（动物营养与饲料科学专业论文）银鱼休闲食品的开发.pdf

摘要 摘要 本课题旨在探讨和研究一种新型的银鱼深加工：亡艺。目前，银鱼的加工方式大部 分停留于冰冻保藏，有关其深加工的报道很少。本课题所开发的产品力求保持银鱼原 有的外形和颜色，尽量减少银鱼本身色、香、味及营养物质的损失。研究选择冷冻干 燥结合真空微波加热的工艺。在传统的冷冻工艺之外，探索出银鱼深加工新工艺。 研究中绘制出冷冻干燥曲线，定量分析了冻干时间和银鱼水分含量的相互关系， 获得了合适的初始微波水分含量；通过感官评定，确定适宜的食盐添加量；产品得以 熟化，最终制取可以为人们直接食用的银鱼食品。 以体积收缩率、质构为产品质量的评价体系，确定了影响产品质量的因素为：冻 干时间、微波功率、真空度和加热时间等。通过单因素试验，研究各单因素对产品质 量的影响，选择微波正交试验的因素水平。经过正交试验优化出本加工方法的最佳工 艺条件为：冻干5 小时，微波功率5 6 0 w ，真空度8 0 0 0 p a ，加热9 0 s 。 以酸价、过氧化值为指标，通过高温( 4 5 ，5 5 ) 破坏性试验，选择氮气包装 方式。测定产品白度值，结合感官评定，确定试验终点。根据所得测的实验数据，运 用s a s 分析软件进行回归分析，推测出q 1 0 值，进而推测出产品在2 5 下的贮藏货 架期为1 4 个月。 本课题的研究表明：以冷冻干燥结合微波真空加热的加工方式，所得产品能很好 的保持原有的外形和颜色，是对银鱼深加工工艺的成功探索。 关键词：银鱼；冷冻干燥；真空微波加热；质构；体积收缩率；贮藏货架期 江南大学硕：l 学位论文 a b s t r a c t t h et o p j cw a st oe x p l o r ea n dr e s e a r c han e wt y p eo fw h i t e b a i t - d e e pp r o c e s s i n g t e c h n o l o g y i i lv i e wo ft h ec u e n tm a r k e t ，m o s to ft h ew h i t e b a j tp m c e s s i n gw a so n l ys t a y i nf r e e z ed r y i n g ，s 0f e wr e p o r t sw e r eo n “sd e e pp r o c e s s i n g t h ed e v e l o p m e mo fp r o d u c t s o ft h i st o p i cw a st ob ea b l et om a j n t a i nt h eo r i g i i l a ls h a p ea n dc o l o u ro fw h i t e b a “，a n d m i n i m i z en u t r i e n t sl o s i n g t h es t u d yc h o s ef r e e z ed r y i gt or e d u c ei t sm o i s t u r ec o n t e n t ， a n dv a c u u mm i c f o w a v eh e a t i n g 1 te x p l o r e dad e e pp r o c e s s i n go fw h i t e b a i tf r o mt h e t r a d i t i o n a lf ? e e z i n gt e c h n i q u e s m a p p i n gf r e e z ed r y i i l gc u r v e ，a n a l y s i s e dt h er e l a t i o n s h i pb e 撕e e nf k e z et i m ea n d m o i s t u r ec o n t e n t ，a n da c l l i e v et h es u i t a b l em i c m w a v em o i s t u r ec o n t e n t t h r o u 曲s e n s o r y e v a l u a t i o n ，t h ea p p r o p r i a t ec o n c e n t r a t i o no fs a l ts 0 1 u t i o nc o u l db ed e t e n i l i n e d e v e n t u a l l y w h i t a b a i tp r o d u c t sc a nb ee a t e nd i r e c t ly c o n t r a c t j o ni nv o l u m ea n dq u a l i t ys t r i l c t u r ew a st h ep r o d u c tq u a l i t ye v a l u a t i o ns y s t e m a f ! t _ e c tp m d u c tq u a l i t yf a c t o 矗i