水凍商品凈含量計量檢驗中存在問題與改進建議

潘乾城 盛艷 余瑋玥 勞延峰 / 上海市計量測試技術(shù)研究院

0 引言

隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人民的生活水平不斷提高，生活節(jié)奏也不斷加快，定量包裝水凍產(chǎn)品因其在烹飪時處理方便、簡單快捷，成為廣大消費者經(jīng)常選購的主流商品，其凈含量直接關(guān)系到人民群眾的切身利益，成為民生關(guān)注的熱點之一。當(dāng)前，我國的水凍商品凈含量計量檢驗按照JJF 1070-2005《定量包裝商品凈含量計量檢驗規(guī)則》開展。由于定量包裝水凍商品本身含有一定水分，并且還需要加水冷凍儲存形成一層冰衣幫助保鮮，檢測時需要對樣品先解凍，控水后稱重，同時需要控制溫度、時間，因此，使用專門的水凍商品凈含量計量檢驗裝置能夠使檢測過程更加準(zhǔn)確高效。

在實際進行水凍商品的凈含量計量檢驗中，發(fā)現(xiàn)使用現(xiàn)有的檢驗設(shè)備并按照現(xiàn)行的檢驗規(guī)則進行凈含量檢測，部分樣品會出現(xiàn)大量失水的情況，導(dǎo)致被檢樣品的凈含量準(zhǔn)確度較低。凈含量檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度影響政府計量監(jiān)督的科學(xué)公正，同時也對水凍商品的生產(chǎn)者、銷售者以及廣大消費者的合法權(quán)益造成影響。本文分析了水凍商品凈含量計量檢驗過程中樣品失水的原因，對檢驗中存在的問題進行了探討，并對檢驗方法和檢驗裝置提出了改進建議。

1 水凍商品質(zhì)量損失的原因

新鮮的水產(chǎn)品肌肉中水分含量高、組織脆弱、富含不飽和脂肪酸及可溶性蛋白質(zhì)，故而味道鮮美、口感嫩滑，但由此帶來的問題是，水產(chǎn)品相較于一般的動物肉組織更容易氧化、脫水、腐敗、不易貯藏。為了大大延長水產(chǎn)品的貨架期，提高水產(chǎn)行業(yè)的經(jīng)濟效益，使廣大內(nèi)陸地區(qū)群眾也能享受到鮮美的水產(chǎn)制品，各種保鮮技術(shù)應(yīng)運而生，而凍藏是目前最受推崇的一種保鮮方法，能夠最大程度保證食品的風(fēng)味和營養(yǎng)價值[1]。但在凍藏過程中，水產(chǎn)品會發(fā)生不可避免的質(zhì)量損失，且造成質(zhì)量損失的原因是多方面的。

1.1 冰晶與重結(jié)晶

水產(chǎn)品在冷凍過程中，水產(chǎn)品肌肉組織中蘊含的大量水分會凍結(jié)形成晶體，稱為冰晶[2]。緩慢凍結(jié)時，冰晶先在水產(chǎn)品肌肉纖維間隙中產(chǎn)生，隨著溫度降低，細胞內(nèi)部水分子透過細胞膜使細胞外冰晶變大，即細胞外凍結(jié)；在快速凍結(jié)中，溫度下降極快，細胞內(nèi)水分子在透過細胞膜之前就已經(jīng)在細胞內(nèi)形成冰晶，即細胞內(nèi)凍結(jié)[1]。

為了保證水產(chǎn)品的品質(zhì)，一般都使用快速凍結(jié)[3]，然而凍藏過程中的溫度波動，會使得細小的冰晶融解，周圍的冰晶直徑變大[4]，這就是重結(jié)晶現(xiàn)象。重結(jié)晶會加劇組織結(jié)構(gòu)的破壞，造成細胞壁受壓迫而破裂，大冰晶使細胞受到機械損傷，蛋白質(zhì)發(fā)生變性[5]。

