食品的冻结

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1、1 食品冷冻工艺讲座 上海水产大学沈月新2006 11 2 主要内容 第一讲食品的冻结第二讲食品的冻藏第三讲调理食品的冻结 3 第一讲食品的冻结 一 食品冻结过程中的变化1 物理变化2 组织变化3 化学变化4 生物和微生物变化 二 食品冻结中的冰结晶 4 物理变化 一 体积膨胀 产生内压 一 冻结膨胀压食品冻结时 首先是表面水分结冰 然后冰层向内延伸 当内部水分因冻结而体积膨胀时 受外部冻结层的阻碍 产生内压称为冻结膨胀压 5 K 肉中心部位的冻结曲线E 空气温度曲线P 冻结膨胀压曲线S 肉表面的冻结曲线 牛肉厚27cm 37 空气冻结 通过 1 5 最大冰晶生成带时 冻结膨胀压升到最大值12

2、kg cm2 6 当外部肉质抵抗不住内压时 就会发生破裂 内压逐渐消失 在内压作用的同时 会使内脏酶类挤出 脂肪向表层移动 红血球崩溃破裂 血红蛋白流出 加速了肉的变色 7 当厚度大 含水率高 表面温度下降极快时 食品易产生龟裂 如采用 196 液氮冻结金枪鱼时 因厚度较大 表面降温速度极快 在内压的作用下会发生龟裂 故液氮冻结食品时 厚度应控制 10cm 通常以6cm为宜 8 二 物理特性的变化 1 比热容单位质量的物体温度升高或降低1K 或1 所吸收或放出的热量 水的比热容为4 18kJ kg K 冰的比热容为2 0kJ kg K 食品冻结后 其比热容较冻结前降低 9 食品的比热容 kJ

3、kg K 10 2 热导率 水的热导率为0 6W m 冰的热导率为2 21W m 约为水的4倍水在食品中的含量很高 当温度下降时 食品中的水分开始结冰 热导率随之变大 食品冻结速度加快 冻结食品解冻时 随冰晶融化成水 热导率减小 解冻速度变慢 11 三 液滴损失 driploss 冻结食品解冻时 内部冰晶融化成水 如不能回复到细胞中去 不能被肉质吸收 这部分水分成为液滴向外流出的现象 液滴损失是食品冻结和冻藏中的不可逆变化造成的 如蛋白质冻结变性 淀粉持水率下降 冰晶对组织 细胞的机械损伤作用等 12 流出液滴中不仅是水 还含有水溶性成分 如蛋白质 盐类 维生素等 使食品重量减少 营养成分 风

4、味受损 因此 液滴损失是评定冻结食品质量的指标之一 如果食品原料新鲜 冻结速度快 冻藏温度低且波动小 则解冻时液滴损失少 13 四 干耗 食品冻结过程中 因蒸气压差作用 水分不断从表面蒸发 造成食品重量减少的现象 俗称 干耗 干耗不仅造成经济损失 还影响食品的质量和外观 食品用不透气的包装材料包装后冻结 食品表面的空气层处于饱和状态 蒸气压差减小 干耗就能减少 14 二 组织变化 植物细胞内有大的液泡 含水量高 冻结时对细胞损伤大 植物细胞的细胞膜外有以纤维素为主的细胞壁 而动物细胞只有细胞膜 细胞壁厚又缺乏弹性 冻结时容易被胀破 使植物细胞损伤致死 当植物冻结致死后 因氧化酶活性增强 果蔬易

5、发生褐变 为保持原有色泽 蔬菜速冻前一般要进行烫漂 水果要加糖或糖液处理 15 动物 植物细胞的比较 内质网 内质网 质膜 细胞核 细胞核 高尔基体 高尔基体 线粒体 线粒体 核糖体 核糖体 空泡 中心粒 叶绿体 细胞壁 质膜 16 三 化学变化 一 蛋白质冻结变性蛋白质是构成动物性食品肌肉的主要成分 在冻结过程中其空间立体结构发生变化 导致盐溶性降低 ATP酶活性减小 解冻后液滴损失增加 肉质变硬等现象 变性的原因主要是食品冻结时 水分形成冰结晶 盐类 酸类等物质向残存水分移动 未冻结水分成为浓缩溶液 蛋白质因盐析作用而发生变性 17 蛋白质的分子结构 一级结构 是指氨基酸在肽链中的排列顺序

6、 二级结构 是指肽链由于氢键作用而发生的规则排列 三级结构是指多肽链在二级结构的基础上 进一步折叠 盘曲而成的立体结构 四级结构 由两条或两条以上具有三级结构的多肽链聚合而成具有立体结构的蛋白质构象 18 二 变色 食品冻结中的变色主要是水产品的变色 从外观上看有褐变 黑变 褪色等现象 水产品变色的原因 1 自然色泽被氧化 分解 如金枪鱼肉褐变 红色鱼皮的褪色等 2 产生新的变色物质 如虾类的黑变 鳕鱼肉的褐变等 19 将冻结金枪鱼吊上岸 20 鱼市场尾部切开的冻金枪鱼 21 还原型肌红蛋白 暗红色 Fe2 氧合型肌红蛋白 鲜红色 Fe2 氧化肌红蛋白 褐色 Fe3 氧化作用 氧化作用 氧合作

