傳統(tǒng)米制松糕的貨架期預(yù)測模型研究.pdf

1、傳統(tǒng)食品(糕點)是具有獨特風(fēng)味特色的民族產(chǎn)品，如何對傳統(tǒng)食品的品質(zhì)進行有效的控制，保持產(chǎn)品的新鮮度，是傳統(tǒng)食品工業(yè)化生產(chǎn)需要解決的關(guān)鍵性問題，也是困擾生產(chǎn)者的一個重要技術(shù)難題，同時引發(fā)的米制品安全問題也是消費者最為關(guān)注的核心。本文以微生物指標(biāo)和淀粉回生指標(biāo)為主要依據(jù)，建立高水分食品的貨架期預(yù)測模型和方法，為高水分米制食品生產(chǎn)、流通和銷售過程中的品質(zhì)和安全監(jiān)督提供理論依據(jù)和技術(shù)支持，指導(dǎo)食品的工業(yè)化生產(chǎn)。 首先通過研究米制松糕的理

2、化特性及貯存穩(wěn)定性，確定影響米制松糕貨架期的關(guān)鍵性因素是微生物的腐敗變質(zhì)和淀粉的回生。新鮮松糕的水分含量39.5％，水分活度為0.92，pH值接近中性，因而適合多種腐敗微生物的增殖，根據(jù)國家糕點銷售標(biāo)準(zhǔn)，判斷米制松糕的貨架期為3天；在貯存過程中松糕的水分含量逐漸減小，持水性、總水溶物和水溶性淀粉含量逐漸降低;從生理學(xué)的角度出發(fā)，分析松糕貯存中體外消化特性的變化，結(jié)果表明，慢消化淀粉和抗性淀粉含量逐漸增加，快消化淀粉含量逐漸降低；利用物性

3、儀分析測定松糕的質(zhì)構(gòu)特征，結(jié)果表明：硬度、粘性和咀嚼性在貯存期間逐漸增加。 微生物容易滋生是影響松糕貨架期的主要因素。本實驗對米制松糕初始菌相的構(gòu)成及菌相在貯存中的變化進行了分析，并且對導(dǎo)致腐敗的主要微生物進行了初步的分離和鑒定。研究表明，隨著貯存時間的延長，松糕中優(yōu)勢腐敗菌發(fā)生了變化，新鮮的松糕中以葡萄球菌屬(staphylococci)為主要優(yōu)勢菌群，存放3天后的松糕中以芽孢桿菌屬(bacilli)為主。經(jīng)分離鑒定的優(yōu)勢細菌

4、主要有短芽孢桿菌(Bacillusbrevis)、枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)、表皮葡萄球菌(S.epidermidis)和金黃色葡萄球菌(S。aureus)；分離鑒定的霉菌主要是黃綠青霉(Penicilliumcitreoviride)和桔青霉(Penicilliumcitrinum)。米制松糕中腐敗菌的種類簡單，主要是由于米制松糕熟制過程中的高溫殺滅了絕大部分微生物而造成的，米制松糕中腐敗菌的來源主要是產(chǎn)品熟制后

5、，在后續(xù)的包裝、流通、貯存過程中的二次污染造成的。芽孢桿菌屬主要來源于原料中的芽孢污染。 應(yīng)用微生物預(yù)測技術(shù)(PredictiveMicrobiologyTechnology)，研究米制松糕中腐敗微生物的生長、殘存特性，建立環(huán)境因素與微生物生長之間的預(yù)測模型，在此基礎(chǔ)上對米制松糕的貨架期進行預(yù)測。根據(jù)Gompertz函數(shù)和Logistic函數(shù)建立了不同溫度條件下腐敗微生物在松糕中的生長曲線和模型。結(jié)果表明，建立的數(shù)學(xué)模型能很好的

6、預(yù)測特定腐敗微生物在20℃、25℃和30℃下的生長狀態(tài)；應(yīng)用Belehradek模型建立了特定腐敗微生物隨溫度變化的動力學(xué)模型；根據(jù)Gompertz模型和Logistic模型計算出不同溫度下的動力學(xué)參數(shù)，依據(jù)腐敗微生物生長模型，判斷20℃-30℃松糕的微生物生長規(guī)律。結(jié)果表明，特定腐敗微生物動力學(xué)模型可以快速可靠的實時預(yù)測松糕的腐敗程度，保證產(chǎn)品的品質(zhì)和安全性。 將偏最小二乘回歸方法(PartialLeastSquare)應(yīng)用到

