油条是我国传统的早点食品之一,随着速冻食品行业发展,食用方便、安全卫生的速冻油条逐渐受到人们关注。目前市场上销售的速冻油条仍存在复炸后比容较小、口感发硬等问题,如何改善油条复炸后品质,在工业生产中亟待解决。
食品冻结过程中,温度越低,冻结速率越快,形成的冰晶越小且均匀,对产品品质的影响也越小。低温冰箱冻结速率慢,形成冰晶较大,解冻后产品口感较差。隧道冻结速率较快,但设备占地面积大,耗能高。液氮是一种-196 ℃的超低温液体,无色、无味,作为一种新型高效的冷冻技术,拥有冻结速率快、时间短、无污染,设备占地面积小等优点,已经广泛应用于肉制品、水产品、果蔬、菌类产品等方面[1-2],但液氮速冻米面调理制品方面还有待深入研究[3]。
目前对油条品质研究主要集中在原料粉品质以及膨松剂配方的研究。张媛等研究了小麦蛋白和淀粉特性与油条品质的相关性[4];杨联芝等[5-6]分析了小麦粉的性能指标对速冻油条加工品质的影响;丛广源、程丽英等分别研究了无铝油条膨松剂的配方及最佳配比[7-8]。康志敏等[9]研究了冻融过程对速冻油条物理特性及感官品质的影响,分析发现反复冻融加剧了食品中的重结晶作用,水分分布的改变是导致油条品质改变的重要原因之一。因此,通过改变速冻油条水分分布,进而解决速冻油条品质问题具有重要意义。研究证明超低温液态深冷冻结有利于实现冻结食品的部分玻璃化,可以极大提高冷冻食品的品质[10],但由于液氮深冷冻结内应力不能快速释放,也容易造成食品的冻裂。黄忠民等[11-12]研究液氮冷媒介质对速冻饺子冻裂率的影响,开发了饺子新型冻结技术,为液氮浸渍式速冻工艺在调理食品的应用提供了一定的理论参考。
本文主要采用液氮浸渍式冻结技术冻结油条,以低温冰箱冻结和螺旋隧道冻结为对比,分析不同冻结方式对速冻油条品质影响,以探索低能耗、高品质的油条速冻工艺,为速冻油条生产提供理论依据及技术参考。
食盐、白糖、液氮(纯度99.999%),市售;油条专用粉,河南金苑粮油有限公司;活性干酵母,安琪酵母股份有限公司;无铝油条膨松剂,郑州乾昇食品有限公司;金龙鱼大豆油,益海嘉里食品营销有限公司。
CR-400全自动色差计,日本康佳;140-SA低温冰箱,星星集团有限公司;GM320红外温度计,深圳市聚茂源科技有限公司;L-102A电炸炉,佛山市德玛仕网络科技有限公司;AB-DCN03多功能面包机,北美电器(珠海)有限公司;TA-XAPLUS质构仪,英国StableMicroSystems;HJLSY-Ⅱ单螺旋速冻隧道机,郑州亨利制冷设备有限公司;XY·100MS-G全自动智能水分测定仪,常州市幸运电子设备有限公司;PQ001 Micro MR柜式核磁共振成像仪,上海纽迈电子科技有限公司。
1.3.1 发酵型速冻油条的制作
制作工艺:
配料→和面→醒发→切条制坯→预炸成型→冷却→冷冻→贮藏
取500 g面粉与膨松剂(9.0 g)混匀后倒入多功能面包机中,使用自定义和面功能,设置和面时间20 min。用30 ℃左右的水将酵母(4.5 g)活化10 min后加入食盐7.5 g和糖5.0 g溶解,加入面粉,边搅拌边加剩余的水(共300 mL)。和面完成后取出面团用保鲜膜包好放入醒发箱中醒发(35 ℃,相对湿度85%)[13]。面团醒发结束后,揉面制坯,于180 ℃的油炸锅中预炸70 s,捞起沥油,室温放置冷却10 min。
将冷却后的油条分别进行不同方式冻结处理。低温冰箱冻结(refrigerator freeze, RF):-30 ℃,2 h;螺旋隧道冻结(spiral tunnel freeze, SF):-37 ℃,30 min;液氮浸渍冻结(liquid nitrogen freeze, LF):-196 ℃,70 s。冻结处理后的油条样品放置-30 ℃贮存待用。
1.3.2 油条水分含量测定
将冻结处理的油条样品取出,置于25 ℃的恒温箱中解冻2 h,以未冻结油条作为对照,使用全自动智能水分测定仪测定油条皮层、内瓤水分含量。
1.3.3 低场核磁T2弛豫时间测定
