（农产品加工及贮藏工程专业论文）铁系脱氧剂的开发及其在糕点脱氧包装保藏的研究.pdf

摘要 铁系脱氧剂的开发及其在糕点脱氧包装 保藏的研究 农产品加工与贮藏专业硕士研究生郑晓燕 指导教师曾凡坤教授 摘要 脱氧剂各组分含量和搭配比例将直接影响脱氧剂的启动速度、脱氧率及产品成本。本试 验以铁系脱氧剂为研究对象，根据组分的不同，研究了依水型、自动反应型和双吸型三种类 型脱氧剂；应用正交试验设计法，分别筛选出最优化的配方；并针对实际生产中糕点在运输 贮藏中容易发生氧化酸败的情况，选用添加脱氧剂包装对糕点进行抑制氧化酸败效果的研究。 1 通过对依水型脱氧剂配比l 9 ( 3 正交试验，结果经极差分析，从r 值可知：该铁系类型 脱氧剂组分中j 在影响脱氧速度方面起主要作用的因素是活性碳( b ) ，其次是硅藻土( c ) ， 最后是氯化钠( a ) 。因素作用主次顺序为：b c a 。该脱氧剂所得的最佳组合为a l b 2 c 2 ，即 最优化配方是铁粉：氯化钠：活性碳：硅藻土= 1 ：0 2 0 ：0 1 5 ：o 3 5 时，达到了最小脱氧速 度9 h 。 2 通过对自动反应型脱氧剂配比l 9 ( 3 4 ) 的正交试验，结果经极差分析，从r 值可知：该铁 系类型脱氧剂的组分中，在影响脱氧速度方面起主要作用的因素是活性碳( e ) ，其次是 n a 2 c 0 3 1 0 h 2 0 ( f ) ，最后是溴化钾( d ) 。因素作用主次顺序为：e f d 。该脱氧剂所得最 佳组合为d 2 e 2 f 3 ，即最优化配方是铁粉：溴化钾：活性碳：n a 2 c o y l 0 h 2 0 = i 0 0 ：1 2 0 ： 1 0 0 ：1 1 0 时，达到了最小脱氧速度5 h 。与依水型脱氧剂配方相比，明显加快了1 9 铁粉的反应 速度。 3 通过对双吸型脱氧剂配比l “3 正交试验，结果经极差分析，从r 值可知：该铁系类型 脱氧剂组分中，在影响脱氧速度方面起主要作用的因素是石墨( h ) ，其次是氧化钙( i ) ， 最后是氯化钠( g ) 。因素作用主次顺序为：h i g 。从k 值看，该脱氧剂所得的最佳组合 为g 1 h 2 1 2 ，即最优化配方是铁粉：氯化钠：石墨：氧化钙= 1 0 0 ：0 0 0 4 ：o 2 0 ：0 0 6 时，它的脱 氧速度是3 0 5 h 。与依水型和自动反应型脱氧剂配方相比，明显降低t l g 铁粉的反应速度。但 这种类型的脱氧剂是双吸型脱氧剂，既脱氧又吸附二氧化碳。 两南大学硕十学何论文 4 通过添加研制的三种类型脱氧剂应用于糕点贮藏保鲜试验，分析检测其酸价、过氧化 值、细菌总数并进行了感官评价，研究发现，在贮藏过程中，添加脱氧剂包装糕点的酸价、 过氧化值和细菌总数均低于对照，感官评价也高于对照，研制脱氧剂对糕点哈败有明显抑制 效果，可以延长其贮藏期。三种类型脱氧剂包装的糕点保鲜效果及贮藏期对比，抑制糕点哈 败效果顺序为：依水型 自动反应型 双吸型。添加依水型、自动反应型和双吸型脱氧剂包 装糕点贮藏1 5 d 、9 d 、6 d 后酸价分别是5 9 4 m g k o h g 油样、5 7 4 m g k o h g 油样、6 1 0 m g k o h g 油 样；过氧化值分别是2 0 8 3 m e q k g 、2 0 4 6 m e q k g 、2 1 1 5 m e q k g ：细菌总数分别是2 3 5 1 0 3 1 - g 、 2 4 6 x 1 0 l 卜g 、2 5 9 x 1 0 3 - t g 。所以添加依水型、自动反应型和双吸型脱氧剂包装糕点的最佳贮 藏期分别是1 5 d 、9 d 和6 d 。选择依水型脱氧剂配方( f e 粉1 o o g ，氯化钠0 2 0 9 ，活性碳0 1 5 9 ， 硅藻土0 3 5 9 ) 贮藏糕点效果最好。 5 本试验还对脱氧剂包装结合低温、不透光包装进行了研究。结果发现糕点在贮藏过程 中，贮藏温度对酸价、过氧化值、细菌总数影响显著，不透光包装对酸价和过氧化值影响大， 而对细菌总数几乎没有影响。在相同的贮藏期内，四个指标都反映了低温和不透过包装对糕 点有更好的保鲜效果。糕点添加脱氧剂( f e 粉1 o o g ，氯化钠0 2 0 9 ，活性碳0 1 5 9 ，硅藻土0 3 5 9 ) 包装，在4 c 、不透光包装下，抑制其哈败的效果最好。 ： 关键词：铁系脱氧剂糕点保藏抑制哈败 a b s t r a c t 量曼曼皇曼皇量量量曼_i 皇曼曼曼曼曼曼曼量量量曼曼曼量量曼鼍曼量曼鼍曼量皇曼曼曼曼曼曼舅置量曼量鲁量曼曼曼曼曼曼量曼曼量皇曼量鼍曼鼍量皇曼皇 s t u d yo ni r o ns e r i e sd e o x i d i z e r sa n d t h e a p p l i c a t i o no fd e o x i d i z e r i ns t o r i n gc a k e a g r i c u l t u r a lp r o d u c tp r o c e s s i n ga n ds t o r a g e m a s t e rg r a d u a t e z h e n gx i a o - y a h t u t o r p