1.2 干耗

水產(chǎn)品在凍結(jié)和凍藏的過程中都會發(fā)生重量損失，俗稱干耗。這是由于水產(chǎn)品內(nèi)部冰晶狀態(tài)的水分從凍結(jié)水產(chǎn)品表面升華而造成的[1]，干耗會使凍結(jié)的水產(chǎn)品表面出現(xiàn)異常的白色或黃色，并滲透到表層以下，影響水產(chǎn)品的外觀和品質(zhì)[2]。

1.3 組織滴液

凍結(jié)水產(chǎn)品解凍后肌肉組織中滲出的汁液稱為組織滴液[2]。這是由于在解凍過程中，肌肉組織中的冰晶融化成水，如果不能被肉質(zhì)吸收恢復(fù)到原來的狀態(tài)，這部分水分分離出來造成汁液流失。組織滴液的來源除了水分外還包括水產(chǎn)品中的可溶性蛋白質(zhì)、肌肉組織中的細胞外液和一部分內(nèi)液[1]，且滴液損失是無法避免的。

凍藏過程中的溫度波動導(dǎo)致凍融循環(huán)，促使重結(jié)晶出現(xiàn)，尤其是緩慢的溫度變化會造成更加嚴(yán)重的重結(jié)晶現(xiàn)象，加大水產(chǎn)品肌肉組織的結(jié)構(gòu)損傷。細胞水分從細胞內(nèi)轉(zhuǎn)移到細胞外，對細胞壁造成機械損傷，細胞持水力下降，肉質(zhì)間的縫隙變大，使組織滴液能通過縫隙更快地向外流出，造成更大的產(chǎn)品質(zhì)量損失[5]。

2 水凍商品凈含量計量檢驗存在的問題

水凍產(chǎn)品由于在水產(chǎn)品表面包裹了一層冰衣，能夠部分抵消外界的溫度波動，隔絕空氣，減少氧化作用和細菌微生物數(shù)量，防止因為冰晶升華造成的脫水，保證水產(chǎn)品的品相完整。

根據(jù)GB/T 40745-2021《冷凍水產(chǎn)品包冰規(guī)范》要求，水產(chǎn)品在包冰前原料的中心溫度應(yīng)低于-18 ℃，包冰完成后產(chǎn)品應(yīng)立即包裝并放入冷凍庫儲存，且保證產(chǎn)品的中心溫度低于-18 ℃[6]；GB/T 40963-2021《凍蝦仁》中規(guī)定，凍品中心溫度指標(biāo)為≤-18 ℃，產(chǎn)品應(yīng)在冷凍條件下運輸，并保持溫度不高于-15 ℃，避免擠壓與碰撞，產(chǎn)品應(yīng)儲存在不高于-18 ℃的冷庫中[7]。因此，造成水凍商品大量失水的因素必然發(fā)生在抽樣與檢驗環(huán)節(jié)中。

影響水凍商品質(zhì)量損失的因素有很多，如凍結(jié)速率、凍藏溫度、解凍速率、凍藏中溫度波動、凍融循環(huán)次數(shù)、捕撈后至凍結(jié)處理的時間跨度等，這里主要討論在水凍商品凈含量抽檢過程中造成水凍商品失水的影響因素。

2.1 水凍商品的抽樣環(huán)節(jié)

水凍商品的抽樣一般是在銷售企業(yè)的冰柜或者生產(chǎn)企業(yè)的冷庫中進行。因為抽樣人員需要在現(xiàn)場填寫抽樣單，且從抽樣現(xiàn)場到檢測實驗室通常需要2～4 h。在這個過程中，由于條件限制，通常使用塑料泡沫箱或者保溫袋進行水凍商品的保存，實際上難以達到凍品不高于-15 ℃的運輸溫度條件，所以水凍商品在進入實驗室的冰柜前一直處于緩慢升溫的過程，然后重新降溫凍藏。這樣的溫度波動會導(dǎo)致嚴(yán)重的重結(jié)晶現(xiàn)象[8]，實際在進行水凍商品凈含量檢測時，樣品至少已經(jīng)處于第2次的凍融循環(huán)中。

