传统米制松糕的货架期预测模型研究（可编辑）

传统米制松糕的货架期预测模型研究（可编辑） 传统米制松糕的货架期预测模型研究 江南大学 博士学位论文 传统米制松糕的货架期预测模型研究 姓名:纪莹 申请学位级别:博士 专业:粮食、油脂及植物蛋白 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 指导教师:周惠明;钱海峰 20080301 摘要 摘要 传统食品 糕点 是具有独特风味特色的民族产品，如何对传统食品的品质进行有效 的控制，保持产品的新鲜度，是传统食品工业化生产需要解决的关键性问题，也是困扰 生产者的一个重要技术难题，同时引发的米制品安全问题也是消费者最为关注的核心。 本文以微生物指标和淀粉回生指标为主要依据，建立高水分食品的货架期预测模型和方 法，为高水分米制食品生产、流通和销售过程中的品质和安全监督提供理论依据和技术 支持，指导食品的工业化生产。 首先通过研究米制松糕的理化特性及贮存稳定性，确定影响米制松糕货架期的关键 性因素是微生物的腐败变质和淀粉的回生。新鲜松糕的水分含量39(5,，水分活度为 O(92，pH值接近中性，因而适合多种腐败微生物的增殖，根据国家糕点销售标准，判断 米制松糕的货架期为3天;在贮存过程中松糕的水分含量逐渐减小，持水性、总水溶物和 水溶性淀粉含量逐渐降低:从生理学的角度出发，分析松糕贮存中体外消化特性的变 化，结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明，慢消化淀粉和抗性淀粉含量逐渐增加，快消化淀粉含量逐渐降低;利用 物性仪分析测定松糕的质构特征，结果表明:硬度、粘性和咀嚼性在贮存期间逐渐增 加。 微生物容易滋生是影响松糕货架期的主要因素。本实验对米制松糕初始菌相的构成 及菌相在贮存中的变化进行了分析，并且对导致腐败的主要微生物进行了初步的分离和 鉴定。研究表明，随着贮存时间的延长，松糕中优势腐败菌发生了变化，新鲜的松糕中 口甜陀螂 ;分离鉴定的霉菌主要是黄绿青霉 心万捌彪f珊zc打PDl，咖f沈 和桔青霉 P阴fcf刀f甜聊cf护f玎甜m 。米制松糕中腐败菌的种类简单，主要是由于米制松糕熟制过程 中的高温杀灭了绝大部分微生物而造成的，米制松糕中腐败菌的来源主要是产品熟制 后，在后续的包装、流通、贮存过程中的二次污染造成的。芽孢杆菌属主要来源于原料 中的芽孢污染。 应用微生物预测技术 Predictive Microbiology 生物的生长、残存特性，建立环境因素与微生物生长之间的预测模型，在此基础上对米 制松糕的货架期进行预测。根据GD聊腭厂纪函数和三p耵，，纪函数建立了不同温度条件下腐 败微生物在松糕中的生长曲线和模型。结果表明，建立的数学模型能很好的预测特定腐 物随温度变化的动力学模型;根据GD聊pP，纪模型和,Dg括虎模型计算出不同温度下的动 力学参数，依据腐败微生物生长模型，判断20?(30?松糕的微生物生长规律。结果表 江南大学博士学位论文 明，特定腐败微生物动力学模型可以快速可靠的实时预测松糕的腐败程度，保证产品的 品质和安全性。 将偏最小二乘回归方法 P枷al毛eaSt Square 应用到微生物生长动力学建模分析 中，研究不同温度和水分活度条件下黄绿青霉和桔青霉在松糕中的生长情况，建立了青 霉在松糕中生长靛预测模型。研究发现，黄绿青霉和掊青霉的生长速率随着温度的升高 而增加，水分活度越高，黄绿青霉和桔青霉的生长速率越快:黄绿青霉和桔青霉的延滞 时闻随着温度的升高嚣减少，当水分活度增加时，延滞时闻随之减少。在温度15。30?、 awO(80(O(90范围内，应用响应面分析的方法，建立了温度和水分活度与青霉生长速率和延 滞时间之间的数学模型。 通过对米制松糕贮存过程的热特性和结晶特性的研究，探讨松糕的老化机理，研究 结果表明，淀粉老化是糊化淀粉分子形成有规律排列的结晶化过程，并得出以下结论: 从样晶的粘度特性分析可知，松糕的峰值粘度、低谷精度、崩解值、最终粘度和回复值 随贮存时间的延长逐渐增大，峰值时间随贮存时间的延长而逐渐减少，糊化温度降低; l?，略高于 通过热力学性质的分析可知，早期的重结晶 晶核 融化顶点温度b力52。33 后期的重结晶融化顶点温度，随着储藏时间的延长，融化支链淀 粉重结晶所需的热焓?H 由O(747 J德增加到1(352J儋，表明支链淀粉重结晶含量，即回生程度增加;松糕淀粉主 要的红外光谱带主要集中在1153cm一、1082cm-’、1047cm,、1022cm,、930cm,，随 着贮存时间的延长，1047cm以和1022cm以处峰高的比值由0(87增加到0(90，说明淀粉颗 粒中无定形分子迅速减少，有序分子逐渐增多，即淀粉酶结晶度增加;根据样品的X磅1( 线衍射可以看出，松糕淀粉在20为15。，18。，23。和34。处有强的衍射峰，表明该淀 粉是A-型结构，松糕在贮存过程中结晶度有增加的趋势，由37,增加到46,，说明在贮 存过程中，淀粉结晶区的双螺旋结构转变使晶体的排列更有序，无定形区的直链淀粉向 双螺旋结构转变;从样品的扫描电镜图中可以看到，新鲜松糕内部有很多细小颗粒，贮 存5天后松糕内部细小颗粒减少，颗粒体积增大，说明贮存过程中，膨胀的淀粉粒逐渐失 水、塌陷，逐渐破坏原有的颗粒结构，最终导致颗粒之间粘结在一起。 研究延缓米制松糕淀粉老化速率的方法。在松糕中分别添加黄原胶、CMe、真菌伐( 淀粉酶和0。淀粉酶，对松糕的硬度进行分析测定，研究表明，黄原胶、CMC、B。淀粉酶 可以有效抑制松糕鲻生速度，提高松糕晶质，保持松糕薪鲜度，焉伐(淀粉酶的添加对改 善松糕品质没有效果。仅(淀粉酶使部分脱支下的外侧短链和直 链淀粉一起参与了支链淀粉 的成核，使得起始晶核增多，同时由于部分支链淀粉被脱支，分子闻移动的阻力变小， 链与链的迁移更加容易，堆积结晶的可能性加大，加快了支链淀粉的回生。 为了发现松糕中淀粉回生的本质、应用Avra翻i回生动力学模型，研究松糕中淀粉回 生动力学，结果发现，原松糕淀粉和含有黄原胶的松糕淀粉的Avr锄i参数n值小于l， 表明淀粉重结晶的成核方式为一次成核，而添加CMC和B(淀粉酶的松糕，Avrami参数 n值大予l小于2，说明淀粉重结晶的成孩方式为不断成核，从结晶速率常数K来看，添 II 摘要 加黄原胶、CMC和B(淀粉酶可以降低松糕淀粉结晶速率常数， 其中B一淀粉酶的结晶速 米制松糕淀粉的老化速率。 