7、用 22 虾的黑变 虾类在冻结和贮藏中 其头 胸 足 关节及尾部常会发生黑变 出现黑色斑点或黑箍 使商品价值下降产生黑变的原因 主要是酚酶使酪氨酸氧化 生成黑色素所致 23 24 三 淀粉的老化 淀粉类食品在慢速冻结过程中 其保水性会减少 发生淀粉老化的现象 普通淀粉约有20 直链淀粉和80 支链淀粉构成 并形成微小结晶 称为 淀粉 俗称生淀粉 淀粉的糊化作用 淀粉置于适当温度下在水中溶胀 淀粉分子间的氢键断开 与水分子构成氢键 形成均匀糊状的胶体溶液 这种作用称为糊化 糊化的淀粉即 淀粉 俗称熟淀粉 食品中的淀粉是以 淀粉形式存在 25 直链淀粉与支链淀粉 1 4 1 6糖苷键 直链淀粉 支

8、链淀粉 26 在接近0 的低温范围中 糊化了的 淀粉又会自动排列成序 形成致密的高晶度化的不溶性淀粉 由 淀粉转变为 淀粉 这就是淀粉的老化 淀粉老化的最适温度是2 4 亦称淀粉的最大老化温度带 慢速冻结过程中 食品不能快速通过这个温度带 淀粉类食品就易发生淀粉老化现象 27 四 生物和微生物的变化 一 生物生物是指昆虫 寄生虫之类的小生物 如牛肉中寄生的涤虫 猪肉中旋毛虫 大麻哈鱼中的裂头涤虫及其幼虫等 经过冻结都会死亡 联合国粮农组织 FAO 和世界卫生组织 WHO 建议 肉类寄生虫不严重时 须在 10 至少贮存10d 荷兰以法律形式规定 生食鱼类厂商须在 20 冻结24h 以杀死鱼肉中寄

9、生虫的幼虫 28 二 微生物 引起食品腐败变质的微生物有细菌 霉菌和酵母 其中关系最大的是细菌 冻结阻止了微生物的生长 繁殖 但不能杀死已污染的微生物 冻结食品只要温度一回升 微生物很快就繁殖起来 所以低温贮藏食品必须保持持续的低温 29 二 食品冻结中的冰结晶 一 冰结晶条件1 液体过冷当液体的温度降至冻结点时 液相与结晶相处于平衡状态 要使液相向结晶相转变 必须降温至稍低于冻结点 造成液体的过冷 过冷现象是冰结晶的先决条件 30 2 晶核形成当液体处于过冷状态时 由于某种刺激作用会产生结晶中心 形成晶核 例如溶液内局部温度过低 水溶液中的气泡 微粒及容器壁等 3 冰结晶生长晶核形成后 冷却

10、的水分子向晶核移动 凝结在晶核或冰结晶的表面 造成冰结晶生长 31 二 过冷度与晶核形成 晶体生长的关系 32 过冷度较小的区域 晶核形成数少 以这些晶核为中心的冰晶体生长速度快过冷度超过A点 晶核形成临界温度 晶核形成速度急剧减加 而冰晶体生长的速度相对缓慢缓慢冻结时 晶核形成放出的热量不能及时被除去 过冷度小 对晶核形成不利 因而晶核数少 生成的冰晶体大快速冻结时 晶核形成放出的热量及时被除去 过冷度大 当超过A点后晶核大量形成 而晶体生长有限 因而生成大量细小的冰晶体 33 三 快冻与慢冻食品冰结晶的比较 新鲜 横切 液氮冻结 横切 固体CO2冻结 横切 空气冻结 横切 34 液氮 19

11、6 浸渍冻结 肌肉中冰结晶数量多 细小 约2 8 m 5 10 m d l 均匀分布在细胞内 细胞膜完整 外形不变 组织结构与新鲜品相同 干冰 78 5 冻结 肌肉中冰结晶比液氮冻结稍大 每个肌细胞中有5 10个冰晶体 约2 10 m 20 50 m 均匀分布在细胞内 细胞膜完整 外形不变 组织结构基本不变 单门冰箱空气 8 4 冻结 肌肉中冰结晶大且数量少 约50 100 m 120 250 m 大部分在细胞外生成 分布不均匀 细胞膜变形 破损 组织结构破坏 35 新鲜 纵切 液氮冻结 纵切 固体CO2冻结 纵切 空气冻结 纵切 36 四 冻结促进剂 冰核活性菌的应用 冰核活性菌 icenu

12、cleationactivebacteria 简称INA细菌 是一类附着于植物表面 尤其是叶表面 能在较高温度 2 5 下诱发植物体内水分产生冰核而引起霜冻的细菌 冰核活性蛋白 是与细胞膜结合的糖蛋白复合物 它具有类似冰晶的立体结构 可起到冰晶生长的模板作用 促使冰晶在较高温度下形成 冰核活性菌经加压灭菌处理后 冰核活性作用尚存在 可加工成培养液或粉末状 成为商品化的晶核形成剂 37 冰核活性菌的应用领域 食品冻结干燥 添加冰核活性菌后 不需过冷在较高的温度下即可进行冻结 可减少能耗10 15 降低了成本 并可产生微细冰晶 果汁 咖啡 鲜奶的冷冻浓缩 可大大提高冻结浓缩的速度 降低成本 人工造雪 用于人工滑雪场的造雪 可提高造雪的温度及雪的形成速度 降低能耗 添加到工厂废水中 使之冻结浓缩后作为固体废料 便于搬运处理 38 谢谢