汤圆是一种汉族传统小吃，是由糯米淀粉做的球状食品，也是我国元宵节最具有特色的美食。手工汤圆的加工繁琐费时，而速冻汤圆的出现在某种程度上很好地解决了这一问题，但是由于糯米粉并不能像面粉那样形成面筋而具有筋力，本身的吸水性、保水性较差[1]，因此在冻藏过程中水分易散失，导致汤圆易开裂、浑汤，导致口感较差[2-4]，严重影响了产品的品质和销售状况。全面改善速冻汤圆的品质是当前许多加工企业的迫切需要。
PAL等[5]研究发现，在淀粉中引入具有亲水性的羟丙基后，可提高其冻融稳定特性和糊透明度，进一步发现改性后的淀粉可作为冷冻食品和冷冻面制品品质改良剂。朱婵婵[6]发现在糯米粉中添加1%的羟丙基糯米淀粉，能更好地改善速冻汤圆的品质。FREITAS等[7]发现，将酯化淀粉添加到食品中作增稠剂使用，具有低温储存等优点。有研究表明[8]，糯玉米淀粉经过醚化处理得到的羟丙基淀粉可以较大程度地提高糯玉米淀粉的冻融稳定特性和透明度等，经过酯化处理后得到的乙酰化淀粉也可以不同程度地改善其冻融特性[9]。与普通玉米淀粉相比，糯玉米淀粉几乎全由支链淀粉组成，具有冻融稳定特性较好、不易老化、透明度较高等特点[10]。糯玉米淀粉虽然具有广泛的应用前景，但天然糯玉米淀粉结构存在缺陷，致使其不能完全满足食品工业的需求[11]。引入一些特定化学基团，如羟丙基和乙酰化单一改性的淀粉，便能大大改进原淀粉的性能。但是单一改性在其应用方面具有局限性，而复合改性可以兼顾两者的优点。
目前糯玉米淀粉改性研究主要集中在单一化学改性工艺、特性以及应用等方面，而通过醚化酯化复合得到的乙酰化羟丙基糯玉米淀粉(acetylated hydroxypropyl waxy corn starch，AHWCS)作为速冻汤圆品质的改良剂鲜有报道。本研究在制得AHWCS的基础上，分析了其对速冻汤圆的蒸煮特性、质构特性及感官品质的影响，以期在改善速冻汤圆品质的同时也为其在速冻汤圆中的应用提供一定的理论参考依据。
1 材料与方法
1.1 材料
糯玉米淀粉(GB/T 8885—2017)，山东福洋生物科技有限公司；糯米粉(食品级)，长沙威昇科技有限公司；汤圆馅料(食品级)，常州市溧阳勤富食品有限公司。
1.2 设备
CP224C电子天平, 奥豪斯仪器(常州)有限公司；EX324ZH电子分析天平，上海上天精密仪器有限公司；DHG-9140恒温鼓风干燥箱；HWS-23恒温水浴锅，上海齐欣科学仪器有限公司；BCD-210N冰箱，中山路兰仕日用电器有限公司；GL-12A离心机，上海菲恰尔分析仪器有限公司；UV-6000PC紫外可见分光光度计，上海分析仪器有限公司；CT3质构仪，美国博勒飞公司。
1.3 试验方法
1.3.1 AHWCS制备
参照刘丽艳[12]的方法，略有改动，将一定量的糯玉米淀粉置入含有14%Na2SO4和1.3%NaOH(按淀粉干基量进行计算)溶液的反应器中，配成40%淀粉乳，搅拌均匀后，将反应器置于18 ℃水浴中，快速加入质量分数为4.0%环氧丙烷，密封后，在此温度下水浴振荡30 min，使环氧丙烷与糯玉米淀粉混合均匀，然后转入50 ℃恒温水浴振荡器中反应25 h，最后用0.5 mol/L HCl调pH值至中性，经5次洗涤、沉淀，然后在40 ℃下干燥。
将羟丙基淀粉配成质量分数为35%(按淀粉干基量进行计算)的淀粉乳，于25 ℃搅拌1 h后，用质量浓度30 g/L NaOH溶液调pH值至8.0，缓慢加入6%(按淀粉干基量进行计算)的醋酸酐，同时用30 g/L NaOH将pH值保持在9.0左右，置于30 ℃恒温水浴振荡器中反应1.5 h，用0.5 mol/L HCl调节pH，使其保持在 6.0～7.0，并加水洗涤，沉淀5次，然后将其放入40 ℃烘箱中干燥，制得AHWCS。
1.3.2 AHWCS对速冻汤圆品质的影响
1.3.2.1 速冻汤圆制作工艺流程(图1)。
图1 工艺流程
