压缩干粮硬度临界值的确定

崔　燕,钱　平,余坚勇

(军需装备研究所,北京 100010)



压缩干粮硬度临界值的确定

崔燕,钱平,余坚勇

(军需装备研究所,北京 100010)

压缩干粮是我军军用食品体系中的基础骨干品种,为研究压缩干粮在贮存过程中硬度变化规律,在50 ℃条件下采用感官评价和威布尔危害分析法确定压缩干粮硬度的感官可接受终点值,并以硬度为指标建立预测模型。结果表明:压缩干粮硬度可接受临界值为190 N,货架寿命为40 d。

压缩干粮,硬度,感官评价,威布尔危害分析法

压缩干粮因其以体积小、能量密度高、耐饥饿、贮存期长,一直是我军军用食品体系中的基础骨干品种。压缩干粮的货架期可达4年以上,在储存过程中品质逐渐劣变,直至达到货架终点。为达到军用食品能量密度高的要求,压缩干粮的油脂含量偏高,水分含量低,在贮藏过程中易发生油脂氧化、水分迁移、褐变反应等变化,导致滋味、口感、营养成分受损。在多年的食用过程中发现,当压缩干粮还处于保质期内且各项指标都在规定范围内时,干粮的硬度就已不被接受,直接影响可食用性。由于压缩干粮使用对象、使用范围的局限性,所以有关干粮的研究报道很少。

Gacula等[1-2]于1975年将失效的概念引入食品中,认为随着时间的推移,食品将发生品质下降的过程,并最终降低到人们不能接受的程度,这种情况成为食品失效(food failure),失效的时间对应食品的货架寿命。同时,Gacula等[1-2]还在理论上验证了食品失效时间的分布服从威布尔模型(Weibull Model),从而提出了一种新的预测食品货架期的方法,即威布尔危险值分析方法(Weibull Hazard Analysis,WHA)。随后,WHA方法被应用于预测乳制品[3-5]、肉制品[6]和其他食品[7-9]的货架寿命。相比其他常规方法,WHA不仅可以准确地预测食品货架寿命,而且还能够在统计学上掌握食品随时间发生失效的可能性[10]。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

压缩干粮:总后军需装备研究所研制,总后军需装备研究所中试基地生产,生产日期2013年8月15日,规格250 g/盒,4小块/盒。主要成分:小麦粉、棕榈油、白砂糖、低聚麦芽糖、大豆蛋白粉、代可可脂、全脂奶粉、高麦糖浆、葡萄糖、食盐、复合矿物质、复合维生素、牛磺酸。

LHS-150CL型智能型恒温恒湿箱上海齐欣科学仪器有限公司;TA.XT Plus型质构仪美国Stable. Micro System公司。

1.2实验方法

1.2.1加速实验方法为了缩短研究压缩干粮硬度变化规律的周期,采用温度加速实验的方法。利用恒温恒湿箱,湿度设为60%±2%,温度设为50 ℃,检测周期分别为4 d,定期随机取样测定压缩干粮的硬度值。

1.2.2硬度的测定硬度是指样品达到一定变形程度所达到的力。食品“硬”的评价方法绝大多数情况下是采用质构仪进行测试分析。三点弯曲测试可以用于评价饼干的硬度和脆性[11]。在探头不断下压过程中,压缩干粮逐渐产生变形,直至完全断裂,压断过程中产生的最大峰值即为压缩干粮的硬度值。采用质构仪测量,使用三点弯曲探头(HDP/3PB)。设定参数为:模式为下压;测试前速度为1.0 mm/s;测试速度为3.0 mm/s;测试后速度为10.0 mm/s;测试距离为5 mm。因为压缩干粮在生产时是经两台压块机压出后随机取4块组装为1盒,为了尽可能减小因压块机不同造成的样本间差异,每次取2盒测8个平行,取其平均值作为最终的硬度值。

表2　50 ℃条件下压缩干粮硬度的Weibull感官评价结果

注:+:表示感官被评价人员接受;-:表示感官不被评价人员接受;“-”下方的数字表示失效食品的编号。

1.2.3感官评价本实验遵循Weibull模型原则,按照威布尔危险值分析方法(Weibull Hazard Analysis,WHA)的要求[12],对产品的货架期终点有一个预先估计,即预估货架寿命限,然后将这一时间限分成若干区间,在每一点评定人员对产品进行接受性评定。在后续的评定中当前一阶段评定结果没达到50%的评定人员对产品评定“不接受”时,按一恒定的数量(C=1)增加,使得在货架寿命终点时的数量最大。评定人员不断作出“接受”或“不接受”的判断。当有50%及以上的评定人员对产品评定为“不接受”时,下一个时间点评定时,评定人员增加的数量为:C+U,其中U为前一评定点得失效样品数。每次增加的评定人员的个数不得超过8。

本评定小组由从事军用食品研究的专业人员组成,男女均有,年龄在25～45岁之间,人数为21人。评定前先明确实验的目的和意义,了解感官评价的指标和注意事项,对检验样品进行随机编号。每次评定由评定员单独进行,互相之间不能交流,两个样品评定之间要用清水漱口。首次评定由3人进行,以后每次依次增加1+U个(U为前一次评定中不可接受的评定员数),直到50%的评定员认为不可接受时判定感官失效,即达到货架寿命终点。感官评价表如表1所示。

