壓縮干糧硬度臨界值的確定

崔　燕,錢　平,余堅勇

(軍需裝備研究所,北京 100010)

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壓縮干糧硬度臨界值的確定

崔燕,錢平,余堅勇

(軍需裝備研究所,北京 100010)

壓縮干糧是我軍軍用食品體系中的基礎骨干品種,為研究壓縮干糧在貯存過程中硬度變化規律,在50 ℃條件下采用感官評價和威布爾危害分析法確定壓縮干糧硬度的感官可接受終點值,并以硬度為指標建立預測模型。結果表明:壓縮干糧硬度可接受臨界值為190 N,貨架壽命為40 d。

壓縮干糧,硬度,感官評價,威布爾危害分析法

壓縮干糧因其以體積小、能量密度高、耐饑餓、貯存期長,一直是我軍軍用食品體系中的基礎骨干品種。壓縮干糧的貨架期可達4年以上,在儲存過程中品質逐漸劣變,直至達到貨架終點。為達到軍用食品能量密度高的要求,壓縮干糧的油脂含量偏高,水分含量低,在貯藏過程中易發生油脂氧化、水分遷移、褐變反應等變化,導致滋味、口感、營養成分受損。在多年的食用過程中發現,當壓縮干糧還處于保質期內且各項指標都在規定范圍內時,干糧的硬度就已不被接受,直接影響可食用性。由于壓縮干糧使用對象、使用范圍的局限性,所以有關干糧的研究報道很少。

Gacula等[1-2]于1975年將失效的概念引入食品中,認為隨著時間的推移,食品將發生品質下降的過程,并最終降低到人們不能接受的程度,這種情況成為食品失效(food failure),失效的時間對應食品的貨架壽命。同時,Gacula等[1-2]還在理論上驗證了食品失效時間的分布服從威布爾模型(Weibull Model),從而提出了一種新的預測食品貨架期的方法,即威布爾危險值分析方法(Weibull Hazard Analysis,WHA)。隨后,WHA方法被應用于預測乳制品[3-5]、肉制品[6]和其他食品[7-9]的貨架壽命。相比其他常規方法,WHA不僅可以準確地預測食品貨架壽命,而且還能夠在統計學上掌握食品隨時間發生失效的可能性[10]。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

壓縮干糧:總后軍需裝備研究所研制,總后軍需裝備研究所中試基地生產,生產日期2013年8月15日,規格250 g/盒,4小塊/盒。主要成分:小麥粉、棕櫚油、白砂糖、低聚麥芽糖、大豆蛋白粉、代可可脂、全脂奶粉、高麥糖漿、葡萄糖、食鹽、復合礦物質、復合維生素、牛磺酸。

LHS-150CL型智能型恒溫恒濕箱上海齊欣科學儀器有限公司;TA.XT Plus型質構儀美國Stable. Micro System公司。

1.2實驗方法

1.2.1加速實驗方法為了縮短研究壓縮干糧硬度變化規律的周期,采用溫度加速實驗的方法。利用恒溫恒濕箱,濕度設為60%±2%,溫度設為50 ℃,檢測周期分別為4 d,定期隨機取樣測定壓縮干糧的硬度值。

1.2.2硬度的測定硬度是指樣品達到一定變形程度所達到的力。食品“硬”的評價方法絕大多數情況下是采用質構儀進行測試分析。三點彎曲測試可以用于評價餅干的硬度和脆性[11]。在探頭不斷下壓過程中,壓縮干糧逐漸產生變形,直至完全斷裂,壓斷過程中產生的最大峰值即為壓縮干糧的硬度值。采用質構儀測量,使用三點彎曲探頭(HDP/3PB)。設定參數為:模式為下壓;測試前速度為1.0 mm/s;測試速度為3.0 mm/s;測試后速度為10.0 mm/s;測試距離為5 mm。因為壓縮干糧在生產時是經兩臺壓塊機壓出后隨機取4塊組裝為1盒,為了盡可能減小因壓塊機不同造成的樣本間差異,每次取2盒測8個平行,取其平均值作為最終的硬度值。

表2　50 ℃條件下壓縮干糧硬度的Weibull感官評價結果

注:+:表示感官被評價人員接受;-:表示感官不被評價人員接受;“-”下方的數字表示失效食品的編號。

1.2.3感官評價本實驗遵循Weibull模型原則,按照威布爾危險值分析方法(Weibull Hazard Analysis,WHA)的要求[12],對產品的貨架期終點有一個預先估計,即預估貨架壽命限,然后將這一時間限分成若干區間,在每一點評定人員對產品進行接受性評定。在后續的評定中當前一階段評定結果沒達到50%的評定人員對產品評定“不接受”時,按一恒定的數量(C=1)增加,使得在貨架壽命終點時的數量最大。評定人員不斷作出“接受”或“不接受”的判斷。當有50%及以上的評定人員對產品評定為“不接受”時,下一個時間點評定時,評定人員增加的數量為:C+U,其中U為前一評定點得失效樣品數。每次增加的評定人員的個數不得超過8。

