醬汁鮑魚硬罐頭殺菌工藝及流變學(xué)性質(zhì)研究

黃菊青，方 婷，陳錦權(quán)

(福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350002)

醬汁鮑魚硬罐頭殺菌工藝及流變學(xué)性質(zhì)研究

黃菊青，方 婷，陳錦權(quán)*

(福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350002)

目的：確定醬汁鮑魚硬罐頭最佳殺菌工藝，以保證產(chǎn)品安全性及最大限度地保留其營養(yǎng)價值，并進(jìn)一步描述產(chǎn)品流變特性，為其質(zhì)量客觀評價提供一定的理論依據(jù)。方法：通過考察不同殺菌條件(不同F(xiàn)值)對罐頭主要品質(zhì)指標(biāo)的影響確定最佳殺菌工藝；通過應(yīng)力松弛試驗(yàn)測定鮑魚流變特性；通過靜態(tài)及動態(tài)流變試驗(yàn)測定醬汁流變特性。結(jié)果：不同殺菌條件對罐頭主要品質(zhì)指標(biāo)產(chǎn)生明顯影響，罐頭最佳殺菌工藝為12min-12min-12min/121℃(F121.1℃=3.6min)；鮑魚流變(應(yīng)力松弛)特性可用二元Maxwell模型很好的描述；醬汁屬于非牛頓流體，顯示出一定的黏彈性及弱凝膠性質(zhì)，其流變特性可用Cross方程很好的描述。結(jié)論：以F值為指導(dǎo)所確定的罐頭最佳殺菌工藝能保證產(chǎn)品安全性并最大限度地保留其營養(yǎng)價值；所描述的產(chǎn)品流變特性可為其質(zhì)量客觀評價提供一定的理論依據(jù)。

鮑魚硬罐頭；醬汁；殺菌；F值；流變

鮑魚肉質(zhì)細(xì)嫩，味道鮮美，位列“海產(chǎn)八珍”之一，是極為珍貴的海產(chǎn)品[1]，其食用價值和藥用價值已得到廣泛認(rèn)可。由于鮮鮑保鮮貯運(yùn)要求較高，銷售規(guī)模有限，將其加工成罐頭食品，不僅便于攜帶、方便食用、保質(zhì)期長，且能在一定程度上保持鮮鮑的原有風(fēng)味，因此，是一種不錯的加工方式。目前，我國鮑魚罐頭的加工形式主要有普通鮑魚軟罐頭[2-3]，即食鮑魚軟罐頭[4-6]及湯類鮑魚硬罐頭[7-8]，尚未發(fā)現(xiàn)有關(guān)醬汁鮑魚硬罐頭加工的報道。殺菌是罐頭食品生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，其工藝條件是否適當(dāng)，直接關(guān)系到產(chǎn)品貯藏期間的品質(zhì)及安全性[9]。已知低酸性罐頭食品的殺菌溫度一般采用121℃[10]，且其F121.1℃至少應(yīng)為3.0min(Z=10℃)[11]。傳統(tǒng)上，對罐頭冷點(diǎn)溫度的采集通常采用人工法，這易產(chǎn)生誤差，隨著計算機(jī)及電測技術(shù)的發(fā)展，以計算機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到迅速發(fā)展，將它應(yīng)用于罐頭殺菌過程參數(shù)的采集，可大大提高數(shù)據(jù)精度[12]。因此，本實(shí)驗(yàn)采用計算機(jī)系統(tǒng)測定罐頭F值，并以此為依據(jù)，研究不同殺菌條件(不同F(xiàn)值)對罐頭品質(zhì)的影響，得出最佳殺菌工藝，以在保證產(chǎn)品安全性的基礎(chǔ)上最大限度地保留其營養(yǎng)價值，并進(jìn)一步對產(chǎn)品流變學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析，描述產(chǎn)品流變特性，建立產(chǎn)品流變模型，為同類加工企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量客觀評定體系的建立提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

