（农业机械化工程专业论文）通电加热对猪肉电导率和流变特性的影响.pdf

山东农业大学硕士论文 摘要 由于食品物料的电导率在通电加热过程中是决定食品物料内部产热 量多少的主要因素之一，因此，食品物料的电导率对通电加热技术的研究 与发展显得极为重要。为了更好的应用通电加热技术，有必要研究食品物 料的电导率随温度的变化规律和电导率对加热速率的影响。食品加工技术 研究的主要目的就是生产出品质优良的食品，所以研究通电加热技术对物 料品质的影响也是很有必要的。为了成功的设计肉的通电加热加工工艺， 必须对通电加热中肉的电导率和通电加热对肉流变特性的影响等进行研 究。 本论文主要开展了两个方面的研究工作，一方面是研究通电加热对肉 电导率的影响，另一方面是研究通电加热对肉流变特性的影响。主要内容 包括以下几个方面： 1 设计制造了接触式通电加热实验装置和浸泡式通电加热实验装置， 并建立了数据采集系统，测量了肉在通电加热过程中电压、电流、温度及 其分布等参数。实验结果显示：该系统能均匀、快速地对肉进行加热，并 能利用数据采集系统测量加热过程中的电压、电流和温度等参数。 2 利用接触式通电加热实验装置和浸泡式通电加热实验装置对猪肉 进行通电加热处理。实验结果表明：两种通电加热实验装置加热过程中试 样的电导率变化曲线基本相同，但在6 0 一1 0 0 时，浸泡式通电加热实 验装置中所测得的试样电导率，略小于接触式通电加热实验装置中测得 的，造成这种不同的主要原因是n a c l 溶液的影响。 3 利用接触式通电加热实验装置研究了猪肉肉块和碎肉在通电加热 过程中电导率随温度的变化规律，并研究了不同电场强度对肉加热速率和 电导率的影响。实验结果表明：试样的电导率随温度的变化呈线性增大关 系，肉块纤维方向平行于电场方向时的电导率略高于碎肉的电导率；电 场强度对试样的电导率略有影响。 4 利用浸泡式通电加热实验装置，研究了不同浓度n a c l 溶液对肉加 热速率和电导率的影响。实验结果表明：浸泡液的浓度越大，试样的加热 速率就越大，并且所测得试样的电导率也越大。 5 利用t a x t 2 物性测定仪研究了通电加热技术对肉剪切力和压缩 通电加热对猪肉电导率和流变特性的影响 参数的影响，并与1 0 0 c 恒温水浴加热进行了比较。结果表明：在相同的 平均加热速率下通电加热对肉嫩度的影响，与恒温水浴加热相比没有显著 差异性；本实验中的浸泡式通电加热实验装置用2 2 0v 、5 0h z 的电源( 电 场强度为2 0v c m ) ；对直径为3 0m i l l ，质量为3 5g 的试样( 猪里脊肉) 进行加 热，比l o o 恒温水浴加热的加热速率快，可以提高试样的嫩度；在保温 的过程中，通电加热处理中可以利用温度控制仪精确控制试样的温度，从 而达到要求的杀菌时间。 6 利用分析型感官评价对通电加热和传统加热中肉的嫩度和多汁性 进行了研究。结果表明：感观评价中嫩度和多汁性的得分可以良好的反映 仪器测定的试样剪切力值和水分含量。 通电加热技术具有加热均匀、加热速率容易控制、能量利用率高等优 点，本文证明了通电加热技术对肉品质的影响与水浴加热相比没有显著差 异性，所以通电加热技术是一种应该推广利用的食品加工技术。 关键词：通电加热，肉，电导率，剪切，压缩，感观评价，质构 山东农业大学硕士论文 a b s t r a c t t h ef o o d se l e c t r i c a l c o n d u c t i v i t y i so n eo ft h ef a c t o r st h a ta f f e c t p r o d u c i n gc a l o r i e si n s i d eo f t h ef o o d ，s oi tt a k e sv e r yi m p o r t a n tp a r ti nt h e r e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fo h m i ch e a t i n gt e c h n i q u e i no r d e rt om a k eg o o d u s eo ft h eo h m i ch e a t i n gt e c h n i q u e ，i t s v e r yn e c e s s a r y t o s t u d y t h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e ne l e c t r i c a lc o n d u c t i v i t ya n dt e m p e r a t u r ea n d t os t u d yt h e a f f e c to fe l e c t r i cc o n d u c t i v i t yt oh e a t i n gr a t e t h em a i n p u r p o s e o f t h er e s e a r c h o ff o o dp r o c e s s i n gt e c h n i q u ei st om a k et h ef o o d sq u a l i t yb e t t e r , s os t