微波加熱對(duì)冷凍饅頭品質(zhì)特性的影響

王春霞，周國(guó)燕

(上海理工大學(xué)低溫生物與食品冷凍研究所，上海 200093)

微波加熱對(duì)冷凍饅頭品質(zhì)特性的影響

王春霞，周國(guó)燕

(上海理工大學(xué)低溫生物與食品冷凍研究所，上海 200093)

研究微波加熱對(duì)冷凍饅頭溫度、水分含量、質(zhì)構(gòu)特性等品質(zhì)特性的影響。結(jié)果表明：增大微波功率可以縮短加熱時(shí)間，對(duì)溫度變化趨勢(shì)及質(zhì)構(gòu)特性影響較小。直接微波加熱時(shí)，中火功率更利于水分的保持；饅頭表面涂水加熱和微波加蒸汽加熱延長(zhǎng)了加熱滯后期，都能減少饅頭水分的流失，改善饅頭加熱后質(zhì)構(gòu)特性，尤以微波加蒸汽加熱最為理想。因此，冷凍饅頭微波加熱的最佳條件：采用微波加蒸汽加熱方式，高火，加熱時(shí)間120s(質(zhì)量約80g饅頭)。

微波加熱；冷凍饅頭；品質(zhì)特性

數(shù)千年的傳承使中國(guó)傳統(tǒng)主食之一——饅頭融入到國(guó)人的飲食文化中，扮演著餐桌的主角，有著深厚的消費(fèi)基礎(chǔ)。據(jù)統(tǒng)計(jì)饅頭是60%以上中國(guó)消費(fèi)者的主食，占總面制食品消費(fèi)總量的30%以上，每年消費(fèi)量超過1200萬t[1]。隨著人們生活節(jié)奏加快，發(fā)達(dá)地區(qū)和大中城市中食品生產(chǎn)、貯運(yùn)、家庭或社會(huì)團(tuán)體消費(fèi)的整個(gè)“冷鏈”系統(tǒng)基本形成，冷凍饅頭因其方便性成為饅頭的主要消費(fèi)種類。微波加熱以其加熱速率快、使用方便、易于控制、干凈清潔、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等特點(diǎn)[2]成為冷凍饅頭加熱的理想選擇。

微波加熱即微波透入物料內(nèi)，與物料的極性分子相互作用，使其極性取向隨著外電磁場(chǎng)的變化而變化，致使分子急劇摩擦、碰撞，使物料內(nèi)各部分在同一瞬間獲得熱量而升溫[3]。由于微波加熱特性容易使食品加熱后內(nèi)部水分及溫度分布不均[4]，質(zhì)構(gòu)硬化[5]，造成食品品質(zhì)特質(zhì)降低。

現(xiàn)在人們?cè)絹碓阶⒅貍鹘y(tǒng)食品的研究和開發(fā)，冷凍饅頭的微波加熱受到越來越多的關(guān)注。但關(guān)于微波加熱后食品品質(zhì)下降這方面的探究不多。成堅(jiān)等[6]對(duì)不同組成、不同形狀的冷凍面制品在不同微波加熱功率下的微波加熱特性進(jìn)行了研究，分析微波加熱過程中的溫度變化規(guī)律及品質(zhì)變化情況，初步總結(jié)出食品微波加熱解凍的優(yōu)化工藝條件及部分食品的微波吸收特性，其實(shí)驗(yàn)對(duì)象為5個(gè)用微波專用錫紙包裹的饅頭，且只進(jìn)行了初級(jí)指標(biāo)測(cè)量，不夠全面。Ryynanen 等[7]對(duì)微波加熱過程中漢堡包內(nèi)溫度均勻性進(jìn)行測(cè)定和模擬。陳衛(wèi)等[8]就冷凍饅頭微波復(fù)熱過程中溫度及水分變化情況進(jìn)行了研究，分析了在微波加熱過程中冷凍饅頭口感變差的原因，但其實(shí)驗(yàn)對(duì)象為40g饅頭質(zhì)量，明顯比日常出售的商品饅頭低。林向陽等[9]應(yīng)用 MRI 技術(shù)對(duì)冷凍饅頭微波復(fù)熱過程中水分遷移情況進(jìn)行描述，研究結(jié)果表明微波-蒸汽聯(lián)合加熱可減少饅頭水分流失。Sumnu等[10]也指出克服微波加熱缺陷的一種方法是聯(lián)合其他加熱技術(shù)。趙學(xué)偉等[11]進(jìn)一步研究了100g商品饅頭微波-蒸汽聯(lián)合加熱過程中凍結(jié)饅頭溫度和水分變化，分析了不同條件對(duì)溫度和水分含量變化規(guī)律的影響。以前的研究主要集中在溫度和水分含量的變化上，未能全面描述饅頭在微波加熱過程中品質(zhì)特性的變化。本實(shí)驗(yàn)以冷凍饅頭為研究對(duì)象，從溫度分布、水分含量、質(zhì)構(gòu)特性三方面研究了微波加熱對(duì)冷凍饅頭品質(zhì)特性的影響，得到最佳加熱條件，為微波加熱在冷凍食品加熱中的應(yīng)用推廣提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