r o f z e n gf a n k u n a b s t r a c t d e o x i d i z e rc o n t e n ta n di t sp r o p o r t i o nw i l lh a v ead i r e c ti m p a c to nt h es t a r t - u ps p e e d ，d e o x y - r a t e a n dc o s to ft h ep r o d u c t i nt h i ss t u d y ，w et a k ei r o ns e r i e sd e o x i d i z e r sa sr e s e a r c ho b j e c t s a c c o r d i n g t ot h ed i f f e r e n tc o m p o n e n t s ，d os e a r c ho nt h r e et y p e so fd e o x i d i z e r ：d e p e n d e n tw a t e rf o r m , a u t o m a t i cf o r ma n dd o u b l ea b s o r p t i o nf o r m ：u s i n go r t h o g o n a le x p e r i m e n t a ld e s i g nm e t h o dt os e l e c t t h eo p t i m i z e df o r m u l a s ；p a c k i n gw i t hm a t e r i a lo fl o wv e n t i n gq u a l i t ya n da d d i n gd e o x i d i z e rw e r e a p p l i e dt oi n h i b i tr a n c i d i f i c a t i o no fc a k e sd u r i n gs t o r a g e 1 b yc a r r y i n go u to r t h o g o n a lt e s to i ld e o x i d i z e rp r o p o r t i o nw o fd e p e n d e n tw a t e rf o r ma n d t h r o u g hr a n g ea n a l y s i s ，w ec a ns e ef r o mt h erv a l u e ：a m o n gi r o ns e r i e sd e o x i d i z e r sc o m p o n e n t s ， a c t i v a t e dc a r b o n ( b ) p l a yam a j o rr o l ei nt e r m so ft h ed e o x ys p e e d ，f o l l o w e db yk i e s e l g u h r ( c ) ，t h e f i n a ls o d i u mn a c i ( a ) i n f l u e n c ef a c t o r ss e q u e n c e ：b c a t h eb e s tc o m b i n a t i o no ft h i s d e o x i d i z e ri sa i b e c 2 ，t h a ti s ，t h eb e s tf o r m u l ai si r o np o w d e r ：n a c i ：a c t i v a t e dc a l b o n ：k i e s e l g u i n - = 1 0 0 ：0 2 0 ：0 1 5 ：0 3 5 ，r e a c h i n gam i n i m u md e o x i d i z a t i o ns p e e d ：9 h 2 b yc a r r y i n go u to r t h o g o n a lt e s to nd e o x i d i z e rp r o p o r t i o nl 9 ( 3 4 ) o fa n da u t o m a t i cf o r m t h r o u g hr a n g ea n a l y s i s ，w ec a l ls e ef r o mt h er v a l u e ： a m o n gi r o ns e r i e sd e o x i d i z e r sc o m p o n e n t s ， a c t i v a t e dc a r b o n ( e ) p l a yam a j o rr o l ei nt e r m so ft h ed e o x ys p e e d ，f o l l o w e db yn a 2 c 0 3 。