低场核磁共振技术(low-field nuclear magnetic resonance, LF-NMR)是一种无损检测技术,能获取样品氢质子密度与分布信息,从而反映样品内部的水分含量、水分分布的变化[14]。试验通过测定油条内瓤T2弛豫时间,从微观层面揭示冻结方式对油条水分的变化规律。称取解冻完毕的油条内瓤(0.90±0.05)g,用保鲜膜包裹,置于15 mm的核磁管中,封口,放置于核磁共振成像仪中,利用CPMG(Carr-Purcell-Meiboom-Gill)序列测定横向弛豫时间T2。参数设置:主频率SF=22MHz,采样点数TD=248 934,采样次数NS=32,模拟增益RG1=20 dB,回波个数为5 000[15-16]。
1.3.4 油条色泽的测定
将冻结处理过的油条样品取出,180 ℃复炸2 min捞起沥油,室温冷却10 min,以未冻结油条作为对照(下同)。采用CIE(Commission Internationale de L′Eclairage)L*、a*、b*表色系统测定法测定油条表皮色泽。其中,L*表示亮度;a*正值表示偏红,负值表示偏绿;b*正值表示偏黄,负值表示偏蓝[17]。每种样品平行测5组,结果取平均值。不经速冻的油条复炸后的色泽为标准参照色,其色值为L*′、a*′、b*′,根据CIE色空间的LAB原理,通过亨特色差公式计算出不同冻结方式处理的油条复炸后与标准参照色的色差值ΔE[18]。ΔE计算公式(1)为:
(1)
1.3.5 油条比容的测定
速冻油条复炸后的膨胀度是评价油条的品质重要指标,比容是反映油条膨胀度的量化指标,采用小米置换法测定其比容,根据公式(2)计算结果。
(2)
式中:λ,油条比容,mL/g;V,油条体积,mL;m,油条质量,g。
1.3.6 油条质构指标测定
参照刘卫光[19]的实验方法并稍作修改,选取粗细均匀的油条样品,取其中间部位切成3 cm的小段进行TPA测试。参数:p50探头;测前速率:5.0 mm/s;测试速率:5.0 mm/s;测后速率:5.0 mm/s;触发力:5 g;压缩比:75%;2次压缩时间间隔:5 s。分别测定不同冻结方式处理油条样品的硬度、弹性、黏聚性、咀嚼性和回复性。
1.3.7 油条感官评价
由10位人员组成评定小组,对复炸油条样品进行感官评定,记录感官评定的结果,评分标准见表1[20]。
1.3.8 数据分析与处理
使用SPSS 16.0、Excel 2016、Origin 2018分析处理数据。
油条皮层、内瓤含水量是影响速冻油条品质的重要因素,如果水分含量控制不合理,可能会造成油条冻裂、变硬、口感变差等质量问题。不同方式冻结后油条水分含量见表2。
表1 油条感官品质评价表
Table 1 Sensory quality evaluation system of fritters
评价项目满分评分规则外观15形状对称,表皮光滑,粗细均匀:11~15;形状对称,表皮有少量起泡,粗细较均匀:6~10;形状不对称,表皮起泡严重,粗细不均:1~5色泽15表皮色泽金黄,有光泽,颜色分布均匀:11~15;表皮黄白色,颜色分布均匀:6~10;表面暗淡或呈暗红色,颜色分布不均匀:1~5气味15油炸香味适宜,无其他异味:11~15;油炸香味较淡,无其他异味:6~10;香味不足,有其他异味:1~5组织结构15横剖组织气孔多,大小均一,分布均匀,孔壁薄:11~15;横剖组织气孔较少,大小均一,分布不均匀,孔壁略厚:6~10;横剖组织气孔少,有特大孔,孔壁厚:1~5酥软性15外酥内软:11~15;表皮酥性或内部柔软性稍差:6~10;表皮酥性不足、发硬或内部柔软性差:1~5弹韧性15咬劲适中,手指按下复原性好:11~15;咬劲一般,复原性较好:6~10;咬劲不足或过大,复原性差:1~5黏着性10咀嚼时适口,不黏牙:8~10;适口,稍黏牙:4~7;不适口,黏牙:1~3
表2 不同方式冻结后油条水分含量
Table 2 Water content of fritters after freezing in
different methods
冻结方式皮层水分含量/%内瓤水分含量/%对照组30.24±0.72b44.98±1.47aRF33.24±1.60a38.29±0.89cSF31.50±1.06ab42.49±1.06bLF30.95±0.90b43.38±0.89ab
注:同列字母相同表明差异不显著(P>0.05),同列字母不同表明差异显著(P<0.05)。下同。
