冰核細菌對模擬食品冷凍特性的影響研究.pdf

1、食品冷凍耗能較大，冷凍過程中形成的冰晶尺寸大小直接影響冷凍后食品的質(zhì)量。冰核活性細菌具有在較高溫度下形成異質(zhì)冰晶的能力，可以在一定程度上提高食品冷凍過程中的冰核生成溫度、縮短凍結(jié)時間、減小冰晶的最終尺寸，有利于減少冷凍過程中的能源消耗，改善凍后食品的質(zhì)量。但是，由于冰核細菌作為生物添加劑用于食品冷凍的研究涉及細菌生物學(xué)、食品工程科學(xué)以及熱物理等多門學(xué)科領(lǐng)域，相關(guān)研究受到制約，還存在許多問題。為此，本文以探索食品內(nèi)成核活性單元數(shù)對食品冷凍

2、性質(zhì)的影響規(guī)律為目的，進行了如下實驗和理論研究： 1、選取丁香假單胞菌作為冰核細菌，進行了實驗室培養(yǎng)，并測量了獲得的菌液的冰核濃度。Vali小液滴凍結(jié)法-7℃檢測得到經(jīng)培養(yǎng)的兩個批次的冰核細菌菌液內(nèi)的成核活性單元數(shù)分別為3.29×10<'4>INA/mL和6.9×10<'5>INA/mL。 2、實驗研究了冷凍溫度、樣品尺寸以及成核活性單元數(shù)對樣品凍結(jié)特性的影響。通過實驗觀察到以下現(xiàn)象：冷凍溫度越低、樣品尺寸越大，則樣品過

3、冷度越??；冰核細菌的冰核活性作用的發(fā)揮與樣品體積和冷凍溫度有關(guān)，在冷凍溫度較低、樣品尺寸較大時，添加冰核細菌對食品過冷度和冷凍時間的影響減弱；成核活性單元數(shù)的大小不影響食品的初始凍結(jié)溫度。另外，測得的10％蔗糖溶液、0.9％NaCl溶液和77％Tylose固態(tài)模擬食品的過冷度與成核活性單元數(shù)的關(guān)系可以采用形如△T=α-6exp(-κC)的表達式來描述，式中C表單位體積內(nèi)的成核活性單元數(shù)，α、b和κ為常數(shù)。從本文實驗結(jié)果我們可以推測，不同

4、成核活性單元數(shù)的樣品中蛋白質(zhì)的聚集程度不同，作為異質(zhì)成核粒子的聚集冰核蛋白表面積和體積的大小是造成樣品過冷度變化的主要原因。 3、實驗研究了冰核細菌對77％Tylose樣品玻璃化轉(zhuǎn)變溫度及熔融潛熱的影響。差示掃描量熱法(DSC)測試結(jié)果表明，未添加冰核細菌的77％Tylose的熔融潛熱為203J/g，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-52.5℃，當樣品內(nèi)成核活性單元數(shù)為7.60×10<'3>INA/g時，樣品的熔融潛熱為209J/g，玻璃化轉(zhuǎn)變

5、溫度為-47.0℃，均略有提高。 4、實驗研究了冰核細菌對冰晶大小的影響。將樣品進行冷凍．干燥處理，然后采用掃描電子顯微鏡觀察，并進行圖像分析。在成核活性單元數(shù)分別為0、2.53×10<'3>及7.60×10<'3>INA/g時，經(jīng)冷凍的77％Tylose固態(tài)模擬食品內(nèi)的冰晶平均當量直徑分別為25.7、15.8及15.4μm。這說明冰核細菌的添加有利于減小樣品內(nèi)冰晶尺寸，對改善冷凍食品品質(zhì)有幫助。 5、建立了考慮冰核細菌

6、影響的食品冷凍過程的數(shù)學(xué)物理模型。該模型選取Succar半經(jīng)驗公式和Pham公式計算模擬食品的密度、比熱容及熱導(dǎo)率，考慮了通過實驗得到的過冷度與成核活性單元數(shù)之間的關(guān)系。應(yīng)用該模型對77％Tylose模擬食品(甲基纖維素固體膠凍)的冷凍過程進行了模擬計算，并與實驗結(jié)果進行了比較，冷凍時間的模擬計算值與實驗值間平均偏差小于10％。 6、以微凍保鮮、冷庫凍結(jié)間冷凍及瘦牛肉丸流態(tài)化單體速凍為例，計算了不同冰核細菌添加量對單位時間產(chǎn)量的影響。結(jié)