u d y i n g t h ea f f e c to fo h m i c h e a t i n gt of o o d sq u a l i t yi sv e r yn e c e s s a r y i no r d e r t of i n d o u tt h et e c h n i c so fm e a to h m i c h e a t i n g ，w e m u s t s t u d y t h ee l e c t r i c c o n d u c t i v i t yw h e nt h em e a ti sh e a t e d ，a n da l s on e e dt os t u d yt h ee f f e c to f o h m i c h e a t i n go n f o o d sr h e o l o g i c a lp r o p e r t i e s t o w p a r t sw e r ei n c l u d e si nt h i sp a p e r ：t h ef i r s tp a r tw a sf i n d i n go u tt h e e f f e c to fo h m i ch e a t i n gt om e a ts p e c i m e n se l e c t r i cc o n d u c t i v i t y ，t h eo t h e ri s s t u d y i n gt h ea f f e c t o fo h m i ch e a t i n gt o s p e c i m e n sr h e o l o g yc h a r a c t e r i s t i c t h em a i nc o n t e n ti n c l u d e st h ef o l l o w i n g p a r t s ： 1 as e to ft h eo h m i ch e a t i n g s e t u pw a sd e v e l o p e d ，w h i c hi n c l u d sa c o n t a c to h m i ch e a t i n gt e s ts e t u pa n dan o - - d i r e c t - - c o n t a c to h m i ch e a t i n gt e s t s e t u p ，a n d ad a t a a c q u i r i n gs y s t e m ，b y w h i c ht h ep a r a m e t e r so f t h e v o l t a g e ，t h e c u r r e n t ，t h et e m p e r a t u r ea n d i t sd i s t r i b u t i o nw e r em e a s u r e d d u r i n gt h es a m p l e s w e r eh e a t e d n l er e s u l t ss h o w e dt h a tt h es y s t e mc a nh e a tt h em e a t u n i f o r m i t y a n dq u i c k l y , a n dt h ev o l t a g e ，t h ec u r r e n t ，t h et e m p e r a t u r ec a nb er e c o r d e db y t h ed a t a a c q u i r i n gs y s t e m 2 t h ep o r ks a m p l ew a sc o o k e db yt h ec o n t a c to h m i ch e a t i n gs e t u pa n d t h en o - d i r e c t c o n t a c to h m i ch e a t i n gs e t u p t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ec l i v c s o f t h ee l e c t r i c a lc o n d u c t i v i t yo f t h em e a th e a t e dw i t ht h eb o t hs e t u p sc h a n g i n g 、析t 1 1 t e m p e r a t u r ea r ea l m o s tt h e s a n l e t h ee l e c t r i c a l c o n d u c t i v i t yt h a tw a s m e a s u r e di nt h en o - d i r e c t - c o n t a c to h m i c h e a t i n gs e t u pi ss l i g h t l ys m a l l e rt h a n t h eo n ei nt h ec o n t a c to h r n i eh e a t i n