n c l u d e ：f r e e z ed r y i n gt i m e ，m i c r o w a v ep o w e r v a c u u m d e g r e e sa n dh e a t i n gt i m e t 1 1 r o u g hs i n g l ef a c t o rt e s t s ，w ec o u l da c h i e v et h eo r t h o g o n a l f a c t o r sl e v e l t ot e s t a f t e ro r t h o g o n a l t e s t ，t h eo p t j m j z a t j o no ft h ep r o c e s s i n gm e t h o d sw a s ： f r e e z ed r y i n gf i v eh o u r s ，m i c m w a v ep o w e ro f5 6 0 w ，v a c u u md e g r e e so f8 0 0 0 p aa n d h e a t i n g9 0 s u s e da c i dv a l u e ，p e r o x i d ev a l u et ob et h et a r g e t s ，t h r o u g hh i g h - t e m p e r a t u r e ( 4 5 d e 掣e e sa n d5 5d e 伊e e s ) d e s t r i l c t i v et e s t i n g ，c h o s e i t m g e np a c k a g i n g t b s tw h i t ev a l u eo f p t o d u c e t sw i t hs e n s o r y e v a l u a t i o nt od e t e m i n et h ee x p e r i m e n t s o nt h eb a s i so f e x p e r i m e n t a l d a t at e s t i n g ，u s i n gs a sa n a i y t j c a ls o f t w a r e ，t h eq l ov a l u ec a nb eg a i n e d t 1 l e nw ec a nc o n j e c t u r et h es t o r a g es h e l v e sw a s1 4m o n t h si n2 5d e 争e e t h es u b j e c ts t u d i e ss h o w e d ：t h ep m d u c ti nf r e e z ed r y i n ga n dv a c u u mm i c r o w a v e h e a t i n gp r o c e s sm a i n t a i n e da sg o o ds h a p ea n dc o l o u ra so r i 西n a l i tw a sa s u c c e s s f i l l e x p l o r a t i o no nd e e pp r o c e s so fw h i t e b a i t k e y w o r d s ：w 胁e b a i t ； f r e e z ed r y i n g ； r a t eo f 、，o l u m ec o n t r a c t i o n ： i i v a c u u mm i c r o w a v eh e a t i n g ；t e x t u r e ； s t o r a g es h e l v e s 独创性声明 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。 签名： 叠缒日期：如6 年6 月，易日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、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：主殓蓝导师签名：苎生j ) ， 日期：o k l 6 年加渗日 第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 2 0 世纪9 0 年代以来，在食品工业中逐步形成了一个新型加工食品类休闲食 品。这被国内外食品专家们誉为2 0 世纪后期食品工业的重要创新，也是2 1 世纪食品 工业的重点发展方向之一 ”。休闲食品之所以受欢迎，因为它符合人们丰富日常生活 内容的要求。 休闲食品是丰富人们生活质量的一类产品。它随人们生活水平提高而逐步发展起 来。休闲食品与其他食品的最大区别在于它是一种不易吃饱的食品，食用一定量也不 会引起饱腹感l2 1 。食用的目的是为消除闲暇时的寂寞，是闲情逸趣的伴侣。它是一种 享受型的食品，是增添口福的零食。使人们在休闲时能够获得更为舒适的感觉。 休闲食品既有传统的民问手工产品，又有新兴的现代机械化产品。