Fig.1 Process flow
1.3.2.2 操作要点
(1)调制面团：称取适量糯米粉倒入洁净干燥的容器中，将80%AHWCS溶解到(按糯米淀粉干基量进行计算)25 ℃的蒸馏水中，然后加入糯米粉中，使糯米粉与蒸馏水充分混合，并揉成粉团，平衡水分20 min。
(2)包馅成型：按照质量比3∶1称取调制好的粉团和馅心，将粉团捏皮，包入馅心，搓成圆形。
(3)速冻：将包制好的汤圆迅速在0～5 ℃环境中冷却30 min，然后及时转入-30 ℃冰柜中冷冻30～40 min，使汤圆中心温度降至-18 ℃。
(4)包装：选择形状规则、大小均匀、表面圆润、色泽光亮、表皮无露馅、无开裂的汤圆，用密封袋包装，最后放入-18 ℃的冰箱中冷藏。
1.3.2.3 反复冻融加速试验
参照李真等[13]的方法，稍有改进。选取重量、体积相同的10个汤圆在-30 ℃条件下速冻30 min，然后在-18 ℃条件下冷藏12 h，最后在室温条件下解冻1 h，如此反复速冻、解冻3次。
1.3.2.4 AHWCS对速冻汤圆蒸煮特性的影响
(1)失重率：失重率的大小是反映速冻汤圆品质的一个重要指标，分别称量含质量分数为5%、10%、15%、20%、25%(按糯米粉干基计算，下同)AHWCS的速冻汤圆反复冻融加速试验前后的质量，并按公式(1)进行计算。
(1)
式中：X1，速冻前汤圆的质量，g；X2，速冻后汤圆的质量，g；L，速冻汤圆的失水率，%。
(2)冻裂率：综合王绍文[14]和艾志录等[15]的方法，略有修改。在分别含质量分数为5%、10%、15%、20%、25%AHWCS的速冻汤圆中，每个梯度分别选取10个，在-30 ℃条件下速冻30 min，然后在-18 ℃冷藏4 h，最后在常温条件下解冻0.5 h，如此反复冷冻、解冻6次，测定其冻裂率。速冻汤圆的冻裂情况可分为3个等级：表面无裂口，褶皱不明显为无冻裂汤圆；一半以上表面积有褶皱，且起伏明显，但无明显裂口，为冻裂0.5个；整个汤圆表面均有褶皱，且裂纹明显，为冻裂1个。
(2)
式中： η，速冻汤圆的冻裂率，%；n1，冻裂的汤圆个数；n，汤圆总个数。
(3)蒸煮损失率：在分别含质量分数为5%、10%、15%、20%、25%AHWCS的速冻汤圆中，挑选6个体积、质量相同的速冻汤圆，称重后缓慢放入沸水中，待其煮沸后再蒸煮3 min后捞起，然后将汤汁转移到250 mL恒重烧杯中并用蒸馏水洗涤原烧杯3次转入汤汁，最后在105 ℃条件下烘干至恒重后再次称重。
蒸煮损失率
(3)
式中：G1，烧杯质量，g；G2，烧杯质量和干物质质量，g；G0，汤圆质量，g。
(4)煮后汤汁透光率：参照黄忠民等[16]的办法，在含质量分数为5%、10%、15%、20%、25%AHWCS的速冻汤圆中，分别选取体积、质量相同，经反复冻融加速试验后的6个完好无裂口的汤圆。量取500 mL蒸馏水倒入1 000 mL烧杯中，加热至水沸腾，并把选好的汤圆加入沸水中，3 min后将其捞出，待汤汁冷却后定容至500 mL。用蒸馏水作空白，在620 nm处测定汤汁透光率。透光率的大小反映汤汁的浑浊程度，透光率越高，则沉淀物越少，汤汁浑浊度越低，速冻汤圆品质越好，反之亦然。
1.3.2.5 AHWCS对速冻汤圆质构特性的影响
分别将含质量分数为5%、10%、15%、20%、25%AHWCS的速冻汤圆置于沸水中，煮好捞出，并放在冷水中冷却1 min后，吸去汤圆表面的水分，然后置于TA-DEC平台上，选择TPA模式，进行质构特性的测定。参数设置：探头为TA25\1000.50mmΦ，测前速度为1 mm/s，测后速度为1 mm/s，触发值为5.0 g，压缩比为60%，进行2次压缩，停留间隔时间为2 s，平行测定6组最后求平均值。
1.3.2.6 AHWCS对速冻汤圆感官品质的影响