关键词:松糕腐败微生物淀粉货架期模型 AbStract Abstract 硒ceisoneofme food inSouthEastAsia China(Itcanbe leadingco叩s including groulld and l【indsof seVeralofcal e(MiGa0 i11to utiliZedto types powder producemaIly foods，including isoneofthe of foritssoRand textllre most ofthese cake(nisf(锄ous widespreadtypes sticky 肌ditis serVedasadessen( usually nle andchemicalcharactersof were moisture studied physical Migao duringstorage(The contentdecreaSed硪er2 of aIld tlle tlle cm]mbmoistu】re daysStorageduringfollo丽ngdays comentremained a11d stable aW、张re practicallyunchallged(ThepH faidy duringstorage(Water starch锄dWater ofMiGao holdingcapacity，to协1water-solubles， solubleholdingcapacity decreaSed coumsinthe under inthe continuouslythroughoutStorage(Totalplate productsstudy third iIl tlleshelf-life tlle aIld ofthe waSestimated day ofstorage、?eremge 103CFU,g product tobe 2or3 tlle firSt of the oIlly daysby maillly panelists(Fimmessw弱 deVelopedduring day atasimilarleVelf1(om2t03 andincreaLsedaRertllet11ird of storage，remained day slightly day Viewof?圮ml_tritionalof starCh矗actions starch，t11e storage(111 importance m勾or Viz，rapidly starchandresistamstarchwereme2Lsured contr011ed digestiblestarch，slowlydigestible byusing enz 恤ichydrolysis( mMiGao、Vere咖diedat Microbiologicalchallges duringstorage ex锄inedfor acid were:E”纪加6口c陀，(耙e口g，lacticbacteri 如Gram positive，catalasepositive t11efirSt aIld 2 moulds(Duringdays，Gram― cocci，跚p矗y胁cDcc螂口“，(P淞，肋cf，，淞s仃ains，yeaSts bacteriawere strainsoccurred positiVe domin觚t，mainlyrepresentedbyS印胁，(聊耐西(肋cf刀甜s thethird levelof1×1 5 of aimum 06 by day，reaching CFU儋 aRerdaysstorage(No 上汤纪厂D6口c纪rfce口PorLacticacidbacteria、 wredetectedinthe the processedproduCtsthrou曲out theis01atedstrainsfbmt11em锄itolsalt t0me storageperiod(All agarbelongedgenus &印缈怕cDcc螂(Thepredominantspecies t0 of f如m the count strains，is01atedthe啦y，ptonesoyaagar，belonged species最 6心V捃(The aJldmouldsincreaSedbutremainedlow the a11dthe yeasts slowly throughoutstorageperiod IV 江南大学博(1:学位论文 f(rommeDG18 tothe ofPP玎耙 f，，f“聊cf肛PDVf，(f幽and isolatedstrains belonged species Pemcilt池mcitrimlm( modelwaS aIldValidatedto microbial Anumerical storage developed predict growthduring wasstudiedat thistlle ofthe bacteria of temperatures growth na:turallyoccurring Migao(F0r dataderiVed舶mStored 20?t0 ofthemodelto也e 舶m Migao 30?(Fitting eXpemlental inthe at describedthemicrobialkinetics ?robically20?