1 0 h 2 0 ( f ) ， t h ef i n a li m r ( d ) i n f l u e n c ef a c t o r ss e q u e n c e ：e f d t h eb e s tc o m b i n a t i o no ft h i sd e o x i d i z e ri s d 2 e 2 f 3 ，t h a ti s ，t h eb e s tf o r m u l ai si r o np o w d e r ：k b r ：a c t i v a t e dc a r b o n ：n a 2 c 0 3 。1 0 h 2 0 2 1 0 0 ： 1 2 0 ：1 0 0 ：1 1 0 ，r e a c h i n gam i n i m u md e o x i d i z a t i o ns p e e d ：5 h ，o b v i o u s l ya c c e l e r a t e dl go fi r o n r e a c t i o nr a t e i l l 西南大学硕十学位论文 3 b yc a r r y i n go u to r t h o g o n a lt e s to nd e o x i d i z e rp r o p o r t i o nl 文3 o fd o u b l ea b s o r p t i o nf o r m a n dt h r o u g hr a n g ea n a l y s i s ，w ec a ns e ef r o mt h erv a l u e ：a m o n gi r o ns e r i e sd e o x i d i z e r s c o m p o n e n t s ，g r a p h i t e ( 岣p l a yam a j o rr o l ei nt e r m so ft h ed e o x ys p e e d ，f o l l o w e db yc a o ( 1 ) ，t h e f i n a ln a c i ( g ) i n f l u e n c ef a c t o r ss e q u e n c e ：h i g f r o mkv a l u e ，h eb e s tc o m b i n a t i o no ft h i s d e o x i d i z e ri sg i h 2 1 2 ，t h a ti s ，t h eb e s tf o r m u l ai si r o np o w d e r ：n a c h g r a p h i t e ：c a o = 1 0 0 ： 0 0 0 4 ：0 2 0 ：0 0 6 ，i t sd e o x i d i z a t i o ns p e e di s ：3 0 5 h ，c o m p a r e d 稍t hd e p e n d e n tw a t e rf o r ma n d a u t o m a t i cf o r m , o b v i o u s l yr e d u c e si go fi r o nr e a c t i o nr a t e h o w e v e r , t h i sd e o x i d i z e ri sd o u b l e a b s o r p t i o nf o r m , n o to n l yd e o x yb u ta l s oa b s o r bc a r b o nd i o x i d e 4 t h r o u g ht h es t o r a g et e s ta d d i n gt h et h r e et y p e sd e o x i d i z e su s e di nc a k e s ，a n a l y s i sa n d d e t e c t i o no fi t sa c i dv a l u e ，p e r o x i d ev a l u e ，t h et o t a ln u m b e ro fb a c t e r i aa n dt h es e n s o r ye v a l u a t i o n , t h es t u d yf o u n dt h a t ，i nt h es t o r a g ep r o c e s s ，t h ec a k ea c i dv a l u ea d d i n gd e o x i d i z e rw e r el o w e rt h a n t h ec o n t r 0 1 p e r o x i d ev a l u ea n dt h et o t a ln u m b e ro fb a c t e r i aw e r el o w e rt h a nt h ec o n t r o l s t o o s e n s o r ye v a l u a t i o ni sh i g h e rt h a nt h ec o n t r o l s d e o x i d i z e rh a ss i g n i f i c a n t l yi n h i b i t i n ge f f e c t f o rc a k e s d e o x i d i z e rc a