新鮮饅頭從超市購買當(dāng)天同批次蒸出的家常半球形饅頭，質(zhì)量75g左右，作為實(shí)驗(yàn)樣品。

1.2 儀器與設(shè)備

松下NN-OS21MF型微波爐 上海松下微波爐有限公司；BCD-206TD GA型冰箱 海爾電器公司；BP211D精密電子天平 德國(guó)Sartorius公司；數(shù)顯恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司；EZ eztest/ce質(zhì)構(gòu)儀 日本島津公司；研華堅(jiān)固型8路熱電偶輸入模塊(ADAM-4118)、研華轉(zhuǎn)換器模塊(ADAM-4520) 上海梓聰機(jī)電設(shè)備有限公司；Ф0.5×2型銅-康銅熱電偶(T型)常州市潞城鄉(xiāng)新河特殊電線廠。

1.3 方法

1.3.1 冷凍饅頭的制作方法

將超市購買的新鮮饅頭放置至室溫，挑選大小均勻、形狀一致的放入—18℃冷凍室中，貯存24h備用。

1.3.2 不同加熱方式

微波直接加熱：將冷凍饅頭從冷凍室取出后置入不加水的微波蒸碗中央，放入微波爐中加熱，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量。

微波加蒸汽加熱：將冷凍饅頭從冷凍室取出后置入加入200mL水的微波蒸碗，放入微波爐中加熱，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量。

微波表面涂水加熱：將冷凍饅頭從冷凍室取出后，放到水盆里沾濕，使表面濕潤(rùn)后放在蒸碗中央，放入微波爐中加熱，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量。

1.3.3 溫度的測(cè)量

將冷凍饅頭樣品從冷凍室取出后，置于微波爐(2450MHz，800W)內(nèi)轉(zhuǎn)盤中央的微波蒸碗中心進(jìn)行加熱，加熱到一個(gè)時(shí)間間隔(10s)后取出，將用于溫度信號(hào)采集的熱電偶感溫點(diǎn)放到饅頭外層、中間和中心部位進(jìn)行溫度測(cè)量。外層、中間、中心分別距離上表皮3、13、25mm。測(cè)溫平臺(tái)實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)記錄。整個(gè)測(cè)溫過程在30s內(nèi)完成[12]。測(cè)量結(jié)束后從冰箱中另取一凍結(jié)饅頭放入，加熱到2個(gè)時(shí)間間隔，按上述過程測(cè)溫。以后每次增加1個(gè)時(shí)間間隔，更換樣品進(jìn)行微波加熱過程溫度測(cè)量，直至饅頭加熱完全(即中心溫度達(dá)100℃，下同)。

1.3.4 水分含量的測(cè)定

將加熱結(jié)束時(shí)的饅頭取出后，用刀從饅頭中間切出2～10g的薄片并切碎，準(zhǔn)確稱取 2.00～5.00g 試樣置于稱量瓶中，按GB/T 5009.3—2010《食品中水分的測(cè)定》直接干燥法測(cè)定樣品的水分含量，重復(fù)3次，取平均值。

