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預冷對冷鏈過程中食品質量的保護作用研究
論文作者:童鞋論文網  論文來源:xzytube.com  發布時間:2015/3/11 9:05:41  

一、預冷的原理

易腐食品特別是新鮮果蔬具有含水量大、呼吸作用旺盛、帶有田間熱等特點。農產品采摘后前5小時是腐爛變質、商品價值損失最快的階段。食品未經過預冷直接放在冷藏間或冷凍間需要經過十幾個小時甚至幾天的時間才能達到預定的溫度,加上食品從農場至加工儲藏車間的運輸環節往往錯過食品保質處理的最佳時期。

快速降溫處理對易腐食品顯得特別重要,研究表明果蔬在常溫( 20℃) 下延遲1 天,就相當于縮短冷藏條件( 0℃) 下7 ~ 10 天的貯藏壽命。而且不經預冷處理的果蔬在流通中損失率達到25% ~ 30%,經過預冷處理的果蔬損失率僅為5% ~ 10%。由此可見,預冷對易腐食品處理顯得特別重要。經過專門設計的預冷設備處理果蔬比在冷藏車、船和冷藏庫中的冷卻效率要高得多。所以從生物學及經濟學角度預冷都是有利的。

二、預冷對食品的保護作用

( 一) 去除田間熱

田間熱是指果蔬食品從田間帶入貯藏室內的熱量,果蔬在一定范圍內溫度升高,酶的活性增強,呼吸強度增大,容易腐爛。田間熱可以短時間內對食品品質造成直接影響,如玉米糖度下降,竹筍纖維化等。[1]預冷可以使酶的活性降低乃至破壞,抑制呼吸作用,同時還可以加大內層組織缺氧。

( 二) 減少水分損失率

新鮮的果蔬品含水量基本上占80% 左右,部分果蔬水分流失3% 以上即會出現萎縮現象,影響品質和賣相。西洋梨采摘兩天后冷卻處理水分損失5%,三天后冷卻處理水分損失10%,一些敏感的食物如草莓預冷推遲2 個小時其食用性會降低15%左右。

采摘后的果蔬由于攜帶田間熱,溫度要比儲藏溫度高,溫差會影響果蔬內外的水壓差,水壓差的大小直接影響果蔬水分的蒸發速度。蒸騰作用隨溫度的降低而減弱,[2]如將20℃的果蔬貯藏于0℃環境中,果蔬內部比外界環境水蒸氣壓要高,水分由果蔬蒸發到環境中,將預冷冷至0℃的果蔬貯藏在0℃環境中,果蔬內部與環境水蒸氣壓相等,果蔬就不會發生失水。

在冷鏈運輸中未經預冷的果蔬蒸騰失水會使車廂內濕度大,容易在車廂頂部凝結大量水滴,水滴滴在包裝箱或產品上,對運輸不利。預冷后的果蔬就能避免此類現象發生,也有利于儲藏、運輸工具內部保持較好的溫濕度。

( 三) 降低呼吸率

呼吸作用會使儲存的養分如碳水化合物、脂肪等轉化為能量并以熱能方式散發出去。較高的溫度會使呼吸作用加快,營養流失速度上升,產品容易老化、腐敗并且不易儲存。劉偉等探討了不同溫度下草莓、水蜜桃等呼吸率的變化,表明溫度越低水蜜桃、草莓的呼吸速率變化越小,低溫能夠降低果蔬的呼吸率。[3]研究表明快速預冷能夠抑制果蔬收獲后的呼吸率,延長儲存壽命,對食品冷鏈過程中的品質有較好的幫助。[4]( 四) 抑制酶的活性生物酶是細胞催化各種生化反應的有機物,一般來說酶的活性越高生物體的新陳代謝越快,營養物質流失越嚴重。在一定范圍內溫度越高酶的活性越強,[5]生物體內化學反應越快。低溫同樣也能降低酶的活力,使酶促的生化反應速度下降,預冷能使SOD、CAT 等酶的活性明顯降低,延遲POD 酶的活性升高的時間。[4]預冷可以通過低溫保持酶的活力,維持產品的商品性。( 五) 抑制微生物生長繁殖1. 抑制生長繁殖溫度對微生物的影響比較廣泛,Olivia J. Mc-Questin 等的研究表明,對食品滋生菌影響除了PH值和水的活性,溫度是影響植物性微生物在食品中失活的一個關鍵因素,通過實驗表明溫度對微生物的影響可能與微生物的物種無關。[6]聶建波等通過不同溫度對青椒流通過程中微生物影響的研究表明,9℃條件下能夠控制大腸桿菌的繁殖和保持較好的品質。[7]不同的降溫速度也會對微生物產生影響,降溫速度越快微生物內部生化反應越會遭到破壞,微生物的死亡率就越大。沒有預冷的冷鏈食品溫度下降得比較緩慢,微生物失活率也比經過預冷環節的冷鏈食品低。

低溫對微生物的影響主要是作用于酶的活性,酶活性下降促使微生物內部物質代謝過程的各種生化反應降低,從而使得微生物的生長繁殖速度下降。微生物內部的各種生物化學反應對溫度的要求是不一樣的,當食品預冷處理時微生物內部各種酶促的生物化學反應按照自身對溫度變化的系數發生變化,這種變化打破了細胞內部原有的一致性和協調性,這種改變會在降溫過程中不斷擴大,類似“牛鞭效應”鏈式反應。