gt e s ts e t u pw h e nt h et e m p e r a t u r ew a s b e t w e e n6 0 - 1 0 0 t h a t sb e c a u s et h ei n f l u e n c eo f t h en a c ls o l u t i o n 3 n l ec h a n g e so ft h ee l e c t r i c a l c o n d u c t i v i t yo ft h em u s c l ea n dt h e m i n c i n gs a m p l e s ，b yh e a t e dw i t ht h ec o n t r a c to h m i ch e a t i n gt e s te q u i p m e n t , w i t ht h et e m p e r a t u r e ，a n dt h ei n f l u e n c eo ft h ed i f f e r e n te l e c t r i c a lf i e l ds t r e n g t h t om e a t sh e a t i n gr a t ea n de l e c t r i c a lc o n d u c t i v i t yw e r e i n v e s t i g a t e d t h e r e s u l t s 通电加热对猪肉皂导率和流变特性的影响 s h o w e dt h a tt h es a m p l e se l e c t r i c a lc o n d u c t i v i t yg r a d u a l l yi n c r e a s e sw i t ht h e t e m p e r a t u r ei n c r e a s e m e n t ，t h ee n t i r et e n d e r l i o n se l e c t r i c a lc o n d u c t i v i t yi sa l i t t l eb i th i g h e rt h a nm i n c i n gm e a t sw h e nt h ef i b r ew a sp a r a l l e lt ot h ee l e c t r i c f i e l d s t r e n g t h a n dt h ei n c r e a s e m e n ti nt h ee n t i r et e n d e r l i o n se l e c t r i c a l c o n d u c t i v i t yi sn l o r et h a nm i n c i n g sa tt h es a m et e m p e r a t u r e t h er e s u l t sa l s o s h o w e dt h a tt h ee l e c t r i c a lf i e l ds t r e n g t hh a sal i t t l eb i ti n f l u e n c et ot h e e l e c t r i c a lc o n d u c t i v i t y 4 t h ei n f l u e n c eo ft h ed i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o no ft h en a c ls o l u t i o nt ot h e h e a t i n gr a t ea n dt h ee l e c t r i c a lc o n d u c t i v i t yb yu s i n gn o - d i r e c t - - c o n t a c th e a t i n g t e s ts e t u pw a s e x p l o r e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h eh i r g h e rt h ec o n c e n t r a t i o n o ft h en a c ls o l u t i o n ，t h e h i g h e r t h e h e a t i n gr a t e ，a n d t h ee l e c t r i c a l c o n d u c t i v i t ym e a s u r e d i sa l s oh i g h e r 5 t h ee f f e c to ft h eo h m i c h e a t i n go n t h es h e a rs t r e n g t ha n dc o m p r e s s i o n p a r a m e t e r so ft h em e a ts a m p l e s w a ss t u d i e db y u s i n gt a x t 2 c o m p a r e d w i t h t h er e s u l t so ft h ew a t e