它包括具有民 族传统特色的小吃食品、电视食品、部分旅游食品、消暇食品、薄膜食品等。市场上 的销售量越来越大，每年以1 2 1 5 的增长率侠速增长，2 l 世纪休闲食品将有更 大的发展i jj 。 我国幅员辽阔，各地的气候、物产不同，人们的生活习惯也不同，因此就形成了 各地的不同风味小食品。可以说我国的风味小食品品种繁多，主副兼备；形色俱佳， 风味各异：应时应节，营养合理；食用方便，经济实惠；颇受中外人士的欢迎。 1 2 国内外银鱼加工现状 鱼肉类资源我国比较丰富，是人们重要的动物蛋白质来源之一。新鲜的鱼肉虽然 可以供人们自行加工食用，但通过科学的加工方法得到物美价廉的食品、既能提高其 营养价值，又可方便食用和具有更美好的口味。我国传统的加工方法，有许多宝贵的 经验，特别是烤、熏、干、卤等加工方式，生产出具有民族风味的鱼肉制品不计其数。 这些加工方式，不仅增加了制品的保存性，同时改善了鱼肉风味，增添了食品的花色 品种【4 】o 银鱼，( h e m i s a l a n xp m g n a t h u s ) 隶属于鲑形目，银鱼科，共有2 个亚科，6 个属， 近2 0 种，分布于中，日，韩，俄等国吼银鱼的肉质细嫩，洁白、鲜美、整体可食 ( 即内脏、头、鳍等均不去掉，整体食用) ，目前被国际营养学确认为一种天然的“长 寿食品”。故又有“长寿精品”、“鱼参”之美称【6 】。银鱼属高蛋白低脂肪食品，每1 0 0 9 含蛋白质8 2 9 ，脂肪0 3 9 ，碳水化合物0 5 9 ，热量1 7 6 l 【j ，钙2 5 8 m g ，磷1 0 2 m g ，铁 0 5 m g 以及硫胺素、核黄素、尼克酸等营养成分【7j 。银鱼在江苏太湖、上海淀山湖、 长江口、云南滇池、河南白龟山水库等地，每年有相当产量。近年来，又成为我国出 江南大学硕士学位论文 口创汇的重要渔业产品，在江河、湖泊、水库渔业中占有较高的产量和产值，有很高 的经济价值。且群体大，捕捞季节集中。年捕捞量居世界首位j 。 由于其地域及本身离水易死亡特点的限制，致使目前国内外有关银鱼的加工方式 大部分都是冷冻加工，国内还有烘干、晒干为称之“燕干”的银鱼干，有关银鱼深加 工的报道比较少。国内有关银鱼的深加工报道有：沈学明、黄卫东的文章中探讨了有 关银鱼速冻工艺的研究；在胡静丽、夏其乐的银鱼调味酱的生产技术一文中，以 碱性蛋白酶酶解银鱼辣椒酱和番茄酱为原料，以淀粉为增稠剂，加工银鱼酱；杨仁德 在银鱼油炸膨化食品生产工艺一文中，探讨了将银鱼油炸膨化的工艺。从深加工 的角度看，银鱼资源远没有充分利用。随着银鱼养殖水域的增多，范围不断扩大，相 信会有更多的具有地方和民族风味的银鱼食品问世，银鱼加工业前景将十分广阔。 1 3 真空冷冻干燥进展 随着我国种植、养殖业的发展，动、植物产品的品种、数量不断增加，由于许多 动、植物食品极易腐败变质，不符合商品流通和社会化大生产的需要，因此，食品的 脱水、保藏加工业蓬勃发展，冷冻干燥作为脱水加工中的高新技术，也得到越来越广 泛的应用【引。 真空冷冻干燥即冷冻升华干燥，简称冻干。其原理是将湿物料冻结到共晶点温度下， 使物料中的水分成固态冰，然后在较高的真空环境下，通过给物料加热，将冰直接升 华成水蒸气，从而达到脱水干燥的目的。 冷冻干燥作为专门的干燥技术虽然只是近百年的事，但利用冷冻干燥加工与保藏 食物很早就为人们所实践。古代斯堪的那维亚人利用北冰洋干爽寒冷的空气生产一种 脆鱼，南美的古印地安人利用自然条件冷冻干燥生产一种称为c h u n o 的马铃薯淀粉。 利用冰升华进行脱水的原理早在1 9 世纪初期就已有学者提出。 1 8 9 0 年，t m a n n 在制作生物标本时，为了防止标本中的物质在有机溶剂中溶解 而造成不可逆损失，他改变过去用有机溶剂脱水的方法，采用冷冻干燥法干燥生物的 各种器官和组织，这是冷冻干燥技术在制作生物标本中的最早应用。 1 9 0 0 年，s h a c h e l l 开始利用这种方法进行血清的干燥，以后，又连续有众多的研 究者探讨有关补体，免疫血清，各种病原菌、病毒、酵母等在实验室内的保存性。但 当时所使用的冻干装置差不多都是用玻璃制造的小型装置，除去水蒸气的方法只是依 靠真空泵的直接抽气和硫酸等的吸湿作用。 1 9 1 2 年，c a 仃e l 首先提出用冻干技术为器官移植保存器官组织。 1 9 3 5 年，第一台商业用冻干机问世。自此之后，冷冻干燥技术不再只是实验室 内科学研究的手段。 1 9 4 0 年，冻干人血浆投放市场。第二次世界大战中，由于需要大量的冻干人血 浆和青霉素，因而冻干技术在医药等方面的应用得到迅速发展。 第一章绪论 1 9 5 1 年和1 9 5 8 年，在英国伦敦先后召开了第一届和第二届以冻干为主题的专题 讨论会。 值得一提的是，f l o s d o r f 、e l s e r 、g r e a v e s 等人，当时一方面进行冻干基础理论的 研究，一方面进行装置大型化、现代化的改进，为冻于技术从实验室向工业化生产和 产品商业化方面作出了巨大的贡献1 1 。 1 3 1 国外冻干食品发展概况 对食品进行冷冻干燥的研究始于1 9 3 0 年，当时f l o s d o r f 首次在实验室进行了食 品冻干的实验。 