冻融循环对速冻水饺品质的影响

王喜庆，郭丽，刘东琦，王鹏

绥化学院食品与制药工程学院（绥化 152000）

速冻水饺因其方便、快捷、营养丰富等优点深受消费者的青睐，但由于在冷藏、运输和销售过程中难免出现温度波动的现象，这势必将对速冻水饺的品质造成不利的影响。市售速冻水饺普遍存在抗冻能力弱、蒸煮质量差的现象，严重制约速冻水饺的发展[1-2]。因此，研究者为解决或延缓这些缺陷展开积极探索：姬晓月等[3]把γ-PGA添加到速冻饺子皮中，结果发现γ-PGA可以显著降低速冻水饺皮的最佳蒸煮时间、蒸煮损失率，抑制冰晶形成，改善面筋结构；Zhang[4]把马铃薯颗粒全粉添加到面粉中，结果发现制得的水饺皮可以有效改善速冻水饺的品质，添加量7.5%时，速冻水饺的蒸煮品质最好。

关于速冻水饺的研究多集中在产品开发[5-6]和品质改良[7-9]方面，而对于速冻水饺在冻藏过程中温度变化的研究，尤其是冻融变化对水饺皮中的水分的变化还鲜有报道。因此，以速冻水饺为研究对象，探究冻融循环对速冻水饺品质的影响，分析冻融循环导致速冻水饺品质产生变化的机理，以期找出速冻水饺在冻融变化中品质下降的原因，为速冻水饺货架期的预测及品质改良提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

金龙鱼饺子专用粉（水分11.76%、蛋白质11.82%、灰分0.42%、湿面筋30.81%，益海嘉里面粉有限责任公司）。

1.2 仪器

差示扫描量热仪（Diamond型，美国Perkin Elmer）；核磁共振仪（NM120型，上海纽迈电子科技有限公司）；冰箱（BCD-226UN型，青岛海信集团有限公司）；速冻箱（MDF-U460BR型，日本三洋公司）；针式和面机（TSK-9416型，厦口灿坤实业股份有限公司）；小型压面机（NEWAIR型，北京藤威机械有限公司）；食品搅拌机（B10-B型，江苏省如东县盛恒食品机械厂）；冷冻干燥机（PDU-1200型，日本东京理化公司）；恒温恒湿培养箱型（HWS-128型，宁波江南仪器厂）；电子天平（ME104E型，德国Sartorius仪器公司）；电热恒温鼓风干燥箱（DHG-9123A型，上海一恒科技有限公司）；质构仪（New plus，英国Stable Microsystem公司）。

1.3 试验方案

1.3.1 速冻水饺的制作方法

1.3.1.1 速冻水饺皮的制备

称取200.0±1.0 g小麦粉样品，添加小麦粉质量50%的蒸馏水，放入针式和面机中，和面时间为2 min，调节压面机的辊间距2.4 mm，反复碾压3次，然后放入保鲜袋密封，室温下静置20 min。然后将压面机的辊间距调至1.2 mm，继续压延1次，面带的最终厚度控制在1.2±0.05 mm，用直径8 cm的圆形模具切出圆形面片若干，分开置于保鲜膜上并包裹，用于包裹饺子馅使用。

1.3.1.2 速冻水饺及水饺馅的制备

将猪肉和白菜切碎，按照表1的比例混合放在钢盆内搅拌，待肉和白菜混合均匀并具有一定黏性时，即完成水饺馅的制备。取4.0±0.1 g的肉馅放在水饺皮上，将其捏合为半圆形。

表1 速冻水饺肉馅的配方

速冻水饺的制备过程：

1.3.2 冻融循环试验

将速冻后的水饺及水饺皮样品10个为1组平放入密封袋内，放置在-18 ℃冰箱内冻藏2 h，25 ℃条件下解冻1 h，这样为完成1次冻融循环，冻融次数为0，1，2，3和4次，分别记作F0，F1，F2，F3和F4。在解冻的过程中，避免阳光直射和表面空气流动的影响。

