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基于水分活度和玻璃化转变理论的冻干双孢蘑菇贮藏稳定性的研究

王锡海  
【摘要】:本论文基于水分活度(aw)和玻璃化转变的保藏理论,探讨二者对双孢蘑菇贮藏稳定性影响,从而为双孢蘑菇的速冻、冻干等保藏方法提供理论基础和技术手段。主要研究内容和结论分述如下: 1.采用静态重量法研究了冻干双孢蘑菇在不同温度(5、15、25、35℃)下的吸附等温线(MSI),采用9种常见数学模型拟合试验数据,得到适合描述冻干双孢蘑菇水分吸附特性的数学模型;通过Clausius-Clapeyron方程,得到温度5-35℃范围内,双孢蘑菇吸附热随含水率变化的特性。 结果表明,冻干双孢蘑菇的吸附等温线呈“J”型。温度一定时,双孢蘑菇的平衡含水率(EMC)随着aw的增加而增加;aw一定时,EMC随着温度的升高而降低。温度5-35℃、aw0.11-0.93范围内,描述双孢蘑菇水分吸附特性最适宜的模型为Halsey模型。双孢蘑菇的等量吸附热随着EMC的增加而下降,当双孢蘑菇的含水率由8g/100g增加至50g/100g(d.b.)时,其等量吸附热由12.12kJ/mol降至0.3kJ/mol。 2.采用差示扫描量热法(DSC)测定双孢蘑菇的Tg和冻结点(TF),分别采用Gordon-Taylor方程和Clausius-Clapeyron方程拟合Tg和TF数据,从而得到冻干双孢蘑菇的状态图;根据对状态图的理解,采用Williams-Landel-Ferry (WLF)方程建立冻干双孢蘑菇的货架期预测模型。 结果表明,双孢蘑菇含水率由0.029g/g(w.b.)增加至0.298g/g(w.b.)时,Tg由-11.4℃降至-68.3℃;而双孢蘑菇固形物含量由0.299g/g(w.b.)增加至0.574g/g(w.b.)时,其TF由-1.2℃降至-22.3℃。根据双孢蘑菇状态图,可以得出,双孢蘑菇最大冷冻浓缩状态时的溶质浓度为0.704g/g(w.b.),此时冻结终点为-31.9℃,最大冷冻浓缩溶液的玻璃化转变温度为-77.9℃。双孢蘑菇最适贮藏条件及货架期模型可由WLF方程预测,WLF表达式如下: 式中,Tg为玻璃化转变温度,T为贮藏温度;τg为玻璃化转变时的时间常量,τg=20年;τ为温度T时的时间常量;C1和Q为常数,C1=20,Q=155。 3.基于aw保藏理论和玻璃化转变理论,探讨二者的联系及其与双孢蘑菇贮藏稳定性的关系,为双孢蘑菇冷冻工艺、干燥工艺及干制品的贮藏稳定性提供理论依据。 结果表明,基于aw保藏理论,对Tg的预测值会低于安全贮藏温度;同样地,基于玻璃化转变理论,对aw的预测也会低于其安全aw值(即单分子层水分所对应的aw)。因此,二者在预测食品贮藏稳定性上有一定的差异。


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