，25?and30?success向lly gro、矾h Values the ofthemodelonmedatawereused estimatedbyfitting Migao(Finally，theparameter a11dshelflifein at to Migaostoragetemperanlres( predictIIlicro(bial笋owth moldisserious oftheste锄一 cookedrice traditional Contamination cake，a by problem and Valuesfor t0diff(erent water Chinesefood(Growth responses temperatures actiVity themoStcommon 尸P，z纪fZ，f甜所c咖PDl，护娩and of n力fc讲f”聊c咖砌甜朋，t、?o molds，were showedthat of Least the黟 o、矾hme钾旧向ngi investigated(PartialSquarere伊essionallalysis inwater and for didnotdi任(erin to aCtiVitytemperature(Optim啪awgrowth responsechanges were3O? inmostcases( was0(90 aw锄d for铲o、矾h optiIImmtempe咖s ofcmmb- ofMiGaowerecharacterized Viscosities Stal(ch duringstorage(Pasting propenies the ofMiGao( measuredwitlla Visco for texture waterslu玎ies、?re R印id AnalysereValuating hl oVcrtime( most mtlle curvewaStheincreaSe The Viscosity si卯ificantchange pasting peak inMiGao Differential tofollow ofstarch retrogradation scallIlingcalorime姆、懈usedchanges continuedt0increaSe inMiGa0 duringstorage(FT??IR cmmb(Amylopectinrecrystallisation aIldthe of storedat25 i11dicated in oftheMiGaocrumb Migao challgescrystallinity crystallinity of w2usstudiedSEM( ?forto5 wasstudied microstructIlre by days usingX-I?(The Migao up ricenour Theeffectsoftheadditionof and dou曲s， xalltlla’CMC，a―anlylasep?? 锄ylase，in were inordertoeValuate 、?erestudiedin mechallical used Migao(Themala11alysistechniques in andeXtentofinnuence theef|Fectofadditivesonthe ofstarch type retrogradationMigao(The level( was ontlle additiVesusedaIldits on supplementation Miga0qualitydependentspecific V Abstract hardnessof decreasedwithadditionof and xantha， CMCp一锄ylase Generally，tlle Miga0 for caIlbeadded、vith O(2,xantha，0(25, Q―amylaSe(111eMiga0、?ith900dquality except CMC和0(03,B一锄ylaSe( S伽(ChModel Key、?ords:MigaoSpoilagemicroorganism 独创??巨声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研 究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意( 善移罄 签名: 露期:bpg年1月扩霉 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解汪南大学有关保留、使用学位论文的规 定:江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、 汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签名:兰圣耋 导师签名?2虱圭垒 日期: 《褂1月3日 第一豢缝论 第一章绪论 1(1传统食品 传统食品是中华民族的传统美食，其主要特点是重时令、尚新鲜、注精巧、尊传 统，充分显示其特有的风格和高文化层次的特征【11。我国糕点制作历史悠久，2000多年 前的《周褪》中就有记载，当时已具有简单的加工糕点的雏形。唐宋时甥，糕点已发展 成为商品，元、明、清时期除继承和发展唐、宋的饼技外，还有少数民族糕点流入中 原。我国的糕点制品具有独特的民族风格，不少民族至今还有配合二十四节气食用糕点 的传统习惯，如立春吃春饼，清明吃青团，端午吃粽子和绿豆糕，夏至吃豌豆糕，七夕 吃巧果，中秋吃月饼，重阳节吃重阳糕，除夕吃年糕等。 传统食品是历代劳动人民的智慧结晶，是我萤饮食文化宝库中的瑰宝。用现代知识 和技术发掘、整理和开发中国传统食品，可以说是对世界人类宝贵遗产的保护和继承， 同时对满足中国入霉益增长的生活需要，增强消费者的身体健康，提高中雷农产品的附 加价值，促进农村产业调整都有着极其重要的意义IIJ。 苏式糕点在我国糕点发展史上占有重要的地位，是我篱糕点主要帮式之一，在我晷 食品发展史饮食文化史上占有重要的地位。据有关史料记载，苏式糕点萌芽于春秋，起 源于隋唐，形成于两宋，发展于明清，继承、发扬、创新予现代。苏式糕点品种多，色 泽鲜艳，入口软糯，以香甜细腻著称。著名的桂花糖年糕、五色小园松为江苏省优质名 特产品。其它诸如玫瑰猪油大方糕、松子黄千糕、椒盐麻糕、枣松猪油夹糕、五色松 糕、马蹄糕、炒肉团、双馅霞、青团、虾肉汤团等名磊繁多的品种，无不脍炙入西努b】。 苏州糕团在制作上根据不同的品种以糯、粳粉为主要原料，用不同量的配比，灵活 掌握，党在色泽方面，为保障人民身体健康，摒弃了入工合成色素，采用红麓、薄荷、 青菜汁、蛋黄、南瓜、咖啡、可可、赤豆沙以及玫瑰花等自然色 素配制【141。