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1、低温对食品加工性质的影响0 引言食品速冻技术能最大限度地保持天然食品原有的新鲜程度、色泽风味、营养成分、外观品质与内在质地,是目前国际公认的最佳的食品贮藏技术。食品速冻保鲜加工是21世纪我国食品的发展方向,它能降低食品基质中的水分活性,抑制微生物和酶的活性,降低各种化学、生物反应的速率,减缓食品的腐烂变质速度,大大延长了食品的贮藏保质期。由于食品种类繁多,其物理状态、化学组成与性质各不相同,冷冻加工对食品的影响也就各不相同。研究冷冻加工对不同食品物理化学性质的影响,全面理解冷冻对食品各个质量因素的影响,将为食品冷冻加工行业采取最优的加工措
2、施,提高冷冻食品的内在质量,提供可靠的理论依据。1 低温加工对溶液的影响由于水溶液的蒸气压低于纯水蒸气压,故真溶液的凝固点随其浓度的增加而下降。非电解质水溶液的凝固点下降值ΔTf可用Fennema和Powrie公式来确定。ΔTf=Kf·1000·g/G·M,Kf为水的摩尔凝固点降低常数1.855K·kg·mol-1,g、G为溶质、溶剂的质量(克数),M为溶质的摩尔质量。食品的水蒸气分压取决于食品中存在溶液的性质和浓度。混合溶液的ΔTf值可由各溶质产生的ΔTf值综合求得。溶液冷却时常会出现过冷和过饱和状态,见图1.图1 在盐(KI)和水的二
3、元系统中,过冷和过饱和状态水的过冷状态是一种亚稳定状态,此时虽温度已降至凝固点以下,但冰晶仍未形成。若加入一个冰晶或一种杂质提供结晶中心,就能迅速引起结晶,同时温度突然回升,在溶液浓缩和温度降低时,可能会出现过饱和状态;同时在到达冰盐低共熔点后,仍可能会发生过冷状态,液态食品在冷冻加工时也可能发生此类现象。若在冷冻加工时采取过冷、迅速除去热量、加以搅拌等有利于小冰晶形成的措施,或加入乙醇、蔗糖和某些蛋白质等有机物质,就能减缓冰晶的成长速度,有利于提高冻品质量。2 低温加工对乳浊液的影响乳浊液分散相为直径在10-5～10-3cm的液体微粒,
4、分散在不相互溶的另外液相中。食品中的乳浊液常含脂肪和水,乳浊液也具有胶体体系的许多特性,但其动力学稳定性较差。为增加其稳定性,常采用加入乳化剂或加热等方法,以降低界面张力。乳化剂如蛋白质、有机酸、肥皂是一些表面活性剂,其分子的一端是亲水端,另一端是憎水端,能在分散相液滴界面上发生定向吸附,一头向“水”、一头向“油”,从而使分散相液滴相互碰撞难以凝聚,使乳状液变得稳定。明胶、果胶、蔬菜胶和海藻提取物是天然的乳化剂,常用于食品中,通过增加黏度和胶凝特性来稳定油/水乳浊液。白蛋白和球蛋白是牛乳中天然存在的乳化剂,蛋黄中因含有较强乳化能力的卵磷脂
5、合蛋白和脂蛋白而被用于许多食品中。大多数食品是复杂的多扩散系统,食品乳浊液的水相中含有可溶性的盐类、有机酸、蛋白质等,油相中常含有油、脂肪。冷冻食品中牛乳、奶油、冰淇淋、蛋黄、奶油汤、调味酱、凉拌色拉是油/水型乳浊液,黄油、人造黄油是水/油型乳浊液。食品加工中常使用搅拌器、均质器、胶体磨等设备来促进乳化,增强食品乳浊液的稳定性。冷冻导致多数液体的界面张力增加,使油/水型乳浊液在冷至乳化作用的最佳温度时趋于不稳定。冻结使冰晶和油脂部分结晶,脂肪球膜被破坏,油滴易结合变大,形成游离脂肪小块,促使油/水型乳浊液分离,故解冻时未经均质的含脂乳会发
6、生“出油”(出现游离脂肪)现象;浓奶油在解冻时,脂肪失去稳定性而“出油”。在-6℃下冻结的蛋黄,解冻后会出现胶凝现象。均质不完全的冰淇淋缓慢冻结时会出现搅乳现象(“黄油”状的结构)。冻结的凉拌色拉、调味酱、奶油汤也容易发生油水相分离现象。冻结中乳状液的分离是不可逆的,除非重新均质,解冻时水不能再度使油乳化。采用花生油、新鲜蛋黄和加入抗冻增稠剂及使食盐的质量分数达到0.5%～1.7%,可在-7～-34℃下使凉拌色拉的稳定期延长至3个月。快速冻结和解冻可使未经均质的全脂乳和奶油中脂肪的分离大为降低。冷冻冰晶析出会使油脂脂质失去水膜保护,故含脂
7、食品在冷冻时仍会酸败。3 低温加工对胶体溶液的影响食品胶体分散相粒子的直径在1～100nm间,分为水溶胶和水凝胶,两者之间无明显界线。加热或冷却,可使明胶的溶胶和凝胶相互转变,水溶胶能自由流动。牛奶蛋白质、蛋清的液体部分,以及水果中的果胶等水溶胶,黏度较真溶液高,可因扩散程度的减小、颗粒间的结合而使稳定性降低,发生絮凝沉淀,出现混浊,进而胶凝沉降,发展成凝胶网络结构,或颗粒进一步结合而凝结。果冻、豆浆、奶酪中的凝乳属于凝胶,具有一个连续、交叉、三维的立体结构,故具有一定的刚性和弹性。明胶、鸡蛋蛋白具有强亲水性,可保护胶体、泡沫或乳化剂,故
8、常在冻结预制食品中使用。明胶常用作冰淇淋稳定剂。多羟基的淀粉等多糖类是亲水性的,生淀粉在胶凝化后性质发生变化,体积膨胀呈半透明,溶解度增加,水溶液黏度增加而易于沉淀或胶凝,食品加工时常加入多糖
