冷凍帶魚冰晶生長(zhǎng)預(yù)測(cè)模型及分形維數(shù)品質(zhì)評(píng)價(jià)體系的建立.pdf

1、冷凍保藏是水產(chǎn)品最普遍最有效的保藏方式，能夠有效抑制水產(chǎn)品的腐敗變質(zhì)。但是，在冷凍保藏過程中冰晶的形成過程及其形成后的狀態(tài)對(duì)于食品的品質(zhì)如持水性、蛋白質(zhì)變性、脂肪氧化等都有本質(zhì)的影響，另外直接影響了食品貨架期和商品價(jià)值。冷凍過程及其冷凍保存過程中冰晶的形成機(jī)制研究對(duì)于冷凍技術(shù)的完善和冷凍技術(shù)在水產(chǎn)領(lǐng)域乃至食品領(lǐng)域的推廣具有極其重要的理論意義。基于此，本課題以帶魚為原材料，針對(duì)帶魚冷鏈物流中存在的貯藏溫度波動(dòng)、貯藏時(shí)間不固定以及多次解凍后

2、再凍結(jié)（凍融循環(huán)）等不同因素，對(duì)冰晶觀測(cè)方法學(xué)進(jìn)行了全面系統(tǒng)的研究，建立了冰晶生長(zhǎng)預(yù)測(cè)模型，并研究了殼寡糖作為抗凍劑對(duì)冰晶的抑制及抗凍保水作用，同時(shí)完善了分形維數(shù)作為帶魚品質(zhì)指標(biāo)的評(píng)價(jià)體系。得到的主要結(jié)論如下:
　　(1)針對(duì)于不同凍結(jié)方式下帶魚冰晶觀測(cè)的方法學(xué)進(jìn)行了研究，主要包括冰凍切片法、冷凍替代法、掃描電子顯微鏡法和X射線斷層掃描法。冰凍切片法與冷凍替代法所觀察到的冰晶痕跡性狀沒有明顯差異(p＞0.05)，且與冷凍替代法相比

3、，樣品前處理時(shí)間大大縮短，可將冷凍替代所需的3-5天縮短為20-30分鐘。另外，幾種觀測(cè)手段結(jié)論一致，即液氮浸漬凍結(jié)與其他凍結(jié)方式相比，產(chǎn)生更小更規(guī)則的胞內(nèi)冰晶，其肌肉纖維保持較好的完整性，排列緊密，具有較高的持水力。而傳統(tǒng)慢速凍結(jié)樣品，生成的為大的胞外冰晶，對(duì)肌肉纖維造成分離和破壞，肌肉具有較低的持水力。慢凍對(duì)冷凍食品的最終品質(zhì)造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞。
　　(2)隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，4組樣品均呈現(xiàn)肌肉間空隙增大的趨勢(shì)，冰晶的體積逐漸

4、增大，肌肉纖維被擠壓，導(dǎo)致它們的分離;當(dāng)貯藏溫度越低時(shí)，相同時(shí)間下形成的冰晶越小，冰晶增長(zhǎng)越不明顯，組織破壞越小，保存后的食品品質(zhì)與鮮品質(zhì)地越接近。此外，在重結(jié)晶的過程中，冰晶的圓度和拉伸度沒有顯著變化，冰晶是在初始形態(tài)的基礎(chǔ)上均勻向四周擴(kuò)增的。通過一階動(dòng)力學(xué)模型和阿倫尼烏斯方程的運(yùn)用，得出冰晶大小的預(yù)測(cè)模型為:D=D0 exp(0.5624t exp(-7745.45/RT)。通過對(duì)模型的驗(yàn)證，預(yù)測(cè)值和測(cè)定值的誤差均保持在10％以內(nèi)，