醬汁鮑魚硬罐頭半成品[210g±10g，其中，鮑魚約100g(共4粒，每粒肉約25g，帶殼時6～7粒/500g，品種為皺紋盤鮑)，醬汁可溶性固形物含量為6.0%]，自制，待殺菌；751型空罐 福建和成制罐有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

LP1002B電子天平 常熟百靈天平儀器有限公司；Personal Daq/56TM USB Data Acquisition Modules 北京康泰電子有限公司；GT4A1型手板封罐機(jī) 廣東省汕頭市金園區(qū)順成食品機(jī)械廠；YX280B型手提式不銹鋼蒸汽殺菌鍋 上海三中醫(yī)療器械有限公司；GSP-9160MBE型隔水式恒溫培養(yǎng)箱 上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；SW-CJ-1F型單人雙面凈化工作臺 蘇州凈化設(shè)備有限公司；WYA阿貝折射儀 上海精密科學(xué)儀器有限公司；EZ-S食品質(zhì)構(gòu)儀 日本島津(香港)有限公司；MCR301型流變儀 奧地利安東帕有限公司。

1.3 方法

1.3.1 罐頭F值測定

校正完熱電偶溫度后，固定熱電偶一端于罐中心處的鮑魚肉質(zhì)中心(罐頭冷點(diǎn))，將其另一端與數(shù)據(jù)采集器連接，用于測量鮑心溫度，采用同樣方法測量醬汁及殺菌鍋蒸汽溫度，每隔1min記錄1次，經(jīng)數(shù)據(jù)采集器將數(shù)據(jù)傳至計算機(jī)界面，通過Matlab軟件計算罐頭F值。

1.3.2 罐頭殺菌條件設(shè)計

控制升溫及降溫時間均為12min，使殺菌恒溫溫度為121℃，分別進(jìn)行7個不同梯度(不同殺菌恒溫時間)的殺菌處理，每個梯度平行10罐。

1.3.3 罐頭感官評定

分別對風(fēng)味、色澤、形態(tài)、口感及穩(wěn)定性5個項目進(jìn)行評分，總滿分為100分。評定小組由10位專業(yè)感官評審員組成，最后取10人評分平均值作為罐頭感官得分。具體標(biāo)準(zhǔn)見表1。

1.3.4 鮑魚咀嚼性測定

咀嚼性(chewiness)，即口語中的咬勁，反映樣品對咀嚼的持續(xù)抵抗性，其大小為硬度[13]、彈性[13]及凝聚性[14-15]三者的乘積。實(shí)驗(yàn)采用食品質(zhì)構(gòu)儀于室溫進(jìn)行TPA質(zhì)地測試(texture profile analysis，TPA)，測量部位為鮑魚足部肌肉，壓縮模具為圓柱形探頭(d=20mm)，壓縮速度為20mm/min，連續(xù)壓兩次，樣品變形量為50%。

1.3.5 醬汁咀嚼黏度測定

采用流變儀進(jìn)行測定，選擇直徑為25mm的平板夾具，設(shè)定平板與平臺間距為0.051mm、溫度40℃(與人體口腔溫度接近)，剪切速率34.41s-1(與人體口腔咀嚼食物時舌頭的攪拌速率接近[16])，運(yùn)行時間為10s，每隔5s取一點(diǎn)，計算平均值。

1.3.6 醬汁可溶性固形物含量測定

折光計法[17]。

1.3.7 鮑魚流變特性測定

采用食品質(zhì)構(gòu)儀于室溫進(jìn)行測定，測量部位為鮑魚足部肌肉，壓縮模具為圓柱形探頭(d=20mm)，壓縮速度為20mm/min，樣品變形量為20%，探頭最大位移處停頓時間為120s。

1.3.8 醬汁流變特性測定

采用流變儀進(jìn)行測定。

1.3.8.1 醬汁靜態(tài)流變特性測定

靜態(tài)流變分析于旋轉(zhuǎn)測試模式下進(jìn)行，選擇直徑為25mm的平板夾具，設(shè)定平板與平臺間距為0.051mm，溫度為40℃，剪切速率為10-3～103s-1(線性變化)，運(yùn)行時間為180s，每隔5s取一點(diǎn)，測定醬汁剪切應(yīng)力τ及表觀黏度η隨剪切速率的變化曲線。