1.3.3 速冻水饺的煮制[10]

向电热锅中加入1 000 mL蒸馏水加热至沸腾，放入20个速冻水饺，待加热4 min后，每隔30 s捞出1个饺子。把捞出水饺剥去外皮，水饺剥皮放在玻璃板上，用小刀切开中心部位进行观察，白心消失即为水饺最佳蒸煮时间。在沸水中加入少量凉水继续加热，待水饺漂浮在水面上，并保持1 min，继续加入50 mL冷水，再次沸腾时，速冻水饺的蒸煮时间统一定为水饺皮的最佳蒸煮时间的基础上加2 min[11]。

1.3.4 试验方法

1.3.4.1 速冻水饺冻裂率的测定

在制得的速冻水饺中随机抽取一定数量的样品，数量在30个以上。观察水饺皮表面，有无裂痕、裂痕大小、粗细与个数，记为冻裂，按照式（1）计算。

式中：N1为有裂纹的水饺个数；N2为总水饺个数。

1.3.4.2 速冻水饺失水率的测定

将10个速冻水饺为1个测量单位，速冻后用天平称量记作M1，放入-18 ℃冰箱内冻藏，制得不同冻藏时间的速冻水饺，用天平称量记作M2，得到失水率，按照式（2）计算。

式中：M1为冷冻前质量，g；M2为冷冻后质量，g。

1.3.4.3 速冻水饺皮质构的测定

参照丁琳等[12]的方法。将1 000 mL水烧开，从冰箱中取出5张水饺皮放入沸水内，蒸煮4 min后捞出，放入水中冷却30 s后捞出。然后用滤纸吸干水饺皮表面的水分，剪切合适大小的水饺皮放置在载物台上。质构仪探头，P/35制圆柱形探头。参数设定：测前速度1.00 mm/s；测试速度0.80 mm/s测后速度0.80 mm/s；目标模式，应变位移；距离10.000 mm；应变位移70.00%；时间5.00 s；引发类型，自动（力）；引发力5.0 g；引发距离2.000 mm。

1.3.4.4 速冻水饺皮中可冻结水含量的测定

参照Lu等[13]的方法，用镊子取水饺皮中间部位制取样品。精确称取20.0±0.1 mg样品放置在铝皿底部，用压样器密封，密封空坩埚作空白对照。参数设定：氮气流速100 mL/min，温度变化速度5 ℃/min，起始温度20～-40 ℃，在-40 ℃保持5 min，-40～20 ℃。根据DSC曲线上的熔化焓变ΔH，计算可冻结水含量，按照式（3）计算。

式中：ΔH为样品热焓值；ΔH0为纯水热焓值，取334 J/g；Wt为面团总含水率。

水饺皮水分按照GB 5009.3—2016《食品中水分的测定》的直接干燥法测定。

1.3.4.5 速冻水饺皮中水分分布的测定

参考赵丹[14]的方法，利用CPMG脉冲序列测定样品的横向弛豫时间T2，以T2值分析速冻水饺皮中水分子的流动性。将样品置于永久磁场中心位置平衡1 min，与仪器温度保持一致，进行CPMG脉冲序列试验。CPMG序列采用的参数：采样带宽200，回波个数C0=2 000，重复扫描次数NS=32 s。

1.3.4.6 速冻水饺皮动态流变特性的测定

将冻藏的水饺皮在25 ℃相对湿度85%条件下解冻1 h后，称取5～7 mg水饺皮揉成圆球并放置在底板中心，选用直径50 mm的平板，平板间距设置为3 mm，多余的用刀片去除，在室温下静置10 min后用流变仪进行频率扫描。应变设置为0.2%，扫描频率为0.1～10 Hz。计算流变损耗角tanδ（G’’/G’），并且在10 Hz下对样品的流变学进行定量分析。

