水產(chǎn)品保鮮技術(shù)(誠毅)-第三章-冷凍保鮮技術(shù)-課件

水產(chǎn)品保鮮技術(shù)郝更新haogengxin@126.com2023/6/61第二節(jié)超冷保鮮技術(shù)一、超級快速冷卻

超級快速冷卻（superquickchilling,簡稱SC）是一種新型保鮮技術(shù)，也稱超冷保鮮技術(shù)。具體的做法是把捕獲后的魚立即用-10℃的鹽水作吊水處理，根據(jù)魚體大小的不同，可在10～30min之內(nèi)使魚體表面凍結(jié)而急速冷卻，這樣緩慢致死后的魚處于魚倉或集裝箱內(nèi)的冷水中，其體表解凍時要吸收熱量，從而使得魚體內(nèi)部初步冷卻。然后再根據(jù)不同保藏目的及用途確定貯藏溫度。2023/6/62現(xiàn)在漁獲物被撈起后，大多數(shù)都是靠冰藏來保鮮的。雖說冰藏可使保藏的鮮魚處于0℃附近，但是冰量不足，與冰的接觸不均衡，使鮮魚冷卻不充分，造成憋悶死亡，肉質(zhì)氧化，K值上升等鮮度指標(biāo)下降的現(xiàn)象。日本學(xué)者發(fā)現(xiàn)超級快速冷卻技術(shù)對上述不良現(xiàn)象的出現(xiàn)有顯著抑制效果。一、超級快速冷卻（續(xù)）2023/6/63這種技術(shù)與非冷凍和部分凍結(jié)有著本質(zhì)上的不同。鮮魚的普通冷卻冰藏保鮮、微凍保鮮等技術(shù)的目的是保持水產(chǎn)品的品質(zhì)，而超級冷卻是將魚即殺死和初期的急速冷卻同時實現(xiàn)，它可以最大限度地保持魚體原本的鮮度和魚肉品質(zhì)，原因是它能抑制魚體死后的生物化學(xué)變化。一、超級快速冷卻（續(xù)）2023/6/64二、超級快速冷卻與冰藏的比較將剛剛捕獲的鰹魚分成兩組，一組用普通的冰藏法保鮮，另一組用超級快速冷卻法處理，平均每尾魚體重2300g。冰藏法的操作與以往的一樣。超級快速冷卻法(簡稱超冷)的操作是，用-10℃的冷卻鹽水作30min吊水處理，然后逐條放入-0.5℃的魚倉冷水中(海水與淡水比1：1)存放。保藏中分別就魚的體溫、pH、K值、甲胺基化合物的含量、鹽濃度等進行測定，另外還進行了組織觀察和感官檢驗。2023/6/651．鰹魚體溫及冷卻介質(zhì)溫度的變化圖3-1冰藏和超冷保鮮中鰹魚體溫及其冷卻介質(zhì)溫度的變化①冷凍鹽水②冷水2023/6/66把活的竹莢魚、鮐、鯉、鯔放入-15℃的冷鹽水中，使魚體凍結(jié)1/2以上，取出再放入常溫(20℃)水中，其中有一半以上能復(fù)蘇，恢復(fù)正常。然而若放回冷水中(0℃以下)，則幾乎不能生還。由此可認為魚體表的急冷造成部分休克，多半處于假死狀態(tài)，而后若再使魚體內(nèi)部急冷，則整個魚體就平穩(wěn)死去了。因而冰藏過程中，大部分色都是悶死的，且還因魚倉內(nèi)水溫上升等原因造成初期冷卻得不夠充分。在超冷保鮮中，由于魚體大部分凍結(jié)并平穩(wěn)致死，在此期間又均勻且迅速地完成了初期冷卻，所以認為在用這兩種方法處理之后的保藏過程中，其鮮度與質(zhì)量都會有相當(dāng)大的差異。1．鰹魚體溫及冷卻介質(zhì)溫度的變化（續(xù)）2023/6/672.pH的變化圖3-2冰藏和超冷保鮮中鰹魚pH的變化2023/6/683.K值的變化圖3-3魚在冰藏和超冷保鮮中K值的變化2023/6/694．甲胺基化合物的變化圖3-4魚在冰藏和超冷保鮮中甲胺基化合物的變化2023/6/6105.生鮮鰹魚體表鹽濃度的變化圖3-5藏和超冷保鮮中鰹魚體表鹽濃度的變化2023/6/611