表1 罐頭感官評定標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standard of canned abalone with sauce

1.3.8.2 醬汁動態(tài)流變特性測定

動態(tài)流變分析于振蕩測試模式下進(jìn)行，選擇直徑為50mm的平板夾具，設(shè)定平板與平臺間距為0.5mm，應(yīng)變γ為1%(線性黏彈區(qū)范圍LVE-R內(nèi))，角頻率ω為0.1～100s-1，測定醬汁儲能模量G＇(反映黏彈性流體的彈性大小)、損耗模量G＂(反映黏彈性流體的黏性大小)及復(fù)合黏度η*于室溫(儲藏溫度)下隨角頻率ω的變化規(guī)律。

1.3.9 罐頭商業(yè)無菌檢驗(yàn)

參照罐頭食品商業(yè)無菌的檢驗(yàn)方法[18]。

以上所有測定均于樣品貯藏1d后進(jìn)行，并平行6次。

2 結(jié)果與分析

2.1 F值測定結(jié)果

將多組溫度數(shù)據(jù)導(dǎo)入Matlab 7.0軟件進(jìn)行處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)殺菌條件為12min-10min-12min/121℃時，F(xiàn)121.1℃＝3.1min＞3min，符合低酸性罐頭食品殺菌要求，而當(dāng)殺菌條件為12min-9min-12min/121℃時，F(xiàn)121.1℃＝2.8min＜3min，未能達(dá)到殺菌要求。前者的溫度曲線及致死率曲線如圖1、2所示。

圖1 殺菌鍋蒸汽、醬汁及鮑心的溫度曲線Fig.1 Temperature curves of autoclave steam, sauce and abalone

圖2 鮑心致死率曲線Fig.2 Lethal rate curve of abalone

因此，選擇12min-10min-12min/121℃為最低殺菌條件，并將其作為后續(xù)殺菌條件設(shè)定基準(zhǔn)。

2.2 不同殺菌條件(不同F(xiàn)值)對罐頭感官評價結(jié)果及理化指標(biāo)的影響

表2 不同殺菌條件(不同F(xiàn)值)下罐頭感官得分、理化指標(biāo)及商業(yè)無菌檢驗(yàn)結(jié)果Table 2 Sensory scores, physical and chemical indices and commercial sterilization results of canned abalone under different sterilization conditions (different F-values)

從表2可以看出，各殺菌恒溫時間(各F121.1℃)下的罐頭均符合商業(yè)無菌要求，證實(shí)F值測定的可靠性及必要性。同時，罐頭感官得分隨殺菌恒溫時間的增加先增加而后逐漸降低，罐頭理化指標(biāo)在不同殺菌條件下均發(fā)生明顯變化，并對其感官評價結(jié)果產(chǎn)生明顯影響。其中，鮑魚咀嚼性隨殺菌恒溫時間的增加呈先增加后降低的變化趨勢，反映了鮑魚肉質(zhì)隨熱處理程度的加強(qiáng)先變硬后變軟的過程；醬汁可溶性固形物含量隨殺菌恒溫時間的增加而逐漸增加，說明隨著殺菌恒溫時間的增加，鮑魚肉質(zhì)中越來越多的膠原蛋白發(fā)生變性，并轉(zhuǎn)化為可溶性明膠流失至醬汁(據(jù)報道，鮮鮑經(jīng)加熱后膠原蛋白含量由64%(占總蛋白含量)下降為46%[19])，使醬汁色澤越來越泛白，并大大影響罐頭感官得分；醬汁咀嚼黏度隨殺菌恒溫時間的增加呈先增加后降低的變化趨勢，黏度增加的原因主要與如上所述的殺菌過程中鮑魚肉質(zhì)膠原蛋白變性及流失有關(guān)，而黏度降低則可能由于高強(qiáng)度的熱處理使醬汁增稠體系網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)受到破壞。綜上，當(dāng)殺菌恒溫時間為12min時，罐頭各方面感官品質(zhì)均處于較佳狀態(tài)，理化參數(shù)也適中，感官得分最高，因此，確定罐頭最佳殺菌條件為12min-12min-12min/121℃(F121.1℃= 3.6min)，此時，鮑魚咀嚼性為36.86N，醬汁咀嚼黏度為218mPa·s，醬汁可溶性固形物含量為6.4%。