1.3.5 質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定

將加熱結(jié)束的饅頭縱切成厚度為25mm的均勻薄片，用質(zhì)構(gòu)儀P/35壓縮式探頭進(jìn)行質(zhì)構(gòu)特性分析(texture profile analysis，TPA)壓縮模式測(cè)定[13]。測(cè)前速率：2.0mm/s；測(cè)試速率：1.0mm/s；測(cè)試距離：15mm(樣品厚度的60%)；觸發(fā)力：5g；兩次壓縮時(shí)間間隔：5s[14]；數(shù)據(jù)采集速率：200pps[12]。測(cè)量指標(biāo)包括硬度、彈性、黏聚性、回復(fù)性。

1.3.6 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 13.0和Excel軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 微波加熱過程冷凍饅頭的升溫特性

2.1.1 微波加熱過程饅頭不同部位溫度變化特性

高火直接微波加熱時(shí)，饅頭不同部位(表面、中間、中心)的溫度隨微波加熱時(shí)間的變化規(guī)律如圖1所示。

圖1 微波加熱過程中冷凍饅頭不同部位溫度隨時(shí)間變化規(guī)律Fig.1 Effect of microwave heating time on temperature at different positions of steamed breads

由圖1可知，在微波加熱過程中，饅頭各部位溫度逐漸升高，但變化規(guī)律卻不一致。在加熱初期，饅頭表層吸收微波能量較多，升溫快，溫度最高；中心部位的凍結(jié)層依靠微波穿透方向上吸收的微波能和外部的熱傳導(dǎo)而逐漸升溫，存在一個(gè)加熱滯后期，升溫速率較慢，溫度最低。到復(fù)熱后期，中心部位凍結(jié)的部分已全部融化，在吸收微波時(shí)具有更高的能量密度[15]，且熱量不易散失，升溫速率劇增，溫度迅速超過表層和中間部位升至最高。表面部位因溫度升高后水分蒸發(fā)加快，減少了對(duì)微波的吸收，增加了熱量散失，升溫速率降低，溫度降至最低。即加熱到一定時(shí)間，由表面指向內(nèi)部的溫度梯度轉(zhuǎn)變成由內(nèi)部指向表面。結(jié)論與趙學(xué)偉等[11]關(guān)于微波加蒸汽條件下得到結(jié)論一致。

2.1.2 微波加熱功率對(duì)冷凍饅頭升溫特性的影響

采用高火(100%)、中高火(80%)、中火(60%)3種功率對(duì)冷凍饅頭進(jìn)行加熱，饅頭中心部位溫度變化規(guī)律如圖2所示。

圖2 不同微波功率對(duì)冷凍饅頭中心溫度變化規(guī)律的影響Fig.2 Effect of microwave power on core temperature of steamed breads

由圖2可知，微波功率對(duì)饅頭中心溫度變化影響極顯著(P=0.001)。微波功率越大，升溫速率越快，加熱時(shí)間越短。在高火加熱時(shí)，冷凍饅頭經(jīng)70s中心溫度達(dá)到100℃，加熱完全；中高火加熱時(shí)，冷凍饅頭經(jīng)90s中心溫度達(dá)到100℃；中火加熱時(shí)，冷凍饅頭經(jīng)110s中心溫度達(dá)到100℃。但微波加熱功率對(duì)饅頭中心溫度的變化趨勢(shì)影響不大，各個(gè)功率都為升溫先慢后快的大致趨勢(shì)。

2.1.3 不同微波加熱方式對(duì)冷凍饅頭升溫特性的影響

采用直接微波加熱、微波加蒸汽加熱、饅頭表面涂水加熱3種方法對(duì)冷凍饅頭進(jìn)行加熱，其中心溫度的變化趨勢(shì)如圖3所示。

圖3 不同微波加熱方式冷凍饅頭中心溫度隨時(shí)間變化曲線Fig.3 Effect of microwave heating time on core temperature of steamed breads in three different heating methods