經(jīng)過超冷處理，保藏的鰹魚肌肉組織用顯微鏡來觀察，發(fā)現(xiàn)魚體表肉組織沒有凍過的痕跡，也沒有發(fā)現(xiàn)組織被破壞或損傷的情況。活魚經(jīng)吊水處理，即使體表被凍結(jié)，若是在短時間內(nèi)馬上解凍也是有復(fù)蘇游動的口的可能的，這也說明了肌肉組織細胞幾乎沒有受到損傷。6.組織觀察2023/6/612表3-1藏和超冷保鮮中鰹魚的感官評價項目時間/d外觀眼球氣味肉色彈性味道咸度冰藏0黑青透明鮮魚味鮮紅色一般非常好適中2黑青透明鮮魚味紅色一般好適中4黑青透明不快腥味暗紅色略軟不好適中6黑略微白濁不快腥味淺紅色軟不好適中8淺黑略微白濁不快腥味淺紅色軟不好適中超冷保鮮0黑青透明鮮魚味鮮紅色稍硬非常好適中2黑青透明鮮魚味鮮紅色稍硬非常好適中4黑透明鮮魚味鮮紅色稍硬非常好適中6淺黑透明鮮魚味鮮紅色一般好適中8淺黑略微白濁鮮魚味紅色略軟一般適中7.感官評價2023/6/613三、超冷技術(shù)應(yīng)用存在的問題及發(fā)展前景如果我們對漁獲物的質(zhì)量要求是首要的，則要采用非凍結(jié)的方法。非凍結(jié)只有冰藏、冷卻海水、超冷技術(shù)。而其中超冷技術(shù)除質(zhì)量保持得好以外，比冰藏的保鮮期還要延長1倍。如果我們對漁獲物的保藏期要求是首位的，那么最好采用凍結(jié)或部分凍結(jié)的方法來保質(zhì)。2023/6/614第三節(jié)玻璃化轉(zhuǎn)移保鮮技術(shù)玻璃

玻璃是指不具有結(jié)晶構(gòu)造的非晶質(zhì)固體，它在極高溫度下可以變成像糖稀那樣能夠流動的熔融狀態(tài)，隨著溫度的下降，這個狀態(tài)會在某個很窄的溫度帶上急劇轉(zhuǎn)向固化狀態(tài)而形成玻璃，也就是發(fā)生了一種狀態(tài)的轉(zhuǎn)移。一、玻璃化轉(zhuǎn)移的基本知識具有這種現(xiàn)象的物質(zhì)不僅限于玻璃，許多高分子物質(zhì)也被認為具有這樣的狀態(tài)轉(zhuǎn)移特性。由蛋白質(zhì)、多糖等高分子物質(zhì)構(gòu)成的水產(chǎn)品當(dāng)然也含有這種玫璃化轉(zhuǎn)移的性質(zhì)。2023/6/615圖處于液體、玻璃化以及結(jié)晶狀態(tài)時的分子構(gòu)造示意圖2023/6/616圖玻璃化轉(zhuǎn)移點附近的粘度情況2023/6/617

如果分子很小，且運動較快，結(jié)合方向又要求不高，則需用極快的冷卻速度可使之變?yōu)椴ＡЩ癄顟B(tài)。相反，如果分子較大，構(gòu)造結(jié)晶時又必須限制在特定組合時，為了滿足形成結(jié)晶所需的時間，即使冷卻速度稍慢一些，轉(zhuǎn)入玻璃化狀態(tài)的可能性也是很大的。2023/6/618圖高分子分別處于溶融、玻璃化以及結(jié)晶狀態(tài)下的不同構(gòu)造形式原來普遍認為高分子是結(jié)晶，但X射線解析的結(jié)果證明，實際上在分子內(nèi)部結(jié)晶性與非結(jié)晶性部分混雜在一起，只是具有一定程度的規(guī)則結(jié)構(gòu)而已。對某一個高分子而言，整個分子鏈的運動并不完全一樣，也許其中的某一鏈段比另一鏈段運動得更劇烈些。當(dāng)溫度再上升時，結(jié)晶性的部分融解，而整體變成熔融狀態(tài)。然而在冷卻過程中，卻依不同的冷卻速度，有時回復(fù)到結(jié)晶態(tài)，有時也可能整體都成為非結(jié)晶質(zhì)的玻璃化狀態(tài)。2023/6/619

