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应用ASLT法预测燕麦片货架期
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      C条件下加热,以脂肪酸值和丙二醛含量为评价指标,应用Arrhenms相关模型及热力学理论和统计学原理,预测两种燕麦片的货架期。

  结果表明,65C条件下处理燕麦片,随着时间的延长,脂肪酸值和丙二醛含量呈现缓慢上升趋势,而在75C条件下处理燕麦片,则随着时间的延长,脂肪酸值和丙二醛含量呈现快速上升趋势。游离脂肪酸的生成在65C和75C均遵循0级反应动力学,丙二醛的生成在65C和75C均遵循1级反应动力学;根据Arrhenius相关模型和统计学原理得出裸燕麦片的货架期约为585d,皮燕麦片的货架期约为274d.基金项目:国家现代农业产业技术体系燕麦加工利用建设专项(CARS-08-D1)根据1993年英国食品科学与技术学会的定义,货架期是食品在推荐贮藏条件下所经历的一段时间,在这期间食品是安全的,并保持着消费者所期待的感官、理化及微生物性质,其所含营养物质与标签内容一致。食品货架期对食品生产者和消费者而言都是非常重要的商品特性,在一定程度上决定了产品的商品价值和市场可接受程度。在实际生产中,预测食品货架期是食品开发和生产过程中的一个重要部分。

  食品的货架期除了受到相对湿度、贮藏温度、水分活度、气体体积分数、氧化还原电势、金属离子、pH值、压力和辐射等环境因素的影响外,还受到食品组分和化学变化、酶类、微生物以及包装材料的影响,微生物和化学反应是影响食品货架期最重要的因素,其中后者主要为氧化反应,对食品的外观、口感和风味影响较大。温度是影响食品货架期最主要的环境因素,随着温度的升高化学反应速度加快,食品货架期缩短。食品货架期通常可通过研究食品在加工和贮藏中的化学反应动力学进行预测,主要适用于预测由化学、生物化学、物理化学变化制约的食品货架期。Arrhenius方程就是基于热力学模型来反映食品品质劣变应用最广泛的一种动力学方程。

  燕麦由于其丰富的营养价值及具有降血脂、降血,kn糖、降胆固醇等多种功能而作为一种保健型的杂粮受到了越来越多人的关注。燕麦片食用方便,几乎保留了燕麦中的所有营养成分,是燕麦食品的主要加工产品之一。谷物在贮藏过程中由于直链淀粉含量增加导致其黏性降低、糊化温度升高、涨性增大。此外,燕麦片中的脂类物质一方面发生氧化反应产生醛、酮等物质,另一方面在脂肪酶的作用下,脂类物质发生水解产生甘油和脂肪酸,使得燕麦片在贮藏过程中风味和口感发生改变,产生酸味和苦味,导致燕麦片品质下降。目前,加速预测货架期法(acceleratedshelf-lifetesting,ASLT)己应用于燕麦片的货架期预测中,包慧彬以感官评定和脂肪酶、霉菌生长等为评价指标,以出现霉菌和哈喇味为货架期终点标志,建立燕麦片货架期预测模型。

  ASLT法是一种有效、快速地预测食品货架期方法,己经被大量地应用在食品科学研究中,其原理是利用化学动力学来量化环境因素对化学反应的影响程度,将产品置于一些加速破坏如提高储存温度的恶劣条件下来加速产品变质。在贮藏温度条件下,一定时间间隔时取样分析指标,检测该条件下的货架期,再以得到的数据外推,进而确定实际储存条件下的保质期。本。