np r o l o n gs t o r a g ep e r i o df o rc a k e s c o m p a r i n gf r e s h - k e e p i n ge f f e c ta n d s t o r a g ep e r i o do fc a k e so ft h r e et y p e sd e o x i d i z e r s ，w ef o u n dt h es e q u e n c eo fi n h i b i t i n gc a k e s d e f e a t ：d e p e n d e n tw a t e rf o r m a u t o m a t i cf o r m d o u b l ea b s o r p t i o nf o r m c a k e sa c i dv a l u ei s 5 9 4 m g k o h g o i ls a m p l e ，5 7 4 m g k o h go l ls a m p l e ，6 1 0 m g k o h go ns a m p l er e s p e c t i v e l y a f t e r1 5 d ，9 d t6 d , w h e n a d d i n gd e o x i d i z e ro ft h et h r e et y p e s ；p e r o x i d e , v a l u e sa r e2 0 8 3 m e q k g , 2 0 4 6 m e q k g ，2 1 1 5 m e q k g ：t o t a lb a c t e r i aw e r e2 3 5 1 0 3m o n t h s g ，2 4 6 1 0 3m o n t h s g ，2 5 9 1 0 3m o n t h s g t h e r e f o r e ，t h eb e s ts t o r a g el i f ei s1 5 d ，9 da n d6 dt oa d dd e o x i d i z e r c h o o s i n g d e o x i d i z e ro fd e p e n d e n tw a t e rf o r mc a ng e tt h eb e s tr e s u l tf i ep o w d e r1 0 0 9 ，n a c l0 2 0 9 , a c t i v a t e dc a r b o n0 1 5 9 ，k i e s e l g u h r0 3 5 9 ) f o rc a k e ss t o r a g e 5 t h i st e s tf o rl o wt e m p e r a t u r e ，o p a c i t yd e o x i d i z e ra r ea l s oi n v o l v e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a t i nt h es t o r a g e ，t h ea c i dv a l u e ，p e r o x i d ev a l u e ，t h et o t a ln u m b e ro fb a c t e r i aw e r es i g n i f i c a n t l y a f f e c t e db ys t o r a g et e m p e r a t u r e o p a q u ep a c k a g i n gh a sb i gi m p a c to na c i dv a l u ea n dp e r o x i d e v a l u e ，b u th a sa l m o s tn oi m p a c to nt h et o t a ln u m b e ro fb a c t e r i a b e i n gi nt h es a m ep e r i o d ，t h ef o u r i n d i c a t o r sa r ca l ls h o w e dl o wt e m p e r a t u r e ，o p a c i t yp a c k a g i n gh a v eb e t t e re f f e c to nc a k e s f r e s h - k e e p i n g c a k e sd e o x i d i z e r ( f ep o w d e r1 0 0 9 ，n a c l0 2 0 9 ，a c t i v a t e dc 盈t r b o no 1 5 9 ，i d e s e l g u h r 0 3 5 9 ) p a c k a g i n g ，i nt h e4 ，n o n - t r a n s p a r e n t ，h a sb e s te f f e c to ni n h i b i t i n go x i d a t i o n k e yw o r d s ：i r o ns e r i e sd e o x i d i z e r s ；c a k e ss t o r i n g ；i n h i b i t i n go x i d a t i o n i v 独创性声明 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中已加 了标注。 