2.3 鮑魚流變分析結(jié)果

對鮑魚等復(fù)雜黏彈性體黏彈性的解析，多用廣義麥克斯韋(Maxwell)模型[19-20]。廣義Maxwell模型是由許多Maxwell模型并聯(lián)而成的，其應(yīng)力松弛表達(dá)式為[13]：其中：σ(t)表示應(yīng)力松弛過程中的應(yīng)力；ε表示恒定的應(yīng)變(本實(shí)驗(yàn)為20%)；EMi表示第i個Maxwell模型的彈性模量；τMi表示第i個Maxwell模型的應(yīng)力松弛時間；ηMi表示第i個Maxwell模型的黏性模量；t表示時間。本實(shí)驗(yàn)最佳殺菌條件下鮑魚肌肉的應(yīng)力松弛曲線如圖3所示。

圖3 鮑魚肌肉應(yīng)力松弛曲線Fig.3 Stress relaxation curve of abalone muscle

采用逐次漸近法[21]對鮑魚肌肉二元Maxwell模型(圖4)應(yīng)力松弛曲線進(jìn)行解析，通過SPSS 13.0數(shù)據(jù)分析軟件建立非線性回歸方程，結(jié)果見表3。

圖4 鮑魚肌肉二元Maxwell模型Fig.4 Dual Maxwell model of abalone muscle

表3 鮑魚肌肉應(yīng)力松弛過程非線性回歸結(jié)果Table 3 Non-linear regression results of abalone muscle in the stress relaxation process

因此，所建立的鮑魚流變(應(yīng)力松弛)模型為：

2.4 醬汁流變分析結(jié)果

2.4.1 靜態(tài)流變特性分析

由圖5可以得知，醬汁屬于非牛頓流體，其表觀黏度η隨剪切速率的增大而降低，呈“剪切變稀”現(xiàn)象，說明其易于咀嚼、吞咽，同時，其流變曲線可通過Cross方程進(jìn)行很好的擬合。已知，Cross方程適于較寬剪切速率范圍的流變行為，并可用來預(yù)計零剪切速率和無窮剪切速率下的表觀黏度[22]，這些極限黏度的表征對于醬汁制備過程中的攪拌調(diào)控具有很大的指導(dǎo)作用。Cross方程表達(dá)式[23]為：

式中：η0和η∞分別表示零剪切黏度和無窮剪切黏度，分別為極低和極高剪切速率時表觀黏度的漸進(jìn)值/ (Pa·s)；k為具有時間量綱的常數(shù)/s；m為無量綱常數(shù)。

因此，通過軟件分析，建立醬汁流變模型如下：

式中：η0=9.895；η∞=0.010；k=7.640；m=0.684。

圖5 醬汁流動原曲線及其擬合曲線Fig.5 Original and fitted flow curves of the sauce

2.4.2 動態(tài)流變特性分析

圖6 醬汁頻率掃描結(jié)果Fig.6 Frequency scanning results of the sauce

由圖6可以看出，醬汁是一種黏彈性流體，并顯示出弱凝膠性質(zhì)。醬汁體系隨頻率ω的增大，儲能模量G＇、損耗模量G＂均逐漸增大，而復(fù)合黏度逐漸減小，而當(dāng)G＇與G＂相交后，G＇開始呈下降趨勢，G＂則繼續(xù)增大。原因可能是，隨著頻率的增大，醬汁體系分子的振動與外在頻率的振動發(fā)生共振作用，體系彈性效應(yīng)逐漸增強(qiáng)，但隨著頻率的進(jìn)一步增大，振動破壞了醬汁體系分子形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，彈性效應(yīng)減弱，黏性效應(yīng)逐漸增強(qiáng)。因此，醬汁在貯藏和運(yùn)輸過程中應(yīng)盡量避免振動和搖動，使其結(jié)構(gòu)和黏度保持穩(wěn)定。