分别含质量分数为5%、10%、15%、20%、25%AHWCS的速冻汤圆品质进行感官评定，选取6人(男女比例为1∶1)本专业人员组成感官评定小组，采用双盲法进行检验，按外观、色泽、口感、气味、可接受性进行逐一打分，总分为100分，评分标准参照郑春燕[17]和王德志等[18]的方法，稍作修改，具体见表1。
表1 速冻汤圆感官评分标准
Table 1 Sensory scoring standard of quick-forzen rice dumplings
项目评分内容分值外观(20)表面完整、光滑,无变形,无细纹,无褶皱16～20较完整、光滑,略有变形,有细小细纹,表面略有不平11～15有明显变性和细纹,褶皱明显(超过表面积的50%)6～10表面凹凸不平,严重变形,有开裂0～5色泽(20)色泽光亮,透明,乳白色16～20色泽一般,浅黄白色11～15色泽暗淡,土黄色6～10有其他不正常颜色,灰色0～5口感(20)不黏牙,柔软有咬劲,细腻,没有硬心16～20稍黏牙,稍硬或稍软,较细腻,韧性一般11～15较黏牙,较硬或较软,稍粗糙6～10很黏牙,很硬或很软,粗糙0～5气味(20)有浓厚的糯米清香味,无异味16～20有糯米香味,糯香不足,无异味11～15无明显糯香味,略有异味6～10无糯香味,有明显异味0～5可接受性(20)产品具有很好的外观,色泽,口感和气味16～20产品具有较好的外观,色泽,口感和气味11～15产品具有一般的外观,色泽,口感和气味6～10产品具有较差的外观,色泽,口感和气味0～5
1.3.3 数据分析
应用Excel统计所有数据，采用SPSS 17.0对数据进行统计分析和差异显著性比较(P<0.05表示差异显著)。采用Origin 7.5软件进行绘图，所有试验重复3次。
2 结果与分析
2.1 AHWCS对速冻汤圆蒸煮特性的影响
2.1.1 失重率
如图2所示，含不同比例AHWCS的速冻汤圆与对照组相比，能够显著降低速冻汤圆的蒸煮率，随着AHWCS添加比例的增大，汤圆失水率呈下降趋势。添加比例在15%～25%时，虽然失水率有下降趋势，但无显著性差异。因AHWCS具有羟丙基淀粉和乙酰化淀粉的特点，非常适合应用在冷冻食品及面制品的制作中[19]，将其添加到汤圆中能使汤圆经过反复冻融后仍保持致密结构，降低水分损失，最大程度地保留产品原有的品质。
图2 不同添加量对失重率的影响
Fig.2 Effects of different additives on weightlessness rate
2.1.2 冻裂率
如图3所示，添加不同比例的AHWCS能显著减小速冻汤圆的冻裂率，对照组与含不同比例AHWCS的速冻汤圆均有显著性差异，当AHWCS淀粉添加比例增加到15%时，继续增大其添加比例，冻裂率也会随之降低，但无显著性差异，故AHWCS最适添加量在15%～25%，汤圆粉团的开裂主要是在冷冻过程中形成不均一、体积较大的冰晶所致[20-21]，由于AHWCS较好的冻融特性和保水能力[22]，使汤圆粉团中的水分分布比较均匀，在速冻过程中形成的冰晶体积相对较小，减缓了汤圆的冻裂。
图3 不同添加量对冻裂率的影响
Fig.3 Effects of different additives on the cracking rate
2.1.3 蒸煮损失率
如图4所示，汤圆经过反复冻融试验后，其蒸煮损失较大，对照组与含添加不同比例的AHWCS速冻汤圆均有显著性差异。在5%～20%时，随着AHWCS添加量的增加，蒸煮损失明显减小，这是因为AHWCS具有良好的冻融稳定性和黏性[23]，随着其添加量的增加速冻汤圆的冻融稳定性和黏性也随之增加，避免了汤圆在速冻过程中产生较大的冰晶体和裂纹，抑制了煮制过程中溶出物的溶出。当添加比例到达20%时，汤圆蒸煮损失率最小。再继续增大AHWCS的比例，蒸煮损失不会明显减小，故最适添加量为20%。
图4 不同添加量对蒸煮损失率的影响