学位论文作者：弗晚彰签字日期：幻哆年月3 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，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。本人授权西南大学研究生部可以将学位论文的 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。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：口不保密， 口保密期限至年月止) 。 学位论文作者签名：帮冼鹩 签字日期：枷7 年月岁日 导师签名：唧 签字吼叩年白月) 日 文献综述 1 1 油脂酸败的研究现状 1 1 1 油脂酸败的概述 第1 章文献综述 油脂是日常消费和食品加工中的重要原料，广泛用在各种食品加工上，用于改善产品性 质，赋予食品良好的风味和质地。作为人类3 大营养素之一，油脂具有极高的热能营养素，在 人体内具有重要的生理功能。但是含油脂食品在贮运加工中极易发生氧化，油脂氧化所产生 的产物会对含油脂食品的风味、色泽以及组织产生不良的影响，以至于缩短货架期，降低这 类食品的营养品质。同时，油脂的过氧化还会对膜、酶、蛋白质造成破坏，甚至可以导致老 年化的很多疾病，还可以致癌，严重危害人体健康【1 l 。 油脂在加工或贮存过程中，经常会受到温度、光照、空气中的氧、油脂本身的水分、酶、 微生物等条件的影响，而发生复杂的化学变化，导致油脂的质量劣变，尤其是油脂中的多不 饱和脂肪酸，更容易发生此种劣变。这种劣变最主要的变化是油脂受到这些因素的影响，会 分解生成甘油和游离脂肪酸，游离脂肪酸再进一步被水解、氧化生成过氧化物和氢过氧化物， 过氧化物是油脂氧化的第一个中间产物，它不稳定，会继续分解生成低级脂肪酸、小分子的 醛类、酮类和酸类化合物，而产生臭味和异味，从而使油脂变质而产生哈味，即发生酸败。 食品的氧化酸败、褪色变色、风味劣变、果蔬的呼吸作用及后熟衰老等无不与环境中氧 的存在有着直接关系。氧除了能直接危害食品质量外，微生物、仓库害虫等有害生物对食品 质量的危害也与氧有着密切关系。所以，人们在发展食品生产和食品加工的同时，食品保鲜 受到高度重视。 1 1 2 油脂酸败的研究进展 油脂在贮藏期间的劣变，主要是指油脂的酸败。油脂的酸败有氧化酸败和水解酸败，在 这个过程中氧化比水解作用更大。油脂氧化酸败是指油脂中的不饱和酸酯因空气氧化而分解 成低分子羰基化合物( 醛、酮、酸等) ，具有特殊气味。醛类是刺激性气味主要来源，俗称 哈喇味或酸败味【2 1 。 油脂的水解酸败是指脂肪在高温、酸、碱、或酶的作用下，水解为脂肪酸分子和甘油分 子。水解产生的游离脂肪酸，尤其是小分子脂肪酸会产生不良气味。食品中游离脂肪酸含量 在0 7 5 以上时，易促使其他脂肪酸分解，当其含量达到2 以上时，食品即产生不良风味p j 。 例如，牛奶中的脂肪含有丁酸和己酸，水解败坏后便有这两种成分 4 1 。 油脂氧化酸败过程是一个动态平衡过程，它包括自动氧化、光氧化、酶促氧化。氧化对 油脂品质影响很大，使油脂酸值升高，折光指数增大，油脂的过氧化值、比重、粘度、色泽、 两南大学硕十学位论文 气滋味等均有变化。其根本原因是：油脂氧化首先使油脂中的氢过氧化物增多，同时又使油 脂发生氧化分解、氧化聚合。氢过氧化物产生的同时还存在着分解和聚合，氢过氧化物的含 量增加到一定值，分解和聚合速度都会增加。反应底物和条件不同，这一动态平衡有很大不 n t 5 ，6 1 。 油脂的氧化酸败分为诱导阶段、传播阶段和终止阶段。在诱导阶段，脂类分子在氧、水、 金属离子、光、热等条件下较易进行，但作用缓慢，主要产生自由基r 和o h ，反应式为r h + o p r + o h ：在传播阶段反应速度较快，当有分子氧存在时，连锁反应开始进行：r + 0 2 - - o r o o - ，r o o + r h _ r o o h + r ，其中r o o h ( 氢过氧化物) 很不稳定，易分解： r o o h 一r + o h ，所得o h 又与另一油脂分子作用：r h + o h r + h 2 0 ，因而链式反应一旦 开始，发展速度是很快的。在终止阶段，自由基相互结合，直至产生稳定的化合物：r + r 一r r ，r + r o o - - * r o o r ，r o o + r o o - - * r o o r + 0 2 ，反应终止【再1 0 1 。 影响油脂氧化酸败的因素主要有油脂本身特性、氧气、温度、光、射线、金属离子等【1 1 , 1 2 1 。 油脂本身特性是油脂氧化酸败的主要因素，油脂中不饱和脂肪酸含量越多，氧化速度越快。 周华龙【1 3 , 1 4 l 等研究，在常温下，油酸酯、亚油酸酯、亚麻酸酯的氧化速率之比为1 ：1 2 5 ：2 5 ， 认为油脂氧化酸败不仅与不饱和脂肪酸含量有关，还与不饱和脂肪酸双键的数量、位置、几 何形状有关。