加速保質(zhì)期實驗
利用化學(xué)動力學(xué)的原理,改變儲存環(huán)境來縮短食品儲存期,從而在短時間內(nèi)可得到長壽食品(一年以上)的儲存期,以及應(yīng)用于食品穩(wěn)定性的測試,確保食品的商業(yè)儲存期。
A.基本原理
食品儲存期加速測試的原理就是利用化學(xué)動力學(xué)來量化外來因素如溫度、濕度、氣壓和光照等對變質(zhì)反應(yīng)的影響力。通過控制食品處于一個或多個外在因素高于正常水平的環(huán)境中,變質(zhì)的速度將加快或加速,在短于正常時間內(nèi)就可判定產(chǎn)品是否變質(zhì)。因為影響變質(zhì)的外在因素是可以量化的,而加速的程度也可以計算得到,因此可以推算到產(chǎn)品在正常儲存條件下實際的儲存期。
由于許多包裝食品通??梢詢Υ娉^一年,評價對儲存期產(chǎn)生影響的外在因素,如產(chǎn)品本身配料的改變(采用新的抗氧化劑或增稠劑),加工過程的改變(采用不同消毒時間或溫度),或包裝材料的改變(采用新的聚合體薄膜),都會希望儲存期盡可能持續(xù)到產(chǎn)品所要求的時間(商業(yè)儲存期)。但許多公司都等不起這么長的時間來知道這些新產(chǎn)品/新加工過程/新包裝材料能否提供足夠的儲存期,因為會影響到其他決定(如新工廠的合同,采購新設(shè)備,或者安排供應(yīng)新包裝材料等都有時間限制)。因此需要有一些方法來加快產(chǎn)品儲存期的測試,食品儲存期加速測試(ASLT)因此產(chǎn)生了。制藥工業(yè)早就廣泛應(yīng)用類似的方法來進(jìn)行儲存期及藥效測試。
在給定的條件下,產(chǎn)品質(zhì)量的衰退與時間成反比例。溫差為10°C的兩個任意溫度下的儲存期的比率Q10=溫度為T時的儲存期 / 溫度為(T+10°C)時的儲存期,對儲存期有極大的影響:
Q10對儲存期的影響 |
儲存期(周數(shù)) |
溫度°C Q10=2 Q10=2.5 Q10=3 Q10=5 |
50 2* 2* 2* 2* |
40 4 5 6 10 |
30 8 12.5 18 50 |
20 16 31.3 54 4.8年 |
* 假設(shè)50°C時的儲存期為2周。
通常來說,罐頭食品的Q10為1.1~4,脫水產(chǎn)品為1.5~10;冷凍產(chǎn)品為3~40。
B.食品儲存期加速測試(ASLT)步驟
可采用以下步驟來設(shè)定食物產(chǎn)品的儲存期:
a. 測定產(chǎn)品的微生物安全及質(zhì)量指標(biāo);
b. 選擇關(guān)鍵的變質(zhì)反應(yīng),哪些會引致產(chǎn)品品質(zhì)衰退,而這些品質(zhì)衰退是消費者所不能夠接受的,并決定哪些測試必須在產(chǎn)品試驗過程中進(jìn)行(感官上或儀器上的);
c. 選擇使用的包裝材料:測試一系列的包裝材料,這樣可以選擇出一個MAX為劃算的材料(即經(jīng)濟(jì)又滿足一定的儲存期)。
d. 選擇哪些將作用于加速反應(yīng)的外在因素,見下表所建議溫度,必須選擇MAX少2個。
ASLT建議儲存條件 |
冷凍食品 脫水食品 罐頭食品 |
- 40°C 0°C 5°C - 15°C 23°C(室溫) 23°C(室溫) -10°C 30°C 30°C - 5°C 40°C 35°C 45°C 40°C |
e. 使用坐標(biāo)曲線,記錄在測試溫度下,產(chǎn)品的儲存有多久。如果未知Q10值,則必須進(jìn)行全面的ASLT測試。
f. 確定測試的次數(shù)
f2=f1 Q10?/10
f1:在較高測試溫度T1下的測試時間(天,周)
f2:在較低測試溫度T2下的測試時間(天,周)