rb a t ha t10 0 t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h et e x t u r eo f t h em e a th a v en oo b v i o u sd i f f e r e n c e sb e t w e e nt h eo h m i c h e a t i n ga n d t h ew a t e r b a t ha n dt h es a m p l e st e n d e r n e s sc a l lb ei m p r o v e db yt h eh e a t i n gr a t ea n dt h e h e a tp r e s e r v a t i o n p r o g r e s s 6 b yu s i n ga n a l y t i cs e n s o r ye v a l u a t i o nm a t h o d ，t h et e n d e r n e s sa n d j u i c i n e s so ft h em e a ts p e c i m e n s ，w h i c hw e r eh e a t e db yo h m i ch e a t i n ga n db y t r a d i t i o n a l h e a t i n gr e s p e c t i v e l yw e r ee v a l u a t e d t h er e s m t ss h o w e dt h a tt h e s p e c i m e n s t e n d e r n e s sa n dj u i c i n e s s h a v en oo b v i o u sd i f f e r e n c e sa f t e rt h e s p e c i m e n s w e r eh e a t e db yt h et w o w a y s a tt h es a m e h e a t i n g r a t e o h m i ch e a t i n gp o s s e s s e sm a n ya d v a n t a g e s ，s u c ha sh e a t i n gu n i f o r m i t y , e a s i l yt oc o n t r o lh e a t i n gr a t e ，h i g h e re f f i c i e n c y t h i st h e s i sp r o v e dt h a tm e a t q u a l i t i e sh a v en oo b v i o u sd i f f e r e n c e sw h i c hw e r ep r o d u c e db yo h m i ch e a t i n g a n dt r a d i t i o n a lw a yr e s p e c t i v e l y s o ，o h m i ch e a t i n gt e c h n i q u es h o u l db ea p o p u l a r m e a t p r o c e s s i n gt e c h n i q u e k e y w o r d s ：o h m i c h e a t i n g ；m e a t ；e l e c t r i c a lc o n d u c t i v i t y ；s h e a rs t r e n g t h ； c o m p r e s s i o n ；s e n s o r ye v a l u a t i o n ；t e x t u r e y 7 2 9 1 5 6 关于学位论文原创性和使用授权的声明 本人所呈交的学位论文，是在导师指导下，独立进行科学研 究所取得的成果。对在论文研究期间给予指导、帮助和做出重要 贡献的个人或集体，均在文中明确说明。本声明的法律责任由本 人承担。 本人完全了解山东农业大学有关保留和使用学位论文的规 定，同意学校保留和按要求向国家有关部门或机构送交论文纸质 _ 本和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权山东农业大学可 以将本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、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 保密论文在解密后应遵守此规定。 论文作者签名：越橱足 导 师签名：地魄 日期：避6 月f f 日 山东农业大学硕士论文 1 序言 1 1 研究的目的和意义 食品物料的加热处理在食品工程单元操作中占有非常重要的地位，它 不仅直接关系到最终产品的质量，而且还关系到加工过程中能源消耗及制 造成本的高低。在对食品物料的烫漂、浓缩( 蒸发) 、杀菌、蒸煮、干燥和 焙烤等热处理加工过程中，传统加热所采用的传热方式主要包括传导、对 流、辐射三种以及这三种方式的不同组合。同其他单元操作一样，随着科 学技术的进步，食品物料的热处理过程也在向着高效率、低能耗、高品位 方向发展。