潘乾城 盛艳 余玮玥 劳延峰 / 上海市计量测试技术研究院

0 引言

随着我国社会经济的快速发展，人民的生活水平不断提高，生活节奏也不断加快，定量包装水冻产品因其在烹饪时处理方便、简单快捷，成为广大消费者经常选购的主流商品，其净含量直接关系到人民群众的切身利益，成为民生关注的热点之一。当前，我国的水冻商品净含量计量检验按照JJF 1070-2005《定量包装商品净含量计量检验规则》开展。由于定量包装水冻商品本身含有一定水分，并且还需要加水冷冻储存形成一层冰衣帮助保鲜，检测时需要对样品先解冻，控水后称重，同时需要控制温度、时间，因此，使用专门的水冻商品净含量计量检验装置能够使检测过程更加准确高效。

在实际进行水冻商品的净含量计量检验中，发现使用现有的检验设备并按照现行的检验规则进行净含量检测，部分样品会出现大量失水的情况，导致被检样品的净含量准确度较低。净含量检测结果的准确度影响政府计量监督的科学公正，同时也对水冻商品的生产者、销售者以及广大消费者的合法权益造成影响。本文分析了水冻商品净含量计量检验过程中样品失水的原因，对检验中存在的问题进行了探讨，并对检验方法和检验装置提出了改进建议。

1 水冻商品质量损失的原因

新鲜的水产品肌肉中水分含量高、组织脆弱、富含不饱和脂肪酸及可溶性蛋白质，故而味道鲜美、口感嫩滑，但由此带来的问题是，水产品相较于一般的动物肉组织更容易氧化、脱水、腐败、不易贮藏。为了大大延长水产品的货架期，提高水产行业的经济效益，使广大内陆地区群众也能享受到鲜美的水产制品，各种保鲜技术应运而生，而冻藏是目前最受推崇的一种保鲜方法，能够最大程度保证食品的风味和营养价值[1]。但在冻藏过程中，水产品会发生不可避免的质量损失，且造成质量损失的原因是多方面的。

1.1 冰晶与重结晶

水产品在冷冻过程中，水产品肌肉组织中蕴含的大量水分会冻结形成晶体，称为冰晶[2]。缓慢冻结时，冰晶先在水产品肌肉纤维间隙中产生，随着温度降低，细胞内部水分子透过细胞膜使细胞外冰晶变大，即细胞外冻结；在快速冻结中，温度下降极快，细胞内水分子在透过细胞膜之前就已经在细胞内形成冰晶，即细胞内冻结[1]。

为了保证水产品的品质，一般都使用快速冻结[3]，然而冻藏过程中的温度波动，会使得细小的冰晶融解，周围的冰晶直径变大[4]，这就是重结晶现象。重结晶会加剧组织结构的破坏，造成细胞壁受压迫而破裂，大冰晶使细胞受到机械损伤，蛋白质发生变性[5]。

1.2 干耗

水产品在冻结和冻藏的过程中都会发生重量损失，俗称干耗。这是由于水产品内部冰晶状态的水分从冻结水产品表面升华而造成的[1]，干耗会使冻结的水产品表面出现异常的白色或黄色，并渗透到表层以下，影响水产品的外观和品质[2]。

1.3 组织滴液

冻结水产品解冻后肌肉组织中渗出的汁液称为组织滴液[2]。这是由于在解冻过程中，肌肉组织中的冰晶融化成水，如果不能被肉质吸收恢复到原来的状态，这部分水分分离出来造成汁液流失。组织滴液的来源除了水分外还包括水产品中的可溶性蛋白质、肌肉组织中的细胞外液和一部分内液[1]，且滴液损失是无法避免的。

冻藏过程中的温度波动导致冻融循环，促使重结晶出现，尤其是缓慢的温度变化会造成更加严重的重结晶现象，加大水产品肌肉组织的结构损伤。细胞水分从细胞内转移到细胞外，对细胞壁造成机械损伤，细胞持水力下降，肉质间的缝隙变大，使组织滴液能通过缝隙更快地向外流出，造成更大的产品质量损失[5]。