?:T1與T2的溫度差
因為如果一個產(chǎn)品在40°C測試一個月,則30°C,Q10=3,產(chǎn)品需MAX少測試
f2=1x3(10/10)=3個月。
如Q10未知,建議進(jìn)行多次測試,MAX少需要有6個資料點來將誤差MAX小化,否則得到的儲存期可信度就會貶低。
g. 計算各個測試條件下,儲存的樣品的數(shù)量。
h. 開始ASLT,把得到的資料畫在坐標(biāo)圖上,可根據(jù)需要增加或減少取樣的次數(shù)。
i. 從各個測試儲存條件,評估K值或儲存期并適當(dāng)建立儲存期圖形,據(jù)此估算出正常條件下的儲存期。
C.實際應(yīng)用例子
選擇兩個儲存條件:30°C/75%相對濕度和37°C/75%相對濕度。
- 感官測試方法按照標(biāo)準(zhǔn)方法ISO3972。
- 恒溫恒濕裝置:可采用國產(chǎn)的ZHS-100SC型恒溫恒濕箱,調(diào)整到所需的溫濕度;或?qū)⒉AЦ稍锩髢?nèi)干燥劑取出,放入氯化鈉飽和溶液,再將它放到溫度分別為30°C和37°C和恒溫培養(yǎng)箱內(nèi),也可得到所需的恒溫恒濕裝置。
- 無色、無味的飲用水。
- 電爐或煤氣爐。
- 要求測試者回答的問卷。
- 獨立、隔音的測試區(qū)域,白色熒光燈。
- 標(biāo)準(zhǔn)樣(湯料產(chǎn)品,調(diào)料產(chǎn)品….)
- 盤子、玻璃杯、湯匙。
將樣品放入恒溫恒濕裝置內(nèi),每隔1.5~3個月評價一次(時間間隔根據(jù)產(chǎn)品的種類和儲存條件不同而定),并與標(biāo)準(zhǔn)樣相比較。
評價結(jié)果按以下評分:
5,- 產(chǎn)品的所有特征與標(biāo)準(zhǔn)樣*一致
4,5 產(chǎn)品可以接受,但與標(biāo)準(zhǔn)樣相比較則有輕微差別
4,- 產(chǎn)品可以接受,但與標(biāo)準(zhǔn)樣相比較則有些差別
3,5 產(chǎn)品可以接受,但與標(biāo)準(zhǔn)樣相比較則有明顯差別
3,- 產(chǎn)品既不能接受,也不能說不能接受
2,5 產(chǎn)品稍微有點不能接受
2,- 產(chǎn)品有點不能接受
1,5 產(chǎn)品很明顯地不能接受
1,- 產(chǎn)品*不能接受
將得到的結(jié)果進(jìn)行平均。
分?jǐn)?shù)3是可以接受的臨界點,如果達(dá)到了這個分?jǐn)?shù)就說明產(chǎn)品已到了儲存期限了。
作為一個通用的標(biāo)準(zhǔn),如果產(chǎn)品(湯料,調(diào)料)分別在保持37°C/75%相對濕度和30°C/75%相對濕度的條件下儲存3和12個月,仍可得到不低于3的分?jǐn)?shù),則此產(chǎn)品可被認(rèn)為是合格的。
根據(jù)原理,產(chǎn)品可以根據(jù)以下ASLT資料所組成的坐標(biāo)圖來估算出標(biāo)準(zhǔn)儲存條件下的儲存期:
溫度T°C | 儲存期LogSL |
T1 | LogSL1 |
T2 | LogSL2 |
T3 | LogSL3 |
. . . | . . . |
標(biāo)準(zhǔn)儲存溫度StdT(°C) 標(biāo)準(zhǔn)儲存期Log(Std SL)
D. 穩(wěn)定性測試
同樣,還可以利用這個方法對產(chǎn)品進(jìn)行穩(wěn)定性測試,以確保產(chǎn)品的商業(yè)儲存期,
所用方法和儀器與以上相同,只是畫的坐標(biāo)圖不同而已。用雞粉為例,作出詳細(xì)的檢驗,評估,分析,結(jié)論是此產(chǎn)品的商業(yè)儲存期設(shè)為24個月是可以保證的。