长期以来，虽然各国技术人员对此作了大量研究，并取得了很 多进展，但如何进一步降低能耗、提高加工品位，仍是技术改进的焦点( 李里 特，1 9 9 5 ) 。虽然微波加热可以实现从物料内部加热，但由于微波透入深度 的限制，加热不均匀是微波加热的一大难题，并且微波加热的成本较高， 限制了微波加热在食品加工过程中的应用。 食品的电物性是指食品的电学物理性质，主要包括食品及其原料的电 导特性、介电特性、带电特性以及其他电磁和物料性质。带电特性应用于 食品的技术为电渗透脱水等；在高频电磁场中，食品主要表现为介电特性， 应用技术为微波、高频波加热和高压脉冲；在低频电磁场中，主要表现为 电导特性，应用技术主要为通电加热( 张璐等，2 0 0 1 ) 。食品的通电加热又 称为欧姆加热( o h m i ch e a t i n g ) ，直接电阻加热( d i r e c tr e s i s t a n c e h e a t i n g ) ，纯 电处理( e l e c t r o p u r ep r o c e s s i n g ) ，通电加热就是利用物料本身的阻抗特性直 接把电能转化为热能的一种加热方式，它克服了传统加热方式( 对流加热， 热传导，热辐射) 中物料内部的传热速度取决于传热方向上的温度梯度等 不足，实现了物料的均匀快速加热。当物料的两端施加电场时，物料中有 电流通过，物料的阻抗特性使自身产生热量，基本原理和等效电路如图 1 1 ，图1 2 所示( 李法德，2 0 0 2 ) 。根据焦耳定律，在被加热物料内部任意 一点产生的热流密度为： a = o ( g r a d v x g r a d v ) ( 1 - 1 ) 式中：q 一某点处产生的热流密度w m 3 ；g r a dv 一某点处的电位梯度v m ； s 一某点处物料的电导率s m 。 电导率为电阻率的倒数，它的大小取决于物料本身的特性，而物料某点 通电加热对猪肉电导率和流变特性的影响 处的电位梯度取决于物料电导率的分布和交流电源提供的电压大小，从 式( 1 1 ) 中可以看出，电位梯度( 电场强度) 和物料的电导率是影响热流密度 ( 加热速率) 的主要因素。 1 2 1 1 电极2 物料 图1 1 通电加热原理图 f i g 1 1t h ef i g u r eo f o h m i c h e a t i n gp r i n c i p l e r 一阻抗c _ 电容 r 相当于介电损耗的阻抗 图1 - 2 通电加热等效电路图 f i g 1 - 2t h ee q u i v a l e n tc i r c u i t d i a g r a mo f o h i r n ch e a t i n g 传统加热方式是以温度梯度为动力对物料进行加热的，为了使物料中 心部位达到要求的加热温度，其表面部位就会产生过热现象，使产品质量 下降，并且要通过加热介质对物料进行加热，所以在加热的过程中有大量 热量损失。微波加热是靠高频电磁波极化食品内的水分子或极性分子使其 摩擦生热，热穿透力差，对物料加热均匀的条件是物料的尺寸小于半衰深 度，且对形状不规则的物料进行加热时，在尖端部位会有电场尖角集中效 应( 杨同舟，2 0 0 1 ) 。通电加热方式是利用物料本身的阻抗特性来产生热量 进行加热的，在同一加热过程中，若物料各个部分的电导率相同，加热速 率就相同，故加热均匀、没有局部过热现象，加热速率远远大于传统加热 方式的加热速率，r a o 和m a t h e n ( 1 9 7 6 ) 报道用通电加热方法进行解冻比传 统的解冻方法节约4 0 5 0 的时间。s e g a r s 和k a p s a l i s ( 1 9 7 6 ) 用通电加热 方式可以在2 0m i n 内将一托盘食品由一2 3 升高到8 0 。在食品的加热 处理中，加热速率快可以提高食品的品质，因此，通电加热生产的食品质 2 山东农业大学硕士论文 量更好。通电加热方式通过自身的阻抗特性直接把电能转化成热能，能量 利用率高。h a l l ( 1 9 8 6 ) 对牛奶进行通电加热时电能利用率为9 5 一9 8 。 李修渠在采用浸泡法对冷冻肉进行通电加热解冻实验中得出电能利用率 为4 0 左右( 李修渠，2 0 0 2 ) 。与微波加热方式相比，通电加热方式可以对 大体积和不规则物料进行均匀加热，并且不损坏物料的品质。 在通电加热过程中，影响物料加热速率的因素主要是电场强度和物料 的电导率，所以为了控制加热速率，物料电导率的研究是很有必要的。而 在加热过程中物料的加热速率影响物料的品质，对于一种食品加工技术来 说，加工出适合消费者口味的食品是最终目的，所以对物料品质的研究也 是很有必要的。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 通电加热过程中肉的电导率 导体按导电方式分为两类：第一类导体是金属，靠自由电子的迁移导 电；第二类导体是电解质溶液、熔融电解质或固体电解质，靠粒子的迁移 导电。对于食品物料大部分属于第二类导体。当电流通过导体时，都会受 到阻力的作用。导体的电阻尺与长度z 成正比，而与其截面积a 成反比， 即r = p l a 。