.887±0.024b4 297.79±161.19c

注:同列不同字母表示组间差异显著(P<0.05),下同。

2.3 不同预冷方式对冷冻熟面拉伸特性的影响

面条的拉伸特性主要反映了面条在被拉伸时所表现出的物理性质,这些性质影响了面条的品质、口感等指标。不同预冷方式对冷冻熟面拉伸特性的影响见表3。

表3 不同预冷方式在不同温度下对冷冻熟面拉伸特性的影响
Table 3 Effects of different pre-cooling methods on tensile characteristics of frozen cooked noodles at different temperatures

样品拉伸力/g拉伸距离/mmCK21.90±1.42ab35.73±1.17cRPC2023.40±1.03ab43.04±1.96bCWPC2021.57±0.94b41.00±0.86bVPC2023.86±1.10a75.34±4.93aCK21.90±1.42b35.73±1.17cRPC1522.25±1.28b34.14±1.96cCWPC1520.11±0.17b48.95±2.54bVPC1524.47±1.24a81.35±3.94aCK21.90±1.42b35.73±1.17bRPC1017.25±0.16c22.55±3.90cCWPC1018.60±0.41c43.40±5.94bVPC1025.08±0.76a80.88±6.38aCK21.90±1.42b35.73±1.17bRPC515.49±1.24d29.04±4.34cCWPC519.32±0.97c36.37±4.48bVPC526.15±0.72a89.65±2.69a

随着预冷终温的降低,RPC处理后的面条拉伸特性先增长后降低,CWPC处理后的面条的拉伸特性有下降趋势,VPC处理后的面条在复煮后拉伸力和拉伸距离均有显著提升。这可能是因为RPC促进了面条冰晶的形成,破坏了淀粉和面筋网络结构。VPC处理后的面条在预冷过程中,面条中还未完全糊化的淀粉内部压力增大,导致淀粉颗粒膨胀,膨胀后的淀粉颗粒与面筋网络充分接触形成较为致密的结构,而且由于冷却迅速且均匀,面筋蛋白的变性程度较低,能够较好保持其原有的弹性和延展性,从而导致其拉伸特性提高[27]

2.4 不同预冷方式对冷冻熟面水分分布的影响

水分分布对冷冻食品的品质起着至关重要的作用,影响了产品的质地、口感等特性。采用核磁共振技术对面条水分分布进一步研究。其中A21A22A23分别代表强结合水、弱结合水和自由水的相对含量。不同预冷方式对冷冻熟面水分分布的影响见表4。

表4 不同预冷方式在不同温度下对冷冻熟面水分分布的影响
Table 4 Effect of different pre-cooling methods on water distribution of frozen cooked noodles at different temperatures

样品A21A22A23CK2.104±0.686ab6.183±0.289c91.713±0.463bRPC201.539±0.370b5.083±0.471d93.378±0.121aCWPC202.300±0.127ab7.287±0.116b90.413±0.136cVPC202.586±0.375a8.193±0.505a89.221±0.203dCK2.104±0.686b6.183±0.289b91.713±0.463abRPC152.724±0.765ab5.207±0.042c92.069±0.796aCWPC152.539±0.228ab6.592±0.503b90.869±0.591bVPC153.472±0.543a7.608±0.331a88.920±0.228cCK2.104±0.686b6.183±0.289c91.713±0.463aRPC102.664±0.198b5.029±0.347d92.307±0.540aCWPC102.449±0.138b6.650±0.047b90.901±0.133bVPC103.574±0.357a7.659±0.112a88.767±0.245cCK2.104±0.686b6.183±0.289b91.713±0.463bRPC52.045±0.165b5.382±0.545c92.573±0.488aCWPC52.383±0.150b6.510±0.359b91.173±0.502bVPC54.345±0.104a7.612±0.119a88.043±0.179c

RPC处理后的面条A23含量增加。CWPC处理后的面条的强结合水和弱结合水均有所增加,VPC处理后的面条与其他3组相比,A21A22含量有所增加,在10 ℃和5 ℃下A21提升至3.574%和43.45%。这是因为RPC后的面条整体温度逐渐降低,由于环境内的空气流动较慢,面条表面和内部的温度梯度较小,水分迁移速度较慢,可能导致水分在面条内部重新分布,部分结合水转化为自由水。在糊化过程中淀粉与淀粉之间的相互作用减弱,伴随着回生过程导致弱结合水流失转变为自由水[28]。CWPC后面条中的淀粉分子重排形成致密网络结构,淀粉与水的相互作用增强,将水分子包裹在凝胶结构内部,阻碍了水分的迁移。但随着预冷终温的降低,面条与冷水接触时间增长,此过程中,随着可冻水含量的增加,会形成更多的冰晶,破坏了面条内部的淀粉凝胶结构,将部分结合水释放成结合度较低的水,甚至自由水,冷冻后破坏其面筋网络结构[19]。VPC处理下面条由于其独特的降温机制,部分自由水蒸发吸收热量从而实现降温过程[29]