1.4 数据处理与统计分析

图表的绘制采用Excel，方差分析使用SPSS 17.0软件，在p＜0.05试验水平上对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 冻融循环对速冻水饺冻裂率的影响

由表2可知：随着冻融次数增加，速冻水饺的冻裂率不断上升，这主要是因为温度波动加速速冻水饺中水分转移，水饺在融化的过程中小冰晶逐渐消失，缓慢冻结过程中大冰晶逐渐增多，具体表现为水饺馅体积的增大对水饺皮产生较强的机械压力；在冻融过程中速冻水饺皮的弹性会因为失水而降低，而蛋白质的失水还会导致蛋白质大分子的解聚[15]，蛋白网状结构也遭到破坏，无法为肉馅的体积膨胀提供足够的弹性，最终导致冻裂率不断上升。

表2 冻融循环对速冻水饺冻裂率的影响

2.2 冻融循环对速冻水饺失水率的影响

由表3可知：随着冻融次数的增加，速冻水饺的失水率不断上升，这主要是因为冻融的温度变化范围较大，水饺内产生较大的温度梯度，又由于水饺内外环境中水蒸气压差的存在，水分会加速从速冻水饺内部转移到冻藏环境中，表现为水饺不断失水。同时冻融次数的增加对速冻水饺皮中的面筋结构产生破坏作用，对水分的转移起到促进作用[16-17]。

表3 冻融循环对速冻水饺失水率的影响

2.3 冻融循环对速冻水饺皮质构的影响

由表4可知：随着冻融次数增加，饺子皮的各项指标与对照组都出现显著变化（p＜0.05），其中，硬度由F0的2 006±19.22上升到F4的5 233.5±353.39，弹性由F0的0.98±0.02下降到F4的0.54±0.04。这主要是因为冻融过程产生的温度差使水饺皮中的水分转移、重结晶造成蛋白质变性引起的[18-19]，而这种影响较冻藏时间对弹性和硬度的影响更加明显，数值的变动范围也更大。咀嚼性和胶着性影响因素较多，并没有出现规律性的变化，咀嚼性在F0时最低为1 697.94±24.19，最高在F2时为2 915.07±508.80；胶着性在F1时最低为1 059.19±568.29，在F4最高为2 943.10±184.65。

表4 冻融循环对速冻水饺皮质构特的影响

2.4 冻融循环对速冻水饺皮中可冻结水含量的影响

在冻融过程中，水饺皮中的水分发生多种方式的迁移，并且不可避免地发生蒸发。水的融化焓值可以直接反映出可冻结水的总量。由表5可知：水的融化焓值呈现先增加后下降的变化趋势，说明水饺皮在冻融过程中可冻结水的总量出现变化。与F0相比，F1和F2的可冻结水含量分别增加3.77%和5.39%，说明在冻融的过程中不可冻结水向可冻结水进行转化。而F3和F4的可冻结水含量较F2分别减少0.65%和0.90%，说明多次冻融后水饺皮中总水分降低，影响可冻结水占总水分的比例，可以推断在此过程中水饺皮的水分转移主要是水分减少引起。

