馬駿驊，陸益鋇，王 燕，陳書潔，杜童申，楊留明，楊 華,

（1.浙江萬里學(xué)院生物與環(huán)境學(xué)院，浙江寧波 315100；2.寧波海關(guān)技術(shù)中心，浙江寧波 315048；3.寧波萬力食品有限公司，浙江寧波 315300）

湯圓起源于寧波，是中國傳統(tǒng)小吃，備受廣大人群的喜愛。目前對(duì)于湯圓的研究主要集中在湯圓原料成分創(chuàng)新，改良劑添加以及貯藏條件等研究上[1]。通過改變湯圓的原料，可以生產(chǎn)出不同口味的湯圓。孔欣欣等[2]研制了一款水晶桂花速凍湯圓，該湯圓外形美觀，風(fēng)味獨(dú)特，具有較好的營養(yǎng)價(jià)值。王紹文[3]研究表明添加新型復(fù)合改良劑的糯米粉在影響糯米粉糊化特性方面具有積極作用且改善了湯圓的品質(zhì)。潘治利等[4]研究發(fā)現(xiàn)，不同的凍藏溫度對(duì)湯圓的含水率、質(zhì)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)都有不同的影響。冷凍食品在凍結(jié)期間由于干耗、冰晶生長(zhǎng)及脂肪氧化等問題，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的品質(zhì)下降，且在加工儲(chǔ)藏過程中，易發(fā)生蛋白質(zhì)變性、淀粉重結(jié)晶等一系列與水分有關(guān)的化學(xué)變化[5-7]。湯圓在凍結(jié)過程中，內(nèi)部水分子發(fā)生相變，游離水、結(jié)合水等轉(zhuǎn)變成冰晶，冰晶的形狀與大小對(duì)湯圓品質(zhì)起重要作用[8]。冰晶的生長(zhǎng)、水分的遷移、重結(jié)晶等會(huì)造成淀粉顆粒的破損及表皮的裂紋，降低湯圓的食用品質(zhì)。有研究報(bào)道水分遷移致使破損淀粉的非結(jié)晶部分進(jìn)行重結(jié)晶，且由無序轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蚪Y(jié)構(gòu)，同時(shí)自由水含量增多，嚴(yán)重降低了組織結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[9]。而湯圓在凍結(jié)過程中，起初的冷凍溫度較為關(guān)鍵，對(duì)冰晶的形成具有決定性作用[10]。如今，大多數(shù)的研究主要集中在湯圓的低溫貯藏條件上，而對(duì)湯圓的凍結(jié)過程研究相對(duì)較少。為了提升湯圓的品質(zhì)，使得湯圓在凍結(jié)過程中形成的冰晶盡可能不破壞湯圓的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，因此研究不同冷凍溫度對(duì)湯圓粉團(tuán)的品質(zhì)調(diào)控具有一定意義。

本文以實(shí)驗(yàn)室自制配方的湯圓粉團(tuán)為對(duì)象，設(shè)置不同冷凍溫度，通過測(cè)定其質(zhì)構(gòu)特性、色澤等理化指標(biāo)并結(jié)合NMR、MRI、SEM 等分析手段研究湯圓粉團(tuán)的水分分布狀態(tài)、微觀結(jié)構(gòu)變化等，揭示冷凍溫度對(duì)其品質(zhì)變化的影響及凍結(jié)過程中水分狀態(tài)的分布情況。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

水磨糯米粉 寧波市江北五橋糧油有限責(zé)任公司；紅薯淀粉、小麥淀粉、娃哈哈純凈水 購于當(dāng)?shù)爻校霍~源抗凍蛋白（簡(jiǎn)稱抗凍蛋白，AFPs）河南億勤生物科技有限公司。

TA-XT Plus 物性分析儀 美國FTC 公司；JE103電子天平 上海浦春有限公司；721G 紫外分光光度計(jì) 上海菁華科技儀器有限公司；SEM7 冷場(chǎng)高分辨掃描電鏡 日本電子株式會(huì)社；Micro MR20-025V核磁共振分析儀 上海紐邁電子科技有限公司；T40W-PT 超低溫溫度計(jì)wifi 記錄儀 華漢維有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 湯圓粉團(tuán)制作方法 湯圓粉團(tuán)采用實(shí)驗(yàn)室自制配方（糯米粉+紅薯淀粉+小麥淀粉+魚源抗凍蛋白（AFPs）。參照陳瑾[11]的方法，將原料粉與純凈水混合，調(diào)制面團(tuán)得到含水量為45%的面團(tuán)。靜置5 min平衡水分，稱量分塊，搓圓粉團(tuán)（為了減少餡料對(duì)感官評(píng)價(jià)等主觀指標(biāo)的影響，因此不包制）。

