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應用ASLT法預測燕麥片貨架期
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      C條件下加熱,以脂肪酸值和丙二醛含量為評價指标,應用Arrhenms相關模型及熱力學理論和統計學原理,預測兩種燕麥片的貨架期。

  結果表明,65C條件下處理燕麥片,随着時間的延長,脂肪酸值和丙二醛含量呈現緩慢上升趨勢,而在75C條件下處理燕麥片,則随着時間的延長,脂肪酸值和丙二醛含量呈現快速上升趨勢。遊離脂肪酸的生成在65C和75C均遵循0級反應動力學,丙二醛的生成在65C和75C均遵循1級反應動力學;根據Arrhenius相關模型和統計學原理得出裸燕麥片的貨架期約為585d,皮燕麥片的貨架期約為274d.基金項目:國家現代農業産業技術體系燕麥加工利用建設專項(CARS-08-D1)根據1993年英國食品科學與技術學會的定義,貨架期是食品在推薦貯藏條件下所經曆的一段時間,在這期間食品是安全的,并保持着消費者所期待的感官、理化及微生物性質,其所含營養物質與标簽内容一緻。食品貨架期對食品生産者和消費者而言都是非常重要的商品特性,在一定程度上決定了産品的商品價值和市場可接受程度。在實際生産中,預測食品貨架期是食品開發和生産過程中的一個重要部分。

  食品的貨架期除了受到相對濕度、貯藏溫度、水分活度、氣體體積分數、氧化還原電勢、金屬離子、pH值、壓力和輻射等環境因素的影響外,還受到食品組分和化學變化、酶類、微生物以及包裝材料的影響,微生物和化學反應是影響食品貨架期最重要的因素,其中後者主要為氧化反應,對食品的外觀、口感和風味影響較大。溫度是影響食品貨架期最主要的環境因素,随着溫度的升高化學反應速度加快,食品貨架期縮短。食品貨架期通常可通過研究食品在加工和貯藏中的化學反應動力學進行預測,主要适用于預測由化學、生物化學、物理化學變化制約的食品貨架期。Arrhenius方程就是基于熱力學模型來反映食品品質劣變應用最廣泛的一種動力學方程。

  燕麥由于其豐富的營養價值及具有降血脂、降血,kn糖、降膽固醇等多種功能而作為一種保健型的雜糧受到了越來越多人的關注。燕麥片食用方便,幾乎保留了燕麥中的所有營養成分,是燕麥食品的主要加工産品之一。谷物在貯藏過程中由于直鍊澱粉含量增加導緻其黏性降低、糊化溫度升高、漲性增大。此外,燕麥片中的脂類物質一方面發生氧化反應産生醛、酮等物質,另一方面在脂肪酶的作用下,脂類物質發生水解産生甘油和脂肪酸,使得燕麥片在貯藏過程中風味和口感發生改變,産生酸味和苦味,導緻燕麥片品質下降。目前,加速預測貨架期法(acceleratedshelf-lifetesting,ASLT)己應用于燕麥片的貨架期預測中,包慧彬以感官評定和脂肪酶、黴菌生長等為評價指标,以出現黴菌和哈喇味為貨架期終點标志,建立燕麥片貨架期預測模型。

  ASLT法是一種有效、快速地預測食品貨架期方法,己經被大量地應用在食品科學研究中,其原理是利用化學動力學來量化環境因素對化學反應的影響程度,将産品置于一些加速破壞如提高儲存溫度的惡劣條件下來加速産品變質。在貯藏溫度條件下,一定時間間隔時取樣分析指标,檢測該條件下的貨架期,再以得到的數據外推,進而确定實際儲存條件下的保質期。本。