2.2 水凍商品的凈含量檢測方法

水凍商品凈含量檢測根據(jù)JJF 1070-2005中C.3水凍商品的檢驗方法進行。先拆除每件水凍商品樣品包裝后，單獨放入預(yù)先稱量好的帶蓋網(wǎng)篩中，再將盛有樣品的網(wǎng)篩放入解凍容器。然后將解凍用水（清潔淡水）通過接入容器底部進水口的導(dǎo)管，加入解凍容器，保持適當(dāng)流速的常流水，并使水由解凍容器的上部溢出（勿使樣品露出水面），保持水溫在20 ℃左右。對于鍍冰衣商品，使樣品表面的冰層剛好融化；其他冷凍商品的冷凍個體剛好能夠分離為止。將解凍后的樣品隨帶蓋網(wǎng)篩從解凍容器中提出，小心搖晃網(wǎng)篩以避免損壞樣品。之后將裝有解凍樣品的網(wǎng)篩傾斜放置，使其保持17°～20°的傾角，有利于排凈水分，控水2 min。控水期間應(yīng)注意不得擠壓樣品。將控水后的樣品連同網(wǎng)篩一起放在秤或者天平上稱量，并記錄結(jié)果[9]。

由此可見，凈含量檢驗規(guī)則中對水凍商品的解凍要求，實質(zhì)上是去除冰衣。查閱SC/T 3017-2004《冷凍水產(chǎn)品凈含量的測定》也有類似的要求。流水解凍法用低于25 ℃的飲用水從下至上流動，直到冰衣、冰被全部融化為止；塊冰水產(chǎn)品，在解凍過程中要翻轉(zhuǎn)幾次，直至個體間能分開即可；單凍水產(chǎn)品至冰衣全部去除，個體之間易分開時即可。噴淋解凍法用低于25 ℃的飲用水噴淋樣品，小心攪動使產(chǎn)品不被破壞，噴淋至所有可見或可觸及的冰衣全部去掉[10]。

2.3 水凍商品凈含量計量檢驗裝置的問題

按照JJF 1070-2005進行水凍商品的凈含量檢測，過程中需要經(jīng)過解凍、控水處理、人工測量溫度、時間，再對受檢樣品稱重，還要花費大量時間用于結(jié)果的計算和評定，每次檢驗的工作量大、檢驗時間長、效率低下，因此，提出應(yīng)用自動化測控技術(shù)的水凍商品凈含量計量檢驗裝置以提高水凍商品計量檢驗的效率。該裝置由稱重系統(tǒng)、解凍系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)及自動控制系統(tǒng)6個部分組成，采用可編程控制器作為集中控制核心，實現(xiàn)稱重、溫控、升降、控水、數(shù)據(jù)采樣等工序的自動控制，同時將系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)通過液晶屏顯示，實現(xiàn)人機友好界面，最后根據(jù)配套軟件中的算法獲得檢測結(jié)果，并通過打印機等外圍設(shè)備實現(xiàn)檢驗報告的輸出。整個檢驗過程由可編程控制器集中控制，無需人工干預(yù)，實現(xiàn)檢驗工作自動化[11]。

在實際使用中發(fā)現(xiàn)，該裝置的秤架大梁懸掛10個帶蓋網(wǎng)篩，能夠同時升降，一次性對1個批次的10件樣品同步解凍、控水，同時秤架大梁上的稱重傳感器能夠?qū)崟r監(jiān)測10個工位的重量變化；恒溫水槽實現(xiàn)了解凍水的溫度控制，保持在20 ℃，能夠形成穩(wěn)定的水流攪動。該裝置在提高工作效率的同時，也存在一些問題。

1）檢驗設(shè)備稱重裝置的設(shè)計測量范圍是0～3 000 g，但是由于網(wǎng)篩本身質(zhì)量在500 g左右，實際能夠測量的水凍商品質(zhì)量在2 500 g之內(nèi)，不能滿足實際檢測需求。

2）水槽是不銹鋼材質(zhì)，只能從上方觀察樣品的解凍情況，水槽深度較大，帶蓋網(wǎng)篩的篩孔比較細密，實際的觀測視野并不清晰，無法準(zhǔn)確判斷冰衣的融化情況，只能通過搖晃網(wǎng)篩的方式來確認樣品個體是否分離。