1.2.2 湯圓粉團(tuán)的煮制方法 設(shè)置電磁爐功率為1600 W，將水煮沸后，取5 個(gè)湯圓粉團(tuán)為一組放入500 mL 沸水中煮制至湯圓粉團(tuán)浮起。

1.2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 將制作完成的湯圓粉團(tuán)分別在-20、-30、-80 ℃冰箱及液氮（-196 ℃）中凍結(jié)，將超低溫溫度wifi 記錄儀尖端置于湯圓粉團(tuán)中心，直至溫度降至-18 ℃后測(cè)定透光率、失水率、質(zhì)構(gòu)、色澤等理化特性。根據(jù)冷凍曲線可知各溫度冷凍至-18 ℃的時(shí)間，設(shè)定不同的間隔時(shí)間檢測(cè)湯圓粉團(tuán)中的水分狀態(tài)及分布。-20 ℃低溫冰箱：0、10、20、40、60、100、140 min；-30 ℃低溫冰箱：0、10、20、30、40、50 min；-80 ℃：0、5、10、15、20 min；液氮（-196 ℃）凍結(jié)：0、10、20、30、40 s。

1.2.4 冷凍曲線的測(cè)定 將制作好的湯圓粉團(tuán)分別置于各低溫冰箱與液氮（浸沒）內(nèi)進(jìn)行冷凍，將超低溫溫度wifi 記錄儀尖端放于湯圓粉團(tuán)的中心部位，每隔1 s 記錄下湯圓粉團(tuán)的中心溫度，得到凍結(jié)曲線，計(jì)算各溫度冷凍至-18 ℃的時(shí)間、速率等[12]。參考Olivera 等[13]，凍結(jié)速率按照公式（1）計(jì)算，T2為樣品凍結(jié)初始溫度，T1為樣品凍結(jié)終點(diǎn)溫度（-18 ℃），（t2-t1）是凍結(jié)所需時(shí)間，v 是冷凍速率。

1.2.5 湯圓粉團(tuán)的品質(zhì)測(cè)定方法

1.2.5.1 透光率的測(cè)定 按照1.2.2 煮制湯圓粉團(tuán)，將湯圓粉團(tuán)撈起，鍋中的湯水冷卻至室溫，轉(zhuǎn)移到500 mL 容量瓶并定容至刻度線。將蒸餾水作為對(duì)照，使用紫外分光光度計(jì)在620 nm 處測(cè)定其透光率。

1.2.5.2 失水率的測(cè)定 對(duì)冷凍前的湯圓粉團(tuán)質(zhì)量進(jìn)行稱量，再稱量經(jīng)冷凍后的湯圓粉團(tuán)質(zhì)量。兩者差值即為湯圓粉團(tuán)損失的水分。按公式（2）計(jì)算失水率。

式（2）中：X-冷凍前湯圓粉團(tuán)的質(zhì)量，g；X1-冷凍后湯圓粉團(tuán)的質(zhì)量，g；ξ-速凍湯圓粉團(tuán)的失水率，%。

1.2.5.3 質(zhì)構(gòu)特性（TPA）測(cè)定 參考朱津津等[14]的方法并略作修改，將煮制后的湯圓粉團(tuán)放置于容器中，1 min 后用質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行TPA 測(cè)試。采用P/25 探頭，應(yīng)變力為0.1 N，測(cè)試速度為60 mm/min，形變量為60%，室溫下完成測(cè)定。

1.2.5.4 色澤測(cè)定 參考陳瑾[11]的方法并略作修改，使用色差儀進(jìn)行色澤測(cè)定。使用標(biāo)準(zhǔn)比色白板校正儀器，將煮制后的湯圓粉團(tuán)瀝干水分放置于載物臺(tái)，且完全覆蓋感光口，進(jìn)行測(cè)定，記錄下L*、a*、b*值。平行三組，取平均值為結(jié)果，白度計(jì)算公式參照Parraravivat 等[15]的方法。其中，L*：亮度；+a*：偏紅，-a*：偏綠；+b*：偏黃，-b*：偏藍(lán)。