本評定小組由從事軍用食品研究的專業人員組成,男女均有,年齡在25～45歲之間,人數為21人。評定前先明確實驗的目的和意義,了解感官評價的指標和注意事項,對檢驗樣品進行隨機編號。每次評定由評定員單獨進行,互相之間不能交流,兩個樣品評定之間要用清水漱口。首次評定由3人進行,以后每次依次增加1+U個(U為前一次評定中不可接受的評定員數),直到50%的評定員認為不可接受時判定感官失效,即達到貨架壽命終點。感官評價表如表1所示。

3）輸入調整：這一單元包含在控制單元內，主要根據控制寄存器來實現對輸入到迭代模塊中的輸入值進行調整，使系統可接受任意象限的輸入值。

評判標準:當評定員認為壓縮干糧咬不動或咀嚼費力時,即判定壓縮干糧硬度不可接受。

表1　硬度感官評價表

2　結果與分析

2.1Weibull硬度感官評價結果及分析

對50 ℃下貯藏的壓縮干糧每隔4 d隨機取樣,進行感官評價,確定硬度是否可接受。感官評價結果如表2和圖1所示。

圖1　50 ℃條件下硬度隨貯藏時間的變化Fig.1　Hardness change with storage time at 50 ℃

在50 ℃條件下貯藏到第32 d時有4位評價人員認為壓縮干糧的硬度不可接受,占評價人員總數的40%,此時硬度值為182 N。當貯藏到第40 d時,62%的評價人員認為不可接受,此時硬度值為192 N。因此把190 N定為壓縮干糧硬度的感官可接受終點。

食品失效時間的分布服從威布爾模型,威布爾危險值分析方法不僅可以準確地預測食品貨架壽命,而且還能夠在統計學上掌握食品隨時間發生失效的可能性[10]。

假設ti(i=1,2…k)是一系列觀察到的失效食品,按照時間從后到前的倒序排列,即tk是第k個失效食品。威布爾模型中h(t)稱為危險函數h(t)=100/k

威布爾模型的累積分布函數F(t)表示為:

其中,t表示失效時間(d),α為尺度參數,α>0,β為形狀參數,這兩個參數源于Gamma分布,α影響著概率密度函數圖形的散布程度,β影響著圖形的陡峭程度。感官危害分析中,β數值的大小描述失效速率的增加或降低,當Weibull分布形狀參數2<β<4時,回歸直線更符合食品實際的變化情況,即分析無偏見,可以更準確推算適宜的預期貨架壽命[13]。

根據感官評價結果,威布爾危險值分析方法計算出相應的危害值和累積危害值。50 ℃條件下壓縮干糧威布爾危害排序表如表3所示。

表3　50 ℃條件下壓縮干糧威布爾危害排序表

注:Ha=危害值=100/排序。

利用威布爾模型公式對威布爾危害排序表進行擬合,得到貨架壽命log(t)隨累積危害log(∑H)的變化曲線方程,如圖2所示,得到壓縮干糧在50 ℃條件下貯藏的硬度貨架壽命模型為:log(t)=0.2569log(∑H)+1.1211,∑H為累積危害值,t為貨架壽命。

由預測模型可知相關系數R2=0.9054,威布爾分布形狀參數β=3.89,在2和4之間說明感官分析無偏見。由此可以得出,在50 ℃條件下,采用威布爾危害分析法所建立貨架預測模型具有較高的預測能力。結合感官評價結果可知,壓縮干糧以硬度為指標的貨架壽命為40 d。

圖2　50 ℃條件下壓縮干糧Weibull危害分析圖Fig.2　Weibull hazard analysis chart of compression food at 50 ℃

3　結論

本實驗對貯存于50 ℃條件下的壓縮干糧進行感官接受性評價,由評價結果可得出硬度可接受終點為190 N,在50 ℃條件下的貨架壽命為40 d。采用威布爾累計危害分析法進行數據處理,建立50 ℃條件下硬度隨時間變化的預測模型,得出相關系數R2=0.9054,威布爾分布形狀參數β=3.89,在2和4之間說明感官分析無偏見。因此,威布爾累計危害分析法可用于建立壓縮干糧硬度隨時間變化的關系模型。

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Determination of compressed food of hardness critical value

CUI Yan,QIAN Ping,YU Jian-yong

(Military Supplies Research Institute,Beijing 100010,China)

Military compressed food was the primary variety in military food system. In order to study the relationship of hardness and temperature during storage,the compressed food was measured by sensory analysis and Weibull hazard analysis at 50 ℃ to determine the limit of hardness accept ability. The hardness predictive models were also developed. The results showed that the limit of hardness acceptability was 190 N,and the shelf-life was 40 d.

compressed food;hardness;Weibull hazard analysis;sensory analysis

2016-02-25

崔燕(1982-)，女，碩士，工程師，研究方向:軍用食品工程，E-mail:13811716626@163.com。

TS217

A

1002-0306(2016)11-0100-04

10.13386/j.issn1002-0306.2016.11.012