以米磨粉制 作糕团，始于三予多年前，历史悠久。周代文学《礼》中就载有“稻米二，爽一合以为 饵，煎之。"饵者，即粉饼之意。说明那时便有以肉为馅的油煎米粉饼了。又《周礼》 云:“糗饵粉糍"，即指用大米捣成粉末，做成粉作干粮。而糕则在汉末已见诸典藉， 为殷代王室膳房刘厨师所制。唐时长安有点心师徐竞者，能用米粉制出各种精美细致的 糕点，如著名的“截肚"、“金糕糜"、“满天星’’等可见我国人民早在三千多年前就 懂得制作糕团的方法了。 1(2传统食品 糕点 的研究现状 传统食品多采用手工作坊式制作，生产批量小，保质期短。 长期以来，发展传统食 品主要围绕着生产工艺的改良和延长产品保质期。1980年，万象苇【15】利用微波技术，延 长了糕点商品在陈列架上的寿命。1988年李世铡等l‘翻将中苹药添加到绿豆糕中，结果表 明，用添加剂制作的绿豆糕贮存保鲜期可延长3天以上。1994年，林克忠等 117】对糕点食 江南大学博士学位论义 品的防霉保鲜剂进行筛选，最后筛选出由梨酸和双醋酸钠，作为糕点食品的最佳防霉傈 鲜剂。1997年，梅约等【I8】研究了糕点食品的气调包装保鲜试验，结果发现采用真空冲气 e?2的袋装糕点，可以有效的延长糕点食晶的存放时闻。2003年，傅小伟等,19l以交性淀 粉、乳化剂、食用胶为原料，研制出一种能有效延缓糯米团回生的品质改良剂。2006 年，王辛等【20】对影响传统糕团保质期的主要微生物的种类及其生长特点进行研究，结果 发现，将尼泊金复合酯和双乙酸钠复配使用，可将糕团的保质期延长至十天。2006年， 王辛等【20j以传统糕团为研究对象，确定了糕团的抗老化配方，在制作糕团时添加羧甲基 的糯米糕团制品进行研究，得出糯米团制品的最佳配比为糯米粉5,、交联粳米粉l。5 ,、醋酸醢糯米粉O(5,。 1(3食品的安全性与货架期 随着我国经济的高速发展，科学技术的不断进步，人民生活水平的不断提高和人民 生活节奏的不断加快，人们对食品提出了越来越高的要求。,方面要求食品营养丰富， 色、香、味、形俱佳，另一方面要求食用方便，清洁卫生，无毒无害，确傺安全。此 外，还要求适应快节奏生活和不同人群的消费需要随着我国经济和社会的持续发展，公 众对食品食用安全性的要求越来越高，消费者食品安全意识显著增强。传统的最终产品 检测的方法只能对最终产品是否安全合格做出评价，不能从根本上解决问题，从而也就 不能确保食品的安全性，为了增强健康卫生自我保护意识，应当了解食品的保质期。食 品的傈震期 货架寿命 指的是食品的最佳使用期，也就是在食品标签上规定的条件 下，保持食品脂类的期限。在此期间，食品的感官臻求、理化指 标、卫生指标都符合产 醅标准的规定幽爨。 过期食品对健康的危害越来越弓l起人们的关注，从严格的科学的角度来讲，在保质 期之乡 的食晶是不能食用的。过期食品不仅鲜度得不到保障，更有可能孳l起食物中毒等 严重后果。营养学家认为，对于即将过期的食品，其营养价值已降低，对于已经过期的 食品，消费者如果食用则有可能危害身体健康甚至生命安全。超过最终食用期，食品的 感官特性、理化指标和卫生指标就有可能不再符合产品标准的要求，甚至发霉、变质， 不能食用。由于食品的成分比较复杂，很难确定严格、准确的保存期，因此,般是根据 多年的经验和贮藏实验确定的。由予受温度和周围环境的限制，很多食品的实际保存期 限缩短，尤其是夏季，食物变质的速度加快，在食品标称保质期内，也可能发生食品变 质现象，潜在的危害消费者的身体健康【强02】。 全球恶性食品中毒事件频频发生，食源性疾病 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 不断，食品安全形势不容乐观， 已引起国际社会和我国政黪的高度重视，中国传统食品的安全问题也不能忽视，某些方 面可能更为严重，许多传统制品的生产工业化程度低、保质期短、卫生质量差、产品标 准化程度低、品质不稳定，对于中嗣传统食黑_丽言，相关的监测标准至今依然空缺。 2 第一章绪论 1(4食品货架期的影响因素及其预测 随着人民生活水平的提高，消费者对食品的质量提出了越来越高的要求，人们希望 所购得的食品在购买后直至消费前这段时间内能维持一个较高的质量。这个要求不仅是 指食品能被安全食用，而且是指食品的感官特性基本不变。这就引出了食品货架期的概 念。根据lFST 英国食品科学与技术学会 的定义，食黼的货架期是指预示在任何标签上 规定的条件下保证食I羟I质量的同期。在此期间，食品完全适用于出售，并符合标签上或 产品标准中所规定熬质量p3拼l。通过食品货架期，消费者可以了解所赡产品的质量状 况，生产商可以指定正确的流通途径和销售模式。 由于食瀑在配方、工艺、包装等各方面的差异，各类食品有不同的货架甥。尽管国 家对已有的各大类食品的保质期已有舆体的规定，但对于新产品的出现以及新工艺、新 技术等的应用，生产商需对产品的货架期进行准确的测定，以保证产品在流通、销售等 环节中质量的稳定，满足消费者对产品安全、新鲜、营养的更高要求。 HACCP 危害分析和关键控制点 已经成为全球食品界关于食品卫生、质量控制的 通行概念。随着生产操作的规范和先进生产设备的出现，生产过程中的关键点已经得到 有效的控制，而运输、销售的后加工过程反而成为质量控制的盲点，加强食品在贮藏、 运输、销售环节中的质量控制，可以减少不必要的损耗，确保食蘸的食用品质。 1(4(1食品货架期的影响因素 食品是一个多元的、活跃的复杂体系，和食品品质有关的微生物增殖、酶反应、物 化变化等都可能会在同一时间发生，而外界一些条件如温度、湿度也会影响这些反应的 进行，这些因素可被分成内在因素和外在因素【38删。志在医素有:水分活度、蝉值、有 效含氧量、菌落总数、防腐剂等;外在因素有:在贮藏和分配过程中的相对湿度、温 度、微生物控制、在加工过程中的时闻一温度曲线关系、包装过程中的气体成分、消费 者的处理操作和热处理的顺序等。 1(4。1(1微生物的影响 在食品贮藏过程中，一些特定微生物的生长主要依赖于以下一些因素:微生物的原 始数目、食晶的物化性质、食品的外在环境、食品加工过程中使用的处理方法等，而这 些都会影响产品的贮存品质鹜H贸。微生物显著影响肉和肉制品、海鲜产品、果蔬等食品 的货架期。 1(4(1(2物理条件的影响 在对食品品质产生影响的物理作用中，水分迁移是一个比较大的影响因素。