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真空包裝板栗蓉在不同溫度條件下的貯藏特性及其貨架期預測

2013-03-06 02:32:12王鐵旦周榮鋒
食品科學 2013年18期
關鍵詞:酸價色差過氧化

楊 芳,王鐵旦,周榮鋒,許 燦,杜 萍,*

(1.湖北大學知行學院,湖北 武漢 430011;2.昆明理工大學分析測試研究中心,云南 昆明 650093;3.云南省分析測試中心,云南 昆明 650093)

真空包裝板栗蓉在不同溫度條件下的貯藏特性及其貨架期預測

楊 芳1,王鐵旦2,3,周榮鋒2,3,許 燦1,杜 萍2,3,*

(1.湖北大學知行學院,湖北 武漢 430011;2.昆明理工大學分析測試研究中心,云南 昆明 650093;3.云南省分析測試中心,云南 昆明 650093)

為探明真空包裝板栗蓉在不同貯藏溫度條件下的貯藏特性和貨架期。通過分析貯藏在4、20℃和60℃真空包裝板栗蓉的感官品質(zhì)、總色差、酸價、過氧化值、菌落總數(shù)等指標的動態(tài)變化及相關性,結(jié)合回歸方程預測樣品的貨架期,并建立溫度與貨架期關系的模型。結(jié)果表明:在不同貯藏溫度、時間條件下,各項指標的變化差異顯著;貯藏溫度與感官品質(zhì)、總色差、酸價、過氧化值以及菌落總數(shù)均呈顯著的相關性;通過回歸方程預測4、20、60℃的貨架期分別為281、137、15d,經(jīng)驗證預測貯藏期與實際貯藏期較為相符。

板栗蓉;貯藏特性;相關性;貨架期

板栗蓉口感細膩爽滑、香味濃郁,廣泛應用于各種面點制作及面包、月餅等烘焙餡料,例如冰皮板栗蓉餡。另外,它還可以用于烹飪各種菜肴,也可以添加適量牛奶、煉乳及冰糖、甜玉米粒等制作各種甜點,市場需求量較大。但是,市售板栗蓉經(jīng)常由于殺菌不徹底等原因,導致其貨架期短,不便于長途運輸和貯存。本實驗中,板栗蓉樣品采用真空包裝后進行115℃/30min殺菌,該樣品主要成分是板栗、白砂糖、豬油和水,樣品貯藏期間品質(zhì)的改變主要是由于物理因素、化學因素、微生物因素和原料中內(nèi)源酶的作用而導致的。但是,由于樣品在蒸煮和殺菌過程中可以使原料中的內(nèi)源酶鈍化,因此物理和化學因素對貯藏期間的品質(zhì)變化影響相對較小[1]。脂質(zhì)氧化以及微生物和微生物引起的理化品質(zhì)劣變成為影響樣品貨架期的主要因素[2]。

常見的食品貨架期預測模型和方法包括:以溫度為基礎的動力學模型、微生物生長模型、低水分食品的防潮包裝模型、統(tǒng)計學方法及其他國內(nèi)外新技術(shù)方法[3-4]。食品的變質(zhì)程度還取決于其化學反應速度的快慢,而化學反應速度又是時間的函數(shù)。各種食品的種類、組成結(jié)構(gòu)和化學成分的不同,使得其質(zhì)量下降速度與溫度的關系也不完全相同。例如,油脂的氧化過程是一種化學反應,其反應規(guī)律符合化學動力學規(guī)律。

導致食品腐敗變質(zhì)的因素很多,食品腐敗是由于自身的理化變化,或微生物生長的結(jié)果,而多數(shù)食品的腐敗是細菌增殖造成的。原材料、初始菌、加工工藝、貯運環(huán)境等決定了食品中微生物的種類和變化情況,綜合分析這些因子能大致判斷食品貨架期,但誤差往往較大[5]。要準確對食品的貨架期進行預測,必須研究該樣品在特定貯藏條件下油脂氧化劣變、微生物變化及其品質(zhì)特性的變化規(guī)律,這是掌握其貨架期和保證樣品質(zhì)量安全的基礎。本研究對不同貯藏溫度條件下真空包裝板栗蓉的品質(zhì)特性及變化規(guī)律進行分析,得到各指標之間的相關性,并運用回歸方程得到真空包裝板栗蓉的真實貯藏貨架期,從而得到溫度與貨架期關系的模型,預測不同溫度條件下的貨架期,為揭示真空包裝板栗蓉的腐敗機理、解決樣品在工業(yè)化過程中的貯藏、銷售等實際問題提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