Fig.4 Effects of different additives on cooking loss rate
2.1.4 煮后汤汁透光率
如图5所示，通过添加AHWCS能够显著提高速冻汤圆的煮后汤汁透光率。当添加量到达20%后再继续增大时，透光率的大小没有明显变化。制作汤圆的糯米粉团中加入AHWCS，汤圆皮的黏性增大，经反复冻融后裂纹较少、表面光滑，煮后汤汁澄清。当AHWCS淀粉的添加比例增大时，汤圆皮黏度黏度也随之增大，使得汤圆在煮制过程中溶出物较少，透光率增大，但AHWCS的添加量超过一定比例时，汤圆皮的黏度不会继续增大，煮后汤汁透光率也不会继续增大。因此，AHWCS的最佳添加量为20%。
图5 不同添加量对煮后汤汁透光率的影响
Fig.5 Effects of different additives on the transmittance of cooked soup
2.2 AHWCS对速冻汤圆质构特性的影响
2.2.1 硬度
由图6可看出，在添加量为5%～20%时，随着AHWCS添加量的增加，汤圆的硬度呈逐渐减小的趋势，且当AHWCS为20%时，汤圆的硬度最小，为1 416.33，此时，汤圆质地松软、柔软适口。与对照组相比，硬度减小了1 311.33，可能是因为速冻汤圆在冻藏过程中随着AHWCS添加量的增加，因AHWCS良好的冻融稳定性和保水性，抑制了水分由内向外的迁移和冰晶的生长，使损伤淀粉小分子颗粒无法镶嵌空隙；蒸煮时水分进入其中并进行热量交换，糯米淀粉充分糊化，因此硬度降低[24]。只有汤圆的硬度在一定范围内才被人们所接受，硬度太大影响汤圆的感官品质。
图6 不同添加量对硬度的影响
Fig.6 Effects of different additions on hardness
2.2.2 弹性
由图7可看出，随着AHWCS添加量的增加，汤圆的弹性呈逐渐增大的趋势，且在AHWCS添加量为20%时，汤圆的弹性达到了最大值，为10.59，与对照组相比较提高了2.08。AHWCS添加量在10%～25%内，汤圆的弹性均大于对照组，可能是由于AHWCS的添加降低了较大冰晶的形成，降低了冰晶对糯米淀粉的损伤，抑制了小分子的产生、小分子颗粒镶嵌所形成的致密的组织结构的生成，使水分子能够在蒸煮时顺利进入[25]，因此汤圆硬度下降的同时弹性升高。弹性较高的汤圆口感较好，弹性较低的汤圆品质较差。
图7 不同添加量对弹性的影响
Fig.7 Effects of different additions on the elasticity
2.2.3 咀嚼性
由图8可看出，随着AHWCS添加量的增加，咀嚼性呈先减小后增大再减小再增大的趋势，在AHWCS添加量为20%时达到最小值，为53.86，与对照组有显著性差异，含AHWCS的汤圆咀嚼性均小于对照组，可能是因为对照组自身的冻融稳定性和保水性较差，在冻藏过程中水分散失并形成较大冰晶，损伤糯米淀粉结构使其形成大量小分子颗粒，而小分子颗粒填充糯米淀粉缝隙，增强其组织结构紧密性，使水分在蒸煮时难以进入[26]，因此对照组咀嚼性较大。含AHWCS的速冻汤圆的咀嚼性较小，表明质地较为松软，口感适宜。
图8 不同添加量对咀嚼性的影响
Fig.8 Effects of different additions on chewability
2.3 AHWCS对速冻汤圆感官品质的影响
速冻汤圆透亮圆润、有糯米香、不黏牙、口感较好，品质较佳[27]。由图9可看出，随着AHWCS添加量的增加，汤圆的感官评分呈先增大后减小的趋势，且在AHWCS添加量为20%时，感官评分最高，为90.67分。此时与对照组相比，汤圆表面完整、光滑、无褶皱、色泽光亮且有浓厚的糯米清香味、口感不黏牙、柔软有咬劲。当AHWCS添加量为25%时，糯米清香味开始变淡，汤圆感官评分降低，可能是由于过量的AHWCS对汤圆的糯米清香味有一定的影响，使其品质变差，故AHWCS最适添加量为20%。