2 水冻商品净含量计量检验存在的问题

水冻产品由于在水产品表面包裹了一层冰衣，能够部分抵消外界的温度波动，隔绝空气，减少氧化作用和细菌微生物数量，防止因为冰晶升华造成的脱水，保证水产品的品相完整。

根据GB/T 40745-2021《冷冻水产品包冰规范》要求，水产品在包冰前原料的中心温度应低于-18 ℃，包冰完成后产品应立即包装并放入冷冻库储存，且保证产品的中心温度低于-18 ℃[6]；GB/T 40963-2021《冻虾仁》中规定，冻品中心温度指标为≤-18 ℃，产品应在冷冻条件下运输，并保持温度不高于-15 ℃，避免挤压与碰撞，产品应储存在不高于-18 ℃的冷库中[7]。因此，造成水冻商品大量失水的因素必然发生在抽样与检验环节中。

影响水冻商品质量损失的因素有很多，如冻结速率、冻藏温度、解冻速率、冻藏中温度波动、冻融循环次数、捕捞后至冻结处理的时间跨度等，这里主要讨论在水冻商品净含量抽检过程中造成水冻商品失水的影响因素。

2.1 水冻商品的抽样环节

水冻商品的抽样一般是在销售企业的冰柜或者生产企业的冷库中进行。因为抽样人员需要在现场填写抽样单，且从抽样现场到检测实验室通常需要2～4 h。在这个过程中，由于条件限制，通常使用塑料泡沫箱或者保温袋进行水冻商品的保存，实际上难以达到冻品不高于-15 ℃的运输温度条件，所以水冻商品在进入实验室的冰柜前一直处于缓慢升温的过程，然后重新降温冻藏。这样的温度波动会导致严重的重结晶现象[8]，实际在进行水冻商品净含量检测时，样品至少已经处于第2次的冻融循环中。

2.2 水冻商品的净含量检测方法

水冻商品净含量检测根据JJF 1070-2005中C.3水冻商品的检验方法进行。先拆除每件水冻商品样品包装后，单独放入预先称量好的带盖网筛中，再将盛有样品的网筛放入解冻容器。然后将解冻用水（清洁淡水）通过接入容器底部进水口的导管，加入解冻容器，保持适当流速的常流水，并使水由解冻容器的上部溢出（勿使样品露出水面），保持水温在20 ℃左右。对于镀冰衣商品，使样品表面的冰层刚好融化；其他冷冻商品的冷冻个体刚好能够分离为止。将解冻后的样品随带盖网筛从解冻容器中提出，小心摇晃网筛以避免损坏样品。之后将装有解冻样品的网筛倾斜放置，使其保持17°～20°的倾角，有利于排净水分，控水2 min。控水期间应注意不得挤压样品。将控水后的样品连同网筛一起放在秤或者天平上称量，并记录结果[9]。

由此可见，净含量检验规则中对水冻商品的解冻要求，实质上是去除冰衣。查阅SC/T 3017-2004《冷冻水产品净含量的测定》也有类似的要求。流水解冻法用低于25 ℃的饮用水从下至上流动，直到冰衣、冰被全部融化为止；块冰水产品，在解冻过程中要翻转几次，直至个体间能分开即可；单冻水产品至冰衣全部去除，个体之间易分开时即可。喷淋解冻法用低于25 ℃的饮用水喷淋样品，小心搅动使产品不被破坏，喷淋至所有可见或可触及的冰衣全部去掉[10]。

