食品速冻保鲜过程冰晶生长的相场模拟

针对食品速冻保鲜工艺因大冰晶破坏细胞结构造成品质下降的问题,将细胞溶液视为水和溶质二元系统,采用五重对称强界面能各向异性相场模型,再现冰晶生长演化过程,探讨了冷冻时间对冰晶生长行为的影响。结果表明:冰晶生长模拟结果与实际形貌一致,两者主枝中部具有发达的侧向分支,主枝根部出现缩颈,主枝和侧枝尖端具有棱角。在主枝和侧枝之间扩散通道不畅通,形成半封闭液相区其溶质浓度达到1.76%,冰晶生长受到抑制。固液界面区域的无量纲温度在冰晶主枝根部变化平缓,而在尖端变化急剧。随着冷冻时间延长,无量纲温度和溶质浓度先快速增加后逐渐趋于稳定,尖端生长速率和曲率半径先急剧减小后逐渐趋于稳定,冰晶从初期近似五边形经过5主枝结构向五重对称多分支小平面结构转变。     

速冻保鲜过程中冰晶生长形态研究

为了研究速冻保鲜过程中冰晶形成的微观机理,降低冰晶形态对细胞组织结构的破坏程度,以细胞溶液为研究对象,采用五重对称弱各向异性条件相场模型,再现过冷溶体中的冰晶形态演化过程,分析了不同各向异性条件下的冰晶形态演化规律。结果表明:界面动力学各向异性或界面能各向异性单独存在时,优先生长方向[100]和[■]快速发展成冰晶主枝,主枝根部受溶质和热量富集影响形成"缩颈",冰晶整体为五角星状。在界面能各向异性ε_c为0.02时,随着界面动力学各向异性强度的增加,界面能和界面动力学各向异性交互作用,优先生长方向由[100]逐渐向[■]转变,冰晶整体为薄圆冰盘状。     

数值模拟多冰晶的生长形貌

为研究食品速冻保鲜过程中多冰晶的微观生长特性,基于KOBAYASHI模型,采用单相场方程同时控制多个冰晶的生长,模拟了多冰晶晶核随时间步长和各向异性强度增加时的形貌变化。结果表明：随着模拟冷冻时间步长的增加,各冰晶的生长形貌逐渐变大,相邻冰晶由自由生长逐渐变为竞向生长,生长速率受到了抑制,冰晶形貌不再具有典型的六重对称性;在其他模拟参数不变的情况下,随着各向异性强度的增加,冰晶的大小及主枝相貌均变大,各冰晶间的相互影响逐渐增强。在食品的速冻保鲜过程中,防止大冰晶破坏细胞壁降低食品品质,应合理地控制冷冻时间和各向异性强度。     

界面各向异性对速冻保鲜过程中冰晶生长行为的影响

在速冻保鲜过程中,界面各向异性显著影响冰晶生长行为.采用相场模型再现细胞溶液中水分凝结形成冰晶的过程,从界面能和界面动力学两个方面探讨各向异性对冰晶生长行为的影响规律.结果表明:仅有界面能 各向异性作用时晶粒中心沿着[100]向外延伸形成五重对称冰晶主枝,仅有界面动力学各向异性作用时晶粒中心沿着[100]向外延伸形成五...     

速冻食品的冰晶形态及辅助冻结方法研究进展

文章简述了食品速冻技术以及不同冻结速度下形成的冰晶形态及观测冰晶的方法,综述了压力辅助冻结、电场辅助冻结以及磁场辅助冻结等技术在近几年的研究进展。直接法能直接观察到冻结过程形成的冰晶,而间接法则是通过观察冻结后冰晶在食品内部留下的间隙来分析冰晶特征。压力辅助冻结能提高过冷度,在压力释放时水分瞬间冻结,使形成的冰晶细小且分布均匀;电场辅助冻结能降低成核温度促使形成更小尺寸的冰晶;磁场辅助冻结能增强氢键抑制冰晶的生长,3种辅助冻结方式有利于提高冷冻食品的品质,具有良好的应用前景。     

水-冰-水动态变化引起冷冻肉类食品品质变化机理及控制技术研究进展

低温冷冻是最古老、应用最广泛和最经济有效的肉类食品保鲜方法,但肉类食品经过冻结、冻藏和解冻后,其中80%的水分经历水-冰-水两次相变,冰晶的形成以及后续冰晶的融化会破坏肌细胞结构,使肌肉主要成分如蛋白质和脂肪发生氧化,导致冷冻肉类食品保水性降低、颜色变暗、组织软塌和营养价值减少或丧失。因此,本文拟从水-冰-水动态变化角度概述冰晶的形成和生长过程（冰晶的成核、生长和重结晶）;分析不同温度和过饱和度下冰晶的形态、冻融引起肌肉中发生水-冰-水动态变化的过程;重点综述水-冰-水动态变化迫使冷冻肉微观结构、保水性、氧化稳定性（脂肪氧化、蛋白质氧化和构象改变）以及感官品质（质构、色泽和风味）发生劣变的机理;简述目前一些提升冷冻肉类食品品质的新兴冷冻技术（超声波技术、高压技术、电磁场技术以及添加抗冻剂）,为提高冷冻肉类食品品质及工业化生产提供科学理论依据。     