由表2可知,不同冻结方式处理油条,其冻结后的油条皮层、内瓤含水量存在差异。RF油条皮层水分含量为33.24%,高于SF(31.50%)、LF(30.95%)和空白对照组(30.24%);RF油条内瓤水分含量为38.29%,低于SF(42.49%)、LF(43.38%)和空白对照组(44.98%)。这可能是由于冻结速率不同造成的,油条在冻结过程中,油条皮层、内瓤的降温趋势一致,但降温速率不同[12]。RF冻结速率慢,通过最大冰晶生成带的时间长,内瓤水分迁移至外层已形成的冰晶表面[21-22],致使外层冰晶变大,导致油条皮层含水量较大。SF冻结速率相对较快,水分迁移较少,形成冰晶较小。LF冻结速率最快,水分迁移最少[23-25]。
不同冻结方式处理油条T2弛豫时间的分布见图1。冻结方式对油条水分动态分布的影响见表3。由图1可知,油条中水分子主要以3种状态存在,与蛋白质、淀粉等大分子结合紧密的结合水(T21),其自由度最小,对应积分面积为A21;与大分子结合较弱的弱结合水(T22),其自由度适中,对应积分面积为A22;游离态存在的自由水(T23),其自由度最大,对应积分面积为结合图1和表3结果可知,不同冻结方式处理油条,其结合水含量(A21占比)和自由水含量(A23占比)有明显差异。LF和SF结合水含量极显著高于RF(P<0.01),这可能是由于RF冻结速率慢,冰晶生长破坏了油条组织结构,致使水分子与大分子物质结合变得疏松,结合水向弱结合水转化[25];弱结合水含量无显著差异(P>0.05);RF自由水含量明显高于LF(P<0.05),这可能是结合水向弱结合水转化的同时,一部分弱结合水向自由水转化,导致自由水含量升高[26]。这说明可通过提高冻结速率来改变速冻油条水分动态分布,从而有效改变速冻油条组织水分状态,防止油条在冻结过程中的品质劣变。
图1 不同冻结方式处理油条T2弛豫时间的分布
Fig.1 Distribution of T2 relaxation time of fritters
treated by different freezing methods
表3 冻结方式对油条水分动态分布的影响
Table 3 Effect of freezingmethod on water dynamic
distribution of the fritters
冻结方式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
速冻油条表皮色泽直接影响其可接受性。复炸后油条的色泽分析结果见表4。由表4可知,不同冻结方式处理油条,其L*值、a*值、色差△E差异极显著(P<0.01)。L*值大小比较:RF
表4 冻结方式对复炸后油条色泽的影响
Table 4 Effect of freezing method on the color of
fritters after re-fried
冻结方式L*a*b*△E对照组47.88±0.95a8.46±0.67d25.71±1.42c0.00±0.00dRF42.13±0.37c14.39±0.51a28.45±1.08a8.81±0.91aSF45.60±0.68b11.53±0.63b27.78±0.83ab4.48±1.17bLF48.27±0.54a9.89±0.39c26.07±0.45bc2.43±0.26c
冻结方式对速冻油条复炸后质构特性影响结果见表5。由表5可知,不同冻结方式处理后油条硬度差异性极显著(P<0.01),其中LF处理油条硬度最小,最接近对照组油条硬度;RF处理油条弹性最小(P<0.05),SF、LF处理和对照组油条弹性无显著差异(P>0.05);SF处理油条黏聚性、咀嚼性和回复性最大,LF处理油条黏聚性、咀嚼性和回复性最接近于对照组。这可能与油条组织水分分布有关。慢速冻结过程中,冰晶的生长对油条内部网络结构造成一定机械破坏,内瓤水分发生迁移,使得油条皮层、内瓤含水量改变,内瓤含水量降低,复炸后油条硬度较大、弹性较小,黏聚性、咀嚼性和回复性等发生变化。LF冻结速率快,油条水分迁移最小,复炸后硬度最小,弹性、黏聚性、咀嚼性适中,最接近空白对照组质构品质特性。
表5 冻结方式对速冻油条复炸后质构特性影响
Table 5 Effect of freezing method on texture characteristics of quick-frozen fritters after re-fried