玻璃化狀態(tài)的意義：食品處于玻璃化狀態(tài)，即意味著食品內(nèi)部在沒有達到化學(xué)平衡的狀態(tài)下就停止了各組分間的物質(zhì)轉(zhuǎn)移及擴散，也就是說處于玻璃化狀態(tài)的食品不進行各種反應(yīng)，可長期保持穩(wěn)定。對水產(chǎn)品而言，就可達到長期保鮮的目的。2023/6/620二、食品的玻璃化轉(zhuǎn)移1.食品聚合物科學(xué)近年來，隨著人們生活水平的不斷提高，對冷凍和速凍食品質(zhì)量的要求也越來越高，但由于凍結(jié)速率及貯藏、運輸設(shè)備等問題，解凍后冷凍和速凍食品的質(zhì)量均有不同程度的下降。如何提高凍結(jié)食品的質(zhì)量，早已成為食品科學(xué)家和工程師們感興趣的課題。2023/6/6211966年，White和Cakebread綜述了含糖食品的玻璃態(tài)及玻璃化轉(zhuǎn)變溫度問題。他們認為：在各種含水的食品體系中，玻璃態(tài)、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，以及玻璃化轉(zhuǎn)變溫度與貯藏溫度的差值，對于食品加工、貯藏的安全性和穩(wěn)定性都是十分重要的；水作為一種無處不在的增塑劑，對玻璃化轉(zhuǎn)變溫度影響很大，食品含水量越大，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度越低，玻璃化的實現(xiàn)也越困難。2023/6/622進入20世紀80年代，越來越多的食品科學(xué)家和工程師們認識到了White和Cakebread的思想的重要性，并對此進行了大量的研究工作。其中，以美國的Levine和Slade較為突出，他們在深入的實驗研究的基礎(chǔ)上，提出了“食品聚合物科學(xué)”的理論。該理論認為，食品在玻璃態(tài)下，造成食品品質(zhì)變化的一切受擴散控制的反應(yīng)速率均十分緩慢，甚至不發(fā)生反應(yīng)，因此食品采用玻璃化保藏，可以最大限度地保存其原有的色、香、味、形以及營養(yǎng)成分。2023/6/6232.玻璃化及玻璃化轉(zhuǎn)移溫度物質(zhì)在玻璃態(tài)情況下，其自由體積非常之小，造成分子流動阻力較大，體系具有較大的粘度。同樣由于這個原因，食品體系中的分子擴散速率很小，分子間的相互接觸和反應(yīng)速率亦很小。這就是食品處于玻璃態(tài)時各成分不易發(fā)生理化反應(yīng)、保質(zhì)期得以延長的原因。食品的玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)可由多種方法得到，快速冷卻、高剪切研磨或擠壓、焙烤和烹飪等都可以形成玻璃態(tài)。2023/6/624

玻璃化轉(zhuǎn)變溫度指的是最大凍結(jié)濃縮溶液發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變時的溫度，定義為。因為大多數(shù)需凍結(jié)保存的食品含水量均較大，所以就成為食品聚合物科學(xué)中研究應(yīng)用較多的一個物理量。2023/6/625包括水和含水溶液在內(nèi)的幾乎所有凝聚態(tài)物質(zhì)都能形成玻璃態(tài)固體，但由于玻璃化轉(zhuǎn)變是一個非平衡的動力過程，所以對一定的物質(zhì)，玻璃的形成主要取決于動力學(xué)因素，即冷卻速率的大小。從理論上說，只要冷卻速率足夠快，即在不發(fā)生晶化情況下迅速通過Tg<T<Tm的結(jié)晶溫區(qū)，且達到足夠低的溫度（T<Tg），幾乎所有材料都能從液體過冷到玻璃態(tài)的固體，實現(xiàn)完全的玻璃態(tài)固化。2023/6/626在不同的冷卻條件、不同的初始濃度下，溶液樣品可能達到兩種不同的玻璃態(tài)：一種是完全的玻璃態(tài)；另一種是部分結(jié)晶的玻璃態(tài)。完全的玻璃態(tài)指整個樣品都形成了玻璃態(tài)，是食品低溫保存的最理想狀態(tài)，因為此時細胞內(nèi)外完全避免了結(jié)晶以及由此引起的各種損傷。但是由于其他因素的影響，實現(xiàn)完全玻璃化幾乎是不可能的。2023/6/627圖溶液的補充相圖示意圖凍結(jié)曲線玻璃化轉(zhuǎn)移曲線2023/6/628由上面的分析可知，實現(xiàn)凍結(jié)食品玻璃化貯藏的必要條件是貯藏溫度在以下，達到這一要求可通過兩種途徑：一是實現(xiàn)盡可能低的貯藏溫度；二是采取手段提高食品的。從實用的角度分析，降低貯藏溫度受經(jīng)濟條件的制約，從而如何采取手段提高食品的成為人們感興趣的研究課題。2023/6/629三、影響食品的因素1.冷凍速率對食品的影響速率極低常速速率極快2023/6/630通過以上關(guān)于冷凍速率對食品玻璃化保藏時產(chǎn)品中冰晶含量和玻璃態(tài)區(qū)組成和Tg的影響的討論，可以得出這樣的結(jié)論：對于給定體系，冷凍玻璃化時降溫速率越高，所得到的產(chǎn)品冰晶含量越低，無定形區(qū)的Tg越低，所需的玻璃化保藏溫度越低。一般來說，理想的食品應(yīng)具有較低的冰晶含量，同時應(yīng)在通常所能提供的冷藏溫度下保持玻璃態(tài)。而要做到這一點，僅從改變冷凍速率的角度改善食品玻璃化貯藏的質(zhì)量是有限的，還必須考慮結(jié)合其他途徑來進一步改善食品的保藏質(zhì)量。2023/6/631應(yīng)當(dāng)指出，對于以熱力學(xué)非平衡冷凍速率得到的玻璃化冷凍食品，其中水分子有進一步結(jié)晶的趨勢，只是水分子向晶格的遷移由于體系的高黏度和大分子的剛性而在動力學(xué)上受阻，使得體系在一定程度上保持穩(wěn)定。但隨著時間的延長和貯藏溫度的波動，水分子有進一步結(jié)晶并破壞食品質(zhì)構(gòu)的傾向。2023/6/6322．添加劑對食品冷凍玻璃化的影響