5、因此，建立的該模型較好地預(yù)測(cè)了在不同貯藏溫度以及不同貯藏時(shí)間下的冷凍帶魚的冰晶大小。
　　(3)水分活度、色差值、彈性、硬度、咀嚼性等指標(biāo)均隨貯存時(shí)間的延長(zhǎng)而呈現(xiàn)不同程度的下降，而K值則隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸上升，同時(shí)，貯藏溫度越低，水分活度、色澤、質(zhì)地等指標(biāo)下降速度越慢，K值上升速度越慢，越有益于保持食品原有品質(zhì)。另外，分形維數(shù)FD值隨著貯藏時(shí)間的增加呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，也就意味著帶魚在貯藏期間組織的不規(guī)則程度增加;同樣貯藏溫度越低

6、，越能夠抑制FD值的下降。通過對(duì)比FD值與K值結(jié)果，得出:一級(jí)鮮度的FD值1.9565～1.9175，二級(jí)鮮度的FD值1.9175～1.7705，初級(jí)腐敗的FD值1.7705～1.5302。鮮度設(shè)定FD值臨界值的求取，實(shí)現(xiàn)了通過求取FD值就可以直接對(duì)魚肉新鮮度進(jìn)行評(píng)價(jià)。最后建立了FD值與各項(xiàng)理化性質(zhì)在不同貯藏溫度下的函數(shù)模型，所建立的函數(shù)模型相關(guān)系數(shù)較好，擬合度較高，建立了基于分形維數(shù)的冷凍帶魚品質(zhì)評(píng)價(jià)方法。
　　(4)在反復(fù)凍融

7、處理的過程中，冰晶不斷消失又重新生成，肌纖維發(fā)生徑向收縮，肌纖維間出現(xiàn)較大孔隙，冰晶的生成和生長(zhǎng)會(huì)對(duì)魚體肌肉細(xì)胞產(chǎn)生一定的損傷。通過多孔微觀結(jié)構(gòu)分形維數(shù)的分析，分形維數(shù)隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加而減小，說明冰晶的形成使得肌肉組織的不規(guī)則程度增加。同時(shí)持水力和質(zhì)構(gòu)在凍融循環(huán)過程中不斷降低，揮發(fā)性鹽基氮(TVBN)值、硫代巴比妥酸(TBA)值以及菌落總數(shù)值均呈上升趨勢(shì)。在較低的溫度冷凍時(shí)，能夠一定程度上抑制分形維數(shù)、持水力和質(zhì)構(gòu)的下降，以及抑制

8、TVBN、TBA和菌落總數(shù)的上升。說明在帶魚的冷凍貯藏過程中，要盡量減少凍融循環(huán)次數(shù)，同時(shí)應(yīng)該在較低的冷凍溫度下冷凍貯藏，才能較好地保持帶魚的原有新鮮品質(zhì)。此結(jié)果進(jìn)一步證明了分形維數(shù)在評(píng)價(jià)帶魚冷凍過程中的品質(zhì)變化的可行性。
　　(5)殼寡糖浸泡處理能有效降低冷凍帶魚的解凍汁液損失，且在維持帶魚質(zhì)構(gòu)品質(zhì)、延緩肌原纖維蛋白含量的下降以及保護(hù)巰基、Ca2+-ATPase活性等方面均具有較好的效果。另外，殼寡糖對(duì)冷凍帶魚的冰晶生長(zhǎng)具有抑制

9、作用，能夠延緩冷凍貯藏過程中分形維數(shù)的降低，對(duì)冷凍帶魚微觀結(jié)構(gòu)的保持作用較好，同時(shí)較高濃度的殼寡糖處理效果更佳。因此，殼寡糖可作為一種優(yōu)良的抗凍保水劑應(yīng)用于冷凍水產(chǎn)品中，其含有的大量羥基能夠有效抑制冰晶的形成，防止蛋白質(zhì)變性，有效起到抗凍保水的作用，保證產(chǎn)品品質(zhì)。
　　本研究有利于全面理解帶魚冷凍過程中的冰晶及相關(guān)品質(zhì)變化機(jī)理，有利于優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，分形維數(shù)理論推動(dòng)逐漸完善冷凍帶魚品質(zhì)分析技術(shù)，同時(shí)也為其他冷凍水產(chǎn)品和肉類的品質(zhì)研究