本科毕业论文设计超高压对鱼肉肠凝胶特性的影响文档格式.docx
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此次实验中利用质构仪、色差计等仪器,通过对在相同温度下(25℃),相同保压时间下不同压力以及相同压力下不同保压时间(保压时间分别为:
5min、10min、15min、20min;
压力分别为:
200MPa、300MPa、400MPa、500MPa)的超高压处理后的鱼肉肠的凝胶强度、凹陷深度、破裂距离、硬度、弹性、粘聚性、回复性、白度等性质的测定分析,得出超高压对鱼肉肠凝胶特性的影响。
结果显示:
超高压处理能后显著改善鱼糜凝胶特性(p<
0.05)。
增加压力或者增加保压时间,鱼糜凝胶的质构性质能够得到提高,一般在压力为400Mpa、保压时间为10min时,能得到最大值;
鱼糜凝胶的强度也明显提高(p<
0.05),一般在压力为300MPa、保压时间为15min时,可达到最大值;
也能够提高鱼肉肠的白度。
关键词:
超高压;
鱼肉肠;
凝胶特性
UltrahighPressureEffectsonFishSausagesGelProperties
Abstract
WiththepaceofChina’sreformandopeningup,thefishingindustryhasbeenrapiddevelopment,mincedfishproductsalsomoreandmoreintopeople'
svision,ismoreandmoreattentionbypeople.Peoplelifequalityrisealsoledtodemandforfood,thennotonlythepursuitofdelicious,paymoreattentiontohealthandnutritionalvalue.Afterultra-highpressuretreatmentofmincedfishproducts,canachievesterilizationeffect,anddoesnotaffectitsnaturalflavor,alsodoesnotmakeitslossofnutrients,hassomeultra-highpressureasnationalkeyprojectresearch,visibleultrahighpressuredevelopmentprospectinfrozenfoodprocessing.
Inthispaper,onthepremiseofultrahighpressureprocessing,theultrahighpressureinfluenceongoldfishsausagesgelproperties.Theexperimentsusinginstrumentssuchasthequalityandstructureinstrument,colordifferencemeter,basedontheatthesametemperature(25℃),thesamepressuremaintainingtimeunderdifferentpressureanddifferentpressuremaintainingtimeunderthesamepressure(pressuremaintainingtimeisrespectively:
5min,10min,15min,20min;
pressurerespectively:
200MPaand300MPaand400MPaand300MPa)ofultrahighpressureprocessingfishsausagesgelstrength,hardness,chewiness,adhesiveness,whitenessmeasurementanalysis,concludedthatultrahighpressureeffectsonfishsausagesgelproperties.Resultsshowedthatafterultra-highpressuretreatmentcansignificantlyimprovethemincedfishgelcharacteristics(p<
0.05).Increasingpressureortheholdingtime,qualityandstructurepropertiesofmincedfishgelcanbeincreased,generallyinthestressis400MPa,theholdingtimeis10min,cangetthemaximum;
Mincedfishgelstrengthalsoincreasedsignificantly(p<
0.05),generallyinthepressureof300MPatheholdingtimeof15min,canachievethemaximum;
Alsocanenhancethewhitenessoffishsausages.