7、微生物生長動力學(xué)建模分析中，研究不同溫度和水分活度條件下黃綠青霉和桔青霉在松糕中的生長情況，建立了青霉在松糕中生長的預(yù)測模型。研究發(fā)現(xiàn)，黃綠青霉和桔青霉的生長速率隨著溫度的升高而增加，水分活度越高，黃綠青霉和桔青霉的生長速率越快：黃綠青霉和桔青霉的延滯時間隨著溫度的升高而減少，當(dāng)水分活度增加時，延滯時間隨之減少。在溫度15-30℃、aw0.80-0.90范圍內(nèi)，應(yīng)用響應(yīng)面分析的方法，建立了溫度和水分活度與青霉生長速率和延滯時間之間的數(shù)學(xué)

8、模型。 通過對米制松糕貯存過程的熱特性和結(jié)晶特性的研究，探討松糕的老化機理，研究結(jié)果表明，淀粉老化是糊化淀粉分子形成有規(guī)律排列的結(jié)晶化過程，并得出以下結(jié)論：從樣品的粘度特性分析可知，松糕的峰值粘度、低谷粘度、崩解值、最終粘度和回復(fù)值隨貯存時間的延長逐漸增大，峰值時間隨貯存時間的延長而逐漸減少，糊化溫度降低；通過熱力學(xué)性質(zhì)的分析可知，早期的重結(jié)晶(晶核)融化頂點溫度TP為52.331℃，略高于后期的重結(jié)晶融化頂點溫度，隨著儲藏時間

9、的延長，融化支鏈淀粉重結(jié)晶所需的熱焓△H由0.747J/g增加到1.352J/g，表明支鏈淀粉重結(jié)晶含量，即回生程度增加；松糕淀粉主要的紅外光譜帶主要集中在1153cm-1、1082cm-1、1047cm-1、1022cm-1、930cm-1，隨著貯存時間的延長，1047cm-1和1022cm-1處峰高的比值由0.87增加到0.90，說明淀粉顆粒中無定形分子迅速減少，有序分子逐漸增多，即淀粉的結(jié)晶度增加；根據(jù)樣品的X-射線衍射可以看出，

10、松糕淀粉在20為15°，18°，23°和34°處有強的衍射峰，表明該淀粉是A-型結(jié)構(gòu)，松糕在貯存過程中結(jié)晶度有增加的趨勢，由37％增加到46％，說明在貯存過程中，淀粉結(jié)晶區(qū)的雙螺旋結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變使晶體的排列更有序，無定形區(qū)的直鏈淀粉向雙螺旋結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變；從樣品的掃描電鏡圖中可以看到，新鮮松糕內(nèi)部有很多細小顆粒，貯存5天后松糕內(nèi)部細小顆粒減少，顆粒體積增大，說明貯存過程中，膨脹的淀粉粒逐漸失水、塌陷，逐漸破壞原有的顆粒結(jié)構(gòu)，最終導(dǎo)致顆粒之間粘結(jié)在一

11、起。 研究延緩米制松糕淀粉老化速率的方法。在松糕中分別添加黃原膠、CMC、真菌α-淀粉酶和β-淀粉酶，對松糕的硬度進行分析測定，研究表明，黃原膠、CMC、β-淀粉酶可以有效抑制松糕回生速度，提高松糕品質(zhì)，保持松糕新鮮度，而α-淀粉酶的添加對改善松糕品質(zhì)沒有效果。α-淀粉酶使部分脫支下的外側(cè)短鏈和直鏈淀粉一起參與了支鏈淀粉的成核，使得起始晶核增多，同時由于部分支鏈淀粉被脫支，分子間移動的阻力變小，鏈與鏈的遷移更加容易，堆積結(jié)晶的可

12、能性加大，加快了支鏈淀粉的回生。 為了發(fā)現(xiàn)松糕中淀粉回生的本質(zhì)、應(yīng)用Avrami回生動力學(xué)模型，研究松糕中淀粉回生動力學(xué)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，原松糕淀粉和含有黃原膠的松糕淀粉的Avrami參數(shù)n值小于1，表明淀粉重結(jié)晶的成核方式為一次成核，而添加CMC和β-淀粉酶的松糕，Avrami參數(shù)n值大于1小于2，說明淀粉重結(jié)晶的成核方式為不斷成核，從結(jié)晶速率常數(shù)K來看，添加黃原膠、CMC和β-淀粉酶可以降低松糕淀粉結(jié)晶速率常數(shù)，其中β-淀粉酶的結(jié)