1 9 3 4 年，英国人k i d d 利用热泵原理冷冻干燥食物，这可能是世界上第一项有关 食品冻干的专利。 1 9 4 9 年，f l o s d o r f 出版了世界上第一本有关冷冻干燥理论及技术的专著，他在书 中对冻干技术在食品等方面的应用前景作了展望。 对食品冷冻干燥的系统研究始于5 0 年代，其中规模最大的是英国食品部于 1 9 5 0 1 9 6 0 年在苏格兰的a b e r d e e n 试验工厂进行的研究，研究成果中最为著名的是 加速冻干法。 6 0 年代至7 0 年代，国外对冷冻干燥尤其是食品冷冻干燥的研究非常活跃，仅1 9 6 6 年，美国就公布了3 6 个食品冻干专利。 随着食品冻干技术及冻二f 设备水平的提高，冻干食品的生产不断扩大。国外不仅 鱼、肉、果汁、水果、蔬菜等有冷冻干燥产品，茶叶、马铃薯、鸡蛋、豆腐、面条也 使用冷冻干燥加工【1 1 】。1 9 6 5 年，全球已有食品冻干厂5 0 多家。到1 9 8 5 年，仅日本 就有2 5 家公司生产冻干食品，其总销售额为17 0 0 亿日元。1 9 6 9 年美国市场上的速 溶咖啡有2 0 左右为冻干品，而在1 9 7 0 年则有2 8 。目前，冻干速溶咖啡深受大众 的喜爱。1 9 9 2 年，日本冻干食品的生产量为70 0 0 t 【1 2 】1 1 3 1 。 1 3 2 我国冻干食品发展概况 我国冻干食品的发展起步较晚，6 0 年代后期才开始在北京、上海等地建立了一 些实验性冻干设备，7 0 年代中期在上海建立了年产3 0 0 t 的食品冻干车间，但由于当 时还未实行对外开放政策，致使我国的冻干食品未能打入国际市场，最终因效益不佳 而导致工厂停产。进入8 0 年代以后，冻干食品的生产在我国有了较大的发展。青岛 市第二食品厂率先引进日本冻干设备，生产冻干葱、冻干姜片等，之后，宁夏寒力冰 食品有限公司引进意大利设备，厦门佳裕食品有限公司引进我国台湾省设备，湖南康 宝食品有限公司引进丹麦阿特拉斯公司设备，相继生产出冻干食品，产品主要用于出 口创汇，取得了良好的经济效益。我国食品资源十分丰富，因此食品的冷冻干燥在我 国具有十分广阔的前景【1 4 】。 江南大学硕：l 学位论文 1 4 真空微波加热进展 ( 1 ) 微波加热 关于微波加热应用的发展，o s e p c h u k i l 6 】已作了详细回顾。以下仅介绍微波加热 中传热及有关的研究状况。 微波加热是利用电磁波使物料内极性分子不断旋转、互相摩擦而耗散发热的原 理，因而它是容积加热。它通常以内热源形式出现在能量守恒方程中。 微波加热时涉及传热的问题，主要有两个，一个是内热源强度分布，一个是温度 测量。 根据坡印亭理论，微波加热耗散( 即内热源强度) 由微波频率、物料介电常数、 损耗因子及电场强度决定。 微波加热通常使用2 4 5 0 m h z 和9 1 5 m h z 两个频率，即所谓的l s m 频率。 物料介电常数与损耗因子是微波频率、物料温度、含湿量等的函数。 v o n h j p p e l | 1 7 】，t i 印a 与n e l s s o n 【，o h l s s o n 等对各种物料的介电特性数据作了试验测 试。 微波电场中电场强度可由理论或实验得到。理论上电场强度的分布应通过解 m a x w e l i 方程而得到。目前已有利用有限差分法、有限元法、边界元法求解而得到平 板、柱、球及人体内的电场强度分布f 2 0 l 。 a y a p p a 等【2 i 】用有限元法解m a x w e l l 方程，得到了变性物料中的电场强度分布。 当谐振腔中有限大物料加热时，则应对整个腔内场分布进行求解p 1 另外有一种电场强度分布的近似算法，它是利用l a m b e n 定律【2 4 】。 微波加热用于解冻、冷冻干燥时，一般近似认为物料内电场强度为常数分布。这 是因为微波穿透冰的深度要远大于物料厚度。 由于微波加热时电磁场的干扰，热电偶测温受到了限制。最近迅速发展的光纤测 温传感器有可能解决这一问题【拄2 ”。但是光纤温度传感器取代热电偶测温，还存在许 多技术和工艺问题有待进一步解决。 从2 0 世纪4 0 年代美国雷声公司制造第一台微波炉开始到上世纪五六十年代，伴 随着大功率磁控管的研制成功，国外在微波能的应用上掀起了一场新的能源革命。我 国从2 0 世纪7 0 年代开始研制、推广微波能应用技术和设备，当时研制的2 4 5 0 m h z 、 4 5 k w 隧道式微波干燥乳儿糕生产线，将原来需要烘烤6 h 8 h 的工艺缩短为9 m i n 完 成。早期研制的各种规格的微波干燥、杀菌、杀虫等设备，已应用于茶叶、中草药、 烟草、木材、皮革和蔬菜等农产品的加工上。8 0 年代研制的9 1 5 m h z 、4 0 k w 牛肉干 烘干与杀菌设备，成功地解决了原工艺的弊端，使牛肉干的产品质量得到了很大提高， 卫生指标完全达到国家标准。该设备还可以加工猪肉干、肌肉脯和鱼干片等产品。采 用2 4 5 0 m h z 、1 0 k w 隧道式微波干燥灭菌机生产天然花粉后，实现了连续化生产，生 4 笫一章绪论 产效率提高了几十倍，节电8 0 以上，经济效益十分显著。 