油脂与空气的接触面积越大，油脂的氧化速度越快。例如猪油仅吸收0 0 1 6 倍 油脂重量的氧气时，其过氧化值便可达到或超过2 0 i n g 氢过氧化物k g ，并且此时会明显闻到油 脂的酸败气味。周胜科1 5 】认为在光照下，光氧化油脂不仅可使其分解，而且光氧化分解出的 自由基直接参与和诱发自动氧化的自由基链反应，即油脂氧化酸败的主要诱因一光氧化。温 度升高，油脂的氧化速度加快。例如，对纯油酸甲酯而言在高于印的条件下储存，每升高 1 1 ，其氧化速度增加一倍；纯大豆油脂肪酸甲酯在1 5 - 7 5 之间，每升高1 2 ，其氧化 速度也提高一倍。高能放射线的照射会促进油脂的酸败变质。而金属离子c u 、f e 、m n 等能缩 短油脂氧化诱导期，加快氧化速度。在微波辐射的作用下，植物油的氧化速度随微波辐射时 间的延长以及辐射强度的增大而增大【1 7 1 。 1 1 3 油脂抗氧化酸败技术 食品的氧化变质现象早已引起人们的重视，并以采取了多种措施来防止或延缓。目前采 用的方法有物理性的，也有化学性的。物理方法主要有：低温贮藏、真空包装、充n 2 、充c 0 2 气调包装等。化学方法目前主要是采用脱氧技术和向食品中添加抗氧化剂。 然而由于这些方法都存在着一定的局限性，即使采用真空包装和充气包装，仍不能完全 除去包装内的游离氧，通常包装内氧的残存量在2 左右，尤其是多孔性食品，有更多的氧残 留。致使某些对氧特别敏感的食品或某些成分仍然会发生变质现象( 如氧化、褐变、变味) ； 某些好氧性微生物和害虫在微量氧中仍能生长繁殖( 如灰绿曲霉等) ，从而引起食品霉变、 腐烂，以及虫害。脱氧技术就是将某些能与分子氧发生化学反应或对分子氧具有强吸附能力 2 文献综述 的物质( 称其为脱氧剂) 与食品同时包装或封存，通过脱氧剂来消除食品周围存在的及食品 中溶存的氧气，从而避免食品被氧化的保鲜技术。所谓抗氧化剂就是某些能阻止或延缓物质 氧化的物质。从抗氧化剂的这一定义来看，脱氧剂也应归于抗氧化剂的范畴，不过从作用机 制和使用方法来看，两者存在有一定的区别。脱氧剂主要是通过消除分子氧来防止食品被氧 化，而抗氧化剂则主要是通过消除食品中某些具有促进食品氧化的催化剂( 如金属离子) 或 吸收食品氧化过程中产生的某些中间产物来中断食品的氧化过程；抗氧化剂通常是添加到食 品中来发挥其作用的，而脱氧剂则不需添加到食品中去，只需将其与食品同时包装或封存或 添加到食品包装材料中来发挥其作用的。当然像抗坏血酸、葡萄糖葡萄糖氧化酶等这些通过 消除分子氧来防止食品被氧化的物质，既可以添加到食品中去，也可以在食品外使用。但是， 以往食品多采用添加抗氧化剂( b h a 、b h t 、t b h q 等) 的方法防止氧化，由于以上抗氧化剂 易引起肝肿大症以及其他毒害，英美等国家已相继限制使用。近几年来虽已研制了许多毒害 小、抗氧能力强的天然抗氧化剂，但对人体的毒害作用仍然不可忽视。因此脱氧技术的开发 及其在食品保鲜领域的运用为消除氧对食品质量的危害开辟了一条新途径。 1 1 4 糕点保鲜的研究概况 糕点大多是由糖、牛乳、鸡蛋等原料制成的，是人们喜爱的甜食品，四季均有销售，产 量大，部分食品有外包装，但由于包装纸、盒不清洁或没有包装的食品放于不洁的容器内， 也可造成污染。也往往因加热不彻底，存放时间长或温度高，也可使细菌大量繁殖，造成食 - 品变质。而且在销售贮藏过程中，容易发生氧化酸败，导致其品质降低，影响营养价值及口 感，甚至产生有毒物质，这已成为糕点销售贮藏中急需解决的问题【1 8 】。蛋糕是焙烤类食品， 焙烤食品大多含有较高的油脂，组织结构柔软后松脆，在进行保鲜包装时，不宜采用真空包 装，否则易变形。而蛋糕类食品易生霉菌，在包装中封入脱氧剂，不仅除去了氧气，而且阻 止了油脂因氧化而使产品出现哈败味或霉菌生长，从而延长了保藏期。另外，由于脱氧剂对 好气性微生物生长有良好的抑制作用，而对蛋糕、年糕等食品的防腐有明显效果。 彭珊珊等【1 9 1 人对糕点脱氧包装保藏进行了研究，只进行了一种脱氧剂配方的研究，并没有 考虑其他影响铁粉反应速度的组分，从而对比出对糕点保鲜效果更好的配比。所以，有待于 对焙烤类食品保藏提供一些更详细及可靠的理论数据。 1 2 脱氧剂 1 2 1 脱氧剂的概念 脱氧剂( o x y g e ns c a v e n g i n g ) ，又称游离氧吸收剂( f o a ) 、游离氧去除剂( f 1 c l s ) 或去 氧剂等。它是一类能吸收游离氧的物质。当将脱氧剂随同食品一起密封在同一包装内时，脱 氧剂便能通过一定的化学反应或其它作用吸收包装内的游离氧及食品中的溶存氧，从而可以 3 两南大学硕士学何论文 防止由于氧化、微生物生长和害虫对食品的危害。有效地保持了食品的色、香、味，防止维 生素等营养物质被氧化破坏，延长食品保质期陬1 1 。这便是所谓的脱氧保鲜技术或脱氧封存技 术。利用吸氧剂贮存食品，使用方便、价格低廉、保藏可靠，解决了许多食品长期保藏的问 题，使各种食品几乎不受季节性的限制，从而使食品工业发生了根本性变化。脱氧包装属于 活性包装的一种，最早在日本被开发，目前在日本、澳大利亚和美国等国家已经在市场上使 用l o 年以上【6 0 j 。 