由于水 分的丢失，国它弓l起的一些变化可以很容易的被观察到?硒键。比如，干面包片，饼干等 脆性食品会因外界环境的水分迁移而失去它们的脆性。沙拉食蹄同样可以由于水分从蔬 菜到拌料的迁移作用丽发生品质改变。冷冻食照贮藏中发生的予耗也是由于在冻结食品 3 江南人学博(卜学位论文 时，因食品中水分铁表面蒸发，丽造成的食黑质量减少。在包装食品中，一些渗透变化 可以随着时间的延长而导致外界气体和水分渗入包装材料内，从而改变包装内部的气体 的成分和相对湿度，引起食品的化学变化和微生物变化。另外，包装材料的化学物质也 可迁移到食品表面，而引起食品的污染。以上的这些情况都会对食品的货架期产生严重 的不良影响，使食品的保质期降低。 1(4(1(3化学条件的影响 许多变质能随着食品内部化学反应的加剧而发生。食品中的脂肪经常发生一些反应 机理比较复杂的化学反应翻’5鸳。比如，水解、脂肪酸的氧化、聚合等变化，其反应生成 的低级醛、酮类物质会使食品的风味变差、味道恶化，使食品出现变色、酸败、发黏等 现象。在食品储藏过程中，酶的活动也可以改变食品的性质，导致其保质麓酶改变。一 些非酶褐变反应可以导致食品发生褐变。当瓶装牛奶暴露在阳光下，光导致脂肪氧化和 蛋白质破坏，光线的照射也可破坏某些维生素，特别是核黄素、维生素A、维生素C，薅 且还能使某些食品中的天然色素褪色，改变它们的色泽，引起牛奶的腐败变质。 l。4(1(4环境条件的影响 温度的变化也会导致食品的变质【60越】。在处理食品的适度温度范围内，温度每升高 lO?，化学反应速率约可加快l倍。过度受热会使蛋自质变性、乳状液破坏、因脱水使食 品变干以及维生素被破坏。未加控制的低温也会使食品变质，比如引起果蔬的“冻 害"。冷冻也会导致液体食品的变质，如果将牛奶冻结，乳状液即受到破坏，脂肪就会 分离出来。冻结还会使牛乳蛋自质变性焉凝固。另外在冻结食晶时，温度的波动会使食 品内部的冰晶发生变化，从而缩短该食品的保质期。 l。4。2确定食品货架期曲方法 要对特定食品的货架寿命进行测定，则应该对产品在储藏过程中质量损失的机理进 行研究，确定影响产品质量变化的主要透素，确定用于货架期结束的关键撵标，建立相 应的实验方法和适当的模型对货架寿命进行测定【63郴】。 食晶货架寿命的确定主要有以下,些方法，基于已公布的相关数据估计货架期;或 者采用消费者的投诉作为评定货架寿命的依据;利用市场上已知的同类产品的数据，在 产品上市后，再继续通过实际货架条件下随机抽取样品的方式来验证保质期。但是在大 多数情况下，相关数据难于得到，或者没有同类产品相关试验数据，或者需要产品上市 后才能德到，因此这些方法都很难采用。 大多数食品的质量损失可以用定量的、期望的晶质指标A或不期望的品质指标8的 形成来表示。A的损失速度和B的形成速度可以用下列方程式表示。 of?1 一羔坦:露f么1” 1(1 4 第一章绪论 1(2 型:尼。州 ‘。 班 式中:k和k’一一反应速度常数 n和n’一一反应级数 A和B经过适当转换后可以表示为时间t的函数 1(3 F 么 幻 以力被称为食品的品质函数，由品质函数方程可知，对一定的变质程度，速度常数 反比于达到一定品质损失程度的时间，这个规律可以一直持续到品质变化到不可接受的 一个小的温度范围，那么，根据大多数食品数据绘制的lo舒s―T图也是一条直线，如图1(2 所示，Qlo表示温度的影响程度。 这种货架寿命曲线的方程为: ts ts万匍 式中:ts一热力学温度T下的货架寿命 tso―y轴截距处的货架寿命 6一货架寿命曲线的斜率lnQlo 1，r T 图1(1货架寿命的对数随绝对温度倒数 图1(2货架寿命的对数随温度的变化曲线 的变化曲线 简单的货架寿命作图法仅在一个相对较窄的温度范围内有效，根据一个大的温度范 围通常是不精确的。此外，造成曲线偏差的其他因素也会影响货架寿命曲线。 1(4(2(1感官评估 感官评估是指通过视觉、嗅觉、味觉、触觉和听觉等对产品和服务的特征进行识 别、测量、分析和解释，该方法已从食品评估推广到其它工业和服务领域【68。701。一般消 费者判定食品质量的好坏通常通过感官可接受程度，而在实验室研究中，一般选择对感 官质量影响较大的某一种物理、化学、生物反应来精确地量化质量标准。感官指标是对 产品进行综合的感官评定的结果，通过统计计算出产品的货架期。整体说来，感官指标 是对复杂的质量变化过程直观的反应，消费者可接受的程度较 高，但结果主要由评定小 组各个成员的直觉判断而来，主观性强，个体差异大，受环境影响大，另外其结果是一 终点评价，不能动态反应质量变化情况。目前感观评价方法很多，经常使用的方法有以下 江南大学博士学位论文 几种:排序检验法、三点试验法和定量描述法。 国内的感官评价的起步比国外晚，从1975年起开始有学者研究香气和组织的评价， 到20世纪90年代后，“感官评价”被大量地应用在食品科学的研究中，如:肉制品、 饮料、冰激凌、乳品、方便面、烘焙制品等。欧美在感官评价的研究与应用已发展很成 熟，研究范围也非常广泛。从20世纪40年代开始，美国陆军以 系统化的方式收集士兵 们对食品接受程度的数据，进而决定供应的补给食品。许多科学家开始思索如何收集人们 对物品的感官反应以及形成这些反应的生理现象，但整个感官品鉴技术则一直到了二十 世纪六、七十年代因为食品加工工业的起飞而开始迅速发展，在这段期间各种评价方 法、标示方法、评价观念、评价结果的表现方式等不断被提出、被讨论及被验证，越来 越多的企业成立评价部门，各大学纷纷成立研究单位并纳入高等教育课程。美国标准检验 ASTM 方法也制定了感官品鉴实施的建议标准 CommitteeE(18 ，二十世纪九十年代之 后，由于国际商业活动频繁以及全球化概念的影响，感官评价界开始了国际交流以及讨 论跨国文化与人种对感官反应的影响。 1(4(2(2理化指标 随着化学分析仪器和技术的日益精密和完善，食品的感官评价指标如颜色、风物、 质地都可以用高精密的仪器准确地分析检测出，而且还可以通过检测质量变化过程中产 生的中间产物来判定食品质量变坏的程度【7l-731。近年来出现了一种可以检测由微生物酸 败或脂肪氧化产生的不良风味物质的新技术一电子鼻 E―nose 。这种技术主要包括两个 快速定量或定性分析的GC(MS技术。