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水分活度和儲(chǔ)存條件對(duì)面包蛋糕保質(zhì)期的影響

來源:康寶智信測(cè)量技術(shù)(北京)有限公司   2020年09月24日 08:31  

AquaLab作為專業(yè)的水分活度和水分吸附解決方案*,采用可溯源的鏡面冷凝露點(diǎn)方法,是中國(guó)藥典、ISO、AOAC和美國(guó)USP、FDA等推薦使用的方法,能夠在5分鐘內(nèi)快速測(cè)量樣品的水分活度。目前有80%的用戶都選擇使用AquaLab水分活度儀,AquaLab目前建立了利用水分活度和儲(chǔ)存條件對(duì)保質(zhì)期影響的整套完整方法。

如有需要,請(qǐng)聯(lián)系AquaLab北京辦事處(01065610080。

 

食品的配方和儲(chǔ)存條件對(duì)其貨架期內(nèi)的水分活度及其變化有很大的影響。本研究的目的是研究食品成分和儲(chǔ)存條件對(duì)烘焙產(chǎn)品的抗凍性和霉菌增殖(生長(zhǎng)速率)的影響。首先,利用AwDesigner軟件結(jié)合烘焙過程中的汽化,研究了食品配方對(duì)水分活度的影響。其次,我們模擬了儲(chǔ)存條件(相對(duì)濕度、溫度、時(shí)間)和包裝材料的透水性對(duì)烘焙產(chǎn)品水分活度變化的影響。研究了9種不同的包裝材料、不同的溫度條件(10-40℃)和不同的相對(duì)濕度(40-85%)。包裝材料的透水性和水分活度的變化很大程度上受儲(chǔ)存條件的影響(溫度和相對(duì)濕度)。研究了儲(chǔ)存條件對(duì)質(zhì)構(gòu)性能的影響。研究了水分活度對(duì)黃曲霉、枝孢菌、根瘤菌、產(chǎn)黃青霉、Wallemia sebi5種霉菌生長(zhǎng)發(fā)育的影響。用甘油調(diào)節(jié)馬鈴薯葡萄糖瓊脂得到不同的水分活度。此外,在溫度10-40℃范圍內(nèi)進(jìn)行了研究。真菌的發(fā)育表現(xiàn)為兩個(gè)參數(shù):生長(zhǎng)速率和滯后時(shí)間。采用了Rosso模型(1993)描述了溫度和水分活度對(duì)生長(zhǎng)速率的影響。該模型可以用來評(píng)估水分活度(awminawoptawmax)和溫度的影響。這些模型可以綜合配方、烘烤、包裝透氣性和環(huán)境儲(chǔ)存條件來預(yù)測(cè)產(chǎn)品的貨架期。

介紹

食品貨架期直接受水分活度的影響。貨架期可以通過微生物或感官指標(biāo)來確定。在它的生命周期內(nèi),水分在烘焙產(chǎn)品和周圍空氣之間發(fā)生轉(zhuǎn)移。物理性質(zhì)可能會(huì)改變。初,我們確定了儲(chǔ)存條件(溫度、濕度和包裝包裝類型)對(duì)產(chǎn)品水分活度變化的影響。然后我們通過評(píng)估臨界感官水分活度值來模擬感官貨架期。我們還模擬了水分活度對(duì)霉菌發(fā)育的影響。

材料和方法

烘焙產(chǎn)品的成分

我們所研究的蛋糕成分為:面粉(29%)、菜籽油(18%)、蔗糖(24%)、全蛋(18%)、山梨醇(3%)、水(6%)、葡萄糖糖漿DE602.1%)、鹽(0.5%)和發(fā)酵酵母(0.4%)。蛋糕在烘焙爐中,在180℃的溫度下,用25g蛋糕模具烹制11分鐘。烘焙好的蛋糕在測(cè)量水分活度前粉碎。

在水分活度0.113~0.900 aw范圍內(nèi),測(cè)量了蛋糕的水分吸附等溫線。然后用Ferro-Fontan模型擬合了曲線,具體參數(shù)為α=1.0882;β=0.07627;C=-1.0983Chirife et al. 1980)。用公式2評(píng)估模型的準(zhǔn)確性為6.1%。

      

包裝材料的透濕性

本工作中研究了9種不同包裝材料,大多數(shù)包裝材料是生物可降解聚丙烯添加不同的材料(PVDC,EVOH,鋁箔)。公式2中表示的是材料透水量K是水通過材料的通量(dm/dt),水分活度,以及材料的面積(A

                                                 (2)

模型的準(zhǔn)確性用RMS表示:

 

                                                                              (3)

 

質(zhì)構(gòu)測(cè)量

不同條件下儲(chǔ)存的蛋糕的質(zhì)構(gòu)特性用TAXT2來測(cè)量(速度:1mm/s,2.5mm直徑筒)

 