2.5 不同预冷方式对冷冻熟面流变特性的影响

研究冷冻熟面的流变学特性可以更准确地表征产品的黏弹性。冷冻会导致离子键的破坏,降低面团中的蛋白质聚合与交联程度[30]。不同预冷方式对冷冻熟面的储能模量(G′)和损耗模量(G″)的影响如图2所示。3种预冷方式下,面条的G′均大于G″,表现出类固体特性。RPC至20 ℃和10 ℃的面条的G′高于其他3组,表明此时面条弹性高于其他样品。经过CWPC处理后的面条G′低于对照组和RPC组而高于VPC组。经过VPC处理至不同温度后的面条G′、G″普遍低于其他3组,表明面条弹性与黏性低于其他2组,这与2.2节面条质构特性的结果一致,主要原因是面条水分流失,从而导致蛋白质之间的交联作用被破坏,CWPC过程中面条吸水,导致其冷冻过程中生成了较大的冰晶,破坏了面条内部结构,从而降低了面条的弹性,而此过程也带走了面条表面可溶性淀粉,从而降低其表面黏性[26]

a-储能模量;b-损耗模量

图2 不同预冷方式在不同温度下对冷冻熟面流变特性的影响
Fig.2 Effects of different pre-cooling methods on rheological properties of frozen cooked noodles at different temperatures

2.6 不同预冷方式对冷冻熟面蛋白质二级结构的影响

面筋蛋白的二级结构对面筋网络结构的形成起着重要的作用[31],面条中蛋白质二级结构主要以β-折叠、β-转角为主,其次为α-螺旋和无规则卷曲。经过高温高湿处理,面筋蛋白分子高级结构趋于紊乱,蒸煮和冷冻均会影响面条的理化性质[32]。由图3可知,不同预冷方式下的面条经冷冻后其蛋白质二级结构发生了改变。对照组面条的α-螺旋、β-折叠、β-转角、无规则卷曲含量分别为19.13%、25.43%、34.47%和20.98%。与对照组相比,经过RPC后的面条的β-折叠含量均降低,CWPC处理后的面条与对照组及RPC相比,β-折叠显著提高;VPC处理后的面条与其他3组相比β-折叠显著提高,在5 ℃升高至42.804%,比对照组提升了17.378%,无规则卷曲显著下降,在5 ℃降低至9.216%。其原因是RPC后的面条蛋白质的二级结构因冰晶的生长而遭到破坏,蛋白质结构变得伸展。氢键的破坏会导致蛋白质分子内部部分疏水基团暴露,导致蛋白质结合水能力下降,这与之前自由水的变化相吻合。

a-预冷终温20 ℃样品;b-预冷终温15 ℃样品;c-预冷终温10 ℃样品;d-预冷终温5 ℃样品

图3 不同预冷方式在不同温度下对冷冻熟面蛋白二级结构的影响
Fig.3 Effects of different pre-cooling methods on secondary structure of frozen cooked noodle protein at different temperatures

2.7 不同预冷方式对冷冻熟面微观结构的影响

扫描电镜可以研究食品表面和内部特征。由图4可知,RPC下的面条与对照组相比结构较松散,不规则结构较多。CWPC至20 ℃、15 ℃的面条横截面于有较完整的结构,但随着终温的降低,面条与水的处理时间越长,网络结构的裂纹越大。VPC处理后的面条相较于其他2种方式及对照组,网络结构更连续且致密。主要原因是CWPC后的面条由于淀粉的快速凝胶化,裂缝数量较少,孔隙结构较致密,这种结构有助于更好地抵抗冰晶在随后的冻结过程中造成的破坏[33]。而面条与冷水接触时间越长,面条吸收的水分越多,在冷冻过程中形成的冰晶越大,对其淀粉凝胶的孔隙结构的破坏越大,这与MENG等[34]的结果一致。VPC条件下的面条在预冷过程中被带走了一部分自由水,剩余的水分在面条内部分布也较为均匀,所以经过冻结后面条内部生成的冰晶较小,从而对孔隙结构的破坏也较小。

图4 不同预冷方式在不同温度下对冷冻熟面微观结构的影响(×300)
Fig.4 Effects of different pre-cooling methods on microstructure of frozen cooked noodles at different temperatures(×300)