湖北麻城板栗 市售;鹽酸、氫氧化鈉、氯化鈉、石油醚、乙醇、三氯甲烷、冰乙酸、硫代硫酸鈉、氫氧化鉀、淀粉、碘化鉀均為分析純;平板計數(shù)瓊脂培養(yǎng)基 上海酶聯(lián)生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

JY2003電子分析天平 上海舜宇恒平科學儀器有限公司;WGL-30B電熱恒溫鼓風干燥箱、FW80型粉碎機 天津市泰斯特儀器有限公司;HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋 常州國華電器有限公司;HPX-160BS-III恒溫恒濕箱 上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司;YMSII-280B高壓滅菌鍋 東莞市塘廈駿越機電設備廠;SC-80C型全自動色差計 北京康光儀器有限公司;DZ400/2L型真空包裝機 青島艾訊包裝設備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 板栗蓉的加工工藝[6]

板栗→篩選→脫殼→去衣→浸泡護色→切碎→配料(加入糖漿、豬油、CMC)→打漿護色→熬煮→冷卻→灌裝→真空包裝→殺菌→成品

在此工藝條件下生產(chǎn)的板栗蓉成分如下:每100g樣品中含有水分53.6g、總糖36.29g、蛋白質(zhì)12.9g、脂肪3.51g、灰分0.514g、VC 15mg。

1.3.2 實驗設計

將真空包裝板栗蓉樣品分成3組,分別置于4、20℃和60℃(溫度波動范圍為±0.5℃),且相對濕度為75%(波動范圍為±5% RH)的恒溫恒濕干燥箱中貯藏30d,每隔6d取樣,分別測定樣品的色差值、酸價、過氧化值以及菌落總數(shù),每個指標做3個平行,同時進行感官評定。

1.3.3 指標測定

1.3.3.1 水分含量測定

采用常壓干燥法,參考GB/T 5009.3—2010《食品中水分的測定》[7]。

1.3.3.2 脂肪含量測定

采用索氏抽提法,參考GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的測定》[8]。

1.3.3.3 感官評定

感官評定采用加權(quán)評分法[9]。由10名評價員組成評價小組進行,要求每位評價員獨立完成感官評分。每次取樣對照表1評分標準進行打分。分別選取樣品的氣味、色澤、口感和滋味為感官評定指標,各項指標滿分10分。其中,氣味和滋味分值各占整個感官評定分值的30%;口感和色澤各占20%。將各指標得分進行加權(quán)平均即為最后感官加權(quán)得分,即感官加權(quán)評分=氣味得分×30%+色澤得分×20%+口感得分×20%+滋味得分×30%。當評分小于3時,則認為樣品感官已達到消費者無法接受的程度。

表1 真空包裝板栗蓉感官評價標準表Table 1ble 1 Criteria for sensory evaluation of vacuum-packaged chestnut paste

1.3.3.4 色差值測定

采用色差計進行樣品色差值的測定,將20℃的初始樣品的色差值設置為內(nèi)部參考標準值;色差測定結(jié)果用總色差(ΔE*值)表示,它是指兩個顏色在顏色知覺上的差異,ΔE*值越小代表色差越小,反之越大[10]。

1.3.3.5 酸價和過氧化值測定

樣品中油脂提取的方法參考文獻[11]:取50g樣品,置于250mL具塞錐形瓶中,加80mL石油醚(沸程:30~60℃),避光放置過夜,用快速濾紙過濾后,用20mL石油醚洗脫,分別取6份10mL浸泡液,進行過氧化值、酸價測定[12]。

1.3.3.6 菌落總數(shù)測定

依據(jù)GB/T 4789.2—2010《食品微生物學檢驗:菌落總數(shù)測定》方法[13]:取10g板栗蓉樣品,加入到90mL已滅菌的生理鹽水中(瓶內(nèi)預置適量玻璃珠),充分振蕩,取1mL原液,用生理鹽水逐級稀釋到適當濃度。菌落總數(shù)用平板計數(shù)瓊脂培養(yǎng)基(36±1)℃培養(yǎng)(48±2)h。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計采用SPSS 20進行相關性分析、多元回歸分析,圖形制作采用Origin 8.0。

2 結(jié)果與分析

2.1 水分含量和脂肪含量的測定

樣品的水分含量和脂肪含量測定結(jié)果顯示,樣品的水分含量平均值為(58.64±0.12)%;樣品脂肪含量平均值為(3.14±0.14)%。由此可見,板栗蓉的水分含量非常高,水分不僅是脂肪發(fā)生水解反應的媒介,也是微生物生長所必需的。樣品的含水量高,微生物產(chǎn)生大量酶,可催化脂肪分解,促使脂肪水解作用增強,游離脂肪酸積累增多,從而加速脂肪酸敗[14]。而且板栗蓉中的碳水化合物含量較高,容易發(fā)生褐變、營養(yǎng)成分損失等。因此,在貯藏期間,色澤、酸價、過氧化值以及細菌總數(shù)等指標是板栗蓉樣品品質(zhì)評價的主要指標。