3）每個樣品之間，冰衣的厚度與解凍的程度并不相同，往往出現(xiàn)一部分商品已經(jīng)解凍，另一部分商品還未解凍的情況；由于無法準(zhǔn)確控制冰衣的融化程度，實際上水凍商品在凈含量檢測中可能被過度解凍，即冰衣融化后繼續(xù)解凍。

4）冰衣融化后水凍商品如蝦仁、貝柱的個體之間往往依然存有冰，使個體黏連，要融化這部分冰就必須繼續(xù)解凍。

上述的這些情況導(dǎo)致了本來水凍商品應(yīng)該解凍到冰層融化為止，最后卻完全解凍了，解凍過程中樣品內(nèi)部冰晶快速融化造成嚴(yán)重的組織滴液，最終導(dǎo)致被檢樣品大量失水，凈含量檢測失準(zhǔn)的情況發(fā)生。

3 水凍商品凈含量計量檢驗改進

根據(jù)前文分析，可知水凍商品在凍藏和解凍過程中必然會出現(xiàn)一定程度的質(zhì)量損失，而按照JJF 1070-2005中C.3水凍商品的檢驗方法進行凈含量檢測，解凍到冰衣融化為止，雖然能夠最大程度保證樣品質(zhì)量不會損失，但實際操作難度大，準(zhǔn)確度要求高?，F(xiàn)有的設(shè)備雖然能夠批量作業(yè)提高效率，但解凍過程不能準(zhǔn)確控制，反而更加影響了凈含量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3.1 水凍商品凈含量計量檢驗抽樣環(huán)節(jié)的改進

在討論水凍商品凈含量的檢測方法之前，首先應(yīng)當(dāng)確保水凍商品抽樣環(huán)節(jié)的可靠性。從前文可知，水產(chǎn)品在凍藏和運輸過程中發(fā)生溫度波動，會導(dǎo)致重結(jié)晶現(xiàn)象的產(chǎn)生，最終造成水產(chǎn)品的質(zhì)量損失。為了避免此類情況的發(fā)生，需要抽樣人員保證水凍商品從抽樣地點到實驗室冰柜全程的溫度符合GB/T 40963-2021中規(guī)定的不高于-15 ℃。為此，抽樣人員在抽樣時佩戴隔熱手套防止手掌溫度對水凍商品造成影響，并配備冷鏈車或者移動冰箱保證樣品在運輸途中的溫度符合要求。

3.2 水凍商品凈含量計量檢驗檢測環(huán)節(jié)的改進

從前文可知，水凍商品在解凍過程中會產(chǎn)生組織滴液，這也是造成水凍商品質(zhì)量損失的主要原因，要得到準(zhǔn)確可靠的凈含量數(shù)據(jù)，就必須控制水凍商品的解凍過程，使組織滴液量變成數(shù)據(jù)，并從現(xiàn)有檢驗規(guī)則的檢測方法以及使用其他檢測方法兩個方向討論。

3.2.1 水凍商品凈含量現(xiàn)有檢測方法的改進

水凍商品凈含量計量檢驗裝置是依據(jù)JJF 1070-2005中C.3水凍商品的檢驗方法量身定制的專用檢驗設(shè)備，要改進現(xiàn)有檢測方法，最終回歸到設(shè)備的改進。從檢驗規(guī)則可知，對水凍商品的解凍要求實質(zhì)上是去除冰衣為止，之后需要立即停止解凍，開始控水稱重。依據(jù)前文提出的水凍商品凈含量計量檢驗裝置使用中發(fā)現(xiàn)的問題，提出如下改進意見：