1.2.5.5 湯圓粉團(tuán)的掃描電鏡分析 參考潘治利等[4]的方法并略作修改，對(duì)凍結(jié)后的湯圓粉團(tuán)進(jìn)行冷凍干燥，取截面，對(duì)樣品觀察面進(jìn)行噴金處理，并用雙面膠將其固定在樣品臺(tái)上，進(jìn)行掃描電鏡觀察拍照。

1.2.5.6 湯圓粉團(tuán)水分分布的測(cè)定 參考白潔[16]的方法并略作修改。將樣品放置于永久磁場(chǎng)射頻線圈的中心，進(jìn)行CPMG 脈沖序列掃描。且利用反演擬合軟件進(jìn)行反演，得到T2。湯圓粉團(tuán)的CPMG 實(shí)驗(yàn)采用的參數(shù)：TD=60018，NS=8，TW=1200 ms，P2=22 us，TE=0.3 ms，NECH=1000，利用儀器自帶的程序T2-InvfitGeneral 反演擬合軟件進(jìn)行反演，得到T2弛豫圖譜。

1.2.5.7 湯圓粉團(tuán)凍結(jié)過程中水分變化成像測(cè)定參考吳酉芝等[17]的方法，檢測(cè)得到成像圖。參數(shù)設(shè)置：重復(fù)時(shí)間TR=200 ms，回波時(shí)間TE=18.2 ms，單次試驗(yàn)掃描次數(shù)AVERAGE=6，將得到湯圓粉團(tuán)的T2-加權(quán)灰度圖后進(jìn)行偽彩處理。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均取平均值（平行組n≥3），采用GraphPad 軟件作圖，SPSS Statistics 軟件進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 冷凍曲線的測(cè)定

食品的凍結(jié)主要分為三個(gè)階段[18]。第一階段：由食品的初始溫度降至凍結(jié)點(diǎn)溫度，此時(shí)放出的熱量為顯熱，此熱量較小，因此這部分的曲線較陡。第二階段：食品從凍結(jié)點(diǎn)降至-5 ℃左右，此時(shí)食品放出大量的潛熱，大部分水已結(jié)成冰，凍結(jié)過程中的大部分熱量在此時(shí)放出，因此在該階段，降溫速度較慢，曲線相對(duì)平緩。第三階段：食品從-5 ℃左右溫度繼續(xù)降至儲(chǔ)藏溫度。此時(shí)放出的熱量由兩部分組成，一部分由于食品中冰的繼續(xù)降溫，另一部分是由于少量殘余的水分繼續(xù)凍結(jié)成冰，因此該階段的曲線走勢(shì)也較為陡。圖1 為冷凍粉團(tuán)各溫度的冷凍曲線，由圖可知，隨著冷凍溫度越低，從食品初始溫度降至-18 ℃所需時(shí)間越短，-196 ℃（液氮）冷凍過程中，降溫幅度最大且速度最快。

圖1 湯圓粉團(tuán)在不同溫度下的冷凍曲線Fig.1 Freezing curve of rice dumpling dough at different temperatures