1 2 2 脱氧剂的除氧机理与优点 脱氧剂是易氧化物质，在常温下与包装容器内的溶解氧发生氧化反应，吸收包在容器内 的氧气使食品处于无氧状态，抑制霉菌等微生物的生长繁殖和防止虫害的发生，防止食品营 养成分及风味香味等成分的氧化变质，防止食品褪色和果蔬的过熟，从而达到保质保鲜。 防食品氧化变质方法有低温冷冻、干燥、盐藏、熏制、罐装、蒸煮袋包装、放射线照射， 真空包装或惰性气体置换包装等，对食品保藏起很大作用。但均是物理除氧，缺点是不能1 0 0 除氧，应用脱氧剂的包装食品有以下优点： ( 1 ) 脱氧完全能杜绝食品质量恶化的氧气，从根本上防止食品氧化。国外用化学物质吸 氧，与物理方法除氧根本不同，用脱氧剂时包装用气密性高的膜几乎能除去包装内的游离氧， 还能吸收从外界进入包装袋内的氧气，使容器内长期保持无氧状态，适用于任何形体的食品 ( 粉状、粒状、海绵状等) ，而充填n 2 或c 0 2 置换容器内的氧气包装后的包装容器内残留2 5 的氧气，仍能使包装内的食品充分氧化，因霉菌繁殖在0 4 氧状态下就有可能，对外部 进入包装材料的氧气全不起作用，对油脂类食品及物理结构弱的食品保藏更成问题。 ( 2 ) 安全。脱氧剂与食品防腐剂不同，与食品同袋包装，没有副作用，不吸收到人体内， 无致癌等物质，食品保鲜安全。 ( 3 ) 脱氧剂保藏食品无需经杀菌处理，能保持食品原有风味、色泽，特别对低盐低糖保 藏的食品更有效。 ( 4 ) 比真空包装与惰性气体包装简单使用方便，成本低。 ( 5 ) 脱氧剂使用能扩大商品流通量，各种食品可常年销售，容易调整生产和库存，减少 食品变质损耗与流通损耗，延长食品保藏期，方便食品运输，增加商业利润。脱氧剂在食品 工业中应用前景广耕2 1 1 。 1 2 3 脱氧剂的基本构成和分类 1 2 3 1 对脱氧剂组分的要求 可作为食品保鲜用脱氧剂的构成物质，必须满足下列条件： ( 1 ) 必须对人体无害 虽然脱氧剂本身既不是食品，也不是添加剂，但使用时要与食品一起放置在包装容器内， 4 文献综述 很有可能被人误食，或因脱氧剂包装破漏使食品遭受脱氧剂污染。因此，作为食品保鲜用的 脱氧剂的物质必须对人体无毒、无害，不仅如此，而且要求其反应产物也对人体无毒、无害。 ( 2 ) 吸氧速度适当 脱氧剂已进入商业化生产，即在脱氧剂使用前，往往要在空气中存放一段时间，如果脱 氧剂吸氧速度过快，就会使脱氧剂在使用前与空气中的氧反应，而降低其活性。同时一般吸 氧速度过快的物质，其吸氧寿命也较短。反之，如果吸氧速度过慢，不能保证在尽可能短的 时间内将食品包装内的氧浓度降低到一定水平，从而会影响食品保鲜效果。 ( 3 ) 无令人不快的异味 这不仅要求脱氧剂本身无令人不快的异味，其反应产物也不应有令人不快的异味。否则 会影响食品的风味。 ( 4 ) 性能稳定，不易变质 即要求在一定的时间内对氧的吸附量不降低，以便保证使用效果；同时要求在使用期间， 不因环境因素的影响而失去吸氧功能及自身发生霉变、腐败等。 ( 5 ) 吸氧能力强，体积紧凑 这样可减少每次使用量，降低在食品包装内所占的容积，以便提高包装容积使用效率。 同时，脱氧剂的原料来源要充足，易于获取，价格低廉。 1 2 3 2 脱氧剂的基本构成组分 目前，脱氧剂的种类很多，功能特性及适应对象各异，这与其构成成分的多样化有着直 接关系。但概括来看，脱氧剂一般包括如下构成成分。 ( 1 ) 主剂 这主要是一些能直接或借助催化剂、微生物、酶与氧发生反应除掉包装内氧的物质。目 前使用较普遍的有：还原铁粉及其它金属粉末( 如铜粉、锌粉、铝粉等) 、亚铁盐类( 如碳 化铁、羟基化铁、硅化铁、硫酸亚铁) 、亚硫酸盐类( 如亚硫酸钠) 、连二亚硫酸钠等无机 物和葡萄糖、碱改性糖、抗坏血酸、油酸等有机物。 ( 2 ) 活性剂 这主要是一些能提高主剂与氧反应速度的的物质。如碱金属或碱土金属的卤化物( 如氯 化钠、氯化钙、溴化钾等) 、活性炭、酶( 如葡萄糖氧化酶) 、微生物等。 ( 3 ) 填充剂 主要是起控制主剂吸氧速度及提高组合物透气性的物质。它们一般是具有不溶性、难溶 性和不活泼的有机物或无机物。如二氧化硅、氧化铝、高岭土、活性炭、硅藻土、石墨、纤 维素、苯乙烯粉末、聚酰胺粉末等。 ( 4 ) 改性剂或功能扩展剂 即是一些能改善脱氧剂不良特性或能使脱氧剂功能增加的物质，如硅树脂、氧树脂可防 止铁粉型脱氧剂所产生的铁锈对食品的危害：氢氧化钙可吸收连二亚硫酸钠型脱氧剂所释放 5 两南大学硕十学位论文 的s 0 2 ，防止其对食品的颜色及风味的影响；又如在连二亚硫酸钠型脱氧剂中添加碳酸氢钠， 可使其在吸氧时释放出c 0 2 ；添加亚硫酸氢钠、酒精等可提高脱氧剂的杀菌、抑菌及抑制酶活 性的作用等。改性剂和功能扩展剂的运用，因脱氧剂的使用对象不同而异【2 。 1 2 3 3 脱氧剂的分类 脱氧剂的种类繁多，按其主剂不同首先可分为有机类和无机类，其中有机脱氧剂主要有 葡萄糖氧化酶型脱氧剂、抗坏血酸型脱氧剂和儿茶酚型脱氧剂，而目前使用较广泛的是无机 类脱氧剂。