2 0 世纪9 0 年代研制的微波无油方便面设备加工的方便面，耐煮而不浑浊、不断 条、口感佳，完全符合人们追求食品多品种、低油质、功能型和营养保健的食品发展 方向和人们回归大自然的消费心理。 近年来，微波能的应用在食品工业中异军突起，发展极为迅速，微波干燥、杀菌 设备日臻完善，功率从数千瓦到数百瓦的各种用途、各种规格的可用于微波干燥、杀 菌的设备层出不穷。由于人们对软包装食品需求增加，各种袋装、盒装、瓶装的食品、 饮料、调味品和营养品的杀菌保鲜问题显得非常重要。微波既不破坏包装，又能对软 包装的各种食品进行二次灭菌，简单而有效，应用在营养麦片、黑芝麻糊、豆奶粉和 儿童营养米粉等食品加工中，取得了良好效果。 ( 2 ) 真空微波加热 国外从8 0 年代后期进行微波真空脱水干燥技术的研究，主要包括以下三个方面： 数学模型研究 由于加热生产过程中在线检测水分含量及物料内部温度还比较困难，数学模型的 研究与加热过程的优化和控制具有重要的意义。微波真空加热过程的实质是物料及 水分吸收微波能，水分迁移扩散、蒸发，因此数学模型的研究主要集中在下列两方面， 一是研究物料吸收微波能的大小计算，物料内部温度场分布规律；二是研究水分扩散、 蒸发规律。山于物料的介电特性随水分变化而变化，因此物料中电场分布及吸收的微 波能是一个动态变化的过程，要十分准确确定是十分困难的，在工程中也没有必要。 因此许多研究都是假设物料表面输入的微波能是大小均匀且与表面垂直，并假设微波 能在物料内部成指数衰减，再利用差分法或有限元法预测物料内部温度分布大小，这 方面的研究者有：c h e ne la 1 1 ( 1 9 9 3 ) 【2 9 】，l i ne la 1 1 ( 1 9 9 5 ) 1 3 0 】，心a i s h e he t a 1 1 ( 1 9 9 7 ) 【3 “。关于微波真空加热过程中水分温度变化规律的模型研究较少，也不 够成熟，这方面的研究者主要有g l i a ne ta 1 1f 1 9 9 7 1 1 3 2 l 。 应用研究 微波真空在果蔬脱水方面具有较大的潜力，果蔬含水量大，用冷冻干燥成本极高。 同时微波真空的利用在休闲食品上也有很多，如膨化马铃薯片，红薯脆片，膨化香蕉 片，微波真空膨化鱼片等。许多研究表明：由微波真空设备加工的制品，其色香味 及热敏性成分的保留率十分接近冷冻干燥；干燥时间和生产成本可大幅度降低。这方 面的研究者有：a m o n ( 1 9 8 8 ) ，、v a d s w o r n le ta 1 1 ( 1 9 9 0 ) ，y o n g s a w a t d i g u l & g u n a s e k a r a n ( 1 9 9 6 ) ，d r o u z a s & s c h u b e n ( 1 9 9 6 ) ，k i r a n o u d i s ，c 1 t 1 ，1 s a 2 m i ，e 1 ，& m a r o u l i s ， z 1 8 1 ( 1 9 9 7 ) 。 实验和工业微波真空装备 国外大学实验室研究微波真空干燥主要使用家用微波炉，在其内放一可密闭 的厚玻璃罐，玻璃罐接真空泵。美国加州大学f r e s n o 分校食品干燥实验室研制的微 波真空干燥中试设备，最初是为干燥加州特产无籽葡萄而开发设计的，现在这项 江南大学硕士学位论文 技术已成功推广到数百种蔬菜、水果的干燥。近两年我国南京三乐微波技术发展有限 公司也成功开发了2 种型式的微波真空干燥设备f 3 3 j 。本试验由于设备的限制，真 空微波设备采用自制的实验室真空微波设备，即用家用微波炉设备，内置可密闭的厚 玻璃罐，玻璃罐接真空泵。 1 5 课题的立题意义和研究背景 我国是一个农业大国和资源大国，有着极为丰富的农、畜、水产品资源，其中许 多产品都是我国的特产，比如说该课题所研究的银鱼。但是目前的现状是，一方面， 我国的农产品深加工量处于一个较低的水平，这就导致我们许多农产品的采后损失率 很高，达到3 0 ；另一方面，我国农产品深加工的技术含量不高，许多都处于比较低 端的水平，从而使得我们的产品在国际市场上只能被归入中低档产品，附加值不高， 卖不出价格。有效地解决农产品的深加工问题，能够在很大程度上增加我们产品的附 加值，从而提高农民的收入，进而有助于我国“三农”问题的解决【州。 在农产品的深加工当中，干燥是一个很重要的加工方式。在众多的干燥技术中， 热风干燥虽然简单、成本低，但这种干燥方式会破坏食品的色香味和营养，这与目前 人们对于食品的要求相违背。 而产品加热的方式也有很多，传统的加热方式包括蒸煮、油炸、烘烤等，无可避 免的会造成产品的色、香、味的损失及外形上的一些变化，因此，通过冷冻干燥将新 鲜银鱼的水分含量降低至某值，利用真空微波加热将其熟化制得成品，这样的加工方 法使得产品在外形上不至于发生太大的形变，而且避免了美拉德反应造成的颜色的褐 变，保持了银鱼白色的外观，较好的保持了银鱼原有的外形和颜色，对其本身的营养 成分的损失较少。 随着社会发展，人们的饮食结构也发生变化，对食品制成品的需求量越来越大。 与此同时，人们也不再满足于粗加工食品。