冻结方式硬度/g弹性黏聚性咀嚼性回复性对照组11 720.00±1 018.84d0.67±0.01a0.57±0.04ab 4 451.50±62.12b0.18±0.01bRF19 184.00±1 551.40a0.59±0.03b0.54±0.06b6 117.80±981.51a0.19±0.01bSF16 265.00±236.37b0.64±0.02a0.63±0.01a6 577.10±139.31a0.21±0.01aLF13 639.00±707.73c0.65±0.01a0.54±0.03b4 716.80±122.82b0.18±0.01b
不同冻结方式对速冻油条感官品质和比容的影响结果见表6。由表6可知,不同冻结方式处理油条的外观、气味、酥软性、黏着性无显著性差异(P>0.05);RF处理油条复炸后比容最小,色泽、组织结构、弹韧性最差,感官评分最低,这可能与油条含水量有关。油条在复炸过程中,组织体系的水分受热变成水蒸气从食品表面逸出,速冻油条含水量越低,复炸后组织结构皱缩,弹韧性差,比容小,感官评分较低。RF处理油条冻结速率慢,形成冰晶较大,破坏了油条组织结构。SF、LF处理和对照组油条比容、外观、色泽、气味、组织结构、酥软性、弹韧性、黏着性无显著性差异(P>0.05),且LF处理油条各项指标评分最接近于对照组。
表6 冻结方式对速冻油条感官品质和比容的影响
Table 6 Effect of freezing method on sensory quality and specific volume of the quick-frozen fritters
冻结方式比容/(mL·g-1)外观色泽气味组织结构酥软性弹韧性黏着性总分/分对照组3.67±0.09a14.00±1.00a13.67±1.53a13.67±1.53a13.33±1.15a13.00±1.00a14.00±1.00a9.00±1.00a90.67±3.51aRF3.46±0.10b11.67±1.53a9.33±1.53b13.33±0.58a9.67±1.53b10.67±1.53a9.67±1.53b9.67±0.58a74.00±4.36cSF3.73±0.12a12.33±2.08a11.67±1.15ab13.33±1.15a11.33±1.53ab11.67±1.53a12.33±2.08ab9.00±1.00a81.67±2.52bLF3.69±0.11a13.33±1.53a13.67±1.53a13.33±1.53a13.00±1.00a12.67±1.53a13.33±1.53a9.33±0.58a88.67±2.52a
本文主要通过比较液氮浸渍冻结、螺旋隧道冻结、低温冰箱冻结3种冻结方式,探究冻结方式对油条品质特性的影响,并分析不同水分状态与油条品质的相关性。由质构特性变化可知,随冻结速率加快,油条复炸后硬度呈减小趋势,弹性呈增大趋势。液氮浸渍冻结处理油条硬度最低,弹性、黏聚性、咀嚼性适中,最接近空白对照组质构品质特性。由油条比容、色泽、水分含量以及T2弛豫时间变化可知,冻结速率越快,油条各层水分迁移最少,油条瓤含水量越高,复炸后油条比容越大,外观色泽、瓤组织酥软性越好,组织孔隙较均匀,感官品质较优。液氮浸渍冻结与螺旋隧道冻结油条品质均优于低温冰箱冻结。由此可知,冻结速率是影响速冻油条品质的重要原因之一,可通过提高冻结速率来提升速冻油条品质。液氮浸渍式冻结在提升油条品质的同时,有效缩短了速冻工艺时间,有望作为工业生产油条的新型冻结工艺。
[1] BOONSUMREJ S, CHAIWANICHSIRI S, TANTRATIAN S, et al. Effects of freezing and thawing on the quality changes of tiger shrimp (Penaeus monodon) frozen by air-blast and cryogenic freezing[J]. Journal of Food Engineering, 2007, 80(1): 292-299.
[2] 余世锋.液氮速冻技术在食品中应用的研究进展[J].食品工业,2013,34(1):150-153.