GC―MS电子鼻对质量的检测主要基于对产生的挥 发性成分的质量强度图谱的测定，分析质量变化发生的程度，并由此估计货架期。用此 种方法来进行乳制品保质期的预测实验，和感官评定确认的保质期的相关性可高达 O(98。 油脂的自动氧化形成的最终氧化产物醛、酮、醇、酸等低分子物质使含油脂的食品 呈现明显的油脂酸败的气味，这是此类食品变质的主要原因。油脂的氧化具有一系列的 过程，当有酸败产物产生时，食品质量已发生不可逆的变化。如果运用一定的检测手段 分析早期的氧化产物，不仅可以准确地预测产品的贮藏实际和条件，还可以在生产和贮 Spin ResonaIlee 程度，结果发现，ESR测定出册自由基的向度强度与常用的脂肪氧化指标TBARS有很好 的正相关性，同时与奶粉的感官评分有很高的负相关，提示ESR可作为评价奶粉质量以 及货架期检验的一种潜在的分析手段。Polyde豫等研究桔子汁的贮藏稳定性，根据桔子汁 中Vc的减少情况，判断桔子汁的剩余货架期。鼬eisman等研究脱水马铃薯的货架寿命， 将货架寿命数据同脂类氧化及非酶促褐变相关联，最后得到马铃薯的货架寿命曲线。 6 第一章绪论 1(403加速破坏性实验 AS搬’ 食品储存期加速测试的原理就是利用化学动力学来量化外来因素如温度、湿度、气 压和光照等对变质反应的影响力。通过控制食品处于,个或多个外在因素高于正常水平 的环境中，变质的速度将加快或加速，在短于正常时间内就可判定产品是否变质。因为 影响变质的外在因素是可以量化的，两加速的程度也可以计算得到，因此可以推算到产 品在正常储存条件下实际的储存期。 ASLT 。根据Lab毗a的推理，食品体系中质量损失是各影响因素导致的共同结果，它们 之间遵循动力学反应规律安:厂 e，毪?，祟表示食晶质量随时闻的变化，c表示内部 m 融 因素，包括个反应物质的浓度、微生物的水平、催化剂、抑制剂、pH以及水分活度等， 墨表示外在的一些环境影响因素如温度、相对湿度、光照、枫械压力等。加速破纯性实 验已经被大量地应用在食品科学的研究中，如:肉制品、饮料、冰激凌、乳品、方便 面、烘焙铡品等i体7剑。 1(4(2(4预测微生物学 食品预测微生物学 ,雒除击蕊w Mie?b olog?是一门在微生物学、数学、统计学 和应用计算机科学基础上建立起来的新学科【771。它的发展方向是研究和设计一系列能描 述翻预测微生物在特定条件下生长和衰亡的模型。它是依据各种 食品微生物在不同加 工、储藏和流通条件下的特征信息库，通过计算机的配套软件，在不进行微生物检测分 析的前提下，判断食品内主要病原菌和腐败微生物死亡的全过程、残存和增值的动态变 纯，从而对食品安全做出快速评估的预测方法。其主要目的是运用数学模型对微生物的 生产进行定量分析【78_791。 王。4(2(4(1微生物生长模型 1 指数生长模型 在微生物生长的指数期，每个微生物个体以恒定时间间隔进行分裂，细胞数量以2的 time 或倍增时间 指数 2n 方式增加，细胞数目增一倍所需时间称为代时 generation 示，因而细胞数量以指数或对数方式增加，可用以下 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 表示: 域 ,×2拧 式中:肛时间为t时的微生物细胞数的对数:肛初始菌数。该公式为最简单的指数 生长模型。 后来，这类模型义引入了时间参数: M ^‘×e船7h2 式中:蔗一时闯为t时的微生物细胞数的对数:肛初始菌数:融斜率:t_时间。 江南大学博:卜学位论文 2 翻脚g墩霸数 1825年，Gompenz把同一年出生的人口每年死亡数的累积模型作为经验式提出，图 形为S形曲线f蚓;G南?糕【951将舶搬即磁模式引入，并使其成为预测微生物学数学建模 的基础，也就是基本增殖模型中的S型曲线连续函数模型，其典型代表是对数模型，数 学表达式为: log? 彳+c, 1+e p卜曰?,麒】 式中:?-与培养时间相对应的菌数;A-初菌数对数值;C一当时间趋向于无穷时内菌 数的增加值 对数值 ;M一与最大绝对生长率对应的时间;B一在M时间内的比生长率参数 值。 G溺s趣等郾l在勖嫩溯陀模型的基础上，将模型进一步改进，使其更适合模拟微生物 的生长，修正的GD，印P彬模型表达式为: 鬈 甄+壤唧 一哪[一啦《f一明 式中:M、,一分别为以对数单位表达的t时和初始的微生物的细胞数;al一稳定期与 接种时的微生物数量的差值:a2一斜率:t一溺数曲线弯益时的拐点。 3 平方根模型 Mc鞑ee醢巍 1鹈? 嘲应用平方搬动力学方程，描述了温度和水分活度对鱼制品中 葡萄球菌的联合效应，平方根动力学方程为: ?霓 c汀一毛 ?8，一,醯，即霆蔽勋鄹矽模型。 式中:k一微生物生长率，C一回归常数，T一温度，Tm一理论最小生长温度，aw一水 分活度，awm浪一理论最小生长水分活度。 响细菌生长的动力学模型中，且这些因子是影响细菌生长的主要因素，这一动力学模型 的方程是: ?Ij c r一毛 ???p日一以遗???,一口，m瓤; 式中:k一微生物生长率，C一回归常数，T一温度，Tm一理论最小生长温度，aw一水 分活度，a姗in一理论最小生长水分活度。 4 4肭册蛔方程 对于微生物的生长来说，温度是一个缀重要的影响因素。Davey嗍 1989 建立了食品 温度与水分活度对微生物生长率影响的爿砌P玎f淞模型: IIl惫 ,+嘎,r+嘭,r2+呜口。+鲰口。2 式中:k一生长率:ao,a4一模型参数 8 第一章绪论 最大浓度等微生物增殖参数与各环境因素相连接，表述微生物增殖参数如何随各坏境因 素 温度、水分活度、pH值和防腐剂的浓度 的变化而变化，其表达式为: hl J， 口+6ls+包丁+63尸+64s2+也丁2+统P2+岛s丁+68(妒+69zP 式中:bl、b2„„b9一参数 5 反应表面模型,多项式模型 程，其一般形式为: y 口+61五+62恐+„+岛薯+包x2，+„+6fx2， 因素。 6 概率模型 将最可能法 most propablen_umber，MP?应用于微生物的生长 或者产毒，可得出细菌 C10s仃idi啪botulin啪 孢子生长并产毒的概率，该模型为: P , 删×100 ,S 式中:P一概率的百分数;MPN一生长并产毒的最可能孢子 数;S一接种量。 7 失活,存活模型 在食品冷冻或货架期贮藏期间，病原菌的数量会有所下降。