KeyWords:
Ultra-highpressure;
Fishsausages;
Gelproperties
目录
摘要I
AbstractII
引言1
1材料与设备4
1.1实验材料4
1.2主要设备4
1.3其他实验用具4
2实验步骤与方法4
2.1鱼肉肠的制备4
2.1.1鱼肉肠制作的配方4
2.1.2鱼肉肠制作的工艺流程5
2.1.3鱼肉肠制作的操作要点5
2.2凝胶强度的测定5
2.2.1样品处理6
2.2.2凝胶强度测定6
2.3TPA的测定6
2.3.1样品处理6
2.3.2TPA测定6
2.4白度的测定7
2.4.1样品处理7
2.4.2白度测定7
3实验结果与分析7
3.1鱼肉肠的凝胶强度变化规律7
3.1.1凝胶强度变化规律7
3.2TPA测试11
3.2.1硬度测试11
3.2.2弹性12
3.2.3粘聚性13
3.3.4回复性14
3.3.5TPA测试小结14
3.3白度测定15
3.3.1L*(明亮度)15
3.3.2a*(红绿偏差)16
3.3.3b*(黄蓝偏差)17
3.3.4白度17
4讨论19
结论19
参考文献19
引言
中国的水产养殖大约有2500年之久,最早可追溯到公元前1100年。
但直到20世纪70年代,即从1978年开始,水产养殖在中国才得到快速稳定的发展。
除直接出售出口外,渔获的另一大用途就是做成鱼糜类制品。
鱼糜制品就是将鲜肉经过采肉、漂洗、擂溃、拌馅、成型、熟制等工艺而制成的产品,在我国有悠久的历史,是一项古老的加工技艺,在中国烹饪史上相传已久。
福州鱼丸、云梦鱼面、山东鱼肉饺子、鱼松等传统特产是中国鱼糜制品的代表,只不过当时都是以手工加工鱼糜来制作食品。
1984年,我国开始对鱼糜和鱼糜制品进行研究生产,当时上海水产品加工技术开发中心和日本国际协力事业团联合成立中日专项技术合作项目,其中就有冷冻鱼糜和鱼糜制品的开发利用。
1985年,我国从日本引进冷冻鱼糜制品生产线后才开始进入大规模的工业化生产,不仅实现了自动化,而且还研制开发了一系列新型高档次的鱼糜制品和冷冻调理食品,如鱼丸、虾丸、鱼香肠、模拟蟹肉、模拟虾肉以及鱼排、海胆黄等冷冻调理食品[1]。
在工艺制作上,鱼糜制品原料来源丰富,且不受鱼的种类和大小形状的限制,简单易制作、易储藏;
在生产的产品品种上,我国目前属于鱼糜类速冻食品的品种,常见的有30个左右,加上其他品种有上百种产品。
根据相关数据显示:
2000年以来,中国鱼糜制品年产量以25%的增长率递增,2010年产量达96.20万吨。
在中国,冷冻食品的人均消费量仅为9公斤,与发达国家的人均消费量存在巨大的差距,因此速冻食品行业在中国仍处于起步阶段,具有广阔的发展前景。
近年来,中国出产的鱼糜制品在国外市场也受到了欢迎,出口量以每年15%~20%的速度递增[2]。
随着人们生活水平的提高,对鱼糜制品的需求量也随之增大,对其品质的要求也是越来越高。
而鱼糜制品的一个最重要的指标就是鱼糜制品的凝胶强度,其凝胶强度的高低直接影响到鱼糜制品的商品价值。
鱼肉中含有丰富的蛋白质、矿物质和维生素,对人体有很好的补益作用。
海水养殖的鱼类产量越来越高,低值鱼的价格随之下降[3]。
关于鱼糜及鱼糜制品的研究多以海水鱼为研究对象。
与海水鱼相比,大多数淡水鱼的凝胶性能相对较弱。
金线鱼以全体啡红、体侧有鲜艳的黄色纵带、光彩夺目而得名,属隶属于硬骨鱼纲、鲈形目、金线鱼科,主要分布于印度洋和太平洋的热带、亚热带海域。
我国主要产于南海、东海和黄海南部,以南海产量较多。
金线鱼肉质鲜美,营养丰富,是我国东南沿海的重要经济鱼类,是南海北部地区最主要的渔获种类之一[4],有巨大的开发潜力。
鱼糜制品的一个主要特点是它具有一定的弹性结构,这种弹性结构形成的根本原因是鱼类肌肉中的盐溶性蛋白质,即肌原纤维蛋白质能形成具有弹性的凝胶体。