不过对于第二类导体来说，更常使用的不是它的电阻r 和 电阻率p ，而是r 的倒数电导g 和p 的倒数电导率d 。电导g 以s ( 西门 子) 为单位，电导率d 符合下列关系： d = i 0 = g ( 1 a ) f 1 2 ) 第二类导体一般为液体( 对于食品物料来说，还有固体、凝胶和酱体 等) ，对电解质液体来说，式( 1 2 ) 中z 和a 分别为被加热试样的长度和横截 面积。电导率d 的物理意义是长度为1m 电极面积各为lm 2 时导体的电导， o 的单位是s m ，其数值与物料的种类、溶液浓度、温度、固形物含量及 电压梯度等因素有关( 印永嘉，1 9 9 6 ) 。 尽管通电加热技术起源于一个多世纪前，但成功的商用技术是2 0 世 纪2 0 年代发展起来的，主要用于牛奶的消毒。到2 0 世纪3 0 年代后期， 已有5 0 多个装置在美国运行。但后来由于没有解决电极腐蚀和没有相应 的包装技术，以及其它能源如石油和天然气逐渐变得便宜，致使该技术逐 渐衰退( 李修渠，1 9 9 9 ) 。近几年来，由于电极材料的改进，通电加热技术 3 通电加热对猪肉电导率和流变特性的影响 重新引起了人们的兴趣，部分研究成果已经在食品工业中得到推广和应用 ( s u d h i r e ta 1 ，1 9 4 4 ) 。由于食品物料的电导率在通电加热过程中是决定食品 物料内部产热量多少的主要因素之一( 李修渠，2 0 0 1 ；p a l a n i a p p a ne ta 1 ， 1 9 9 1 ) ，为了更好地设计通电加热系统，必须研究食品物料在通电加热过 程中电导率随温度的变化规律。 一般来说物料的电导率随温度的升高而增大( m w i s e t a l ，1 9 9 0 ) 。在肉的 电导率研究方面，自从1 9 9 7 年，加拿大农业和农产品研究中心对利用通 电加热加工火腿肠的连续生产进行了一系列的研究：食品的电导率必须在 o 1s m 1 0s a n 范围内才能进行良好的通电加热加工，为了保证要求的电 导率，可以用食盐对食品进行处理+ 。食盐的作用不仅能改善食品的风味， 延长保质期，而且适量的食盐还可能提高肉的持水力，提高产品嫩度，通 过大量的实验，龚院生等确定食盐添加量为4 ( 龚院生等，1 9 9 5 ) 。 y o n g s a w a t d i g u l 、p a r k 和k o l b e ( 1 9 9 5 ) 利用6 0h z 的交流电，研究了不同水 分含量和食盐含量的鳕鱼糜在不同电场强度下进行通电加热时电导率随 温度的变化规律，他们发现鳕鱼糜的电导率随温度的增加而线性增大，随 水分含量的增加而略有增加，并且还发现由于电极附近的电化学反应使电 场强度对电导率略有影响。2 0 0 1 年李修渠利用5 0h z 交流电研究了猪后 腿肉和肉糜的电导率随温度的变化规律。结果显示：当肉的纤维方向平行 于电场方向时，由于离子沿着纤维方向运动的阻力较小电导率最大，并且 与温度成线性关系，当肉的纤维方向垂直电场方向时，由于肌纤维膜和结 缔组织膜的阻碍作用，离子在肉内的运动阻力增大，因此肉的电导率最低， 对于肉糜由于纤维结构的破坏，离子的运动阻力有所减小，故电导率介于 两者之间( 李修渠，2 0 0 1 ) 。s h i r s a t 、l y n g 、b r u n t o n 和m c k e l m a ( 2 0 0 4 ) 将试 样放在通电加热电导率测量装置的两电极之间，在5 0h z 、3 6v c m 的电 源条件下对试样进行通电加热，研究了2 0 时不同部位和不同脂肪含量 猪肉的电导率，并分析了影响试样电导率大小的因素。实验结果表明：后 腿肉糜和前腿肉糜的电导率相差不大，而后腿肉块比前腿肉块的电导率要 大，这除了与前腿肉中脂肪含量较高外( 前腿试样脂肪含量为0 9 ，后腿 试样脂肪含量为0 4 ) ，还与两者的组织结构有关；相同部位的肉糜比肉 + h 鲤型缝2 鱼臣g ：世照盘妊坠筻堑! 立：b 地g a b r i e lp i e t ea n dc a a o l eb r o d e u r o h m i cc o o k i n gf o r m tp r o d u c t s ：t h eh e a ti so n12 0 0 2 4 山东农业大学硕士论文 块的电导率大，主要是因为肉糜的组织结构被破坏而释放出更多可以导电 的自由水和无机物；肥肉肉糜比肥肉肉块的电导率小，是因为肉块中相互 联接的组织网络可以通过电流而导电；瘦肉比肥肉的电导率高的主要原因 是瘦肉中有更多的自由水和无机物( c h a ne ta 1 ，1 9 9 5 ) ；在混合肉糜中， 随着脂肪含量的增加总的电导率降低，一是因为脂肪的电导率低，从而降 低了总的电导率，二是脂肪挡住了原有瘦肉肉糜的电流通路。 1 2 2 肉的流变特性 1 2 2 1 肉的嫩度 质构是来自人体某些器官和食品接触时产生的生理刺激在触觉上的 反应，是源于食品结构的一组物理参数，属于力学和流变学的范围，也可 以有触觉体验( 通常是口感) ( h a c h m e i s t e re ta 1 ，1 9 8 5 ) 。食品质构的测量有 着悠久的历史，开始测量只是采用感观评价，而精确定义食品质构概念并 通过仪器测量物理性质以反应物料质构，则是近一个世纪发展起来的，并 在2 0 世纪三四十年代得到了较大的发展，成为质构钡4 量的发展方向( 金磊 等，2 0 0 0 ) 。