3 結(jié) 論

3.1 研究不同殺菌條件(不同F(xiàn)值)對罐頭感官得分、理化指標(biāo)及商業(yè)無菌檢驗(yàn)結(jié)果的影響。結(jié)果表明，各殺菌恒溫時間(各F121.1℃)條件下的罐頭均符合商業(yè)無菌要求，證實(shí)F值測定的可靠性及必要性；罐頭感官得分隨殺菌恒溫時間的增加先增加而后逐漸降低，罐頭物理化指標(biāo)在不同殺菌條件下均發(fā)生明顯變化，并對其感官評價結(jié)果產(chǎn)生明顯影響，罐頭最佳殺菌條件為12min-12min-12min/121℃(F121.1℃=3.6min)，此時，鮑魚咀嚼性為36.86N，醬汁咀嚼黏度為218mPa·s，醬汁可溶性固形物含量為6.4%。

3.2 通過應(yīng)力松弛試驗(yàn)對最佳殺菌條件下鮑魚肌肉的應(yīng)力松弛特性(流變)進(jìn)行測定，采用逐次漸近法對其二元Maxwell模型應(yīng)力松弛曲線進(jìn)行解析，建立鮑魚的流變(應(yīng)力松弛)模型為：

σ(t)=22.130e-t/293.676＋8.992e-t/11.166，R2=0.996

3.3 通過靜態(tài)及動態(tài)流變試驗(yàn)測定醬汁流變特性。結(jié)果表明，醬汁屬于非牛頓流體，是一種黏彈性流體，并顯示出弱凝膠性質(zhì)；其流變行為用Cross方程描述為：

3.4 鮑魚肌肉由足肌和殼肌組成，兩者及其不同切面在組織構(gòu)造上均有一定區(qū)別，這可能會造成其力學(xué)性質(zhì)(如質(zhì)構(gòu)特性及流變特性)上的差異，本實(shí)驗(yàn)只從宏觀上選取較為主要的足肌部分作為研究對象，因此，有待進(jìn)一步從微觀上對鮑魚肌肉的力學(xué)特性進(jìn)行全面研究。

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Sterilization Process and Rheological Properties of Canned Abalone with Sauce

HUANG Ju-qing，F(xiàn)ANG Ting，CHEN Jin-quan*
(College of Food Science, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China)

Objective∶ To explore the optimal sterilization process of canned abalone with sauce for ensuring its safety and maximizing its nutritional value, and then describe its rheological properties for providing a theoretical basis for quality assessment. Methods∶ The optimal sterilization process was explored by determining key quality indicators of canned abalone at various sterilization conditions. Meanwhile, the rheological properties of abalone were investigated by stress relaxation test and of sauce by static and dynamic rheological tests. Results∶ An obvious effect of different sterilization conditions on key quality indicators of canned abalone with sauce was observed. The optimal sterilization process was 12 min-12 min-12 min/ 121 ℃ (F121.1℃= 3.6 min). The rheological properties of the canned abalone could be described by a dual Maxwell model during stress relaxation process. The sauce behaved as a kind of non-Newtonian fluid and revealed the properties of visco-elasticity and weak gel, and its rheological properties could be described by Cross equation. Conclusion∶ The determination of optimal sterilization process based on F-value for canned abalone can ensure its safety and maximize its nutritional value. The described rheological properties for this product can provide a theoretical basis for its quality assessment.

canned abalone；sauce；sterilization；F-value；rheology

TS295.4；TS201.7

A

1002-6630(2011)14-0067-05

2010-11-05

“十一五”國家科技支撐計劃項目(2008BAD94B01)

黃菊青(1986—)，女，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称芳庸だ碚撆c應(yīng)用。E-mail：juqing.555@126.com

*通信作者：陳錦權(quán)(1954—)，男，教授，博士，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品貯藏與加工。E-mail：chenjq6613@yahoo.com.cn