在许多食品中，微生物 失活是由于其内部因素引起的。在失活过程中微生物数量呈快速下降的趋势，而存活则 是一个缓慢下降的过程。 的失活过程，加入了失活前期的呈肩形的延滞时间和呈平缓下降的后期失活过程。 M q+ 吃一q , l+exp[4七 f一， ,口:一q] 式中:M一存活微生物细胞数的对数值;al一初始菌数;a2一最低菌数;T一斜率最大 值出现的时间;k一最大斜率;t一菌数变化lO倍的时间。 BuchaJlaIl【1 03】模拟了长期冷藏食品中微生物数量缓慢下降的过程，这个模型称作存活 模型: t为延滞时间 M ?0 f?，l 此时的细菌数等于接种水平，经过一个延滞时间后，细菌数开始下降。 a:斜率 M “+口O一‘ ，?f1 9 江南大学博:b学位论文 8 廷滞时间建模 延滞时间模型对货架期预测有重要意义，因为延长延滞时问可以减缓细菌的生长， 从两檑应地延长赞架期。僵是对延滞时闻建模要比对生长速率建模困难得多，目前的建 模方法很难对前培养条件对延滞时间的影响进行定量分析，这将是今后一个重要的研究 领域。 1(4(2。4(2微生物生长模型微生物模型在预测食品货架期中的应用 预测微生物学模型定量描述了食品中特定腐败微生物的潜在的生长繁殖，力合理地 监控食晶在贮存、销售和零售期间的管理提供了充分的依据【112‘“粥。在20世纪80(90年 代，由于食品安全问题的严峻形式，预测微生物学的研究对象主要是食品中的病原菌 如 单核增生李斯特菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌等’》。后来，随着食品企监对自身产晶质 量问题的关注，腐败菌模型也逐渐发展起来。开始的腐败菌模型主要应用在水产品和乳 品中，并且主要针对细菌建模，近年来渐渐扩展捌其它的食品领域帮微生物，如真空包 装肉中乳酸菌模型【1叫，面包中的接合酵母模型【1051，饮料中的黑曲霉模型【1061，蛋糕中的 霉菌模型【107‘108】;在发酵食品中也渐渐开始应用，F糙d商c等【1叫研究了黄瓜汁发酵中氯化 钠、乳酸和醋酸对乳酸菌和酵母菌影响的模型;并且逐渐开始应用到货架期预测模型 中，Rosa等【“4】以乳酸菌为目标菌，研究乳酸菌在不同温度 和pH条件下在水果沙拉中的 surface模型准确的预测蒸肉的货架期， 【115】以乳酸菌为目标菌，根据response 圣&撒驹憾繇isd等【Hq以假单胞菌为匿标菌，构建了假单胞蓊在0(15?的生长数据，应用 砌啦蹴模型成功预测了鱼在贮藏中的货架期，假单胞菌、腐败希瓦氏菌、磷发光杆菌的 动态模型和预测相应水产品剩余货架期的模型融经开发，并被纳入称为FSP 如od spoilagepredictor 和SSp sea南odspoilagcpredictor 的应用软件，可以用来预测水产品 的剩余货架期‘117以191。就网前在这方面的研究进展来看利用微生物生长的动力学模型来模 拟微生物在食晶中的生长情况，预测食品的货架裳是可行的【12秘2矧。 1(4(3预测模型的验证 预测模型可以定量食品中的主要腐败菌和病原菌的生长或残存情况，是预测食品货 架期的有效工具，同时还可以指导产品的研发，优化生产过程和销售链。预测模型模拟 蹬来的结采，有助予提高实验设计并能预测结果的范囤。但是预测结果并不是百分之百 的可靠，它只是作为,种获取信息的工具。任何模型在使用之前都要验证其有效性。迄 今为止没有模型验证的标准方法，已经报道的主要验证方法有作图法、统计法和比较 法。 l。4。3(薹作圈法 即作出预测值一实测值的对比图，直观地判断两者的相关性。此方法常需要将原始 数据转换成对数或平方根形式，以给出较为客观的评价。 10 第一章绪论 1(43(2统计法 e玎or 、相关系数 通过一些统计学方法，如F检验、t检验、均方差 mean square f(actor 等，来衡 量不同模型拟合微生物 R2 、偏差因子 biaS f(actor 、准确因子 accuracy 生长情况的好坏。 1(4(3(3比较法 比较模型预测的生长速率、代时等数据是否与文献资料中的数据相吻合，如果文献 test ，提供微生物生 数据缺乏，需要另外做储藏试验 Storagetest 或激惹试验 challenge 长数据进行比较。 1(5立题依据及研究内容 1(5(1立题依据 传统食品 糕点 是具有独特风味特色的民族产品，但是，中国的传统食品 糕点 尚 未完全开发，手工制作带来的卫生和健康问题、保质期短、销售区域狭窄已经成为制约 传统食品发展的重要障碍。研究和开发中国的传统食品会大大提高许多落后地区农产品 的附加价值，为企业和当地农民带来大的收入，有着非常重要的意义。 随着我国经济和社会的持续发展，公众对食品食用安全性的要求越来越高，人们希 望所购得的食品在购买后直至食用前能维持一个较高的质量，食品安全问题日趋成为人 们关注的焦点，并发展成为一个世界性的问题，如何对产品的食 用品质进行合理的控 制，是确保食品食用安全的一项重要技术手段。 ‘， 过期食品对健康的危害越来越引起人们的关注，全球恶性食品中毒事件频频发生， 食源性疾病报告不断，食品安全形势不容乐观，已引起国际社会和我国政府的高度重 视，许多传统制品的生产工业化程度低、保质期短、卫生质量差、产品标准化程度低、 品质不稳定，对于中国传统食品而言，相关的监测标准至今依然空缺。 如何对传统食品的品质进行有效的控制，保持产品的新鲜度，是传统食品工业化生 产需要解决的关键性问题，也是困扰生产者的一个重要技术难题，同时引发的米制品安 全问题也是消费者最为关注的核心。目前，应用数学模型预测传统食品 糕点 的货架 期是提高产品安全监控水平的有效措施之一，但是在传统食品 糕点 中一直没有相关 的研究，尚未解决的问题依然较多，留存有大量的空白，使得较深层次的研究存在可 能。因此，本课题的研究，无论从理论上还是从生产实践上讲都具有十分重要的意义。 本课题是苏州市2004(2005年度科技 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 项目，黄天源糕点保鲜保质技术研究 项目 先，获得了巨大的社会效益和经济效益，前期的基础研究工作为本课题的顺利开展奠定 了基础。 江南大学博士学位论文 本论文主要建立高水分食品的货架期预测模型，根据预测微生物学模型来建立货架 期预测模型和微生物数量预测模型，引入方程来研究延缓淀粉回生的方法，预测产品的 货架期和安全性。