绿色食品、保健食品( 功能食品) 和方便食 品是当前食品三大趋势【3 5 j 。因此，本论文的研究对于发展我国的高新技术，提高我 国农、畜、水产品的加工科技水平是十分有益的，会产生极大的社会意义和经济效益。 1 6 本文主要研究内容 ( 1 ) 研究冷冻干燥时间和水分含量的关系，绘制出冷冻干燥曲线。 ( 2 ) 以感官评定为基础，确定银鱼调味液的最佳食盐添加量。 ( 3 ) 以蛋白质变性为衡量手段，评定产品的熟化程度。 ( 4 ) 在不同条件下，研究冻干时间、微波功率、真空度和加热时间各因素对产 品品质的影响。并通过正交试验优化加工工艺参数，选择生产银鱼产品的最佳工艺条 件。 6 笫一章绪论 ( 5 ) 以酸价和过氧化值为指标，研究不同包装方式对产品的影响，确定产品的包 装方式。测定产品的白度值，结合感官评定，确定实验终点。运用s a s 软件对数据 进行回归分析，汁算出产品的q ，o 值，进而推测出产品的贮藏货架寿命。 江南大学硕士学位论义 2 1 前言 第二章调味及熟化研究 银鱼是我国一种名贵的小型经济鱼类，高蛋白低脂肪，是一种高价值产品。对高 值食品来说，选择合适的干燥方式是产品生产的关键。众所周知，食品在干燥过程中 会发生一些物理、化学和生物特征的变化，表现在褐变、变形、营养和芳香物质流失 等，这些变化将影响制品的品质f 3 6 1 【3 7 l 。真空冷冻干燥被认为是良好的干燥方法，与 其它干燥相比，它能加工出更高品质的产品。研究结果证明1 3 ，冷冻干燥的产品通 体洁白，鱼体原来框架结构保持良好，表皮无气泡，收缩很小；而热风干燥的产品颜 色淡黄，严重收缩变形，基本无原来的鱼体框架结构。 2 2 冷冻干燥的一般描述 一般的干燥方法是将物料中的水分由液态转变为气态，而冷冻干燥是将物料中的 水分先由液态转变为固态，再由固态转变为气态。水的冻结是一个放热过程，而冰的 升华是一个吸热过程，因此冷冻干燥操作主要是由制冷、供热、抽真空三大操作组成 【3 9 】。 真空冷冻干燥具有以下特点【4 0 】f 4 1 】： ( 1 ) 在冻结条件下脱水。 冻结的物料形状固定，组成物质形成骨架，充填于骨架间隙的细小冰晶升华脱水 后，不仅骨架保持原形，而且原冰晶所占空间形成似海绵状的微孔，极易吸水。 ( 2 ) 在低温下脱水。 在低温下脱水，不仅热敏性成分不受破坏，而且色素和芳香物质损失极少。 ( 3 ) 在真空环境下脱水。 真空环境下是缺氧的，不仅使食品成分不会氧化变质，而且能抑制某些细菌的有 害作用。 ( 4 ) 升华由表及里进行。 物料内冻结的冰晶升华由表面开始，逐渐深入内部。冰晶升华时只有水分子脱除， 溶于水中的物质仍保留原处。因而不仅水汽孔道总是畅通无阻，而且也不会因溶质外 移而引起物料收缩或硬化。 ( 5 ) 不用任何添加剂。 在整个冻干过程中，只有物理变化，没有化学变化，如果原料是“绿色”的，干 品也必然是“绿色”阿。 第二章调味及熟化研究 由此可见，冻干食品的优异品质，可以概括为：形状、颜色、口味和营养成分 都同鲜品基本上一样，复水性好。传统的干燥方式都是蒸发脱水，这将不可避免的会 造成原料的干硬、皱缩，因此选择真空冷冻干燥方式是符合课题要求的。 2 3 微波真空加热的一般描述 微波是指波长为1 m m 1 m ，频率为3 0 0 3 0 0 0 0 0 m h z 的电磁波，其方向和大小随 时间作周期性变化。我国常用的频率有9 1 5 m h z 乖l2 4 5 0 m h z 。微波与物料直接作用， 将高频电磁波转化为热能的过程即为微波加热。水是强烈吸收微波的物质，物料中的 水分子是极性分子，在微波作用下，其极性取向随着外电磁场的变化而变化。如 9 1 5 m h z 的微波可使水分子运动1 8 3 亿次s ，分子会急剧摩擦、碰撞，产生热化与膨 化等一系列现象，达到微波加热的目的【4 “。 微波加热造就物料内热源的存在，改变了常规加热干燥过程中某些迁移势和迁移 势梯度方向，形成了微波干燥的独特机理。图2 ，1 为微波加热与普通加热的区别。微 波加热过程中，由于温度梯度、传热和蒸汽压迁移方向均一致，从而大大改善了干燥 过程中的水分迁移条件。同时由于压力迁移动力的存在，使微波加热具有由内向外的 干燥特点，即对物料整体而言，将是物料内层首先干燥，这就克服了在常规干燥过程 中因物料外层首先干燥而形成硬壳板结阻碍内部水分继续外移的缺点【4 。 微波加热普通加热 图2 1 微波加热与普通加热机理比较图 微波加热具有以下优点： ( 1 ) 加热迅速均匀 不需热传导过程，能在瞬间穿透到被加热的物料中，穿透厚度可达几厘米，甚至 十几厘米，仅用数秒到数分钟时间就能把微波能转为热能，微波具有选择性加热，能 使加热食品更为均匀。 ( 2 ) 节能效果好 由于含有水分的物质极易吸收微波而发热，因此，除少量的传输损耗外几乎没有 江南大学顾：i 二学位论文 其他损耗。微波加热与远红外加热相比，节约能量1 3 1 2 。 ( 3 ) 防霉杀菌保鲜 微波加热具有热力效应和生物效应，因此，在较低温度下杀灭细菌，最大限度的 保存物料的活性和食品中的维生素、色泽和营养成分。 ( 4 ) 连续生产作业 只要控制微波功率即能达到加热或终止的目的，它有着完善的传送系统，可确保 连续化生产，节省劳力。 ( 5 ) 安全绿色无害 由于微波能是控制在金属制成的加热室内和微波管中工作，所以微波泄漏被有效 地抑制，没有放射线危害及有害气体排放，不产生余热，既不会污染食品，也不会污 染环境。 真空微波系统是微波系统和真空系统的有机结合【州，有效控制微波加热过程中 热量和水分的传递，避免微波加热过程中经常会出现过度加热，局部温度过高，导致 食品、药品等热敏性物料品质的下降，营养风味损失等f 4 5 l ，同时提高了干燥速率f ， 使微波能得到最合理、最有效的利用。 2 4 实验材料与设备 2 4 1 实验材料 银鱼：太湖新银鱼 食盐：淮牌精制海盐 2 4 2 实验设备 普通冰箱 冻干机 微波炉 循环水真空泵 热电偶温度计 热差扫描仪( d s c ) 实验室常用设备 2 4 3 真空微波装置 海尔b c d 2 1 6 e b 美国l a c o n c 0 公司 广东格兰仕公司 巩义市站街光亚仪器厂 深圳市胜利高电子科技有限公司 美国p e 公司 图2 2 为实验室自行研制的微波真空设备示意图，图2 3 为实验实物图。本实验 根据真空技术的物理基础，结合微波加热的特点进行设计。该系统的建立方式为：将 1 0 第二章调味及熟化研究 广口瓶置于微波炉底盘的中心，用硅胶塞塞住瓶口，然后用能够承受真空度的橡胶管 接上一小段孔径大小合适的玻璃管，将玻璃管插入硅胶塞孔中，与广口瓶相连接。在 橡胶管的中部分别连接一个大的缓冲瓶，一个真空表和一个真空调节阀，最后与真空 泵相连接，通过调节真空阀来灵活控制系统的真空度。 该系统的操作步骤为：l 、根据工作图连接好实验装置，将所需要处理的物料置 于广口瓶内，盖好硅胶塞。2 、启动真空泵、按照实验要求调节真空阀，使系统达到 所需要的真空度。3 、设定微波处理的时间和功率，启动微波炉。4 、当微波处理结束 后，破坏系统真空，关闭真空泵电源。5 、启开硅胶塞，将广口瓶取出，待物料冷却 后进行相关的分析测定。 缓 图2 2 真空微波设备示意图 图2 3 微波真空装置实物图 1 l 江南大学颂：l ：学位论文 2 5 实验方法 2 5 1 调味液的配制 休闲制品的调味配方很重要，它是消费者获得味觉、嗅觉的来源，直接影响到产 品的色、香、味。为了保持银鱼本身的鲜味，结合其肉质特点，故只添加食盐进行调 蚜i 。 2 5 2 冷冻干燥曲线的绘制 试验中发现，新鲜银鱼如果将其直接进行微波加热，会造成鱼体的极度卷曲、皱 缩，感官质量极差。为获得较好的口感和感官质量，寻找冻干时间和物料含水含量之 间的关系就显得尤为重要。 确定物料的水分含量经常采用三种方法，即压力升高法、温度趋近法和称重法 【4 7 1 。 压力升高法是将真空室与冷阱之间的通道关闭，干燥室内的压力必随之升高，压 力升高速率与残余水分含量有很大的关系，通过压力升高的快慢确定物料残余水分含 量的多少。由于压力升高速率也与物料数量和真空室的大小有关，所以，这种方法在 实际应用时有些困难。 温度趋近法是在冻干末期观察物料的温度，如果物料干燥彻底，那么物料的温度 必然趋近于加热板的温度，所以，加热板与物料之间的温差与物料的水分含量有很大 关系。虽然冻干过程中物料确切温度的测定是一件十分细致的工作，但如果采用标准 统一的测温技术，那么测得的物料与加热板之问的温差读数足以满足要求。由于测温 容易统一化、标准化，因而这种技术得到了广泛的应用。 称重法是在干燥过程中连续地或定期地称量物料的质量。每克物料的失重率与物 料的水分含量有很大的关系。这种方法适合于实验室用的实验冻干机。本实验选择称 重法。 具体步骤为：将经过挑选、清洗和浸泡调味液的银鱼控干水分后，放入冰箱中进 行预冻，经冻结好的银鱼放入冷冻干燥机内冻干，每隔一小时，释放真空，取出银鱼， 快速测定鱼体重量，通过计算而得不同冻干时间下的水分含量，绘制时间水分含 量干燥曲线。 2 5 3 微波实际功率的测定 由于工业生产的微波炉其说明功率都为额定功率，该功率不符合实验结果分析的 要求，且经过长期使用，微波炉的磁控管会发生一定的变化，其实际输出功率和额定 功率有一定的差异，因此我们在实验之前必须要测定微波炉的实际功率。 第二章调味及熟化研究 测定输出功率的办法是对已知数量的冷水进行加热，测出水温的变化【4 ”。具体 的测定方法是：准确称取l 埏去离子水，在微波炉内分别以中火档、中高火档、高火 档的功率加热2 m i n 用温度计测定水温。每一功率条件下测定三组平行样品。水的初 温不应超过2 0 ，以避免加热2 m i n 后水分蒸发，因蒸发要吸收大量的热会使得结果 不理想。根据公式( 2 1 ) 算出微波炉的实际输出功率： 输出功率( p ) = 望堕堕垡罢关墅巡 ( 2 1 ) = 3 5 t ( w ) 2 5 4 产品的熟化 本课题是在邹兴华同学冷冻干燥结合微波干燥银鱼的基础上的后续研究，为证明 本产品是一种即食的休闲食品，因此有必要确定蛋白质发生了变性，产品是熟制品， 可以为人们直接食用。 d s c ( d i f f e r e n t i a ls c a n n i n gc a l o 订m e t r y ) 即差示扫描量热法，是在温度程序控制 下，测量输送给被测物质和参比物质的能量差值与温度之间的关系的一组技术。