由圖3可知，微波加熱方式對(duì)饅頭中心溫度變化影響極顯著(P=0.001)。直接微波加熱的饅頭至30s時(shí)，中心溫度開始快速上升，并在70s左右達(dá)到100℃；表面涂水后微波加熱的饅頭在40s時(shí)結(jié)束滯后期，中心溫度在90s時(shí)達(dá)到100℃；而加蒸汽微波加熱的饅頭升溫比較緩慢，到50s時(shí)剛結(jié)束滯后期，溫度于120s時(shí)達(dá)到100℃。3種加熱方式下饅頭中心溫度變化趨勢(shì)基本相同，加熱剛開始時(shí)，存在一個(gè)升溫滯后期，然后溫度迅速增加，到加熱后期升溫速率變緩。表面涂水和加蒸汽加熱兩種復(fù)熱方式下饅頭升溫滯后期較直接加熱長(zhǎng)，尤其加蒸汽加熱方式，分析是由于加熱過程前期水的加入，使微波加熱時(shí)間延長(zhǎng)。

2.2 微波加熱過程冷凍饅頭中水分含量的變化

2.2.1 微波加熱過程饅頭不同部位水分含量變化特性

直接微波加熱時(shí)，饅頭不同部位(即表面、中間、中心)水分含量隨微波加熱時(shí)間的變化規(guī)律如圖4所示。

圖4 微波直接加熱冷凍饅頭不同部位水分含量隨時(shí)間變化曲線Fig.4 Effect of microwave heating time on temperature at different positions of steamed breads in direct microwave heating method

由圖4可知，加熱開始前，饅頭各個(gè)部位水分含量存在較小差距，中心部位水分含量最低，表面水分含量最高。分析原因主要是由于饅頭冷卻過程中水分在溫度梯度作用下由內(nèi)向外轉(zhuǎn)移造成的[16]。加熱前期，因?yàn)轲z頭表面部位吸收微波能，溫度上升，水分有少量流失，中間部位和中心部位因?yàn)槲唇鈨?，水分含量基本無變化；隨著饅頭加熱滯后期結(jié)束，饅頭各部位水分含量隨加熱進(jìn)行越來越低，水分流失加劇，至解熱結(jié)束，饅頭中心部位水分流失最為嚴(yán)重，中間部位次之，表面水分流失相對(duì)較少。分析是因?yàn)殡S著加熱進(jìn)行，饅頭中心部位吸收微波能越來越多[16]，溫度升高，水分不斷蒸發(fā)外遷，表面和中心部位水分在蒸發(fā)的同時(shí)還有內(nèi)部外遷的水分的補(bǔ)充，相對(duì)損失較小。

2.2.2 微波加熱功率對(duì)冷凍饅頭中心部位水分含量變化的影響

圖5 不同微波功率條件下冷凍饅頭中心部位水分含量隨時(shí)間變化規(guī)律Fig.5 Effect of microwave power on core water content of steamed breads as a function of heating time

由圖5可知，微波功率對(duì)饅頭中心部位水分含量變化影響顯著(P=0.014)。3種微波功率條件下，隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，饅頭各部位水分含量越來越低，即水分流失越來越嚴(yán)重。在高火加熱條件下，饅頭中心部位初始水分含量為40.68%，加熱到30s時(shí)，水分開始大量流失，至解熱結(jié)束時(shí)，中心部位水分含量為25.34%；在中高火加熱條件下，饅頭中心部位初始水分含量為40.65%，加熱到40s，水分開始大量流失，至解熱結(jié)束時(shí)，中心部位水分含量為27.45%；在中火加熱條件下，饅頭中心部位初始水分含量為40.67%，加熱到50s，中心部位水分開始大量流失，至解熱結(jié)束時(shí)，中心部位水分含量為29.58%。

冷凍饅頭在高微波功率加熱下，雖然加熱時(shí)間短，但由于水分流失速率較快，最終失水量甚至高于較低功率。在低功率下受熱的時(shí)間長(zhǎng)，水分損失也較嚴(yán)重，但由于失水速率較慢，最終水分含量仍高于高功率加熱。因此，在直接微波加熱時(shí)，中火功率更利于水分的保持，得到的饅頭品質(zhì)相對(duì)較好。