将碎鱼肉洗净脱水,加2~3%的食盐在低温擂溃后,占60~70%的肌球脱溶碎为溶胶,肌纤维球蛋白延伸成纤维状,互相搅和形成高粘度溶胶的状态,成型加热后,由于热变性及蛋白质分子间的相互作用,如S-S结合、氢健结合、疏水结合、盐结合等作用构成了网状结构,这样便形成富有弹性的凝胶体[5],其主要成分是肌球蛋白、肌动蛋白和肌动球蛋白。
肌原纤维蛋白的凝胶特性是鱼糜制品重要的功能性质,是形成鱼糜制品独特质构、保水性等特性的决定性因素。
鱼糜的凝胶过程主要可分三个阶段,即凝胶化(setting)、凝胶劣化(degradation)、鱼糕(kamabuko)。
凝胶化阶段是指50℃以前,肌原纤维蛋白(主要是肌球蛋白)分子溶于盐水形成一个较为松散的网状结构,逐步由溶胶变为凝胶。
当蛋白质凝胶化后,在一定的蛋白质浓度、pH、离子强度下,鱼肉的肌球蛋白分子的a-螺旋结构不断解开,蛋白质分子间通过价键相互作用,在此过程中疏水基团和二硫键起着重要作用。
凝胶劣化阶段是指主要发生在50~65℃之间,在这段温度下,鱼糜在凝胶化温度带中已形成的凝胶结构逐渐劣化、崩溃。
这是由于鱼肉本身具有的某种内源酶类在这段温度下降解肌原纤维蛋白引起的,而且鱼的种类对凝胶劣化有很大影响。
鱼糕化阶段是指当鱼糜温度升至65~70℃,凝胶变成有序和非透明的状态,凝胶强度明显加大的过程[6]。
有学者[7]认为在冷冻过程中鱼肉的肌球蛋白、原肌球蛋白、肌动蛋白和肌原蛋白发生凝集变性,这种变性与热变性不同,主要是由于氧化作用而形成了疏水基团、亲水基团和离子基团,并在蛋白分子、游离氨基酸、脂肪酸之间形成共价键,特别是活性疏基被氧化成二硫键。
台湾学者[8]对在鱼糜中加入还原剂、氧化剂的作用进行了研究,他们认为疏基有序地氧化成二硫键对鱼糜胶凝作用巨大。
随后他们对经冷冻储藏后鳍鱼(Cod)和鲐鱼(Mackerel)的蛋白凝胶进行了研究,发现二硫键对经冷冻储藏鱼糜凝胶的形成及其强度起着非常重要的作用。
在鱼糜中存在的白蛋白对凝胶也起着一定的作用。
但白蛋白与肌球蛋白相比,凝胶温度高、凝胶强度低。
肌球蛋白在45℃就已发生凝胶化,肌原纤维蛋白必须加热到50℃,最大凝胶化发生在70℃以上。
白蛋白初始凝胶的温度要达到85℃,到95℃以上达到最大。
它们达到最大时,凝胶强度分别达到肌球蛋白的1/5~1/8。
如果人为加大肌原纤维蛋白与白蛋白的浓度,使其与肌球蛋白发生连接,则得到凝胶的强度要大得多[9]。
总之,肌球蛋白在鱼糜的凝胶化过程中起着关键的作用,此外二硫键、肌球蛋白与白蛋白、肌球蛋白与纤维蛋白原及其它蛋白的连接也对鱼糜的凝胶化起到了一定的作用[15]。
高压处理同样能破坏蛋白质胶体溶液,使蛋白质凝集形成凝胶。
RikimaruHayashi等研究发现,高压处理鸡蛋时,高压使蛋白质变形凝胶比加热凝胶软而更富弹性,且消化率相当或较优[10]。
食品超高压技术(ultra—highpressureprocessing简称UHP)是当前备受各国重视、广泛研究的一项食品高新技术,它可简称为高压技术(Highpressureprocessing,简称HPP)或高静水压技术(HighHydrostaticprocess,简称HHP)。
所谓“加压食品”是将食品密封于弹性容器或无菌泵系统中,以水或其它流体作为传递压力的媒介物,在高压(100MPa以上,常用400~600MPa)下和在常温或较低温度下(一般指在100℃以下)作用一段时间,使食品中酶、蛋白质、核酸和淀粉等生物大分子改变活性、变性或糊化,以达到加工保藏的目的,而食品天然味道、风味和营养价值不受或很少受影响的一种加工方法,具有低耗能、高效率、无毒素产生等特点,是近年来发展较快食品加工方法[11]。
硬度、弹性、粘聚性、回复性等是鱼肉肠感官评定的重要指标,可通过质构仪测得。