  由可以看出,随着处理时间的延长,裸燕麦片和皮燕麦片中脂肪酸值和MDA含量均呈现缓慢上升趋势。经过68d的加热处理后,裸燕麦片中脂肪酸值和MDA含量分别从1.40mgKOH/g和0.33畔/g增加到1.81mgKOH/g和0.73叫/g,且有显著性差异(尸<0.05)(A)。而皮燕麦片在处理45d时,<0.05)(B)。本研究中燕麦片脂肪酸值和MDA随贮藏时间含量变化与其他谷物中变化基本一致。Rend6n、Salman等分别研究了在贮藏过程中小麦的脂肪酸值含量变化,结果发现,游离脂肪酸含量随着贮藏时间的延长而增大。糙米中的MDA含量随着贮藏时间的延长和温度的升高呈递增趋势,35 C条件下处理糙米发现,120d时糙米MDA含量由0.040mg/g增加到0.260mg/g.表1样品水分和脂肪含量测定结果U±)指标裸燕麦片皮燕麦片水分含量脂肪含量注:同行不同小写字母表示差异显著(P<0.05)由表1可以看出,皮燕麦片的水分含量和脂肪含量均显著高于裸燕麦片(P<0.05)。脂质氧化除了受到温度、光照、氧气等外界因素影响外,还受谷物本身水分含量、脂肪含量等的影响。有研究表明,核桃油中的水分含量对脂肪酸值有显著影响,当水分大于1%时,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进脂肪水解,加快油脂水解速度,产生较多的游离脂肪酸。脂肪含量是造成脂肪发生氧化反应的主要因素之一。申晓曦等研究指出,在贮藏过程中脂肪含量越高越容易发生氧化,经酯酶的催化能分解成甘油和游离脂肪酸,从而使游离脂肪酸增加,游离脂肪酸进一步分解成低级的醛、酮化合物,导致花生酸败,产生哈喇味。因此,与裸燕麦片相比,皮燕麦片脂肪和水分含量均较高,其脂肪氧化速度较快,这可能是皮燕麦片较裸燕麦片到达燕麦片货架终点的时间短的原因。

  75C贮藏过程中燕麦片脂肪酸值和MDA含量的变化燕麦片在贮藏过程中由于产生了低分子的醛、酮、酸等化合物导致样品产生酸败味。燕麦片在75C条件下的脂肪氧化程度的结果分析见。

  由可知,随着处理时间的延长,燕麦片脂肪酸值和MDA含量呈现快速上升趋势,在处理第18天时,裸燕麦片脂肪酸值和MDA含量均发生显著变化(尸<0.05),0.33网/g增加到0.77盹/g(A)。而皮燕麦片在75°C条件下处理第13天时,燕麦片脂肪酸值和MDA含量分别显著增加到1.92mgKOH/g(尸<0.05)和0.75呢/g(尸<0.05)(B)。脂肪酸值主要受时间和温度的影响,且对温度更为敏感,温度越高生成脂肪酸越多。而MDA是脂肪自动氧化产生自由基引发而形成的,造成谷物MDA含量增加的主要原因是不饱和脂肪酸不断被氧化产生氢过氧化物,继而进一步产生MDA和挥发性醛类物质,MDA作为最重要的过氧化产物,其含量反映了脂质过氧化程度。可见,温度是影响脂质过氧化的重要影响因素,温度越高,脂质过氧化速度越快,其主要原因是高温既可以促进游离基的产生,又可以加快氢过氧化物的分解。

  燕麦片货架期预测由表2、3可知,在65、75C条件下,燕麦片在贮藏中游离脂肪酸生成的反应均发生0级反应,决定系数,均在0.87以上;而在65、75C条件下,MDA生成的反应均发生1级反应,决定系数记分别达到0.70和0.93以上,说明贮藏时间与MDA含量对数值的直线相关程度较高。在食品加工和贮藏过程中,包括化学和微生物指标在内的货架期指标均发生0级(如冷冻食品质量损失及美拉德褐变反应等)或1级(如维生素损失、氧化反应、微生物生长等)反应,这与Labuza研究结果指出的在食品加工和贮存过程中,大多数与食品质量有关的品质变化都遵循0级或1级模式相似。