2.2.3 不同微波加熱方法對(duì)中心部位冷凍饅頭水分含量變化的影響

采用直接微波加熱、微波加蒸汽加熱、饅頭表面噴水加熱3種方法對(duì)冷凍饅頭進(jìn)行微波加熱，其中心部位水分含量的變化如圖6所示。

圖6 不同微波加熱方式饅頭中心部位水分含量變化曲線Fig6 Effect of different microwave heating methods on core water content of steamed breads as a function of heating time

由圖6可知，3種微波加熱方法對(duì)饅頭中心部位水分含量變化影響有顯著差異(P=0.024)。微波直接加熱時(shí)，30s后饅頭水分含量迅速降低，至加熱結(jié)束中心部位水分流失嚴(yán)重，水分含量?jī)H為25.34%；微波表面涂水加熱時(shí)，60s后饅頭水分含量開始迅速流失，因饅頭表面水分的補(bǔ)充，一定程度上減少了中心部位水分流失，至加熱結(jié)束，水分含量降至33.48%；微波加蒸汽加熱時(shí)，90s后饅頭中心部位水分含量降低，因?yàn)槲⒉ㄕ敉胫兴粩嗍軣岙a(chǎn)生的水蒸汽的補(bǔ)充，減弱了水分的損失，至加熱結(jié)束，水分含量為37.46%，有效減少了微波加熱造成的水分流失，提高饅頭復(fù)熱后的含水量。微波加蒸汽加熱和饅頭表面涂水的方法都能夠顯著減少饅頭微波加熱過程中的水分損失，以微波加蒸汽方法更優(yōu)。

2.3 微波加熱對(duì)冷凍饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響

2.3.1 微波加熱功率對(duì)饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響

表1 不同微波功率加熱饅頭的質(zhì)構(gòu)特性Table1 Effect of microwave power on texture properties of steamed breads

由表1可知，在微波直接加熱條件下，冷凍饅頭在3種微波功率加熱完全后，其硬度、黏聚性、回復(fù)性和彈性分別相差不大，但也略有區(qū)別。微波加熱功率越大，饅頭硬度也越大，彈性、回復(fù)性也越差。反之，較低功率下，饅頭硬度相對(duì)較小，彈性、回復(fù)性較高。

饅頭質(zhì)構(gòu)特性與饅頭水分含量關(guān)系密切[17]，質(zhì)構(gòu)特性的改變主要是由于復(fù)熱過程中水分的流失，而前面研究結(jié)果表明較低微波加熱功率得到的饅頭失水的總量最小。從這一點(diǎn)分析，加熱功率對(duì)復(fù)熱后饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響存在同樣的規(guī)律，符合本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2.3.2 不同微波加熱方法對(duì)冷凍饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響

表2 不同加熱方式得到饅頭的質(zhì)構(gòu)特性Table2 Effect of different microwave heating methods on texture properties of steamed breads

由表2可知，經(jīng)微波直接加熱復(fù)熱的饅頭彈性最低，回復(fù)性最差，硬度最高。分析原因主要是微波加熱過程中水分流失所致；微波表面涂水加熱得到饅頭硬度和彈性相對(duì)微波直接加熱都較小，一定程度上改善了微波加熱后饅頭的品質(zhì)；微波加蒸汽加熱得到的饅頭硬度最小，回復(fù)性以及彈性高，更好地契合了人們對(duì)饅頭的要求，是一種理想的復(fù)熱方式。

2.4 最佳加熱條件選擇

圖7 微波加蒸汽加熱，不同微波功率隨加熱時(shí)間的水分含量變化Fig7 Effect of microwave power on water content of steamed breads as a function of heating time in microwave steaming method