由表1 可知，冷凍溫度越低，通過最大冰晶生成帶的時(shí)間則越短。通過最大冰晶生成帶的時(shí)間與生成的冰晶數(shù)量、體積等息息相關(guān)。時(shí)間越短則生成的冰晶數(shù)量越多、體積小且分布均勻，能有效減少水分遷移現(xiàn)象發(fā)生。時(shí)間越長(zhǎng)則反之，冰晶生長(zhǎng)的速度快于冰核生成的速度，體積增大，冰晶的膨脹易導(dǎo)致淀粉顆粒的損傷與蛋白質(zhì)變性，進(jìn)而影響食品品質(zhì)，破壞組織結(jié)構(gòu)，使湯圓表皮開裂。如表1 所示，-20 ℃下冷凍，凍結(jié)時(shí)間最長(zhǎng)為117.22 min，通過最大冰晶形成帶的時(shí)間為60.29 min，凍結(jié)速率為0.34 ℃/min；-30 ℃下冷凍，凍結(jié)時(shí)間為46.75 min，通過最大冰晶形成帶的時(shí)間為21.33 min，凍結(jié)速率為0.85 ℃/min；-80 ℃下冷凍，凍結(jié)時(shí)間較短為14.80 min，通過最大冰晶形成帶的時(shí)間為5.02 min，凍結(jié)速率為2.68 ℃/min；液氮冷凍下，溫度驟降，變化過快，由于溫度檢測(cè)器靈敏度有限無法測(cè)得精確時(shí)間，因此通過多次試驗(yàn)得到大致凍結(jié)時(shí)間＜0.9 min，通過最大冰晶形成帶時(shí)間＜0.6 min，凍結(jié)速率無法精確計(jì)算。根據(jù)凍結(jié)速率可分為三類[19-20]，分別為慢速凍結(jié)（0.02～0.20 ℃/min）、商業(yè)凍結(jié)（0.2～0.83 ℃/min）和快速凍結(jié)（＞0.83 ℃/min）。由此可見，-20 ℃下冷凍屬于商業(yè)凍結(jié)，-30、-80、-196 ℃（液氮）屬于快速凍結(jié)。駱麗君[12]研究了不同溫度下熟面凍結(jié)的冷凍速率，其研究中-18 ℃條件下凍結(jié)屬于慢速凍結(jié)，-30、-40 ℃下凍結(jié)屬于商業(yè)凍結(jié)，-60、-80 ℃條件下屬于快速凍結(jié)。兩種米面食品相同溫度下冷凍速率不同可能是由于湯圓中含有AFPs，能夠良好地修飾冰晶形狀、抑制重結(jié)晶，降低湯圓中水分的流動(dòng)性，提高湯圓中的微晶數(shù)量和低溫穩(wěn)定性[21]。顧玲[22]研究了不同原料粉制成的速凍湯圓粉團(tuán)在相同溫度下的冷凍曲線，結(jié)果表明純糯米粉凍結(jié)最慢、其次是雜糧粉湯圓，最快的是添加了復(fù)合添加劑的湯圓，原因是雜糧粉吸水能力強(qiáng)，而添加劑會(huì)吸附水分使未凍結(jié)相粘度上升，并減少了溶質(zhì)分子的自由體積，降低了冰晶的線生長(zhǎng)率，與本實(shí)驗(yàn)中AFPs 的添加試驗(yàn)結(jié)果基本吻合。

表1 不同冷凍溫度下湯圓粉團(tuán)的凍結(jié)時(shí)間與速率Table 1 Freezing time and rate of rice dumpling dough at different freezing temperatures

2.2 不同冷凍溫度對(duì)湯圓粉團(tuán)品質(zhì)的影響

2.2.1 不同冷凍溫度對(duì)湯圓粉團(tuán)透光率的影響 不同冷凍溫度對(duì)湯圓粉團(tuán)透光率的影響如圖2 所示。液氮及-80 ℃下冷凍后的湯圓粉團(tuán)經(jīng)煮制后湯汁透光率較高，與-30、-20 ℃冷凍有顯著差異（P＜0.05）。說明煮制后湯圓粉團(tuán)表皮掉粉率較少，可能是由于超低溫凍結(jié)，粉團(tuán)內(nèi)形成均勻細(xì)小的冰晶對(duì)淀粉顆粒無明顯損傷，而使破損淀粉率降低，煮制時(shí)流入湯汁中的粉質(zhì)顆粒較少，湯汁較為清澈，提高了食用品質(zhì)。黃忠民等[23]發(fā)現(xiàn)低溫冰箱凍結(jié)、螺旋隧道凍結(jié)和液氮凍結(jié)這3 種不同凍結(jié)方式對(duì)湯汁透光率有顯著影響，液氮凍結(jié)下湯汁中沉淀物最少，透光率最高，品質(zhì)最好，而凍結(jié)溫度較高的低溫冰箱凍結(jié)煮制時(shí)掉粉情況嚴(yán)重，導(dǎo)致透光率最低，與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符。

圖2 冷凍溫度對(duì)湯圓粉團(tuán)透光率的影響Fig.2 Effect of freezing temperature on light transmittance of rice dumpling dough

