利用玻璃化轉變溫度這個重要的臨界參數,結合水分含量、水分活度兩個重要指標,可以判斷、預測食品的貨架壽命和貯藏期,幫助擇定有效的食品加工與貯藏條件,確保食品係統貯藏質量、安全性和穩定性。
食品中的玻璃化轉變研究是近十幾年來食品科學中的研究熱點,具有廣闊的應用前景。
玻璃態轉變是指非晶聚合物的力學性質隨溫度變化,出現玻璃態與高彈態之間的轉變,對應的轉變溫度即為玻璃態轉變溫度(Tg)。
事實上,玻璃化轉變並非是高聚物特有的現象,包括水和含水溶液在內的許多其他物質也呈現同樣的玻璃化轉變現象。
玻璃態轉變在食品加工中的應用
玻璃態轉變現象被譽為食品貯藏開辟了一條“嶄新的、富有巨大潛力道路”。其“食品聚合物科學”就是“高聚物的轉變與鬆弛”理論在食品加工和貯藏中的應用體現。借助這種結構———性質的關係理論,可以把食品的結構特性與其宏觀性質聯係起來,根據食品材料所處的狀態(如含水量、溫度等),來預測其在加工、貯存過程中的質量、安全性和穩定性。
bolitaizhuanbianlilunzaishipinzhongyouqishiganzhipinhelengdongshipinzhongdeyingyongfeichangguangfan。yifangmian,keyiyongbolitaizhuanbianlilunhenhaodijieshishipinjiagongyuzhuzangguochengzhongdemouxieshipinpinzhidebianhua。liru:某些方便食品的組織軟化、麵包老化、粉狀時的風化和吸濕、冷凍食品的幹縮等問題都可以用玻璃態轉變來解釋,食品貯藏過程中褐變、脂肪氧化、結晶等也和玻璃態轉變有很大的關係。另一方麵,用玻璃化轉變溫度(Tg)和水分活度(Aw)的關係,還可以預計食品的貯存期及貯藏條件。
有you科ke學xue家jia研yan究jiu了le玻bo璃li化hua在zai部bu分fen食shi品pin中zhong的de應ying用yong,如ru澱dian粉fen的de玻bo璃li化hua相xiang變bian的de研yan究jiu,玻bo璃li化hua在zai冰bing淇qi淋lin中zhong的de應ying用yong,玻bo璃li化hua在zai冷leng凍dong水shui果guo中zhong的de應ying用yong以yi及ji玻bo璃li化hua在zai傳chuan統tong糯nuo米mi中zhong的de應ying用yong。國guo外wai也ye有you很hen多duo研yan究jiu涉she及ji玻bo璃li化hua在zai食shi品pin中zhong的de應ying用yong,如ruJ.McFetridge研究了高分子物質對冷凍紅薯片玻璃化轉變溫度以及對冷凍紅薯的貯藏穩定性的影響;又如,D.Torreggiani等人也研究了碳水化合物對冷凍草莓汁玻璃化轉變溫度以及貯藏穩定性的影響。
lengdongshipinbolihuazhuzangdegaikuangyibanlengdongshipinhanshuiliangjiaogao,shixianshipinbolihuabaocunzhinengjiezhuyubufenjiejingdebolifangfa。lengdongguochengzhong,suizhebingjingdebuduanxichu,weidongrongyenongdubuduantigao,bingdianzhujianjiangdi,zuihoudadaozuidadongjienongsuozhuangtai,rongyezhongdeshengyushuifenzaibujiejing,cishidebolihuazhuanbianwenduchengweizuidadongjienongsuoyedebolihuazhuanbianwendu,yongTg’表示。一般冷凍食品中的玻璃化轉變溫度通常指的都是最大冷凍濃縮液的玻璃化轉變溫度。
由於存在冷凍濃縮現象,導致冷凍食品的未凍結部分貯存不穩定。在一般凍藏溫度下(溫度在玻璃化轉變溫度以上),意(yi)味(wei)著(zhe)這(zhe)部(bu)分(fen)被(bei)濃(nong)縮(suo)的(de)基(ji)質(zhi)仍(reng)處(chu)於(yu)高(gao)彈(dan)態(tai),甚(shen)至(zhi)黏(nian)流(liu)態(tai),分(fen)子(zi)鏈(lian)段(duan)能(neng)自(zi)由(you)運(yun)動(dong),擴(kuo)散(san)係(xi)數(shu)比(bi)較(jiao)大(da)。這(zhe)就(jiu)是(shi)速(su)凍(dong)果(guo)蔬(shu)製(zhi)品(pin)在(zai)凍(dong)藏(zang)時(shi)仍(reng)會(hui)發(fa)生(sheng)褐(he)變(bian)現(xian)象(xiang)的(de)原(yuan)因(yin)之(zhi)一(yi)。
另外,速凍意味著迅速越過最大冰晶生成帶,冰晶生成量較少,冷凍濃縮程度較小,若貯藏溫度高於Tg’,未凍結部分仍會出現冰晶體結構,並且隨著時間的延長,冰晶體會不斷長大,直至最大冷凍濃縮濃度為止。冰晶體的出現、長大,會破壞細胞結構,從而導致凍結食品的質構被破壞,品質下降。
總之,冷凍食品加工和貯藏中食品品質的變化最終都可以歸結為食品物理狀態之間的改變,水在其中起到了增塑劑的作用。處於Tg以下的玻璃態時,體係由於其黏度極高、自由體積份額很小而處於相對穩定狀態;相反,處於Tg以上的橡膠態時,由於黏度的急劇降低,自由體積份額大大增大,一些受擴散控製的結構鬆弛過程變得十分活躍,體係相對不穩定。
目前,利用玻璃化轉變在冷凍食品中的應用,較為成功的是在冰淇淋、速凍果蔬貯藏中。如:劉寶林等人研究了冰淇淋的玻璃化貯存,並得出冰淇淋的玻璃化貯存、運輸能防止粗冰粒的形成,最大程度地保護冰淇淋原有的細膩口感的結論。筆者通過速凍獼猴桃、紅薯的玻璃化貯存研究,通過參數優化,有效地延長了產品高質量凍藏的時間。
隨著玻璃化轉變理論研究的不斷深入,玻璃化貯藏的應用也會越來越廣泛,這為各類冷凍食品的高質量貯藏提供了一條新的途徑。
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