圖添加劑對體系相圖的影響冷凍穩(wěn)定劑是一類具有高和低持水性的食品配料。（如Tg1→

Tg2）b→a

冷凍保護劑是一類具有高持水性和低的物質(zhì)。（如Tm1→Tm2）b→c2023/6/633圖添加劑對體系相圖的影響無論是冷凍穩(wěn)定劑還是冷凍保護劑，它們對玻璃化冷凍保藏食品的保藏質(zhì)量的作用效果都是雙重的?？梢灶A(yù)見，將有一種添加劑可以同時提高高分子的玻璃化溫度和降低水的冰點，使最大冷凍濃縮點由b變化到d。也就是說，既提高了玻璃化保藏所需的溫度，又減少了冰晶的含量，使食品的玻璃化保藏質(zhì)量提高。2023/6/634四、玻璃化轉(zhuǎn)移在魚貝類保鮮與加工中的應(yīng)用1.鮮魚的冷凍保鮮如果魚肉處于玻璃化狀態(tài)則非常穩(wěn)定，在以下的貯藏期間，首先質(zhì)量不會劣化，其次，包圍著冰晶的玻璃狀成分還可以阻止水分的流失并抑制冰晶的長大。所以應(yīng)該作為冷凍貯藏的最佳溫度。當(dāng)然要找到這個點是相當(dāng)困難的。2023/6/635

脫水冷凍法是冷凍鮮魚的方法之一，即從魚肉中先去掉一部分水再凍結(jié)。這樣做可控制因冷凍所帶來的質(zhì)量劣化?，F(xiàn)在用玻璃化轉(zhuǎn)移理論可以得到比較合理的解釋。理由是先脫水使到達之前冷凍的水分減少，冰晶尺寸減小，從而減弱了魚肉組織的機械性損傷；此外在冷凍濃縮時會發(fā)生各種反應(yīng)，在低濃度區(qū)時，由于濃度增加會促進反應(yīng)，而一旦成為高濃度，粘度也會升高，各種反應(yīng)又會因此而被抑制。由于脫水冷凍法在初期就降低了水分含量而使粘度升高，因而效果很好。2023/6/636表

鱈魚肌肉玻璃化轉(zhuǎn)移溫度與水分含量的關(guān)系水分（濕重）/%（質(zhì)量分數(shù)）81655849444019Tg/℃-77-75-77-81-86-87-89這個結(jié)果說明，魚肉組織是一個極其復(fù)雜的體系，它的玻璃化轉(zhuǎn)移行為與均質(zhì)的糖溶液和單一的高分子有較大的差異。所以說要將玻璃化轉(zhuǎn)移應(yīng)用于鮮魚的冷凍還要做一些基礎(chǔ)工作。2023/6/6372.冷凍魚糜冷凍魚糜是將魚肉漂洗后，在擂潰研磨過程中加入提高魚肉耐凍性的糖類等，經(jīng)凍結(jié)而成的原料魚肉。這