TPA(Textureprofileanalysis)测试是利用力学测试的方法来模拟食品质地的感官评价,又被称为两次咀嚼测试(TwoBiteTest,TBT),主要是通过对固体、半固体食品进行两次压缩,从中分析质构特性[11,12]。
利用质构仪的测定结果把质地感官知觉与其力学性质、几何特性结合起来进行定义,从而使质构的感官评价信息可以用客观的方法相互沟通或传递,弥补了感官评价的不足[13]
白度是鱼糜凝胶色泽的综合评价指标。
制作鱼肉肠时,材料中的水分子重新排列修饰了凝胶网络结构,显示出好的光泽度和透明度;
另一方面白度与蛋白质的变性方式及程度有关,热处理引起的蛋白质变性则是共价键的形成或破坏所致,从而会导致了色泽和风味的改变。
白度是评价鱼糜制品凝胶度的一项重要的感官指标。
本实验以鱼肉肠为研究对象,考察在相同保压时间、不同压力条件下和相同压力、不同保压时间条件下,鱼肉肠凝胶特性的变化,即超高压对鱼肉肠凝胶特性的影响。
不同保压时间、不同压力下鱼肉肠凝胶性质显著改变。
故本文针对在不同超高压条件下鱼肉肠凝胶特性的变化规律的研究,选择凝胶强度测定、质构分析、白度测定作为鱼肉肠品质指标以研究鱼肉肠在不同超高压条件下凝胶特性的变化规律。
1材料与设备
1.1实验材料
鱼糜:
购买于青岛源之泉食品有限公司;
马铃薯淀粉:
购买于锦州市大润发超市;
食用加碘盐:
塑料肠衣:
折叠直径35mm。
1.2主要设备
超高压处理设备:
HPB.A2-600/0.6,天津华泰森淼超高压设备有限公司;
电热鼓风干燥箱:
上海一恒科技仪器有限公司;
质构仪:
LFRA4500;
色彩色差计:
CHROMAMETERCR-400;
全自动雪花制冰机:
FMB400,上海比朗仪器有限公司;
手动立式灌肠机,斩拌机:
购买于江西省赣州市赣云食品机械厂。
1.3其他实验用具
烧杯、量筒、温度计、移液枪、分析天平、台秤、水浴锅等。
2实验步骤与方法
2.1鱼肉肠的制备
2.1.1鱼肉肠制作的配方
鱼糜:
75.5%;
水:
12%;
马铃薯淀粉:
10%;
加碘食用盐:
2.5%。
2.1.2鱼肉肠制作的工艺流程
鱼糜制品一般的加工工艺流程如下[10]:
冷冻鱼糜→解冻→擂溃(空斩、盐斩、调味斩)→超高压成型→凝胶化→冷却→包装→贮藏
2.1.3鱼肉肠制作的操作要点
解冻:
冷冻鱼糜从冰箱冷冻室(-20℃)取出后,根据鱼糜制品加工工艺要求,以及防止蛋白质的热变形和微生物的生长的目的,将冷冻鱼糜放入4℃冰箱中解冻,以便于切割。
但不宜解冻时间过长,以防产生过多水分。
擂溃(斩拌):
鱼糜切小块放入斩拌机内,空斩两分钟后加入食用盐,继续盐斩两分钟,再加入淀粉和水,斩拌二十分钟使其混合均匀。
斩拌过程中不断用冰或冰水降低斩拌机温度,保持鱼糜的温度在较低范围,防止蛋白质受热变性。
成型:
经配料、斩拌后的鱼糜具有一定的粘聚性和可塑性,用灌肠机将鱼糜灌入到肠衣内,尽可能使其各处均匀且没有气泡,然后可将整根鱼肉肠断成长度、硬度均等、长约20cm的鱼肉肠段。
凝胶化:
鱼糜在成型后进行超高压处理或者热处理之前,一般需在较低的温度条件下放置一段时间,以增加鱼糜制品的弹性和保水性,这一过程叫做凝胶化。
将灌制好的鱼肉肠放入4℃冰箱内24h后进行超高压处理和热处理。
超高压处理:
在温度为25℃条件下,进行保压时间分别为5min、10min、15min、20min时压力分别为200MPa、300MPa、400MPa、500MPa的超高压处理,以及压力分别为200MPa、300MPa、400MPa、500MPa时保压时间分别为5min、10min、15min、20min的超高压处理。
以灌肠后常压放置的鱼肉肠作为对照组1,和灌肠后40℃水浴加热30min,90℃加热30min的鱼肉肠为对照组2.