图9 不同添加量对感官评分的影响
Fig.9 Effects of different additions on sensory score
2.4 速冻汤圆感官评分与蒸煮特性及质构特性的相关性分析
由表2可看出，速冻汤圆感官评分和冻裂率呈极显著负相关(r=-0.851**)，和汤汁透光率呈极显著正相关(r=0.962**)，和硬度呈显著负相关(r=-0.923*)，和弹性呈极显著正相关(r=0.689**)，与失重率、蒸煮损失率及咀嚼性均呈显著负相关；汤圆失重率和硬度呈极显著正相关(r=0.971**)，和弹性呈极显著负相关(r=-0.651**)，与咀嚼性不具有相关性；汤圆冻裂率和硬度呈极显著正相关(r=0.943**)，和弹性呈显著负相关(r=-0.569*)，和咀嚼性呈显著正相关(r=0.487*)；汤圆蒸煮损失率和和硬度呈极显著正相关(r=0.925**)，和弹性呈显著负相关(r=-0.514*)，和咀嚼性呈极显著正相关(r=0.621**)；速冻汤圆煮后汤汁透光率和硬度呈极显著负相关(r=-0.955**)，和弹性呈极显著正相关(r=0.660**)，和咀嚼性不具有相关性。汤圆蒸煮特性和质构特性各指标之间也存在一定相关性，比如硬度和咀嚼性呈显著正相关(r=0.504*)，这与RAHMAN等[28]研究认为硬度与咀嚼性呈极显著正相关略有差异，可能是由于样品的差异性引起的。
由于感官评分与冻裂率和硬度呈极显著负相关，与汤汁透光率和弹性呈极显著正相关，因此，可由感官评分初步判定速冻汤圆的蒸煮特性和质构特性，即感官评分越高，汤圆冻裂率越低、硬度较小、弹性越高。汤圆硬度分别和失重率、冻裂率、蒸煮损失率及汤汁透光率呈极显著相关，弹性和失重率及汤汁透光率呈极显著正相关，咀嚼性和蒸煮损失率呈极显著正相关，可初步判定汤圆硬度越高，失重率、冻裂率、蒸煮损失率越高，汤汁透光率越低；弹性越高，汤圆失重率越低，汤汁透光率越高；咀嚼性越大，汤圆蒸煮损失率越高。
表2 感官评分与蒸煮特性及质构特性的相关性分析
Table 2 The correlation analysis of sensory score with cooking and texture characteristics
感官评分失重率冻裂率蒸煮损失率汤汁透光率硬度弹性咀嚼性感官评分1-0.918*-0.851**-0.766*0.962**-0.923**0.689**-0.490*失重率10.892**0.865**-0.970**0.971**-0.651**0.372冻裂率10.891**-0.872**0.943**-0.569*0.487*蒸煮损失率1-0.813**0.925**-0.514*0.621**汤汁透光率1-0.955**0.660**-0.404硬度1-0.654**0.504*弹性1-0.368咀嚼性1
注：*表示相关性在0.05水平显著，**表示相关性在0.01水平显著
3 结论与讨论
综合速冻汤圆的蒸煮、质构特性及感官评价，当糯米粉中添加质量分数为20%的AHWCS时，速冻汤圆的失重率9.92%，蒸煮损失率0.82%，冻裂率10.00%，汤汁透光率7.20%，并且质地松软，黏性较好、弹性最佳，汤圆外观色泽鲜亮，口感较好，感官评分90.7，品质最佳。即在糯米粉中添加质量分数为20%的AHWCS能有效改善速冻汤圆的品质，且效果显著。故本研究可对速冻汤圆品质的改良提供一定的参考。通过相关性分析可知，速冻汤圆的蒸煮、质构特性与感官品质间具有一定的相关性。
本试验通过添加适当比例的AHWCS，有效改善了速冻汤圆的品质，后期可以尝试将其添加到冷冻面团、速冻水饺及其他速冻食品中，以期能为改善速冻食品在冻藏过程中品质的劣变提供一定的思路。
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