  由可以看出,随着處理時間的延長,裸燕麥片和皮燕麥片中脂肪酸值和MDA含量均呈現緩慢上升趨勢。經過68d的加熱處理後,裸燕麥片中脂肪酸值和MDA含量分别從1.40mgKOH/g和0.33畔/g增加到1.81mgKOH/g和0.73叫/g,且有顯著性差異(屍<0.05)(A)。而皮燕麥片在處理45d時,<0.05)(B)。本研究中燕麥片脂肪酸值和MDA随貯藏時間含量變化與其他谷物中變化基本一緻。Rend6n、Salman等分别研究了在貯藏過程中小麥的脂肪酸值含量變化,結果發現,遊離脂肪酸含量随着貯藏時間的延長而增大。糙米中的MDA含量随着貯藏時間的延長和溫度的升高呈遞增趨勢,35 C條件下處理糙米發現,120d時糙米MDA含量由0.040mg/g增加到0.260mg/g.表1樣品水分和脂肪含量測定結果U±)指标裸燕麥片皮燕麥片水分含量脂肪含量注:同行不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)由表1可以看出,皮燕麥片的水分含量和脂肪含量均顯著高于裸燕麥片(P<0.05)。脂質氧化除了受到溫度、光照、氧氣等外界因素影響外,還受谷物本身水分含量、脂肪含量等的影響。有研究表明,核桃油中的水分含量對脂肪酸值有顯著影響,當水分大于1%時,随着水分含量的增加,脂肪酸值增加,并指出水分的增加可以促進脂肪水解,加快油脂水解速度,産生較多的遊離脂肪酸。脂肪含量是造成脂肪發生氧化反應的主要因素之一。申曉曦等研究指出,在貯藏過程中脂肪含量越高越容易發生氧化,經酯酶的催化能分解成甘油和遊離脂肪酸,從而使遊離脂肪酸增加,遊離脂肪酸進一步分解成低級的醛、酮化合物,導緻花生酸敗,産生哈喇味。因此,與裸燕麥片相比,皮燕麥片脂肪和水分含量均較高,其脂肪氧化速度較快,這可能是皮燕麥片較裸燕麥片到達燕麥片貨架終點的時間短的原因。

  75C貯藏過程中燕麥片脂肪酸值和MDA含量的變化燕麥片在貯藏過程中由于産生了低分子的醛、酮、酸等化合物導緻樣品産生酸敗味。燕麥片在75C條件下的脂肪氧化程度的結果分析見。

  由可知,随着處理時間的延長,燕麥片脂肪酸值和MDA含量呈現快速上升趨勢,在處理第18天時,裸燕麥片脂肪酸值和MDA含量均發生顯著變化(屍<0.05),0.33網/g增加到0.77盹/g(A)。而皮燕麥片在75°C條件下處理第13天時,燕麥片脂肪酸值和MDA含量分别顯著增加到1.92mgKOH/g(屍<0.05)和0.75呢/g(屍<0.05)(B)。脂肪酸值主要受時間和溫度的影響,且對溫度更為敏感,溫度越高生成脂肪酸越多。而MDA是脂肪自動氧化産生自由基引發而形成的,造成谷物MDA含量增加的主要原因是不飽和脂肪酸不斷被氧化産生氫過氧化物,繼而進一步産生MDA和揮發性醛類物質,MDA作為最重要的過氧化産物,其含量反映了脂質過氧化程度。可見,溫度是影響脂質過氧化的重要影響因素,溫度越高,脂質過氧化速度越快,其主要原因是高溫既可以促進遊離基的産生,又可以加快氫過氧化物的分解。

  燕麥片貨架期預測由表2、3可知,在65、75C條件下,燕麥片在貯藏中遊離脂肪酸生成的反應均發生0級反應,決定系數,均在0.87以上;而在65、75C條件下,MDA生成的反應均發生1級反應,決定系數記分别達到0.70和0.93以上,說明貯藏時間與MDA含量對數值的直線相關程度較高。在食品加工和貯藏過程中,包括化學和微生物指标在内的貨架期指标均發生0級(如冷凍食品質量損失及美拉德褐變反應等)或1級(如維生素損失、氧化反應、微生物生長等)反應,這與Labuza研究結果指出的在食品加工和貯存過程中,大多數與食品質量有關的品質變化都遵循0級或1級模式相似。