冷却:
热处理的鱼肉肠冷却至室温。
贮藏:
鱼肉肠放入4℃冰箱进行贮藏。
2.2凝胶强度的测定
凝胶强度:
用仪器测定鱼肉凝胶时,可使鱼肉凝胶崩裂或断裂的单位面积所受的力[13]。
2.2.1样品处理
将鱼肉肠放置室温恒温1h后,将其切成2.3cm×
2.3cm的圆柱形的小段,切面平滑整齐,每组样品取5个小样做平行试验。
2.2.2凝胶强度测定
利用质构仪,选择P/0.5柱形探头,凝胶强度模式下设置参数为:
测前速度1mm/s;
测试速度1mm/s;
测后速度1mm/s;
压缩比40%。
2.3TPA的测定
TPA(textureprofileanalysis),质地剖面分析,又被称为两次咀嚼测试。
主要是通过质构仪探头模拟人口腔的咀嚼运动,对样品进行两次压缩,测试与微机连接,通过界面输出质地测试曲线,通过软件可以分析出以下质构特性参数:
硬度(Hardness)、弹性(Springiness)、粘聚性(Cohesiveness)、胶着性(Gumminess)、咀嚼性(Chewiness)、回复性(Resilience)等。
该测定对综合评价食品的质地特性非常有价值,可以在一定程度上减少感官评价中主观因素带来的评价误差,已成为食品行业中多类产品质地特性的通用测试方法[14]。
2.3.1样品处理
将鱼肉肠切成长度为2.3cmx2.5cm的小段,切面平滑整齐,每个样品取5个小样做平行试验。
2.3.2TPA测定
利用质构仪,选择P/50金属探头,TPA模式下设置参数为:
本实验主要采用硬度、弹性、黏聚性和回复性4个指标[15]。
硬度(Hardness):
对产品实施两次挤压实验时,第一个峰的峰值,定义为产品的硬度,即产品发生一定程度形变时产生的最大应力,单位为g。
弹性(Springiness):
当使食品材料变性的力去除后,食品所能恢复到变形前状态的程度被定义为弹性。
在TPA质构图谱上,用样品经过第一次压缩以后能够再恢复的过程来表示弹性,即食品经两次挤压,第二次挤压所检测到的高度与第一次挤压所检测高度的比值。
黏聚性(Cohesiveness):
表示测试样品经过第一次压缩变形后所表现出来的对第二次压缩的相对抵抗能力,反映制品的内部键的强度,在曲线上表现为两次压缩所做正功之比(面积2/面积1)。
回复性(Resilience):
表示测试样品在一定压力下下压一定时间后的回复原状的能力。
2.4白度的测定
利用色彩色差计测定鱼肉肠切片的L*(明亮度)、a*(红绿偏差)和b*(黄蓝偏差)值。
2.4.1样品处理
将鱼肉肠切成3mm薄厚的切片,保证切面平整且没有气泡。
每个样品切3片做平行实验。
2.4.2白度测定
首先对色彩色差计用白板进行校准,然后对样品进行测试,最后取其平均值。
L*=100表示白色,L*=0表示黑色;
a*、b*为彩度指数,+a*红色,-a*绿色;
+b*黄色,-b*蓝色。
白度为L*,a*,b*的综合指标,白度计算公式:
白度=100-[(100-L*)2+a*2+b*2]1/2
3实验结果与分析
3.1鱼肉肠的凝胶强度变化规律
3.1.1凝胶强度变化规律
(1)凝胶强度的变化
实验结果如下图1所示,在相同的压力、不同保压时间下,或者相同的保压时间、不同的压力下,鱼糜的凝胶强度不同。
相同压力时,随着保压时间的增加,凝胶强度呈现先增加后减小趋势,由图可以看出,当压力为300Mpa、保压15min时,鱼糜的凝胶强度达到最大。
可能是因为蛋白质经过超高压处理,其原本的空间结构被打乱,重新缔结成网络结构,并且相互连接作用,使蛋白质分子的凝胶强度凝胶强度逐渐增大,且在15min时达到最大,随时间增加,蛋白质分子间网络结构中相互作用力减小,从而导致凝胶强度减小。
相同保压时间时,随着压力的增加,鱼糜的凝胶强度呈现先增加后减小的趋势,由图可以看出,当压力为300Mpa、保压15min时,鱼糜的凝胶强度达到最大。
因为鱼糜凝胶的主要成分是肌原纤维蛋白,随着压力的增大,蛋白质的性质改变,同时蛋白质分子结构中暴露出更多的巯基基团,巯基含量的增加促使蛋白质凝胶性能得到改善[15]。
但当压力继续增加,可能会因蛋白质变性过快而令凝胶的网络结构胶连度降低,从而使凝胶强度减小。
经过热处理的鱼糜的凝胶强度要远大于未经处理的,这可能是由于肌原纤维蛋白的刚性结构逐步解聚,肌球蛋白头部受热变形后,疏水性极端暴露,肌球蛋白头部间通过锁水性结合,有序积聚成团,逐步形成网络结构[17]。
图1不同压力、不同保压时间下凝胶强度的变化曲线
(2)破裂功的变化
实验结果如下图2所示,在相同压力、不同保压时间的条件下,或者相同保压时间、不同压力下,鱼糜的破裂功随保压时间或者压力的增加先增加后减小,在压力为300MPa、保压时间为15min时达到最大值。
可能是由于蛋白质的网络空间结构随时间增加越来越致密,致使其相互之间作用力变大,破裂功也就增大;
但时间继续增加,网络结构致密性降低,破裂功减小。
由图可以看出,
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