3）输入调整：这一单元包含在控制单元内，主要根据控制寄存器来实现对输入到迭代模块中的输入值进行调整，使系统可接受任意象限的输入值。

评判标准:当评定员认为压缩干粮咬不动或咀嚼费力时,即判定压缩干粮硬度不可接受。

表1　硬度感官评价表

2　结果与分析

2.1Weibull硬度感官评价结果及分析

对50 ℃下贮藏的压缩干粮每隔4 d随机取样,进行感官评价,确定硬度是否可接受。感官评价结果如表2和图1所示。

图1　50 ℃条件下硬度随贮藏时间的变化Fig.1　Hardness change with storage time at 50 ℃

在50 ℃条件下贮藏到第32 d时有4位评价人员认为压缩干粮的硬度不可接受,占评价人员总数的40%,此时硬度值为182 N。当贮藏到第40 d时,62%的评价人员认为不可接受,此时硬度值为192 N。因此把190 N定为压缩干粮硬度的感官可接受终点。

食品失效时间的分布服从威布尔模型,威布尔危险值分析方法不仅可以准确地预测食品货架寿命,而且还能够在统计学上掌握食品随时间发生失效的可能性[10]。

假设ti(i=1,2…k)是一系列观察到的失效食品,按照时间从后到前的倒序排列,即tk是第k个失效食品。威布尔模型中h(t)称为危险函数h(t)=100/k

威布尔模型的累积分布函数F(t)表示为:

其中,t表示失效时间(d),α为尺度参数,α>0,β为形状参数,这两个参数源于Gamma分布,α影响着概率密度函数图形的散布程度,β影响着图形的陡峭程度。感官危害分析中,β数值的大小描述失效速率的增加或降低,当Weibull分布形状参数2<β<4时,回归直线更符合食品实际的变化情况,即分析无偏见,可以更准确推算适宜的预期货架寿命[13]。

根据感官评价结果,威布尔危险值分析方法计算出相应的危害值和累积危害值。50 ℃条件下压缩干粮威布尔危害排序表如表3所示。

表3　50 ℃条件下压缩干粮威布尔危害排序表

注:Ha=危害值=100/排序。

利用威布尔模型公式对威布尔危害排序表进行拟合,得到货架寿命log(t)随累积危害log(∑H)的变化曲线方程,如图2所示,得到压缩干粮在50 ℃条件下贮藏的硬度货架寿命模型为:log(t)=0.2569log(∑H)+1.1211,∑H为累积危害值,t为货架寿命。

由预测模型可知相关系数R2=0.9054,威布尔分布形状参数β=3.89,在2和4之间说明感官分析无偏见。由此可以得出,在50 ℃条件下,采用威布尔危害分析法所建立货架预测模型具有较高的预测能力。结合感官评价结果可知,压缩干粮以硬度为指标的货架寿命为40 d。

图2　50 ℃条件下压缩干粮Weibull危害分析图Fig.2　Weibull hazard analysis chart of compression food at 50 ℃

3　结论

本实验对贮存于50 ℃条件下的压缩干粮进行感官接受性评价,由评价结果可得出硬度可接受终点为190 N,在50 ℃条件下的货架寿命为40 d。采用威布尔累计危害分析法进行数据处理,建立50 ℃条件下硬度随时间变化的预测模型,得出相关系数R2=0.9054,威布尔分布形状参数β=3.89,在2和4之间说明感官分析无偏见。因此,威布尔累计危害分析法可用于建立压缩干粮硬度随时间变化的关系模型。

[1]Gacula M C. The design of experiments for shelf life study[J].Journal of Food Science,1975,40:399-403.

[2]Gacula M C,Kubala J J. Statistical models for shelf life failures[J].Journal of Food Science,1975,40:404-409.

[3]Al-kadamany E,Toufeili I,Khattar M,et al. Determination of shelf life of concentrated yogurt(Labneh)produced by in-bag straining of set yogurt using hazard analysis[J].Journal of Dairy Science,2001,85:1023-1030.

[4]Wittinger S A,Smith D E. Effect of sweetners and stabilizer on selected sensory attributes and shelf life of ice cream[J].Journal of Food Science,1986,51:1463-1466.

[5]Schmidt K,Bouma J. Estimating shelf-life of cottage cheese using Hazard analysis[J].Journal of Dairy Science,1992,75:2922-2927.

[6]Thiemig F,Buhr H A. Characterization of shelf life and spoilage of fresh foods:first results with the Weibull hazard analysis[J].Fleischwirtschaft,1998,78:152-155.

[7]Gacula M C,Singh J. Statistical methods in food and consumer research[J].New York:Academic PressInc,1998.

[8]Cardelli C,Labuza T P. Application of weibull hazard analysis to the determination of the shelf life of roasted and ground coffee[J].Lebensm Wissu Technol,2001,34(3):273-278.

[9]Taoukis P S,Labuza T P,Saguy I S. Kinetics of food deterioration and shelf-life prediction//Handbook of food engineering practice[M].NewYork:CRC Press,1997:361-403.

[10]曹平,于燕波,李培荣.应用Weibull Hazard Analysis方法预测食品货架寿命[J].食品科学,2007,28(8):487-491.

[11]姜松,胡慧群,赵杰文.三点弯曲法测定饼干在贮藏过程中的质地变化[J].中国粮油学报,2009,24(3):25.

[12]Labuza T P,Schmidl M K.Use of Sensory Data in the Shelf Life Testing of Foods:Principles and Graphical Methods for evaluation[J].Gereal Foods World,1988,33(2):193-194,196-198,200-206.

[13]Duyvesteyn WS,Shimoni E,Labuza TP. Determination of the end of shelf-life for milk using weibull hazard method[J]. LWT-Food Science and Technology,2001,34:143-148.

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，硕士，工程师，研究方向:军用食品工程，E-mail:13811716626@163.com。

TS217

A

1002-0306(2016)11-0100-04

10.13386/j.issn1002-0306.2016.11.012