  表2各項指标在不同級數下反應速率常數和線型回歸決定系(裸燕麥片)指标貯藏溫度/C反應級數脂肪酸值MDA含量注:0級反應。脂肪酸值和MDA含量與貯藏時間呈線性關系,1級反應。兩種指标數值的對數值與貯藏時間呈線性關系;反應速率常數,。回歸方程估測可靠程度的高低,越大則表明該回歸方程越能反應貯藏時間與脂肪酸值(或脂肪酸值的對數值)和MDA含量(或MDA含量的對數值)的直線相關程度;。确定的脂肪酸和MDA生成的反應級數。表3同。

  表3各項指标在不同級數下反應速率常數和線型回歸決定系數於(皮燕麥片)指标貯藏溫度/C反應級數脂肪酸值MDA含量從表2、3可以看出,溫度越高其反應速率常數A:值越大,那麼75C條件下處理燕麥片時,遊離脂肪酸和MDA的生成速度較65C條件下處理時的生成速度快。

  由兩個實驗溫度(65C和75C)與其反應級數對應的反應速率常數A值,利用Arrhenms關系積分算式即公式(3)(5)得出裸燕麥片以脂肪酸值和MDA含量為指标的2.分别為7.18和8.98,皮燕麥片以脂肪酸值和MDA含量為指标的。分别為5.00和7.90,這與蔡燕芬報道脫水産品的010在1.510―緻。由于010的微小變化都會引起結果較大的偏差,尤其是當食品本身貨架期較長時,因此該參數一般作為,粗略估計外推溫度條件下的貨架期。再根據公式(6)得出,以脂肪酸值和MDA含量為指标,室溫條件下裸燕麥片的貨架期分别為585d和785d,皮燕麥片的貨架期分别為274d和459d.綜合燕麥片脂肪酸值、MDA含量以及感官評定出現酸敗和哈喇味得出裸燕麥片和皮燕麥片在室溫(20C)時的保質期分别約為585d和274d.結論與讨論1)随着貯藏時間的延長,燕麥片的脂肪酸值和MDA含量均呈現上升趨勢,品質逐漸劣變。貯藏溫度影響燕麥片的貨架期,溫度越高,脂肪酸值和MDA含量上升越快,貨架期越短;2)室溫(20C)條件下,裸燕麥片和皮燕麥片的預測貨架期分别約為585d和274d.燕麥片作為燕麥的主要加工形式保留了燕麥幾乎所有的營養成分,據報道,燕麥中脂肪含量在3.4%9.7%之間,平均值為6.3%,是小麥的4倍,是谷物中脂肪含量最高的品種,且品種不同,燕麥的脂肪含量不同,而在燕麥片貯藏期間,脂肪會發生氧化和水解反應,且随着貯藏時間的延長,其脂肪酸值和MDA含量的産生愈多,進而導緻燕麥片品質下降,這是影響燕麥片貨架期的主要因素之一。脂肪的氧化和水解除了受到水分含量和脂肪含量的影響外,還受到脂肪氧化酶及脂肪酶活性的影響,此外,溫度是影響脂肪氧化和水解的主要環境因素,這就要求燕麥片在鈍化酶的加工工藝基礎上,保證低溫貯藏,進而确保燕麥片在貨架期内的品質。

  ASLT法是一種加速反應動力學模型,己經在快速、有效地預測由化學變化引起劣變的食品貨架期中得到了廣泛應用。燕麥片在常溫條件下随着貯藏時間的延長,大腸菌群、黴菌未發生顯著變化,且符合國标中所要求的大腸菌群和黴菌數’因此化學變化是引起燕麥片劣變制約貨架期的關鍵變化,可通過提高溫度的方式來進行加速實驗。食品内部化學反應的複雜性是導緻Arrhenius貨架期預測模型不準确的因素,大多方程隻考慮一種或兩種品質指标,不能兼顧内部反應的真實性,但是參數較多的模型又很難控制準确度,因此找到最适的參數來描述指标的動力學變化非常重要。Arrhenius方程與01.結合,通過描述特定的品質變化來預測燕麥片貨架期。01.的值取決于食品本身特性,所處的溫度範圍、包裝和環境條件都對其有影響,作為溫度的函數,使用時需要标明溫度範圍,溫度越高,溫度變化量對其影響越大。

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