造成饅頭加熱后品質(zhì)下降的一個(gè)主要原因是水分流失[18]，微波加蒸汽方式能夠有效減少微波加熱過程中的水分損失，是一種理想的加熱方式。通過比較微波加蒸汽條件下不同功率加熱時(shí)水分含量的變化得到最佳加熱條件，結(jié)果如圖7所示。不同微波功率對(duì)饅頭中心部位水分含量變化影響有顯著性差異(P=0.001)。中火加熱經(jīng)160s饅頭加熱完全，水分含量降至36.43%，需要的時(shí)間最長(zhǎng)，消耗的微波能量也較多，饅頭水分含量變化較大；中高火加熱經(jīng)140s饅頭加熱完全，水分含量降至36.98%，所需時(shí)間縮短，消耗的微波能量也較中火少，饅頭含水量變化介于中火和高火之間；高火加熱經(jīng)120s饅頭加熱完全，水分含量降為37.46%，需要的時(shí)間最短，消耗的微波能量也最少，饅頭含水量變化最小，對(duì)饅頭品質(zhì)改善效果最好。綜上，饅頭微波加熱的最佳條件是，微波加蒸汽加熱方式，加熱時(shí)間120s(80g左右饅頭)，既節(jié)約能源又保證了饅頭的品質(zhì)。

3 結(jié) 論

3.1 微波直接加熱過程中，冷凍饅頭加熱到一定時(shí)間，溫度梯度由表面指向內(nèi)部轉(zhuǎn)變成由內(nèi)部指向表面。微波功率對(duì)饅頭中心溫度變化影響極顯著(P=0.001)，增大微波功率可以縮短加熱時(shí)間，但對(duì)溫度變化趨勢(shì)影響較小。不同微波加熱方法對(duì)饅頭中心溫度變化影響也極顯著(P=0.001)，饅頭表面涂水微波加熱和微波加蒸汽加熱的加熱滯后期相對(duì)微波直接加熱較長(zhǎng)。

3.2 冷凍饅頭在微波加熱過程中各部位的水分含量變化情況為：中心部位水分流失最為嚴(yán)重，中間部位次之，表面水分流失最少。微波功率對(duì)饅頭中心部位水分含量變化影響顯著(P=0.014)。直接微波加熱時(shí)，中火功率更利于水分的保持，得到的饅頭品質(zhì)相對(duì)較好；3種微波加熱方法對(duì)饅頭中心部位水分含量變化影響有顯著差異(P=0.024)，饅頭表面涂水微波加熱和微波加蒸汽加熱二者都能減少饅頭水分的流失，尤以微波加蒸汽最優(yōu)。

3.3 微波加熱功率越大，饅頭硬度也越大，彈性、回復(fù)性也越差；饅頭表面涂水加熱和微波加蒸汽加熱都能改善饅頭加熱后質(zhì)構(gòu)特性，降低饅頭硬度，增加彈性和回復(fù)性，改善其食用品質(zhì)，以微波加蒸汽加熱的方法最為理想。

3.4 冷凍饅頭微波加熱的最佳條件：微波加蒸汽加熱方式，高火，加熱時(shí)間120s(質(zhì)量約80g饅頭)。既節(jié)約能源又保證了得到的饅頭品質(zhì)。

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Influence of Microwave Heating on Quality Characteristics of Frozen Steamed Breads

WANG Chun-xia，ZHOU Guo-yan

(Institute of Cryo-medicine and Food Refrigeration, Shanghai University of Science and Technology, Shanghai 200093, China )

The influence of microwave heating on quality characteristics of frozen steamed breads such as temperature, water content and texture properties was studied. The heating time required was shortened as the microwave power increased with only minor effect on temperature change and texture properties. For direct microwave heating, water content could be better maintained at middle fire power. However, prolonged heating lag phase was observed for other two heating methods, surface wetting followed by microwave heating and microwave steaming, and water loss reduction and improvement of texture properties of steamed breads were also achieved, especially by microwave steaming. Our results showed that the optimum conditions for microwave heating of approximately 80 g of frozen steamed breads were microwave steaming at high fire power for 120 s.

microwave heating；frozen steamed bread；quality characteristics

TS213.2

A

1002-6630(2013)03-0011-05

2011-11-30

國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目(50206013)；上海市重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目(S30503)

王春霞(1984—)，女，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称防鋬隼洳?。E-mail：wangchunxiazl@126.com