3 结论与讨论

本文选取了3种预冷方式(RPC、CWPC、VPC),4种预冷终温(20、15、10、5 ℃),对面条进行预冷。RPC通过冷空气的循环流动除去产品的自身热量。与未预冷样品相比,RPC处理导致冷冻熟面自由水含量显著增加(P<0.05),进而加速淀粉回生,破坏蛋白质二级结构。扫描电镜观察显示,其微观结构中面筋网络出现断裂,最终导致产品品质劣变。CWPC以液态水为传热介质,通过直接接触换热实现降温。该处理使面条水分含量从对照组70.12%提升至73.35%(5 ℃终温)。当终温为20 ℃和15 ℃时,样品表现出较优的拉伸特性和完整的面筋网络,但进一步降温至10 ℃和5 ℃时,自由水含量分别增至90.901%和91.173%,冷冻过程中形成的较大冰晶导致其面筋结构损伤,品质特性下降。VPC通过建立低压环境促使水分蒸发制冷。VPC处理降低了面条的水分含量,水分的损失随预冷终温的降低而增加,在5 ℃终温条件下,VPC处理后面条水分含量降至63.32%,较对照组降低3.13%。水分蒸发促使面条内部自由水含量减低,使水分分布更加均匀,提高了面条的拉伸特性。FTIR分析显示,VPC处理改善了冷冻过程对蛋白质二级结构的影响,β-折叠含量显著增加,表明蛋白质分子构象更加有序,无规则卷曲比例降低进一步证实了蛋白质结构稳定性的增强。微观结构分析显示,VPC处理后的面条冷冻后,样品的冰晶尺寸显著减小,具有更致密且连续的面筋网络。综上,VPC通过调控水分蒸发行为,改善了熟面因冷冻而产生质构特性、蛋白质构象和微观结构的劣变现象,从而显著提升了冷冻熟面的品质特性,在3种预冷方式中表现出最优效果。本研究为真空冷却技术在面制品工业化生产中的应用提供了理论依据。

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Effects of different pre-cooling methods on the quality characteristics of frozen cooked noodles

PAN Zhili1,2,3, ZHANG Kaiyan1,2, LEI Mengmeng1,2, ZHANG Zhifeng1,2, YUAN Huanhuan1,2, AI Zhilu1,2,3*

1(College of Food Science and Technology, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)2(Nation R&D Center for Frozen Rice& Wheat Produces Processing Technology, Zhengzhou 450002, China)3(Key Laboratory of Staple Grain Processing, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Zhengzhou 450002, China)

ABSTRACT Frozen cooked noodles exhibit substantial development potential due to their appealing taste and convenience.Pre-cooling is a critical factor that significantly affects their quality.To explore the variations in quality characteristics of frozen cooked noodles during different pre-cooling processes, this study employed three pre-cooling methods:refrigerator pre-cooling (RPC), cold water pre-cooling (CWPC), and vacuum pre-cooling (VPC), combined with four final pre-cooling temperatures:20, 15, 10, and 5 ℃.The noodles were subjected to these pre-cooling treatments.Using a texture analyzer, Fourier transform infrared spectrometer, and low-field nuclear magnetic resonance, the effects of different pre-cooling methods on moisture content, texture properties, microstructure, secondary structure of proteins, and water distribution of frozen cooked noodles were systematically investigated.Results demonstrated that RPC-treated noodles experienced an increase in free water content, disruption of microstructure, and fracture of gluten network structure, negatively impacting noodle quality.CWPC-treated noodles showed a significant rise in moisture content (P<0.05), reaching 73.35% at 5 ℃.Noodles pre-cooled to 20 ℃ and 15 ℃ exhibited superior tensile properties and gluten network structure.However, as the final pre-cooling temperature decreased, increased water absorption led to the formation of more ice crystals, which deteriorated the quality characteristics of the noodles.VPC-treated noodles exhibited a significant decrease in moisture content (P<0.05), reaching the lowest level at 5 ℃, which was 3.13% lower than the control group.Additionally, VPC-treated noodles demonstrated reduced hardness, elasticity, viscosity, and chewiness, while exhibiting a more ordered protein secondary structure and a more continuous and dense microstructure.Consequently, VPC positively influenced the quality characteristics of frozen cooked noodles.This study provides a theoretical basis for the application of various pre-cooling methods in the frozen cooked noodle industry.

Key words frozen cooked noodles;pre-cooling method;moisture;texture characteristics;microstructure

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.042811

引用格式:潘治利,张凯彦,雷萌萌,等.不同预冷方式对冷冻熟面品质特性的影响[J].食品与发酵工业,2025,51(19):248-256.PAN Zhili, ZHANG Kaiyan, LEI Mengmeng, et al.Effects of different pre-cooling methods on the quality characteristics of frozen cooked noodles[J].Food and Fermentation Industries,2025,51(19):248-256.

第一作者:博士,教授(艾志录教授为通信作者,E-mail:zhilafood@sina.com)

基金项目:国家重点研发计划项目(2021YFD2100200,2021YFD2100204)

收稿日期:2025-03-22,改回日期:2025-05-17