表5 冻融循环对速冻水饺皮中可冻结水及融化焓的影响

2.5 冻融循环对速冻水饺皮水分分布的影响

表6是不同冻融次数的速冻水饺皮中3种状态水分的对应峰面积比例。由表6可知：随着冻融次数的增加，A21呈现出先降低后增加的变化趋势。这是因为冻融循环初期水饺皮失水量较少时，水饺皮内部由于冻藏引起的低温（-18 ℃）导致大分子物质亲水性的下降，使A21的绝对面积减少，相对面积也减少，但是冻融循环后期，水饺皮失水量较大时，A21的绝对面积在减少的同时，水饺皮的总水分的绝对面积减少得更多，反而使A21的相对值增大。这是因为水饺皮中的水分散失主要是以流动性较强的自由水和半结合水为主，而与大分子亲水基团相结合的结构水，很难通过蒸发的方式与大分子物质分离。与F0相比，F1、F2的A21分别降低0.8%和1.2%，这说明A21中的水分向A22和A23转移。而F3、F4的A21较F0增加0.7%和2.3%，这主要是因为较多的半结合水和自由水扩散到冻藏环境中，使A22和A23对应的总水分下降引起。随着冻藏次数增加，水饺皮中A23的数值一直减少，从F0的5.1%±0.11%下降到F4的3.4%±0.06%，这说明水饺皮中的自由水含量在不断降低，也证实了水饺皮中的水分不断扩散进入冻藏环境。而A23中的水分为自由水，在冻融中最容易剔除[20]，因此其含量随冻融次数增加而逐渐降低。

表6 冻融循环对速冻水饺皮中3种状态水对应峰面积比例的影响

2.6 冻融循环对速冻水饺皮动态流变学特性的影响

从图1和图2可以看出，在0.1～10 Hz的振荡频率范围内，随着振荡频率增加，各组的弹性模量（G’）和黏性模量（G’’）均呈现逐渐上升的趋势，水饺皮内部产生强烈的交联作用[21]，表现为一种典型的弱凝胶动态流变学图谱。在相同频率下，水饺皮的弹性模量（G’）都大于黏性模量（G’’），说明不同冻藏时间的面团主要体现固定的特性，即面团还主要以弹性为主。此外，在同一振荡频率下，随着冻藏次数的增加，弹性模量（G’）和黏性模量（G’’）呈现下降的趋势，这主要因为冻融的温度波动会加速冰晶的生长，进而引起面团发生水分迁移，导致面筋蛋白质脱水，网络结构遭到破坏，从而引起面团的黏弹性降低。

图1 冻融循环对水饺皮弹性模量（G’）频率扫描图

图2 冻融循环对水饺皮黏性模量（G’’）频率扫描图

由表7可知，振荡频率10 Hz时，随着冻融次数增加，弹性模量（G’）和黏性模量（G’’）呈现下降趋势，差异显著（p＜0.05）；流变损耗角tanδ（G’’/G’）在0.54～0.67范围内，且随着冻融次数增加，tanδ（G’’/G’）上升，这是因为虽然黏性模量（G’’）随着冻冻融次数增加而减少，但弹性模量（G’）减少的程度更大，导致损耗角正切值逐渐增大。

表7 冻融循环对水饺皮流变学特性的影响

3 结论与讨论

与F1的速冻水饺相比，F4的速冻水饺的冻裂率和失水率都出现显著上升（p＜0.05）。随着冻藏次数增加，速冻水饺皮的质构特性中的弹性和硬度发生显著性变化，咀嚼性和胶着性没有出现规律性的变化。DSC显示可冻结水的含量冻融0次与F1、F2、F3和F4差异显著（p＜0.05），F1、F2、F3和F4之间差异不显著（p＜0.05）。NMR显示水饺皮中存在结构水、半结合水和自由水，随着冻融次数增加，A21先减少后增加、A22先增大后减少和A23逐渐降低。经过F4的速冻水饺皮的弹性模量（G’）和黏性模量（G’’）逐渐降低，呈现出假流体现象，在振动频率为10Hz时，弹性模量（G’）和黏性模量（G’’）呈现逐渐降低的变化趋势，流变损耗角tanδ（G’’/G’）则逐渐上升。

综上所述，冻融循环对速冻水饺的品质影响较大，在冻藏过程中应控制温度的稳定性，减少温度的波动频率和范围。另外，水饺皮中的水分在冻融过程中处于不断变化，总水分不断减少、可冻结水不断增加，这对探索冻融循环对速冻水饺品质的影响起到至关重要的作用。然而，水饺馅中的水分和小麦面粉的组成对速冻水饺的品质影响毋庸置疑，其两者在冻藏过程中所发生的相互作用还需进一步探究与讨论。