从那时起国外研究感官评定和仪器测定之间相关性的报道很 多，而国内对仪器的研究与应用开发工作不够深入，在肉制品的生产和产 品检测实践中的具体应用基本没有开展( 蒋予箭等，2 0 0 2 ) 。近年来，中国 的食品工业得到了迅速发展，尤其是质量认证体系在全社会范围内逐渐推 广，业内人士越来越希望能通过精确的测量仪器测试出食品的各物性指 标，获得一套能准确表达食品感观指标的量值，从而实现传统食品行业的 数字化和科技化的变革( 江琳等，2 0 0 2 ) 。嫩度是肉类食品的物理特性之一， 也是构成肉类食品品质的重要指标。肉的嫩度总结起来包括以下四方面的 含义：第一，肉对舌或颊的柔软性，即当舌头与颊接触肉时产生的触觉反 应。肉的柔软性变动很大，从软糊糊的感觉到木质化的结实程度；第二， 肉对牙齿压力的抵抗性，即牙齿插入肉中所需的力。有些肉硬的难以咬动， 而有的柔软的几乎对牙齿无抵抗性；第三，咬断肌纤维的难易程度，指的 是牙齿切断肌纤维的能力，首先要咬破肌外膜和肌柬，因此这与结缔组织 的含量和性质密切相关；第四，嚼碎程度，用咀嚼后肉渣剩余的多少以及 咀嚼后到下咽时所需的时间来衡量( 食品分析，1 9 6 ) 。寻求能准确评定和 度量肉类食品嫩度的方法是肉类食品研究的一个重要方面，根据评定或度 5 通电加热对猪肉电导率和流变特性的影响 量肉类食品嫩度的主体不周，嫩度的评定方法可分为感官评定和客观仪器 测定两类。感官评定方法分为分析型感官评价( a n a l y t i cs e n s o r ye v a l u a t i o n ) 和嗜好型感官评价( p r e f e r e n c es e n s o r ye v a l u a t i o n ) 两类，分析型感官评价是 把评价的内容按感觉分类，逐项评分的感官评价方法这种评价试验法与食 品的物理、化学性质( 特别是触觉) 有着密切的关系；与此相反，对美味度、 风味的内容不加严格明确要求，只是由参加品尝人的随机感觉决定，这种 感官评价称为嗜好型感官评价，这种评价的结果往往还受参如者的饮食习 惯，个人嗜好、生理，环境、健康状态等因素的影响，最后的综合评价也 是由参加者个人的意志决定( 李里特，2 0 0 1 ) 。客观仪器评定测定肉类食 品嫩度的方法有多种，包括剪切力值测定、压缩测定、穿透测定和破碎指 数测定等。其中应用剪切力值测定仪器测定肉类食品的剪切力值作为衡量 肉类食品嫩度的指标是常用的方法之一( 剪切力值越小嫩度越高) ，用压缩 的方法可以测定试样的硬度、弹性等参数。 利用剪切力仪测定肉的嫩度时，需要对待测样品进行预处理( 黄明等， 1 9 9 9 ) 。加热对肌肉嫩度的影响有双重效应，它既可以使肉变嫩，又可使 其硬度增加，这取决于加热温度和时间。加热可以引起肌肉蛋白质的变性。 从而发生凝固、凝集和短缩现象，但另一方面，肌肉中结缔组织在一定温 度范围逐渐变为明胶、从而使肌肉嫩度增加( 刘冠勇等，2 0 0 0 ) 。b e r t o l a ( 1 9 9 4 ) 等人用d s c ( 差式扫描量热法) 对牛肌肉蛋白质变性温度范围进行了界定 并给出肌肉嫩度变化的动力学方程，他们发现在6 0 。c - 6 8 。c ，肌肉硬度随 蒸煮时间的延长而升高，直到临界值，这与胶原蛋白在此温度范围内的降解 有关，在6 6 一8 0 硬度开始下降，但接着由于肌动蛋白的变性而上升， 在8 0 9 0 。c 肌肉蛋白已全部变性，肌肉硬度保持在较高水平。蒋洪茂在 测定牛肉样品的剪切力值时，将牛肉样品加热到中心温度7 0 c c 、保持2 0 m i n 后降至室温进行测定的预处理方法( 蒋洪茂1 9 9 5 ) 。刘成国采用将牛肉 样品加热到中心温度7 0 ，在2 0 c - - 4 0 c 的条件下冷却2 4h 的预处理( 刘成 国，1 9 9 2 ) 。胡铁军等用c - l m z 型肌肉嫩度计测定试样的嫩度时，该仪器 测出的剪切力值越小，肌肉就越嫩，测定时要求每个部位测三次，求其平 均数作为分析值( 胡铁军等，2 0 0 0 ) 。黄明等测量牛肉食用品质时的测定方 法为宰后2 4h ，按解剖学部位不同取厚度约为2 5c m 的分割肉块，修整 6 山东农业大学硕士沦文 后真空包装，8 w c 水浴加热至中心温度7 0 ，然后冷却至室温并放入4 冷藏间过夜，取出用直径1 2 7c m 的中空取样器沿肌纤维方向取样，每块 肉样钻取6 8 个肉柱，然后垂直肌纤维方向测定每个肉柱的剪切力值，同 一肉块所有的剪切力值的平均值即为该肉块剪切力值的分析值( 黄明等， 2 0 0 2 ) 。在肉的嫩度( 剪切力) 测量方面，国内大部分都是采用与以上相类似 的测量方法。用t a x t 2 物性测定仪测量肉的剪切力时，剪切力值的大小 与所用刀的型号、剪切速度和试样的形状有关。c o f r a d e s ( 2 0 0 4 ) 等人在测 定不同大小分割方法对不同胡桃含量牛肉剪切力的影响时，用t a x t 2 物性测定仪的k r a m e r 刀测定，剪切速度为1 2 0t u r n r a i n ，试样的形状为 6c m ( 长) x lc m ( 宽) x lc m ( 高) ，剪切时刀的运动方向垂直于试样长边，每千 克试样的最大力为测得的剪切力值。