冰核細(xì)菌對(duì)模擬食品冷凍特性的影響研究.pdf

1、食品冷凍耗能較大，冷凍過(guò)程中形成的冰晶尺寸大小直接影響冷凍后食品的質(zhì)量。冰核活性細(xì)菌具有在較高溫度下形成異質(zhì)冰晶的能力，可以在一定程度上提高食品冷凍過(guò)程中的冰核生成溫度、縮短凍結(jié)時(shí)間、減小冰晶的最終尺寸，有利于減少冷凍過(guò)程中的能源消耗，改善凍后食品的質(zhì)量。但是，由于冰核細(xì)菌作為生物添加劑用于食品冷凍的研究涉及細(xì)菌生物學(xué)、食品工程科學(xué)以及熱物理等多門(mén)學(xué)科領(lǐng)域，相關(guān)研究受到制約，還存在許多問(wèn)題。為此，本文以探索食品內(nèi)成核活性單元數(shù)對(duì)食品冷凍

2、性質(zhì)的影響規(guī)律為目的，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)和理論研究： 1、選取丁香假單胞菌作為冰核細(xì)菌，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)，并測(cè)量了獲得的菌液的冰核濃度。Vali小液滴凍結(jié)法-7℃檢測(cè)得到經(jīng)培養(yǎng)的兩個(gè)批次的冰核細(xì)菌菌液內(nèi)的成核活性單元數(shù)分別為3.29×10<'4>INA/mL和6.9×10<'5>INA/mL。 2、實(shí)驗(yàn)研究了冷凍溫度、樣品尺寸以及成核活性單元數(shù)對(duì)樣品凍結(jié)特性的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察到以下現(xiàn)象：冷凍溫度越低、樣品尺寸越大，則樣品過(guò)

3、冷度越??；冰核細(xì)菌的冰核活性作用的發(fā)揮與樣品體積和冷凍溫度有關(guān)，在冷凍溫度較低、樣品尺寸較大時(shí)，添加冰核細(xì)菌對(duì)食品過(guò)冷度和冷凍時(shí)間的影響減弱；成核活性單元數(shù)的大小不影響食品的初始凍結(jié)溫度。另外，測(cè)得的10％蔗糖溶液、0.9％NaCl溶液和77％Tylose固態(tài)模擬食品的過(guò)冷度與成核活性單元數(shù)的關(guān)系可以采用形如△T=α-6exp(-κC)的表達(dá)式來(lái)描述，式中C表單位體積內(nèi)的成核活性單元數(shù)，α、b和κ為常數(shù)。從本文實(shí)驗(yàn)結(jié)果我們可以推測(cè)，不同

4、成核活性單元數(shù)的樣品中蛋白質(zhì)的聚集程度不同，作為異質(zhì)成核粒子的聚集冰核蛋白表面積和體積的大小是造成樣品過(guò)冷度變化的主要原因。 3、實(shí)驗(yàn)研究了冰核細(xì)菌對(duì)77％Tylose樣品玻璃化轉(zhuǎn)變溫度及熔融潛熱的影響。差示掃描量熱法(DSC)測(cè)試結(jié)果表明，未添加冰核細(xì)菌的77％Tylose的熔融潛熱為203J/g，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-52.5℃，當(dāng)樣品內(nèi)成核活性單元數(shù)為7.60×10<'3>INA/g時(shí)，樣品的熔融潛熱為209J/g，玻璃化轉(zhuǎn)變

5、溫度為-47.0℃，均略有提高。 4、實(shí)驗(yàn)研究了冰核細(xì)菌對(duì)冰晶大小的影響。將樣品進(jìn)行冷凍．干燥處理，然后采用掃描電子顯微鏡觀察，并進(jìn)行圖像分析。在成核活性單元數(shù)分別為0、2.53×10<'3>及7.60×10<'3>INA/g時(shí)，經(jīng)冷凍的77％Tylose固態(tài)模擬食品內(nèi)的冰晶平均當(dāng)量直徑分別為25.7、15.8及15.4μm。這說(shuō)明冰核細(xì)菌的添加有利于減小樣品內(nèi)冰晶尺寸，對(duì)改善冷凍食品品質(zhì)有幫助。 5、建立了考慮冰核細(xì)菌

6、影響的食品冷凍過(guò)程的數(shù)學(xué)物理模型。該模型選取Succar半經(jīng)驗(yàn)公式和Pham公式計(jì)算模擬食品的密度、比熱容及熱導(dǎo)率，考慮了通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的過(guò)冷度與成核活性單元數(shù)之間的關(guān)系。應(yīng)用該模型對(duì)77％Tylose模擬食品(甲基纖維素固體膠凍)的冷凍過(guò)程進(jìn)行了模擬計(jì)算，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，冷凍時(shí)間的模擬計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值間平均偏差小于10％。 6、以微凍保鮮、冷庫(kù)凍結(jié)間冷凍及瘦牛肉丸流態(tài)化單體速凍為例，計(jì)算了不同冰核細(xì)菌添加量對(duì)單位時(shí)間產(chǎn)量的影響。結(jié)