2.2 不同貯藏溫度條件下樣品感官品質(zhì)的變化

圖1 貯藏溫度對樣品感官品質(zhì)變化的影響Fig.1 Effect of storage temperature on sensory quality of vacuumpackaged chestnut paste

如圖1所示,4、20、60℃貯藏的樣品感官指標均發(fā)生顯著變化(P<0.05)。且60℃貯藏的樣品劣變速率大于在4℃和20℃貯藏的樣品。60℃貯藏的樣品在15d左右,出現(xiàn)明顯異味,達到不可接受的水平。在感官品質(zhì)上,低溫貯藏與常溫及高溫貯藏有顯著性差異(P<0.05),低溫可以更好地保持樣品的感官風味,有助于延長樣品的貨架期。

2.3 不同貯藏溫度條件下樣品總色差的變化

如圖2所示,隨著貯藏時間的延長,各個貯藏溫度條件下的總色差ΔE*值顯著增大(P<0.05),說明樣品在貯藏過程中顏色逐漸加深。其中,60℃貯藏條件下總色差ΔE*值上升最快,說明褐變較快;4℃和20℃貯藏條件下總色差ΔE*值上升較慢,說明褐變速度較慢??梢钥闯觯A藏溫度越高,樣品褐變速度就越快,這是因為溫度升高有利于樣品中的碳水化合物與氨基化合物發(fā)生非酶褐變反應。

圖2 貯藏溫度對樣品總色差((ΔE*)變化的影響Fig.2 Effect of storage temperature on total color difference (E*) of vacuum-packaged chestnut paste

2.4 不同貯藏溫度條件下樣品酸價變化

圖3 貯藏溫度對樣品酸價變化的影響Fig.3 Effect of storage temperature on acid value of vacuum-packaged chestnut paste

如圖3所示,隨著貯藏時間的延長,不同貯藏溫度條件下樣品的酸價均顯著升高(P<0.05),且60℃貯藏條件下酸價上升最快。板栗蓉樣品特點是水分、淀粉以及糖含量均較高,而且還含有(3.14±0.14)%的脂肪,在貯藏過程中容易發(fā)生酸敗變質(zhì)。60℃貯藏的樣品酸價變化最大,這是由于高溫有利于微生物的繁殖,而且也大大提高了脂肪酶的活性,加速脂肪分解,因此積累越來越多的游離脂肪酸,使得酸價升高,促使油脂酸敗。由圖3可以看出,在4℃貯藏的樣品酸價變化較慢,適合該樣品的長期存放。

2.5 不同貯藏溫度條件下樣品過氧化值的變化

圖4 貯藏溫度對樣品過氧化值變化的影響Fig.4 Effect of storage temperature on peroxide value of vacuum-packaged chestnut paste

由圖4可以看出,60℃貯藏的樣品過氧化值差異性顯著(P<0.05),隨著貯藏時間的延長,樣品過氧化值顯著升高(P<0.05),但是在第18天以后,樣品的過氧化值上升速率減慢,這是因為過氧化值是衡量油脂氧化初期氧化程度的指標,在貯藏前期樣品氧化處于初級階段,產(chǎn)生氫過氧化物,但是氫過氧化物達到一定濃度即開始發(fā)生分解、聚合等反應,因此從結(jié)果上顯示,過氧化值升高的速率減慢。

2.6 不同貯藏溫度條件下樣品菌落總數(shù)變化

圖5 貯藏溫度對樣品細菌總數(shù)變化的影響Fig.5 Effect of storage temperature on total bacterial count of vacuumpackaged chestnut paste

由圖5可以看出,真空包裝的板栗蓉在3個貯藏溫度條件下菌落總數(shù)變化顯著(P<0.05),可認為貯藏時間與菌落總數(shù)的相關性具有顯著的統(tǒng)計學意義。隨著貯藏時間的延長,樣品細菌總數(shù)顯著增加(P<0.05),這是由于樣品的水分含量較高,適合微生物的生長。溫度對菌落總數(shù)的影響顯著(P<0.001),說明低溫可以更好地延長樣品的貨架期。

2.7 不同貯藏溫度條件下各指標的相關性分析

表2 真空包裝板栗蓉在不同溫度貯藏條件下各項指標間的相關性分析Table2 Correlation analysis among quality properties of vacuumpackaged chestnut paste during the storage period