为高水分食品生产、流通和销售过程中的品质和安全监督提供理论依 据和技术支持，为进一步指导传统食品的生产，控制食品的质量打下坚实的理论基础， 推动科学技术的进步。 1(5(2主要研究内容 本论文的主要研究内容如下: lJ 分析米制松糕的理化特性及贮存稳定性，确定影响其货架期 的关键性因素。 2 确定米制松糕中主要腐败微生物的生长动力学模型; 3’》创建针对米制松糕，基于预测微生物学能货架麓预测模型; 4 探索米制松糕回生过程中淀粉结晶和相变的规律; 5 采髑基于酶制刹和复合胶体共闭作用等措施来延缓传统米制松糕的老化，建立米制松 糕中淀粉的回生模型。 参考文献 l。 l。李里特(中华传统食黯的科学与价值[朋(食品科技，20泓， 1 :8一l 2(励建荣(论中国传统食品的工业化和现代化(叨(食品工业 科技，2004:25 2 :6―12( 3。杨君。传统食品工业面临的挑战及其发展对策[j】(广东农工商职业技术学院学报， 2003，l9 3 :56??59( 5( 6。陈永斌。传统食晶行业发展的探讨[j]。上海商业，20趁， 5 :34(37( 7(杨肖谋(传统食品业蕴育着新商机[J](杭州科技，2000，21 3 :45(46( 8(李晕特(开发传统食蕊，弘扬中华文化[J]。食燕工业，2003， 5 :15一18( 9(沈志远(论中国传统食品的工业化[J](中国烹饪研究，2000，17 1 :50(52( 10。李逗特。食照加工业与传统主食品工业纯[J]。中国食晶工 业，2000， 9 :4―6( 11(尹宗伦(中国传统食晶工业化问题[J](中国食物与营养，1999， 1 :1―5( 12。郑允斌。中黧传统食品进入国际大市场的途径[j】(科学中国入，2?OO，12:董。 7―9( 1QZ 14(冯秉钧(苏州糕团概述【EB,oL】(h鲤;丘垒嬲型:亟Q坠b热n:曼Q望逛艘鲢p丛姐蜮i主垒苎2 I:! 第一章绪论 16(李世刽，胡可进，王德培。中草药添加裁延长绿豆糕贮存僳鲜期试验初报[刀(潮 l艺农业 科学，1988， 6 :15―16( 17。林克忠，吴长庆，歇敬坤。糕点食品最佳防霉傈鲜裁的筛选[j】(食晶科学，1994， 8 :56( 58( 18。梅约，郑晓斌。糕点食品的气调包装保鲜试验[露。食是工业，1997， 3 :38―39。 19(傅小伟，冯凤琴，林美富(复配型糕团品质改良剂的试验研究[J](农业工程学报，2003， 19麓 :212―215( 20(王辛(传统糕团类食品防腐保鲜技术的研究[D]:【硕士学位论文】，无锡:江南大学食品 学院。2005( 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reactionl【inetics(Food 1―3l2( 994，22:29 En百neering，1 i11 and ofwatera11dthe ofice 41(Willi锄s，R(JHirScll，A(G(On the舶ezing melting sc甜ming 46-l61( calorimeters(Cryo-letters，1986，7:1 ofrelaXation 42(Willi锄s，M(L(，L肌del，R(F锄dFe? ，，J(D(T11etempera(turedependence mecl姗isms aIldother Chemical in锄orphous polymers glassfonningliquids(J(AmericaIl Soc(，1955，77:3701―3707( Innuenceofwater on infoods(Food 43(Troller，J(A( actiVity micro―orgaIlisms Technology， l 980，34 5 :76-80，82( and of linoleate in 44(Shimada，Y(，Ross，YKarel，M(oxidation encapsulated methyl lactose-basedfood a11dFood 99 锄。印hous model(J(Ag “culturalChemistry，l1，39 4 : 637(41( aIld of traIlsitionsthe of 45(Roos，Y(HKarel，M(DSC qualitydehydrated studyphase a虢cting materials(BioteclmologyPro伊ess，1990，6:159―63( use I沁ViewsinFood me oftheWLFmodelin aIldfoods(Critical 46(Peleg，M(On polymers a11d Science Nutntion，1992，32:59―66( e舵ctofwater reactionkineticsoffood 47(Labuza，T(P(The actiV时on Tecllllology，1980，34 4 :36-59( aIld ratesofnon- PILAR 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science:implications activ时andpolymer WLF shelnife(Jo啪 alofFood onAn(heniusand modelsin 994， predicting Engineering，1 22:271―190( aIld of加 Theniusmodel using 65(Haml锄pu，S(G，Saguy，IKarel，M(Estimating parameters and threeleast method(Jo啪alofFood Processing square 66(王璋，许时婴，江波，等(食品化学[M】(北京:中国轻工 业出版社，2003( 67(王璋，钟芳，徐良增，等(食品科学【M】(北京:中国轻工 业出版社，2001( 15 江南大学博Jj学位论文 and oftheWLF todescmethecombinede仃ectof 68(Buera，PKarel，M(Applicationequation