  表2各项指标在不同级数下反应速率常数和线型回归决定系(裸燕麦片)指标贮藏温度/C反应级数脂肪酸值MDA含量注:0级反应。脂肪酸值和MDA含量与贮藏时间呈线性关系,1级反应。两种指标数值的对数值与贮藏时间呈线性关系;反应速率常数,。回归方程估测可靠程度的高低,越大则表明该回归方程越能反应贮藏时间与脂肪酸值(或脂肪酸值的对数值)和MDA含量(或MDA含量的对数值)的直线相关程度;。确定的脂肪酸和MDA生成的反应级数。表3同。

  表3各项指标在不同级数下反应速率常数和线型回归决定系数於(皮燕麦片)指标贮藏温度/C反应级数脂肪酸值MDA含量从表2、3可以看出,温度越高其反应速率常数A:值越大,那么75C条件下处理燕麦片时,游离脂肪酸和MDA的生成速度较65C条件下处理时的生成速度快。

  由两个实验温度(65C和75C)与其反应级数对应的反应速率常数A值,利用Arrhenms关系积分算式即公式(3)(5)得出裸燕麦片以脂肪酸值和MDA含量为指标的2.分别为7.18和8.98,皮燕麦片以脂肪酸值和MDA含量为指标的。分别为5.00和7.90,这与蔡燕芬报道脱水产品的010在1.510―致。由于010的微小变化都会引起结果较大的偏差,尤其是当食品本身货架期较长时,因此该参数一般作为,粗略估计外推温度条件下的货架期。再根据公式(6)得出,以脂肪酸值和MDA含量为指标,室温条件下裸燕麦片的货架期分别为585d和785d,皮燕麦片的货架期分别为274d和459d.综合燕麦片脂肪酸值、MDA含量以及感官评定出现酸败和哈喇味得出裸燕麦片和皮燕麦片在室温(20C)时的保质期分别约为585d和274d.结论与讨论1)随着贮藏时间的延长,燕麦片的脂肪酸值和MDA含量均呈现上升趋势,品质逐渐劣变。贮藏温度影响燕麦片的货架期,温度越高,脂肪酸值和MDA含量上升越快,货架期越短;2)室温(20C)条件下,裸燕麦片和皮燕麦片的预测货架期分别约为585d和274d.燕麦片作为燕麦的主要加工形式保留了燕麦几乎所有的营养成分,据报道,燕麦中脂肪含量在3.4%9.7%之间,平均值为6.3%,是小麦的4倍,是谷物中脂肪含量最高的品种,且品种不同,燕麦的脂肪含量不同,而在燕麦片贮藏期间,脂肪会发生氧化和水解反应,且随着贮藏时间的延长,其脂肪酸值和MDA含量的产生愈多,进而导致燕麦片品质下降,这是影响燕麦片货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响外,还受到脂肪氧化酶及脂肪酶活性的影响,此外,温度是影响脂肪氧化和水解的主要环境因素,这就要求燕麦片在钝化酶的加工工艺基础上,保证低温贮藏,进而确保燕麦片在货架期内的品质。

  ASLT法是一种加速反应动力学模型,己经在快速、有效地预测由化学变化引起劣变的食品货架期中得到了广泛应用。燕麦片在常温条件下随着贮藏时间的延长,大肠菌群、霉菌未发生显著变化,且符合国标中所要求的大肠菌群和霉菌数’因此化学变化是引起燕麦片劣变制约货架期的关键变化,可通过提高温度的方式来进行加速实验。食品内部化学反应的复杂性是导致Arrhenius货架期预测模型不准确的因素,大多方程只考虑一种或两种品质指标,不能兼顾内部反应的真实性,但是参数较多的模型又很难控制准确度,因此找到最适的参数来描述指标的动力学变化非常重要。Arrhenius方程与01.结合,通过描述特定的品质变化来预测燕麦片货架期。01.的值取决于食品本身特性,所处的温度范围、包装和环境条件都对其有影响,作为温度的函数,使用时需要标明温度范围,温度越高,温度变化量对其影响越大。

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