如表2所示,在4℃時,貯藏時間與感官加權(quán)得分呈極顯著負相關(P<0.01),說明隨著時間延長,樣品的感官品質(zhì)顯著下降;貯藏時間與酸價呈極顯著相關(P<0.01),說明隨著時間延長,樣品游離脂肪酸含量極顯著增加;貯藏時間與總色差(ΔE*)、過氧化值以及菌落總數(shù)呈顯著相關(P<0.05),說明隨著時間延長,樣品的顏色顯著加深,過氧化值和菌落總數(shù)顯著升高。菌落總數(shù)與感官加權(quán)得分顯著負相關(P<0.05)、與過氧化值顯著相關(P<0.05),與總色差(ΔE*)和酸價極顯著相關(P<0.01),說明菌落總數(shù)與各個貯藏品質(zhì)的變化有很強的相關性。主要因為樣品在真空包裝時,隨著貯藏時間的延長,兼性厭氧型微生物成為主要優(yōu)勢菌,這部分微生物代謝樣品中的營養(yǎng)物質(zhì),生成混合的有機酸導致樣品產(chǎn)生酸味和不愉快的味道,導致酸價升高,感官品質(zhì)下降,伴隨著過氧化值的升高和顏色的加深。

在20℃和60℃貯藏時,各項指標間的相關性情況與4℃時相似,只是在貯藏時間與總色差(ΔE*)和菌落總數(shù)的相關性方面不顯著。說明在不同溫度貯藏時,導致食品腐敗變質(zhì)的主要因素略有不同。從上述分析可以看出,各個指標之間均有顯著相關性,所以為了更好地判斷樣品貨架期,要綜合考慮各個指標對樣品腐敗程度的影響。

2.8 不同貯藏溫度條件下樣品貨架期預測

通過多元回歸分析,篩選出顯著影響貨架期的指標,得到不同溫度條件下樣品的回歸方程,各溫度條件下篩選的指標及回歸方程見表3。

表3 不同貯藏溫度條件下貨架期預測回歸方程Table3 Regression equations for shelf life prediction of vacuumpackaged chestnut paste under different storage temperatures

由表3可以看出,在4℃時,影響貨架期的主要因素為感官加權(quán)得分、總色差以及酸價,說明在較低的溫度條件下,油脂發(fā)生分解產(chǎn)生的脂肪酸導致酸價上升,感官品質(zhì)下降以及樣品色澤加深;在20℃時,影響貨架期的主要因素為總色差、酸價、過氧化值以及菌落總數(shù),說明溫度提高有利于微生物生長,其代謝產(chǎn)物會產(chǎn)生有機酸使樣品酸價上升,而油脂在此溫度條件下也會發(fā)生氧化導致樣品的酸價和過氧化值顯著提高,色澤進一步加深;在60℃時,影響貨架期的主要因素為感官加權(quán)得分和菌落總數(shù),說明溫度較高時,微生物生長導致的樣品感官品質(zhì)的劣變已經(jīng)成為影響樣品質(zhì)量的主要因素。

對各溫度條件下模型的回歸方程做方差分析,結(jié)果顯示,篩選變量后構(gòu)建的多元回歸方程合理,方差分析結(jié)果均為差異極顯著,結(jié)果見表4,表明各溫度條件下,經(jīng)篩選的指標所建模型能很好的對各自溫度條件下的樣品貨架期進行預測。

表4 不同貯藏溫度條件下回歸方程的方差分析Table4 Variance analysis for the regression equations under different storage temperatures

通過對感官可接受度的評估并參考相關國標[12-13]、羅田板栗蓉的地方檢測標準[15]以及餅干衛(wèi)生指標[16],樣品感官加權(quán)評分的臨界值為3.0;總色差(ΔE*)的臨界值為30;酸價的臨界值為5mg/g;過氧化值的臨界值為0.25g/100g;菌落總數(shù)的臨界值為5(lg(CFU/g)),若等于或超過臨界值,則樣品被認為發(fā)生腐敗變質(zhì)。將上述數(shù)據(jù)帶入回歸方程中得到不同溫度條件下樣品的預測貨架期為:4℃條件下約為281.47(281)d,20℃條件下約為137.215(137)d,60℃條件下約為14.600(15)d。

表5 不同貯藏溫度條件下回歸方程模型的驗證Table5 Validation of the regression equations for vacuum-packaged chestnut paste under different storage temperatures

對4、20、60℃貨架期預測模型分別在6、12、18d進行驗證,結(jié)果見表5。模型預測貨架期與實際貨架期較為接近,標準誤差較小,表明根據(jù)不同溫度條件下的主要指標可很準確的對不同溫度條件下的貨架期進行預測。