d s c 有两套独立的加热装置，在相同的温度下采用电补偿，并测量样品对热量的吸收，两 个加热器在整个过程中保持在一定的温度范围之内，可以精确地快速地控制温度和进 行热容、热焓的测量 4 9 】。 由于食品加工过程中，热是最普遍的加工参数，不论是食品的热杀菌、烹调、食 品的各种干燥方法还是冷冻保藏都会涉及到热。当食品与热之间相互作用时会使食品 发生一系列的变化，如相变( 水和冰) 、蛋白质构象发生( 有序到无序变化) 、质量 或组成变化，食品流变性质的变化等等。大多数物质随着温度的变化，热容将变化， 结构也将变化，在这些变化时将会伴随着有能量的变化，因此可用热分析技术对其进 行研究1 5 0 】。 本次试验将新鲜银鱼放入热差扫描仪d s c 设备内，通过程序升温，得到一条曲 线，从曲线图上可得出蛋白质变性温度。从而为选择微波加热功率提供依据。 将微波炉的功率调至中火，将新鲜银鱼放置微波炉正中央，在此功率下对其进行 抽真空加热6 0 s ，迅速用热电偶温度计测其温度。并将产品放入热差扫描仪内，运行 程序得到蛋白质热变性曲线。 d s c 测定条件为：5 0 一1 2 0 ，扫描速率：1 0 m i n 。 江南大学硕士学位论文 2 6 实验结果与分析 2 6 1 调味液的配制结果 银鱼本身肉质细嫩，嚼之有其特殊鲜昧，为使所生产的产品能最大程度地保持其 原有风味，故只添加食盐进行调味。 表2 一l 即为不同食盐添加量的调味液配方。通过感官评定发现，在5 0 0 m l 水中， 添加6 9 食盐时的口感较好，咸淡适中。 表2 一l 调味液配方 2 6 2 冷冻干燥曲线的绘制 为尽量保持银鱼本身的外形和颜色，对不同含水量的样品进行微波真空加热，发 现银鱼产品有不同程度的卷曲和收缩。为了量化不同冻干时间下的银鱼含水量，绘制 出冻干曲线。图2 4 为银鱼的冻干曲线。 釜 螋 托 求 * 024 681 0 冻干时间h 图2 4 银鱼的冻干曲线 由图2 4 可看出， 在干燥的前期阶段，曲线的斜率下降的较快，后期阶段趋势 渐缓，特别是冻干7 小时后，银鱼的水分含量变化不大。这是因为在冷冻干燥的前期 阶段即升华干燥阶段，升华速率迅速加快，银鱼的水分含量也下降的较快。但随着干 燥的进行，传热和传质阻力愈来愈大，干燥速率愈来愈低，其水分含量的下降也越来 喜|黜瑚姗蜘湖猢o 第二章渊喙及热化研究 越缓慢。 2 6 ，3 微波炉功率测定结果 微波炉的实际功率的测定如表2 2 所示。 表2 2 实验所用微波炉的额定功率与实际功率表 2 6 4 产品熟化的测定结果 蛋白质由常见的2 0 种左右氨基酸结合起来形成的多肽链。按照氨基酸的排列顺 序( 一级结构) 具有的性质，组成螺旋状或折叠状，显示出生化活性( 机能) ，而形 成合适的特有的立体结构( 高级结构) 。有助于维持高级结构的键为：氢键、疏水键、 盐键( 离子键) 等。但这些键被切断后，蛋白质的立体结构变化为不可逆p ”。变性 的主要原因为：p h 的变化、氧化、还原、界面活性剂等化学因素和加热、干燥、冻 结等物理因素。某些蛋白质经变性后才易于人体消化吸收。 图2 5 为新鲜银鱼的蛋白质变性热分析曲线图，由该图可看出，在7 0 左右蛋白 质开始变性，到7 4 蛋白质有一个变性峰，达到7 7 时蛋白质已经完全变性，即温 度达到7 7 就可以使蛋白质完全变性。因此选择微波功率和加热时间时，只要使银 鱼在所选择的微波功率和加热时问下产生的温度超过其蛋白质变性温度即可。 图2 5 新鲜银鱼的蛋白质变性热分析曲线 江南大学颁：l ：学位论文 1 s 1 | 1 2 l ，。 至 ；a l l 6 2 图2 6 银鱼产品的蛋白质变性热分析曲线 图2 6 是在中火的微波功率下将银鱼进行抽真空加热6 0 s 得到的d s c 热分析曲 线。此时的曲线没有变性峰，说明蛋白质已经完全变性。并用热电偶温度计测得此时 银鱼产品的温度为8 5 ，高于其蛋白质变性温度。由于热电偶温度计是在系统外测 得的银鱼产品温度，所以其实际温度要高于8 5 。因此在此功率和加热时间条件下， 蛋白质发生变性，确定产品熟化。 2 7 本章小结 ( 1 ) 通过冻干曲线的绘制，获得在不同冻干时间下的银鱼水分含量，为后面工 艺优化提供参考数据。 ( 2 ) 为保证银鱼这种特殊鱼种的独特性质，只添加食盐来获得咸味。通过感官 评定，当5 0 0 m l 的水中添加6 9 食盐所获得产品的口感较好，咸淡适中。 ( 3 ) 一般情况下，加热使银鱼温度上升，肽链中维持内部构造的氢键、疏水键 等断开，呈所谓的展开状态，蛋白质发生不可逆变性。由d s c 测得银鱼蛋白质变性 温度在7 7 。因此选择微波功率在中火以上，加热6 0 s 以上，均能使蛋白质发生变 性，获得的产品为熟制品。 第三乖_ j j j ：参数研究 3 1 前言 第三章加工参数研究 由前一章内容可知，银鱼的蛋白质变性温度为7 7 ，由此确定了最低微波功率 为中火和最短加热时间为6 0 s 。影响银鱼产品质量的因素除微波加热功率和加热时间 外，冻干时间和真空度也是影响产品质量的因素，并且是不可忽视的两个重要因素。 如何合理设置这四个因素的水平参数，成为产品质量好坏的关键。本章通过单因素试 验确定正交