[3] EKEZIE F G C, SUN D W, CHENG J H. A review on recent advances in cold plasma technology for the food industry: Current applications and future trends[J]. Trends in Food Science & Technology, 2017, 69: 46-58.
[4] 张媛,宣以峰,陈婷婷,等.小麦蛋白和淀粉特性与油条品质的相关性研究[J].食品科技,2016,41(6):178-182.
[5] 杨联芝,孙伟,张剑.小麦粉品质性状与速冻油条品质指标的关系[J].中国粮油学报,2013,28(9):15-20.
[6] 陈丽,张媛,宣以锋,等.5个品种小麦的品质分析与加工油条质构特性的相关性研究[J].食品科技,2015,40(4):209-214.
[7] 丛广源.面制品中复合无铝膨松剂的研究[D].长春:吉林农业大学,2016.
[8] 程丽英,任红涛,杨艳,等.无铝速冻油条膨松剂的研究[J].中州大学学报,2015,32(5):121-124.
[9] 康志敏,张康逸,高玲玲,等.反复冻融对速冻油条品质的影响[J].食品工业科技,2017,38(24):33-37.
[10] 张庆钢,陶乐仁,邓云,等.蓝莓不同冻结方式下工艺特性及贮藏品质的研究[J].食品工业科技,2015,36(4):348-351;361.
[11] 黄忠民,艾志录,齐国强,等.一种抗冻裂速冻食品:中国,CN206137162U[P].2017-05-03.
[12] 黄忠民,齐国强,艾志录,等.液氮冷媒介质对速冻饺子冻裂率的影响[J].农业工程学报,2015,31(14):278-283.
[13] 杨念,宋晓燕,董振江,等.发酵型速冻油条制作工艺条件的优化[J].食品科学,2011,32(21):193-197.
[14] 刘潇,沈飞,黄怡,等.基于LF-NMR的糙米发芽过程水分状态变化[J].中国粮油学报,2018,33(4):7-12.
[15] WANG P, XU L, NIKOO M, et al. Effect of frozen storage on the conformational, thermal and microscopic properties of gluten: Comparative studies on gluten-, glutenin-and gliadin-rich fractions[J]. Food Hydrocolloids, 2014, 35: 238-246.
[16] 谢新华,毋修远,张蓓,等.γ-聚谷氨酸对面筋蛋白冻藏稳定性的影响[J].农业机械学报,2018,49(7):369-374.
[17] 兰静,傅宾孝,ESEYASSEFAW,等.饺子的实验室制作与品质评价方法[J].食品科学.基础研究,2010,31(3):136-140.
[18] CLAUDE J, UBBINK J. Thermal degradation of carbohydrate polymers in amorphous states: A physical study including colorimetry[J]. Food Chemistry, 2006, 96(3): 402-410.
[19] 刘卫光. 添加玉米粉对油条品质的影响及其作用机理研究[D].合肥:合肥工业大学,2018.
[20] 谷利军.油条品质评价体系的建立及实验室制作方法的研究[D].郑州:河南工业大学,2012.
[21] 李苑,王丽平,李钰金,等.水产品冻结贮藏中冰晶的形成或及控制研究进展[J].食品科学,2016,37(19):277-282.
[22] SU G, RAMASWAMY H S, ZHU S, et al. Thermal characterization and ice crystal analysis in pressure shift freezing of different muscle (shrimp and porcine liver) versus conventional freezing method[J]. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 2014, 26: 40-50.
[23] 向迎春,黄佳奇,杨志坚,等.冻结方式对凡纳滨对虾贮藏中组织冰晶及品质的影响[J].食品工业科技,2018,39(5):280-287.
[24] XIN C, NIE L, CHEN H, et al. Effect of degree of substitution of carboxymethyl cellulose sodium on the state of water, rheological and baking performance of frozen bread dough[J]. Food Hydrocolloids, 2018, 80: 8-14.
[25] WANG P, YANG R, GU Z, et al. Comparative study of deterioration procedure in chemical-leavened steamed bread dough under frozen storage and freeze/thaw condition[J]. Food Chemistry, 2017, 229: 464-471.
[26] DING X, ZHANG H, WANG L, et al. Effect of barley antifreeze protein on thermal properties and water state of dough during freezing and freeze-thaw cycles[J]. Food Hydrocolloids, 2015, 47: 32-40.