2.9 溫度與貨架期關系模型的建立及不同溫度條件下樣品貨架期預測

選取4、20、60℃這3個貯藏溫度,其中,4℃是模擬冰箱冷藏室的溫度;20℃是模擬室溫;60℃是根據(jù)“Schaal耐熱試驗法”選擇的,在此溫度條件下,樣品的變質(zhì)速度加快[17]。將2.8節(jié)計算得到3個溫度條件下的貨架期進行擬合,得到溫度(X/K)與貨架期(Y/d)關系模型的回歸方程如下:Y = 7×108e-0.053X(R2= 0.998),方差分析結(jié)果見表6。應用此公式分別預測不同溫度條件下的保質(zhì)期,見表7。

表6 溫度與貨架期關系的回歸方程的方差分析Table6 Variance analysis for the regression equation for the correlation between temperature and shelf life

表7 溫度與貨架期關系的回歸方程模型的驗證Table7 Validation of the regression equation for the correlation between temperature and shelf life

由表6、7可以看出,溫度與貨架期關系的回歸方程模型預測貨架期與實際貨架期較為接近,標準誤差較小。

3 結(jié) 論

影響食品貨架期的環(huán)境因子有很多,如溫度[18]、水分活度[19]、pH值等,其中溫度是唯一不受食品包裝類型影響的環(huán)境因子[20]。本實驗結(jié)果顯示,真空包裝板栗蓉樣品各項品質(zhì)指標在不同貯藏溫度和時間條件下變化差異顯著;運用多元回歸分析法篩選變量并構(gòu)建模型,且各模型的方程分析結(jié)果均為差異極顯著,得到4、20、60℃這3個貯藏溫度條件下的貨架期預測方程分別為:

40℃:Y(貨架期/d)=28.443-3.276X1(感官加權(quán)得分)-1.775X2(總色差)+63.221X3(酸價)(R2= 1.000);

20℃:Y(貨架期/d)=-2.609+1.951X2(總色差)+51.382X3(酸價)-663.544X4(過氧化值)-1.946X5(菌落總數(shù))(R2= 1.000);

0℃:Y(貨架期/d)=41.112-4.066X1(感官加權(quán)得分)-2.863X5(菌落總數(shù))(R2= 0.993)。

真空包裝板栗蓉在4、20、60℃貯藏條件下的貨架期分別為281、137、15d。溫度(X)與貨架期(Y)關系模型為:

Y = 7×108e-0.053X(R2= 0.998),且在4、20、60℃這3個貯藏溫度時預測的貨架期相對誤差較小。

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Storage Characteristics and Shelf Life Prediction of Vacuum-Packaged Chestnut Paste under Different Storage Temperatures

YANG Fang1,WANG Tie-dan2,3,ZHOU Rong-feng2,3,XU Can1,DU Ping2,3,*
(1. College of Zhixing, Hubei University, Wuhan 430011, China;2. Research Center for Analysis and Measurement, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China;3. Analytic and Testing Research Center of Yunnan, Kunming 650093, China)

In order to explore the storage characteristics and shelf life of vacuum-packaged chestnut paste under different storage temperatures, we investigated dynamic changes and correlation analysis of sensory quality, total color difference, acid value, peroxide value and total bacterial count of vacuum-packaged chestnut paste stored at 4, 20 or 60 ℃. The results revealed that both storage temperature and storage time had a significant effect on the quality and shelf life of vacuumpackaged chestnut paste. In addition, storage temperature had an obvious correlation with quality indexes. Based on multiple regression model analysis, equations for shelf life prediction of vacuum-packaged chestnut paste under different storage temperatures were developed and exhibited high reliability in validation experiments. A regression equation for the correlation between temperature and shelf life was developed and exhibited high reliability in validation experiments. The predicted shelf life of vacuum-packaged chestnut paste stored at 4, 20 ℃ and 60 ℃ was 281, 137 days and 15 days, respectively.

chestnut paste;storage characteristics;correlation;shelf life

TS255.6

A

1002-6630(2013)18-0321-06

10.7506/spkx1002-6630-201318066

2012-07-05

2010云南省科技條件平臺建設計劃項目(2010DH025);2011清遠市產(chǎn)學研合作項目(2011D021113007)

楊芳(1978—),女,副教授,博士,主要從事農(nóng)樣品加工研究。E-mail:yangfang2001@126.com

*通信作者:杜萍(1968—),女,工程師,學士,主要從事天然產(chǎn)物分析和分離研究。E-mail:dupin515@163.com

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