静电场对冷冻食品冰晶生长影响的相场法模拟

目的:探究外加静电场对食品冷冻过程中冰晶生长的影响规律.方法:基于相场法中经典的Kobayashi模型,将电场自由能密度引入相场模型,采用有限差分法五点差分格式离散偏微分方程,编程实现了冰晶生长的模拟及可视化.结果:模拟结果和其他模拟结果以及试验结果呈现的冰晶组织特征一致,冰晶形态具有典型的六重对称性;随着电场强度的增...     

对于中国东北地区冬季食品冷冻损伤的研究

在我国东北地区,冬季食品需要降低到零下温度进行贮藏。然而,低温条件极可能引起冰晶的产生及生长,从而降低食品的食用价值。通过模拟东北地区冬季室外温度以及室内复温温度,测定该条件下苹果酸度、糖度等理化指标的变化,从而研究低温环境下食品的冷冻损伤行为。     

冷冻干燥法制备纤维素基多孔材料的研究

以植物纤维为原料,研究了利用冷冻干燥法制备纤维素基多孔材料过程中纤维悬浮液浓度和冷冻温度对多孔材料微观结构和性能的影响,并探讨了冷冻过程中冰晶对纤维的作用方式和多孔材料微观结构的形成机制。结果表明,随着纤维悬浮液浓度的升高,冰晶的结构从平面状演变为层状,导致多孔材料的Z向微观形貌从各向同性转变为各向异性层状孔隙结构,有助于提高其抗欧拉失稳能力,使应力-应变曲线平压区缩短,密实化区向低应变点偏移。随着冷冻温度降低,冰晶凝固前沿处纤维受到的黏滞阻力增大,从而使其被冰晶吞没而均匀分散,材料两面差减少;另外,降低冷冻温度可降低层状冰晶的厚度,使多孔材料Z向孔隙尺寸减小,有助于提高其抵抗应力变形的能力,使应力-应变曲线中的密实化区向低应变点偏移。     

脱胚玉米与加酶和不加酶挤压脱胚玉米淀粉颗粒结构和热特性研究

为研究不加酶和加酶挤压对脱胚玉米颗粒结构和热性能影响,采用扫描电镜的方法观察玉米淀粉颗粒形态,采用X-射线测定脱胚玉米淀粉颗粒晶体类型,运用差示扫描量热法分析玉米淀粉的热特性,并测定其糊化度。通过扫描电镜观察未经过挤压的脱胚玉米颗粒表面光滑完整,未加酶挤压和加酶挤压的脱胚玉米颗粒形态遭到破坏,整体结构不完整,表面出现孔洞;X-射线实验测得未挤压脱胚玉米结晶度为15.84,未加酶挤压脱胚玉米结晶度为5.63,加酶挤压脱胚玉米结晶度为7.94;DSC测试结果为未挤压脱胚玉米、未加酶挤压脱胚玉米和加酶挤压脱胚玉米的起始温度分别为46.97、43.11、48.18℃,峰值温度分别为98.63、93.61、98.25℃,结束温度分别为196.79、185.20、188.54℃,焓变分别为325.40、271.30、284.80 J/g;测得糊化度值分别为0.16、0.87、0.61。表明挤压能够破坏脱胚玉米淀粉颗粒完整度,部分微晶结构遭到破坏,结晶度降低,焓变值降低,糊化度增加;加酶挤压脱胚玉米焓变值高于未加酶挤压脱胚玉米,糊化度低于未加酶挤压脱胚玉米。     

食品新秀抗凝蛋白

从在寒冷海水中生存的鱼体内提取的抗凝蛋白,具有抑制冰的再结晶作用。 控制冰冻食品内冰晶体的增加是一项很难的工作,所以,食品专家对抗冻蛋白的作用很感兴趣。 除了能够降低水结冰的温度,抗冻蛋白还能大大地抑制冷冻食品再结晶作用和抑制在贮藏和融化期间大块冰晶的相应增加。 食品专家研究抗凝蛋白已经近３０年,主要是研究它们的结构、功能和作用机制。最早发现生活在南极和北方的海鱼的血液和组织能够使鱼抗冻,而其它鱼却难以忍受如此的低温。 研究表明,食品中添加了这些物质确实有用。如果它们能合理地应用并在价格上被人接受,…     