低溫對微生物的影響還表現在對細胞內物質的改變上,當溫度降低微生物內部蛋白質會發生凝固變性,這種變化甚至是不可逆的,此外還會使得細胞內原生質濃度增加,交替脫水等變化,這些變化同樣可以引起蛋白質變性,影響微生物的物質代謝。

另外當預冷溫度較低時微生物內部游離水分會形成冰晶,冰晶除了會對微生物產生機械性的破壞作用外還能進一步使細胞內溶質濃度增加造成質壁分離,加劇蛋白質變性程度。但是當微生物內部冰晶形成時,食品細胞內也會形成冰晶,這種傷害同樣會發生在預冷處理的食品上,為保證食品的品質在預冷處時應避免此種現象發生。

2. 抑制毒素的產生

毒素含量也是評價食品質量的一個指標,微生物只有在一定條件下才能產生毒素,影響微生物產生毒素的包括營養條件、水分含量、PH 值、溫度等外界條件,也包括微生物的自身因素。每種微生物產毒的條件也不一樣,對于溫度來說微生物生長繁殖的最佳溫度( 20℃ ~ 35℃) 也是其產毒的最佳溫度。通過快速預冷處理,使微生物的活性迅速下降,抑制微生物生長繁殖的同時也抑制了其毒素的產生。侯海峰等通過對黃綠青霉菌在不同溫度、PH 值和濕度條件下的產毒分析,發現高溫條件下是低溫條件產毒的2 倍以上。[8]低溫處理使食品微生物體溫迅速降低,產毒能力下降,避免了食品質量問題的出現。

( 六) 防止乙烯的不良影響

乙烯是植物生長過程中產生的調節生長、發育和衰老的植物激素,果蔬在發育期間會產生微量乙烯,在果實未成熟時乙烯含量很低,在果實進入成熟采摘后乙烯產量出現高峰,在乙烯產生的同時果蔬會出現淀粉、可溶性糖、果膠等各種物質變化,綜合表現出后熟現象。對于易腐食品尤其是果蔬農產品的儲運來說應該避免這種現象,采用相應的措施延續果蔬的后熟,延長貯藏壽命和貨架期。

影響易腐農產品乙烯釋放的因素很多,主要包括品種、溫度、成熟度、儲運條件以及化學處理等。低溫預處理是降低易腐農產品乙烯釋放的有效手段,不論是對獼猴桃、蘋果、梨、桃、哈密瓜等果實食品還是對白菜等根葉蔬菜都有較好的降低乙烯釋放效果,此外預冷處理還可以降低小麥、水稻、大蔥和油菜種子的乙烯釋放。鴨梨的乙烯釋放高峰在在0℃下貯存比20℃條件下推遲15 天,從而大大延長了果實的保質期。

( 七) 阻止營養流失

常溫條件下隨著食品儲存時間的延長,食品的營養成分會慢慢發生變化,淀粉酶、蛋白酶及酯酶都比較活躍,淀粉被水解為麥芽糖和糊精,蛋白質也水解為氨基酸,營養價值下降。畜禽肉在酶和微生物的作用下腐敗變質產生組胺、酪胺和色胺等有毒物質。常溫儲存維生素的變化最大,綠色蔬菜在室溫下貯存數天維生素損失殆盡,青豆儲存7 天后,維生素C 減少77%,蘋果在常溫下儲存2 ~ 3 月后維生素C 含量減少到原有的1 /3。

通過預冷處理的食品可以明顯抑制酶催化和微生物的腐敗作用,夏洛特·哈蒂稱通過對37 種食品研究發現,新鮮食品和冷凍食品在營養價值上沒有大的差別。[9]冷藏半年以上的豬肉含有蛋白質為22. 43%,脂肪1. 73%,無機鹽1. 16%,水份73. 8%,與新鮮肉幾乎一樣。冷凍處理的易腐食品維生素含量下降也比較小,柑桔冷藏半年維生素C 的損失近5% ~ 10%,濃縮桔汁在- 20℃保存一年,維C 損失僅為2. 5%。[10]

( 八) 提高經濟效益

通過快速預冷的食品去除了添加熱,降低了農產品的呼吸速率,進入冷鏈物流運輸和儲存環節維持預冷溫度即可,這樣就可以降低冷藏運輸車和冷藏庫的運行負荷。預冷的食品入庫堆貨時可以不用考慮新舊食品的溫差,節約管理資源。預冷處理的冷藏食品還可以保持原有的營養價值,抑制微生物的腐敗作用,改變食品原有的時間和空間限制,這樣就提高了易腐食品的附加價值,提高了經濟效益。

預冷是冷鏈物流過程中比較重要而且特別容易忽略的一個環節,預冷與否和預冷質量的高低直接影響冷鏈物流的質量和食品的品質。預冷可以保障整個冷鏈物流過程的安全有效。要改變我國冷鏈物流的現狀,除了解決冷藏運輸工具落后、冷庫發展水平低和缺乏發展有影響力的第三方冷鏈物流等各環節外,解決我國目前預冷環節薄弱狀況也是冷鏈物流行業應該重視的一個問題。

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