无机脱氧剂使用较广的主要有三种：铁系脱氧剂、亚硫酸盐系脱氧剂、加氢催化 剂型脱氧剂陋l ；按其功能特性的不同又可分为单纯脱氧型和多功能脱氧型，多功能脱氧型又 包括c 0 2 释放型脱氧剂、杀菌型脱氧剂、c 0 2 脱除型脱氧剂( 又称双吸型脱氧剂) 等；按状态 不同，又可分为粉末状脱氧剂和片状脱氧剂两类：有些脱氧剂是由两种或两种以上功能不同 的主剂所构成，可称其为复合型脱氧剂【2 3 1 。 不同类型的脱氧剂的特性及作用机制有一定的差异，但绝大多数脱氧剂均含有能与氧发 生反应的还原性物质，并通过氧化还原反应来达到脱氧的目的。 1 2 4 脱氧剂在食品包装中的功能 近年来，随着食品工业的发展和包装材料的改进，脱氧剂在国内越来越受到重视，应用 也越来越广泛。国外已将脱氧剂广泛用于湿面包粉、湿面、湿粉丝、湿点心、半干鱼制品等 多种食品。据统计，脱氧剂在食品包装中的比例，糕点甜食为4 5 ，畜产、水产和农产品为3 0 ， 茶叶、咖啡等为1 5 ，菜肴等其他类为1 0 。近来已扩大到以前很难使用脱氧剂的含水分高的 食品和保质味期短的配送食品以及保质期较长的医药和健康食品等领域【驯。 ( 1 ) 防腐保鲜 糕点甜食是最早也是最广泛利用脱氧剂实现防腐保鲜目的的食品之一。从使用效果上看， 糕点甜食是如今利用脱氧剂最多的一种食品。糕点甜食行业最经常使用脱氧剂的理由是世界 各国尤其是日本生产数量很大。人们在旅游或者回家探亲访友时，大多有携带糕点甜食等各 优土特新产品的习惯，或供自己家人享用。或作为礼品馈赠亲朋好友。为此，需要一定的存 放搁置时间。在此期间，这类食品比较容易被霉菌繁殖污染，这就是所谓的发霉现象。然而。 当这类食品的包装中添加脱氧剂。去除包装袋中的氧气以后，以氧气为生长繁殖必要条件的 霉菌就无法生存下去。从而达到了防止霉菌生长的目的。延长了食品保质期和货架期，起到 了防腐保鲜的作用效果，加之当前的糕点甜食品或各地的名特优新产品为适应现代人健康生 活和生活习惯的要求，大多数都是控制砂糖的低糖甚至是无砂糖产品，由于低糖和无糖的缘 故，缩短了食品原有的防腐保鲜时间，为延长此类食品的防腐保鲜时间。就更加需要利用包 装内的脱氧剂了。 ( 2 ) 保持风味 为了保持纯正咖啡产品应有的风味。一些生产厂家生产的简单享受型小包装咖啡制品也 6 文献综述 使用了脱氧剂。这是为了防止氧化反应破坏咖啡的纯正香味。这些例子已经脱离了使用脱氧 剂的早期目的，而是利用脱氧剂保持食品风味。 ( 3 ) 防变色、褪色 防止食品变色和褪色是使用脱氧剂的另一种目的。这就是说，假如存在氧和光，一些容 易发生变色和褪色的食品，利用脱氧剂来防止变色和褪色其最终目的。例如，火腿和香肠是 有代表性的实际例子。此类商品大多采用气体置换包装与脱氧剂并用的方法。这是由于产品 的变色和褪色太快，为了通过脱氧剂在包装材料内创造一个低氧气浓度状态的条件，在包装 后利用气体置换包装法就使包装内形成低浓度状态。 1 2 5 脱氧剂国内外研究概况及使用现状 1 2 5 1 国外研究现状 脱氧剂的发展历史始于1 9 2 5 年h a m a u d e 等人利用铁粉、硫酸亚铁和吸湿性物质配制 的产品，当时是用于防止变压器等设备的发火和爆炸，以确保安全管理。1 9 4 3 年英国c c l o o 等人开创以硫酸盐和亚硫酸盐为主成份的脱氧剂。1 9 6 0 年h c w a r m b l e r 等人用混合气体( 9 2 氮气、8 氢气) 吹入法置换食品袋中空气，同时用带有把催化剂的包装材料，使残留氧和填 充气的氢起反应变成水而被除去的钯催化除氧法。与此同时，1 u t s u m i 研制一种由葡萄糖和 葡萄糖氧化酶组成的有机系脱氧剂。此剂能和气相、液相、固相中食品混合使用，特别适用 于蛋黄酱、啤酒、果汁、果酒和清凉饮料等液体食品。1 9 6 9 年日本藤岛大四郎开创连二亚硫 酸钠为主要成份的无机去氧剂。1 9 7 6 年日本吉川义夫等人用金属卤化物的溶液与金属粉末混 合，进行干燥，使金属卤化物覆盖在金属粉末表面上而制得脱氧剂。直至1 9 7 7 年，日本三菱 气体化学公司开发出一种以铁粉为基质的脱氧剂小包，脱氧剂技术才实际应用到加工食品的 品质保存上【2 5 1 。为适用不同食品的需求，开发出了各商品型号脱氧剂和各型复合脱氧剂，并 为了检验脱氧效果和及时发现包装是否有漏气，生产了多种型号的氧指示剂，1 9 7 8 年，日本 生产的脱氧剂总数约5 6 0 吨，1 8 0 , , l o 件标准袋，折合产值约1 0 0 0 万元人民币。至今世界上已有 5 0 多种脱氧剂专利。它们在日本、欧美超市上已广泛应用，主要用于面包、蛋糕、饼干、比 萨饼、面条、熏肉、熏鱼、茶叶、鱼干、奶酪、豆类、土豆片、香料、干果类、咖啡和巧克 力等。目前食品行业使用最广的是日本三菱气体化学公司开发的脱氧剂一a g e l e s s 。 1 2 5 2 国内研究进展 脱氧剂在中国的研究和使用则比较晚，大约在八十年代才开始研究开发，而铁系脱氧剂 在众多脱氧剂中研究得比较多。很多科研人员通过实验的优化设计和应用效果的研究，找到 了脱氧能力强的系列脱氧剂。近年来我国有关部门及科研单位已进行了脱氧剂的试制和应用 的研究，在贮藏粮食、果品保鲜等方面取得了可喜的成果。经过短时间的研究和推广，在上 海、广州、北京等地都已设有专业研究生产脱氧剂的工厂。而且脱氧剂的使用别是在食品工 业方面的使用更是得到长足的发展。到目前，多功能、专用型脱氧剂仍与国外有一定差距。 7 两南大学硕+