2.2.2 不同冷凍溫度對(duì)湯圓粉團(tuán)失水率的影響 圖3為不同冷凍溫度下湯圓粉團(tuán)失水率的變化。如圖所示，經(jīng)-20 ℃冷凍后的失水率為1.202%，-30 ℃下失水率為1.199%，無明顯差異（P＞0.05）。-80 ℃、液氮下的失水率分別為0.757%、0.157%，有顯著差異（P＜0.05）。由此可知，失水率隨著冷凍溫度的降低而減少，在超低溫下，失水率極低。失水率主要表征冷凍過程中水分的散失，冷凍過程中湯圓粉團(tuán)水蒸氣壓處于飽和，凍藏環(huán)境水蒸氣壓處于不飽和，由此產(chǎn)生的水蒸氣壓差，使得冰晶升華。而超低溫可能對(duì)水分子的束縛能力較大，抑制了水分遷移，減少冰晶的升華，降低了干耗損失，因此失水率較小。黃忠民等[23]研究了普通低溫冰箱、螺旋隧道凍結(jié)與液氮凍結(jié)等方式對(duì)速凍湯圓品質(zhì)的影響，其失水率大小排序?yàn)榈蜏乇鋬鼋Y(jié)＞螺旋隧道凍結(jié)＞液氮凍結(jié)，從溫度梯度上，與本實(shí)驗(yàn)結(jié)論相符。駱洋翔[24]研究了-5、-15、-25 ℃凍藏對(duì)速凍湯圓失水率的影響，結(jié)果表明失水率隨溫度降低而減小，-5 ℃凍藏溫度相對(duì)較高，樣品內(nèi)外溫度梯度較大，水分子移動(dòng)強(qiáng)，與本次結(jié)果一致。

圖3 冷凍溫度對(duì)湯圓粉團(tuán)失水率的影響Fig.3 Effect of freezing temperature on water loss rate of rice dumpling dough

2.2.3 不同冷凍溫度對(duì)湯圓粉團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響圖4 為不同冷凍溫度對(duì)湯圓粉團(tuán)彈性、膠黏性、咀嚼性的影響。由圖可知，各冷凍溫度對(duì)湯圓粉團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性無明顯規(guī)律影響。彈性：液氮冷凍條件下彈性較大與-30 ℃組有顯著差異（P＜0.05），其余組間無顯著差異（P＞0.05）；膠黏性：液氮、-20 ℃冷凍后的湯圓膠黏性較大，-30、-80 ℃冷凍下膠黏性較小且組間無顯著差異；咀嚼性：液氮冷凍后的湯圓咀嚼性較大，與其余組有顯著差異（P＜0.05）。Selomulyo 等[25]研究指出凍結(jié)過程中冰晶越大，對(duì)面團(tuán)組織結(jié)構(gòu)破壞性越強(qiáng)，嚴(yán)重影響淀粉與水的結(jié)合作用，造成樣品彈性、回復(fù)性降低。液氮凍結(jié)下冰晶形成小且均勻，彈性較大，與其結(jié)論一致。黃忠民等[23]研究發(fā)現(xiàn)，液氮凍結(jié)的湯圓彈性要顯著大于低溫冰箱凍結(jié)和螺旋隧道凍結(jié)，與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致。

圖4 冷凍溫度對(duì)湯圓粉團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響Fig.4 Effect of freezing temperature on texture characteristics of rice dumpling dough

2.2.4 不同冷凍溫度對(duì)湯圓粉團(tuán)白度的影響 不同冷凍溫度對(duì)湯圓粉團(tuán)白度的影響如圖5 所示?；炝戏壑瞥蓽珗A粉團(tuán)白度值較高，表皮白皙透亮，各冷凍溫度對(duì)其色澤無明顯影響，其結(jié)果無顯著差異（P＞0.05）。淀粉的老化會(huì)對(duì)色澤造成重要影響，老化嚴(yán)重時(shí)，湯圓表皮泛黃，影響食用品質(zhì)，但本實(shí)驗(yàn)中由于冷凍溫度較低，不易發(fā)生老化現(xiàn)象，因此白度不受冷凍溫度的影響，推測(cè)可能與原材料有關(guān)。據(jù)研究，饅頭白度與儲(chǔ)藏溫度有關(guān)，在-10～0 ℃時(shí)，隨溫度升高而降低[26]。其原因可能是由于0 ℃左右，淀粉老化速率上升，對(duì)白度產(chǎn)生影響，這與本實(shí)驗(yàn)設(shè)置溫度有較大的出入，因此結(jié)果不同。

圖5 冷凍溫度對(duì)湯圓粉團(tuán)白度的影響Fig.5 Effect of freezing temperature on whiteness of rice dumpling dough