霉菌生長(zhǎng)模擬

研究了水分活度對(duì)5種霉菌生長(zhǎng)的影響:Aspergillus flavus, Cladosporium cladosporoïdes, Eurotium herbariorum, Penicillium chrysogenumWallemia sebi。用甘油調(diào)節(jié)葡萄糖糖漿的水分活度得到不同水分活度(0.78~0.998 aw)。另外,溫度范圍為10~40℃。溫度和水分活度對(duì)生長(zhǎng)的影響可以用Rosso模型描述(Sautour et al. 2001,式4)。

 

 

結(jié)果與討論

模擬包裝滲透性對(duì)霉菌生長(zhǎng)的影響

評(píng)估包裝滲透性的影響是在38℃和90%的相對(duì)濕度下進(jìn)行的。在工業(yè)中,這個(gè)條件并沒有用,因?yàn)槌R?guī)的產(chǎn)品儲(chǔ)存是在15~22℃條件。

                                                 5

研究了不同溫度和相對(duì)濕度條件下包裝材料的滲透性。結(jié)果顯示,包裝材料的滲透性受溫度和通過材料的相對(duì)濕度影響。公式5顯示了溫度對(duì)材料的滲透性影響。KF是供應(yīng)商提供的滲透系數(shù)。系數(shù)1.9通過實(shí)驗(yàn)?zāi)P偷臄M合得到。由于在溫度8℃時(shí)的透濕濕性很低,RMS59%。在40℃時(shí),RMS19.8%20℃時(shí)為27.7%。

 

貨架期內(nèi)蛋糕水分活度的變化

在儲(chǔ)存期間,蛋糕水分活度和水分含量的變化見下圖1的水分吸附等溫線。

1 不同溫度下的水分吸附等溫線(?8℃、○20℃、●40℃)

公式6是蛋糕在儲(chǔ)存期間水分含量的變化。該公式從公式1得到,其中Xi是初始水分含量,Xt是在時(shí)間t時(shí)的水分含量,其中考慮了儲(chǔ)存條件。通過公式5和吸附等溫線(式1),可以得到儲(chǔ)存期間水分活度的變化。我們?cè)?/span>Matlab上開發(fā)了一套程序來模擬蛋糕貨架期內(nèi)水分活度的變化。

                                        6

 

水分活度對(duì)質(zhì)構(gòu)的影響

2反映了水分活度對(duì)蛋糕質(zhì)構(gòu)性質(zhì)的影響。感官分析顯示臨界質(zhì)構(gòu)是1000 g/mm,臨界水分活度是0.71 aw。在這個(gè)值以下,蛋糕沒有那么柔軟。通過對(duì)水分活度變化的模擬,我們可以得到這個(gè)水分活度的儲(chǔ)存時(shí)間。

2 水分活度變化對(duì)蛋糕質(zhì)構(gòu)屬性的影響

 

霉菌生長(zhǎng)的模擬

為了確定水分活度對(duì)微生物貨架期的影響,我們使用ZwieteringZwietering et al 1991)和Rosso(Sautour et al 2001)模型研究了五種霉菌的生長(zhǎng)情況。這項(xiàng)工作確定了溫度和水分活度的基本值。圖3顯示了溫度和水分活度對(duì)霉菌外觀變化時(shí)間的影響。糕點(diǎn)產(chǎn)品的微生物貨架期一般認(rèn)為是產(chǎn)品表面出現(xiàn)霉菌的時(shí)間。研究結(jié)果表明,食品微生物貨架期受水分活度和儲(chǔ)存溫度的影響較大。

?

3 霉菌外觀變化時(shí)間受水分活度和溫度影響

 

結(jié)論

烘焙產(chǎn)品的貨架期取決于兩個(gè)主要因素:霉菌的生長(zhǎng)和質(zhì)構(gòu)特性。我們可以評(píng)估這兩個(gè)因素中的其中任何一個(gè)。

為了保證食品的安全性和感官特性,企業(yè)必須找到中間水分活度數(shù)值并保持在一個(gè)穩(wěn)定值。科學(xué)的配方和適用多種成分(如多元醇)具有很強(qiáng)的抑制水分活度的能力,是降低水分活度和霉菌生長(zhǎng)的一個(gè)很好的途徑。使用低透水性的包裝是延長(zhǎng)烘焙產(chǎn)品貨架期的一個(gè)解決方案,可以通過模擬水分活度的變化來決定選用何種包裝材料和儲(chǔ)存條件。

參考文獻(xiàn)

Rosso L., Lobry J.R., Bajard S. and Flandrois J.P. (1995) Convenient model to describe the combined effects of temperature and pH on microbial growth. Applied Environmental Microbiology 61, 610-616.

Zwieterring J.T., Koos J.T., Hasenack B.E. Wit J.C. and Van’t Riet K. (1991) Modelling of bacterial growth as a function of temperature. Applied Environmental Microbiology 57, 1094-1101.

Chirife J., Ferro Fontán C. and Benmergui E.A. (1980) Prediction of water activity of aqueous

solutions in connection with intermediate moisture foods. IV: aw prediction in aqueous nonelectrolyte solutions. Journal Food Technology 15, 59-70.

Sautour M., Dantigny P., Divies C. and Benssoussan M. (2001) A temperature type model for

describing the relationship between fungal growth and water activity. International Journal of Food Microbiology 67, 63-69.

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