b a f i s t a ( 1 9 9 9 ) 等人在研究鸟蛤的嫩度 时，用t a x t 2 物性测定仪的直径为2m m 的圆柱形探针测量了试样的嫩 度，在测量过程中记录了力与时间的关系，最大的力为试样的硬度。 l i u ( 2 0 0 4 ) 等在研究鸡肉嫩度时，用t a - x 1 2 物性测定仪的 w a m e r - b r a t z l e r ( w - b ) 剪切刀测量了试样的剪切力，剪切速度为4 2r n m s ， 运动距离为5 5i n l ，每个试样在两个位置剪切，取两次剪切力最大值的平 均值为分析值。h u f f m a n 调查发现9 8 的消费者所能接受的肉的剪切力值 0 v b s v ) 应小于4 1 埏。对肉类食品质构的仪器钡i 量除了剪切力值的测量 外，还可以用压缩的方法测量。董庆利用压缩方法测定肉品的质构时，质 构参数为：硬度( h a r d n e s s ) 指第一次穿冲样品时的压力峰值，弹性 ( s p r i n g i n e s s ) 指第二次穿冲的测量高度同第一次测量的高度之商，粘聚性 ( c o h e s i v e n e s s ) 指第二次穿冲的用功面积除以第一次的用功面积，咀嚼性 ( c h e w i n e s s ) 用于固体产品，计算公式为硬度弹性粘聚性( 董庆利等， 2 0 0 4 ) 。 食品的感观评价，主要是以消费者的嗜好为设定标准，通过由人组成 的评审组( p a n e l ) ，对食品观察品尝，并给以嗜好性能的评价。由于食品的 嗜好眭日益成为食品品质管理和开发的重点，而且影响嗜好性的因素中， 食品质地占有很大比重。因此，感官评价也成为研究食品物性的一个重要 内容。感观评价不仅仅是人的感觉器官( s e n s o r ) 对接触食品时各种 刺激( s t i m u l u s ) 的感知，而且还有对这些刺激的记忆、对比、综合分析 7 通电加热对猪肉电导率和流变特性的影响 等理解( p e r c e p t i o n ) 过程，所以感官评价还需要生理学、心理学等方面的知 识( 李里特，2 0 0 1 ) 。c o f r a d e s ( 2 0 0 4 ) 等人在测定不同大小分割方法对不同 胡桃含量的牛肉剪切力影响时，感观评价的方法为由1 0 名经过培训的专 家评审人员对牛肉的嫩度进行打分，0 分为非常不喜欢，1 0 分为非常喜欢。 l i u ( 1 9 9 6 ) 等在研究鸡肉嫩度时，感观评价方法为由9 名评审人员组成的评 审团，对试样的嫩度进行打分，0 分为最差，1 5 分为最好，每名评审人员 对同一处理的试样进行两次评定，1 8 个得分取平均值为试样最终得分。 g r i n d f l e k ( 2 0 0 1 ) 等在研究屠宰地点对肉质量的影响时，由l o 名经培训的评 审人员组成评审团，对嫩度( t e n d e r n e s s ) 、多汁性( j u i c i n e s s ) 、硬度( h a r d n e s s ) 等指标进行评价。m o n i n ( 1 9 9 9 ) 在研究氟烷和屠宰重量对牛肉质构的影响 时，由1 2 名经培训的评审人员组成评审团，对牛肉的粗糙性( r o u g h n e s s ) 、 粘聚性( c o h e s i v e n e s s ) 和硬度( h a r d n e s s ) 等指标进行评价。大部分研究者在对 肉品质的研究中感观评价的参数为嫩度、多汁性等。 1 2 2 2 肉的多汁性 多汁性即水和蛋白质相互反应的特性。肌肉中的水有：结构水 ( s t r u c t u r ew a t e r ) 、界面水( i n t e r f a c i a lw a t e r ) 和细胞外水( e x t r a c e l l u l a r w a t e r ) ( h o n i k e l e ta 1 ，1 9 9 4 ) 。结构水和肌肉的蛋白分子相结合，占体内总 水量的0 i ；界面水占总水量的5 1 0 ，结合于肌肉蛋白的表面；其 余的9 0 9 5 的细胞外水存在于细胞外的空间。蛋白质和水的结合强度 是决定肌肉组织水损失的基础。在以上的三种方式中，结构水和蛋白质结 合强度最高，而细胞外水最弱，也就是说，细胞外水比界面水和结构水更 容易丧失。肌肉组织中水分的过分丧失会导致肉品颜色不一致而不受消费 者欢迎( d o w n se ta 1 ，2 0 0 2 ) 。肌肉蛋白质加热变性会产生热凝固，值得指 出的是蛋白质的变性对肉制品的持水力有直接关系。蛋白质变性使其结构 松弛、分子间隙变大、持水力增加。不同的温度对产品的持水力和嫩度有 很大影响，肉中心温度达到7 0 一7 2 是较理想的温度，此时蛋白质既不 会急剧收缩而严重脱水，又可达到熟制目的。但加热温度低于8 0 。c ，则 不论多长时间，也不能杀死芽孢细菌，从而影响肉制品的保存性。但加热 温度达到8 0 。c 以上会产生h 2 s 气体，使肉的风味降低。在加热进程中， 肌肉蛋白由于变性收缩而挤出部分水，但随温度的升高反而相对减少，这 山东农业大学硕士论文 是由于肌肉中的胶原转变成明胶，吸收部分水分，弥补了肌肉中所流