2.2.5 不同冷凍溫度對(duì)湯圓粉團(tuán)微觀特性的影響冷凍溫度對(duì)湯圓粉團(tuán)微觀特性的影響如圖6 所示。-20 ℃凍結(jié)處理后，湯圓粉團(tuán)表皮出現(xiàn)了細(xì)小的孔洞，淀粉顆粒間結(jié)構(gòu)分散，可能是由于凍結(jié)過程中產(chǎn)生了大量冰晶且體積較大，湯圓粉團(tuán)表皮組織被破壞。-30、-80 ℃條件下冷凍后的湯圓粉團(tuán)觀察面淀粉顆粒完整，連接較為緊湊且無明顯孔縫，可能是由于冷凍速率增快，未形成具有破壞性的大冰晶，結(jié)構(gòu)組織較為完整。液氮冷凍下，冷凍速率過快，冰晶快速通過最大冰晶生成帶，粉團(tuán)內(nèi)部淀粉顆粒排布緊密、且相對(duì)平整，結(jié)構(gòu)組織致密，優(yōu)于前者組。劉燕[27]研究了液氮、螺旋隧道、-40 ℃冰箱三種不同溫度凍結(jié)對(duì)魚丸內(nèi)部冰晶的分布情況，結(jié)果表明液氮凍結(jié)組冰晶顆粒小，為桿狀，分布均勻，其余兩組形成的冰晶均大小不一且分布散亂，側(cè)面反映了對(duì)組織的破壞程度大，與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致。有研究報(bào)道，凍藏溫度越高且時(shí)間越久，淀粉顆粒個(gè)體越易出現(xiàn)差異，破損淀粉嵌入組織結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重影響食品質(zhì)構(gòu)特性[28]。

2.2.6 不同冷凍溫度對(duì)湯圓粉團(tuán)水分分布的影響在湯圓凍結(jié)過程中內(nèi)部水分發(fā)生變化，冰晶的產(chǎn)生會(huì)影響湯圓的質(zhì)量。而低場(chǎng)核磁共振技術(shù)能夠在不損傷組織的情況下，直觀地表現(xiàn)出水分狀態(tài)，能夠有效反映水分遷移情況。圖7 表示湯圓粉團(tuán)在不同冷凍溫度下T2圖譜的變化，由圖7 可知T2圖譜中主要有3 個(gè)特征峰。T21代表結(jié)合水，能與蛋白質(zhì)大分子表面極性基團(tuán)相緊密結(jié)合[29]。T22代表多層水，能與粉團(tuán)中糖類、淀粉等組分相結(jié)合，其結(jié)合力較弱但強(qiáng)于自由水[30]。T23代表自由水，不與任何組分相結(jié)合，流動(dòng)性最強(qiáng)[31]。由圖7 可知，湯圓T21幅度峰值隨著冷凍時(shí)間的增加而增大，T22幅度峰值隨著冷凍時(shí)間增加而減小，T23自由水在未冷凍時(shí)具有較小幅度峰值，后續(xù)隨著冷凍時(shí)間增加不斷減小趨于為0。信號(hào)幅度降低說明水分活度下降，自由水被凍結(jié)轉(zhuǎn)換為多層水，多層水遷移轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)合水，使得T21增大，T22、T23減小，該結(jié)果與白潔[16]研究一致。可能是由于在水分凍結(jié)過程中，多層水遇冷轉(zhuǎn)變?yōu)檫^冷水，過冷水的流動(dòng)性類似于同大分子物質(zhì)相結(jié)合的水，弛豫性質(zhì)相同，故而導(dǎo)致多層水遷移轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)合水。從圖中可以看出在不同冷凍溫度下冷凍時(shí)間最長(zhǎng)時(shí)，液氮40 s 時(shí)其T21大于其余3 組?？赡苁怯捎谝旱鋮s過程快，時(shí)間短，外部溫度較低，而內(nèi)部溫度分布不均勻引起，內(nèi)部溫度均勻穩(wěn)定性低于低溫冰箱冷凍。且當(dāng)每組冷凍時(shí)間最長(zhǎng)時(shí)，冷凍溫度越低，T22越小，可能是已轉(zhuǎn)為冰晶的多層水由于低溫造成不同程度的冷凍干耗，溫度越低，干耗損失越大。有研究表明面團(tuán)中深層結(jié)合水的含量增大有利于抑制冷凍面團(tuán)中冰晶的生成，能有效提高生產(chǎn)質(zhì)量[17]。有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道水分遷移與溫度波動(dòng)有較大關(guān)聯(lián)，溫度發(fā)生波動(dòng)變化使得結(jié)合水氫鍵不再牢固，結(jié)合水向多層水遷移，多層水則向自由水方向遷移使得冰晶生長(zhǎng)，湯圓粉團(tuán)失水率增大，干耗加重[4]。