2.3 水冻商品净含量计量检验装置的问题

按照JJF 1070-2005进行水冻商品的净含量检测，过程中需要经过解冻、控水处理、人工测量温度、时间，再对受检样品称重，还要花费大量时间用于结果的计算和评定，每次检验的工作量大、检验时间长、效率低下，因此，提出应用自动化测控技术的水冻商品净含量计量检验装置以提高水冻商品计量检验的效率。该装置由称重系统、解冻系统、升降系统、温控系统、软件系统及自动控制系统6个部分组成，采用可编程控制器作为集中控制核心，实现称重、温控、升降、控水、数据采样等工序的自动控制，同时将系统采集到的数据通过液晶屏显示，实现人机友好界面，最后根据配套软件中的算法获得检测结果，并通过打印机等外围设备实现检验报告的输出。整个检验过程由可编程控制器集中控制，无需人工干预，实现检验工作自动化[11]。

在实际使用中发现，该装置的秤架大梁悬挂10个带盖网筛，能够同时升降，一次性对1个批次的10件样品同步解冻、控水，同时秤架大梁上的称重传感器能够实时监测10个工位的重量变化；恒温水槽实现了解冻水的温度控制，保持在20 ℃，能够形成稳定的水流搅动。该装置在提高工作效率的同时，也存在一些问题。

1）检验设备称重装置的设计测量范围是0～3 000 g，但是由于网筛本身质量在500 g左右，实际能够测量的水冻商品质量在2 500 g之内，不能满足实际检测需求。

2）水槽是不锈钢材质，只能从上方观察样品的解冻情况，水槽深度较大，带盖网筛的筛孔比较细密，实际的观测视野并不清晰，无法准确判断冰衣的融化情况，只能通过摇晃网筛的方式来确认样品个体是否分离。

3）每个样品之间，冰衣的厚度与解冻的程度并不相同，往往出现一部分商品已经解冻，另一部分商品还未解冻的情况；由于无法准确控制冰衣的融化程度，实际上水冻商品在净含量检测中可能被过度解冻，即冰衣融化后继续解冻。

4）冰衣融化后水冻商品如虾仁、贝柱的个体之间往往依然存有冰，使个体黏连，要融化这部分冰就必须继续解冻。

上述的这些情况导致了本来水冻商品应该解冻到冰层融化为止，最后却完全解冻了，解冻过程中样品内部冰晶快速融化造成严重的组织滴液，最终导致被检样品大量失水，净含量检测失准的情况发生。

3 水冻商品净含量计量检验改进

根据前文分析，可知水冻商品在冻藏和解冻过程中必然会出现一定程度的质量损失，而按照JJF 1070-2005中C.3水冻商品的检验方法进行净含量检测，解冻到冰衣融化为止，虽然能够最大程度保证样品质量不会损失，但实际操作难度大，准确度要求高。现有的设备虽然能够批量作业提高效率，但解冻过程不能准确控制，反而更加影响了净含量数据的准确性。

3.1 水冻商品净含量计量检验抽样环节的改进

在讨论水冻商品净含量的检测方法之前，首先应当确保水冻商品抽样环节的可靠性。从前文可知，水产品在冻藏和运输过程中发生温度波动，会导致重结晶现象的产生，最终造成水产品的质量损失。为了避免此类情况的发生，需要抽样人员保证水冻商品从抽样地点到实验室冰柜全程的温度符合GB/T 40963-2021中规定的不高于-15 ℃。为此，抽样人员在抽样时佩戴隔热手套防止手掌温度对水冻商品造成影响，并配备冷链车或者移动冰箱保证样品在运输途中的温度符合要求。

3.2 水冻商品净含量计量检验检测环节的改进

从前文可知，水冻商品在解冻过程中会产生组织滴液，这也是造成水冻商品质量损失的主要原因，要得到准确可靠的净含量数据，就必须控制水冻商品的解冻过程，使组织滴液量变成数据，并从现有检验规则的检测方法以及使用其他检测方法两个方向讨论。

3.2.1 水冻商品净含量现有检测方法的改进

水冻商品净含量计量检验装置是依据JJF 1070-2005中C.3水冻商品的检验方法量身定制的专用检验设备，要改进现有检测方法，最终回归到设备的改进。从检验规则可知，对水冻商品的解冻要求实质上是去除冰衣为止，之后需要立即停止解冻，开始控水称重。依据前文提出的水冻商品净含量计量检验装置使用中发现的问题，提出如下改进意见：