1）稱重裝置需要使用更大的量程以確保水凍商品3 000 g的最大稱量范圍。

2）裝置中水槽需要使用透明材料，如鋼化玻璃，網(wǎng)篩需要重新設(shè)計篩網(wǎng)孔徑，方便觀測樣品的解凍情況。

3）由于樣品冰衣厚度不同，解凍狀況不一致，10個工位需要獨立進行解凍和控水。

4） 恒溫水槽中需要在每個工位下方增加進水管，使得解凍水能通過網(wǎng)篩沖刷冰衣形成水流循環(huán)，更好地使冰衣融化。

3.2.2 水凍商品凈含量其他檢測方法

雖然前文提出了水凍商品凈含量計量檢驗裝置的幾點改進意見，但是檢驗規(guī)則中使用的水浴解凍法確實難以控制冰衣融化的程度，在此提出兩種其他的解凍方法：

1）噴淋解凍法

參考SC/T 3017-2004中采用噴淋解凍的方法[10]，使用水凍商品凈含量計量檢驗裝置的主體框架，將去除包裝的樣品放入預(yù)先稱量好的網(wǎng)篩中懸掛在稱重裝置上，將恒溫水槽改為手動控制，分多次對冰衣噴灑20 ℃的解凍水，直至冰衣融化，然后開始控水稱重。

噴淋解凍法能夠避免水凍商品在恒溫水浴環(huán)境中發(fā)生過度解凍，良好的視野能夠保證冰衣融化的程度恰到好處，檢測人員能夠及時停止解凍水的噴灑，得到冰衣剛好融化的樣品。因網(wǎng)篩已懸掛在稱重裝置上，不必移動網(wǎng)篩和樣品直接進行控水，最后利用設(shè)備的稱重裝置進行測量即可得到樣品的凈含量數(shù)據(jù)。

2）低溫解凍法

參考NY/T 3905-2021《冷凍肉解凍失水率的測定》中低溫解凍的方法，將水凍商品去除包裝放置在預(yù)先稱重的網(wǎng)篩中，然后將網(wǎng)篩懸掛在4 ℃的解凍環(huán)境中，待冰衣全部融化后，取出網(wǎng)篩控水稱重[12]。

低溫解凍法會使樣品整體緩慢升溫，最終接近4 ℃的環(huán)境溫度。不同于流水解凍法和噴淋解凍法，在冰衣融化時樣品還處于凍結(jié)狀態(tài)，低溫解凍法在冰衣融化時，樣品也已經(jīng)處于解凍的狀態(tài)。有實驗表明，相較于25 ℃水浴解凍，冰凍淡水魚在4 ℃的低溫解凍后，其微觀組織結(jié)構(gòu)較整齊致密，肌細胞之間間隙較小，細胞也較完整。較快的解凍速率會使樣品的解凍損失率上升，因為在解凍中肌肉蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變，破壞了肌肉細胞，使細胞持水力降低[13]。低溫解凍法能夠?qū)⑺畠錾唐返馁|(zhì)量損失約束在可控制的范圍內(nèi)，通過加上修正值的方式對測得的凈含量數(shù)據(jù)進行修正[14]。

4 結(jié)語

水凍商品的凈含量檢測相較于一般的商品較為特殊，樣品被一層冰衣包裹，必須去除冰衣才能得到準(zhǔn)確的凈含量數(shù)據(jù)，但是冰衣融化的同時樣品也會因解凍而失水，必須保證冰衣剛剛?cè)诨鴺悠繁旧硪廊粌鼋Y(jié)的狀態(tài)，才能得到較準(zhǔn)確的凈含量數(shù)據(jù)。水凍商品凈含量計量檢驗裝置雖然應(yīng)用了自動化技術(shù)極大地提升了水凍商品的凈含量檢測效率，但是該裝置在實際使用過程中存在一些技術(shù)問題，特別是無法有效控制冰衣的融化程度，對最終的凈含量結(jié)果造成較大的影響。

本文通過研究水凍商品發(fā)生質(zhì)量損失的原因，提出了水凍商品凈含量檢測的改進思路：從抽樣環(huán)節(jié)開始就需要進行特殊處理，保證樣品的溫度持續(xù)穩(wěn)定；通過改造水凍商品凈含量計量檢驗裝置，方便對冰衣的融化程度進行觀測，使10個工位能夠獨立解凍、控水、稱重，保證冰衣剛好融化即刻稱重；此外，引入噴淋解凍法和低溫解凍法，替代原本的流水解凍法，消除各種弊端。水凍商品是廣大消費者經(jīng)常選購的主流商品，其凈含量的計量檢測關(guān)系社會民生，需要計量行業(yè)進一步的深入研究。