2.2.7 不同冷凍溫度下湯圓粉團(tuán)水分凍結(jié)成像變化圖8 為不同冷凍溫度過程中水分凍結(jié)成像的變化。由于不同溫度中心點(diǎn)到達(dá)-18 ℃的時(shí)間不一致，因此其選取時(shí)間間隔點(diǎn)也有所不同。MRI（核磁共振成像）技術(shù)可以在不損壞樣品組織的情況下，準(zhǔn)確地反映出其水分的分布。如圖所見，測(cè)定了各溫度下不同階段湯圓粉團(tuán)的氫質(zhì)子密度圖像（1HMRI），圖像彩色區(qū)域越亮說明信號(hào)越強(qiáng)，氫質(zhì)子密度較高，反之則信號(hào)較弱且密度低。由圖可知，水分在凍結(jié)過程中并非均勻有規(guī)律。冷凍前期，湯圓粉團(tuán)未凍結(jié)，圖像中彩色明顯，充滿了液態(tài)可移動(dòng)的水分子。冷凍中期，彩色逐漸消失，水分子從外部開始凍結(jié)，圖中外圈有彩色存在可能是由于檢測(cè)過程需要一定時(shí)間，導(dǎo)致外部表皮開始融化。冷凍后期幾乎檢測(cè)不到信號(hào)，圖中亮色消失，說明湯圓粉團(tuán)中幾乎沒有液態(tài)水分子存在。觀察圖8A～圖8C 可知，冷凍時(shí)間相同均為20 min時(shí)，溫度越低則凍結(jié)效果越好，氫質(zhì)子密度低。該檢測(cè)結(jié)果揭示了凍結(jié)過程中微觀上水分的分布情況，對(duì)探討冰晶分布對(duì)速凍食品的影響有一定意義。吳酉芝等[17]運(yùn)用MRI 圖像顯示了面團(tuán)的解凍過程，溫度過低檢測(cè)不到信號(hào)，圖像接近全黑色，未有亮色在其中，隨著溫度上升直至完全解凍，白色越來越鮮明，氫質(zhì)子自由度增大，與本實(shí)驗(yàn)圖像規(guī)律一致。孟可心[32]研究了亞凍結(jié)溫度對(duì)面團(tuán)水分分布的影響，研究表明亞凍結(jié)溫度（-9、-12 ℃）面團(tuán)的氫質(zhì)子密度圖像較其余溫度（4、0、-3、-6 ℃）面團(tuán)的亮度低，與本實(shí)驗(yàn)相同冷凍時(shí)間下溫度越低氫質(zhì)子密度越低的結(jié)論基本一致。

圖8 不同冷凍溫度下湯圓粉團(tuán)水分凍結(jié)成像的變化Fig.8 Changes of water freezing imaging of rice dumpling dough at different freezing temperatures

3 結(jié)論

由本實(shí)驗(yàn)可知，不同冷凍溫度對(duì)湯圓粉團(tuán)品質(zhì)有一定的影響。冷凍溫度越低，凍結(jié)速率越快，失水率越低，透光率越高，白度無明顯變化，質(zhì)構(gòu)變化較小。從微觀角度，與低溫冰箱相比液氮凍結(jié)下整體最為完整，淀粉顆粒連接緊湊，受冰晶影響小。在冷凍過程中，水分活度下降，自由水被凍結(jié)轉(zhuǎn)換為多層水，多層水遷移轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)合水，T21增大，T22、T23減小。且冷凍時(shí)間越長(zhǎng)，液態(tài)水分子越少，氫質(zhì)子密度越低。綜上所述，凍結(jié)效果優(yōu)劣排序?yàn)椋阂旱?80 ℃＞-30 ℃＞-20 ℃。液氮作為一種新型冷凍技術(shù)，目前廣泛應(yīng)用于食品保藏中且效果較好，但由于其成本較高，應(yīng)用的食品種類較少。從實(shí)際應(yīng)用考慮，初始冷凍溫度應(yīng)不高于-30 ℃，由此可改善湯圓凍藏過程中的裂變情況。本文可為速凍米面制品冷凍保藏提供一定理論支持。