1）称重装置需要使用更大的量程以确保水冻商品3 000 g的最大称量范围。

2）装置中水槽需要使用透明材料，如钢化玻璃，网筛需要重新设计筛网孔径，方便观测样品的解冻情况。

3）由于样品冰衣厚度不同，解冻状况不一致，10个工位需要独立进行解冻和控水。

4） 恒温水槽中需要在每个工位下方增加进水管，使得解冻水能通过网筛冲刷冰衣形成水流循环，更好地使冰衣融化。

3.2.2 水冻商品净含量其他检测方法

虽然前文提出了水冻商品净含量计量检验装置的几点改进意见，但是检验规则中使用的水浴解冻法确实难以控制冰衣融化的程度，在此提出两种其他的解冻方法：

1）喷淋解冻法

参考SC/T 3017-2004中采用喷淋解冻的方法[10]，使用水冻商品净含量计量检验装置的主体框架，将去除包装的样品放入预先称量好的网筛中悬挂在称重装置上，将恒温水槽改为手动控制，分多次对冰衣喷洒20 ℃的解冻水，直至冰衣融化，然后开始控水称重。

喷淋解冻法能够避免水冻商品在恒温水浴环境中发生过度解冻，良好的视野能够保证冰衣融化的程度恰到好处，检测人员能够及时停止解冻水的喷洒，得到冰衣刚好融化的样品。因网筛已悬挂在称重装置上，不必移动网筛和样品直接进行控水，最后利用设备的称重装置进行测量即可得到样品的净含量数据。

2）低温解冻法

参考NY/T 3905-2021《冷冻肉解冻失水率的测定》中低温解冻的方法，将水冻商品去除包装放置在预先称重的网筛中，然后将网筛悬挂在4 ℃的解冻环境中，待冰衣全部融化后，取出网筛控水称重[12]。

低温解冻法会使样品整体缓慢升温，最终接近4 ℃的环境温度。不同于流水解冻法和喷淋解冻法，在冰衣融化时样品还处于冻结状态，低温解冻法在冰衣融化时，样品也已经处于解冻的状态。有实验表明，相较于25 ℃水浴解冻，冰冻淡水鱼在4 ℃的低温解冻后，其微观组织结构较整齐致密，肌细胞之间间隙较小，细胞也较完整。较快的解冻速率会使样品的解冻损失率上升，因为在解冻中肌肉蛋白质结构改变，破坏了肌肉细胞，使细胞持水力降低[13]。低温解冻法能够将水冻商品的质量损失约束在可控制的范围内，通过加上修正值的方式对测得的净含量数据进行修正[14]。

4 结语

水冻商品的净含量检测相较于一般的商品较为特殊，样品被一层冰衣包裹，必须去除冰衣才能得到准确的净含量数据，但是冰衣融化的同时样品也会因解冻而失水，必须保证冰衣刚刚融化而样品本身依然冻结的状态，才能得到较准确的净含量数据。水冻商品净含量计量检验装置虽然应用了自动化技术极大地提升了水冻商品的净含量检测效率，但是该装置在实际使用过程中存在一些技术问题，特别是无法有效控制冰衣的融化程度，对最终的净含量结果造成较大的影响。

本文通过研究水冻商品发生质量损失的原因，提出了水冻商品净含量检测的改进思路：从抽样环节开始就需要进行特殊处理，保证样品的温度持续稳定；通过改造水冻商品净含量计量检验装置，方便对冰衣的融化程度进行观测，使10个工位能够独立解冻、控水、称重，保证冰衣刚好融化即刻称重；此外，引入喷淋解冻法和低温解冻法，替代原本的流水解冻法，消除各种弊端。水冻商品是广大消费者经常选购的主流商品，其净含量的计量检测关系社会民生，需要计量行业进一步的深入研究。