硼酸交联海藻酸钠/磷虾蛋白复合纤维的制备与表征

针对海藻酸钠/磷虾蛋白（SA/AKP）复合纤维在盐溶液中溶胀问题,利用硼酸与复合纤维交联反应制备了耐盐性SA/AKP 复合纤维。借助傅里叶红外光谱仪、热重分析仪、差示扫描量热仪和X 射线衍射仪研究了复合纤维的化学结构、热性能和结晶性,考察了交联度和纤维形态的关系,评价了纤维力学性能与交联温度的相关性。结果表明：硼酸与海藻酸钠的羟基反应产生了B-O 键;随着交联时间的延长、交联温度的升高,SA/AKP 复合纤维的溶胀度降低,并在交联时间为30 min、交联温度为80 ℃以后趋于平衡,此时溶胀度由未交联纤维的136.99% 降低到82.30%,纤维的耐盐性明显提升,纤维的断裂强度为2.18cN/dtex;交联纤维的断裂强度随着交联温度的升高呈先降低后升高的趋势;未交联纤维与交联纤维表面存在纵向的沟槽结构,交联纤维经过盐溶液处理,表面仍具有沟槽结构。     

真空冷冻干燥对乳酸菌损伤机制的研究进展

通过真空冷冻干燥法制备乳酸菌发酵剂,具有活菌数高、发酵活力强、遗传稳定性好等优点,但也会对菌体造成一定的损伤。本文通过分析冷冻干燥过程中细胞膜通透性、细胞膜流动性、酶及蛋白质类物质以及遗传物质等的变化阐述了真空冷冻干燥对乳酸菌造成损伤的相关机制。得到结论如下：在冷冻干燥过程中,冰晶的形成以及磷脂分子的相转变会导致膜的通透性增加;细胞膜脂肪酸成分的改变会造成膜流动性的变化;酶活力的降低及相关蛋白的变性会造成菌体的代谢和生长速率受到影响;DNA结合蛋白结构的改变以及碱基对间的氢键断裂导致DNA超螺旋结构的破坏,这些都会导致乳酸菌发酵活力的下降,甚至死亡。     

七参数多项式方程拟合氦等离子体处理面粉的水分吸着等温线

为了解释小麦面粉经过冷等离子体处理后面团吸水率增加的成因,采用120 W低压强射频氦冷等离子体处理面粉0~180 s,随着等离子体处理时间增加,小麦面粉吸水率、电导率、水和蔗糖溶剂保持力（SRC）值及糊化衰减值显著增加,深入探究这些指标变化原因,我们提出一个七参数多项式 （M是平衡水分%,ERH是小数表示的平衡相对湿度,t是温度℃,A~G是参数）,能够拟合氦冷等离子体处理面粉的水分吸着等温线,拟合度指标优于修正Chung-Pfost（常用）和四参数多项式（不含温度项）方程。七参数多项式方程能够清晰显示面粉样品水分吸附与解吸等温线之间的滞后环,随着温度增加,滞后环下移,且滞后度随ERH增加呈现抛物线形状,抛物线顶点在ERH 40%~50%。冷等离子体处理将单分子层吸附位点转变为多分子吸附位点的区域提前了,由ERH 50%转变为40%。用Dent模型分析显示,氦冷等离子体处理能够降低面粉单分子层含水量和扩展压强,增加毛细管壁弹性,水分子与化学成分形成氢键的能力加大,促进水分子向面粉颗粒均匀分布和渗透。红外光谱扫描显示面粉中淀粉粒表面短程有序化程度及淀粉与蛋白的作用程度增大。氦冷等离子体技术在改善面粉加工品质具有应用潜力。     

食用醋酸酯甘薯淀粉性质的研究

以甘薯淀粉为原料,醋酸酐为酯化剂,以乙酰基含量和取代度为指标,制备出不同取代度系列醋酸酯甘薯淀粉。研究了不同乙酰基含量醋酸酯甘薯淀粉的性质,包括颗粒形态、膨胀度、溶解度、淀粉糊黏度、透明度、凝沉性和冻融稳定性等,为其在食品中的应用提供依据。实验结果表明,随着醋酸酯淀粉取代度的增加,淀粉糊的峰值黏度不断提高,起糊温度不断降低。乙酰化作用提高了淀粉的膨胀度和溶解度以及淀粉糊的透明度和冻融稳定性;降低了淀粉糊的凝沉性。     

疏水改性藜麦淀粉的制备及其Pickering乳液乳化性研究

本文用碱提法从藜麦种子中提取藜麦淀粉,并用辛烯基琥珀酸酐(Octenyl Succnic Anhydride,OSA)对提取的藜麦淀粉进行疏水改性,得到了辛烯基琥珀酸淀粉酯(OSA淀粉)。通过傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜对比原淀粉和OSA淀粉颗粒的结构和形态,发现OSA基团成功接到淀粉表面,在形态上表现为颗粒表面轻度破坏。通过测定乳液微观结构,乳滴粒径及乳化指数(EI),分析了OSA淀粉取代度、颗粒浓度和油相比例等因素对Pickering乳液乳化性的影响。结果表明,乳滴粒径随OSA淀粉取代度或淀粉颗粒浓度的增加而减小、EI值随OSA淀粉取代度或淀粉颗粒浓度的增加而提高,乳液乳化性增强。当油相比例的增加时,乳滴粒径增大,且在食品添加剂允许OSA添加量的范围内,取代度为1.43%的OSA淀粉颗粒的EI值达到最大值75.48%,乳化性最好。研究表明OSA改性藜麦淀粉作为Pickering乳液的稳定颗粒在食品领域有极大的应用潜力。     

高温处理对玉米淀粉应用性质变化的影响

探讨在100℃以上的高温处理后,玉米淀粉应用性质的变化,本实验对玉米淀粉进行蒸煮、焙烤、油炸的高温处理,并对高温处理后的淀粉颗粒形态、淀粉糊黏度、糊化温度及淀粉糊性质等进行检测和对比分析。结果说明,玉米淀粉经过蒸煮、焙烤和油炸处理后,淀粉颗粒形态发生很大变化;蒸煮和焙烤的玉米淀粉的溶解度和膨胀度都低于原淀粉,随温度升高而增加的趋势变缓;峰值粘度降低,粘度稳定性增加,冻融稳定性变化不大,淀粉糊透明度好于原淀粉。玉米淀粉油炸处理后,淀粉粒结构变化程度大,应用性质不及蒸煮、焙烤淀粉和原淀粉。     

谷维素/谷甾醇与单甘酯复合凝胶油形成过程及分子作用特性

以谷维素/谷甾醇和单甘酯为凝胶剂,葵花籽油为原料油制备复合凝胶油,探讨复合凝胶油的形成过程以及单甘酯对凝胶化过程的影响,实验发现凝胶油的形成可分为3?个阶段,在凝胶剂到达过冷、过饱和的平衡阶段,受单甘酯影响较小;在凝胶剂分子聚集成核的对数阶段,单甘酯会增加单位体积焓值,降低总吉布斯自由能,促进成核;而在晶体生长、组装的线性阶段,逐渐形成凝胶油的一级、二级、三级结构,其中三级结构与宏观特性最为紧密,三级结构中永久交联和瞬时交联的比例决定了凝胶油的主要性质。通过核磁分析表明物理截留油是凝胶化植物油的主要机理,在此基础性上通过X-射线衍射和小角X-射线散射分析了凝胶剂的组装结构,结果表明谷维素/谷甾醇凝胶油形成的为六边对称结构,单甘酯凝胶油形成的为层状对称结构,同时含有谷维素/谷甾醇和单甘酯的复合凝胶油为立方对称结构。     

三维角联锁机织复合材料低速冲击压缩性质研究

通过试验测量和有限元分析研究了三维角联锁机织复合材料经向低速冲击压缩性质。利用落锤冲击仪测量复合材料在不同冲击能量下的载荷位移关系,利用光学显微镜观察低速冲击压缩后试样的破坏形貌和损伤机理,建立了细观结构有限元模型来进一步解析其低速冲击压缩行为。结果表明:随着冲击能量增加,材料刚度增加,最大载荷下降,总吸收能上升,破坏程度加剧;在破坏形态上表现为高冲击能量会导致裂纹变大、变宽,更易沿经纱方向扩展,并伴有剪切、分叉、界面脱黏分层和纤维断裂抽拔等现象;有限元所得到的载荷-位移曲线和破坏形貌与试验结果具有较好的一致性。     

不漂洗鲢鱼鱼糜浸渍冻藏及其品质变化

目的:研究浸渍冻藏(IFS)对不漂洗鲢鱼鱼糜品质变化的影响。方法:将鱼糜样品非接触浸入过冷液(-20±2)℃冻藏60 d,以传统空气冻藏(TFS)为对照,分析不漂洗鲢鱼鱼糜Ca²⁺-ATP酶活性、羰基含量、硫代巴比妥酸值(TBA)以及凝胶强度、持水力和凝胶结构在冻藏过程中的变化规律。结果:IFS组鱼糜冻结过程中通过最大冰晶生成带时间仅为10 min,冻藏过程中温度波动幅度为0.72℃,显著低于TFS组(分别为78 min和1.43℃);冻藏过程中,鱼糜Ca²⁺-ATPase活性、凝胶强度和持水力逐渐下降,蛋白质羰基含量、TBA值逐渐上升,凝胶网络结构逐渐被破坏;但与TFS组相比,IFS能明显减小这些指标的变化幅度。结论:浸渍冻藏能有效延缓鱼糜冻藏过程中的品质劣变,是一种有潜力的食品冷链技术。