一种食品水分活度的预测方法及其应用与流程

1.本发明属于食品加工技术领域，具体涉及一种食品水分活度的预测方法及其应用。


背景技术：

2.水分活度(water activity)主要反映物料平衡状态下的水分状态。如果食品周围环境的湿度低，则食品中的水分就会不断地向空气中蒸发；如果环境湿度高，则本来干燥的食品就会吸湿以至水分逐渐增多，直至达到平衡为止。各种微生物的活动和各种化学与生化反应都有一定的水分活度阈值，食品中的水分随周围环境条件的变动而变化。水分活度值的大小对食品的色、香、味、质构和食品的稳定性有直接的影响，它成为一个指示产品稳定性和微生物安全的重要参数，测定水分活度值可以判断产品的货架寿命，以便选择合理的储藏条件和包装材料。
3.按形态，调味料可分为固体调味料、半固体调味料、液体调味料等，其中，液体调味料包括蚝油、烧烤汁、鱼露、料酒和液态复合调味料等。目前尚未出现有关液体调味料水分活度调控的研究和报道。对于其它食品的水分活度调控，现有技术主要是通过调节饱和盐溶液、蔗糖、多元醇等成分的添加来实现降低食品的水分活度。例如：cn201710552263.7公开了一种控制水分活度的方法及其应用，该方法根据物料所需保持的水分活度，选用饱和盐溶液，将物料与饱和盐溶液置于同一密闭空间内，保持物料的水分活度，可应用于水分活度调控食品源微生物的生长或代谢。cn201711021422.7公开了一种水分活度低的酸性水包油型乳化组合物及其制备方法与应用，其在不添加油脂含量的基础上，通过在配方中添加特定含量的多元醇替代部分水，使其与游离水发生相互作用并锁住生成结合水，从而降低体系中自由水的含量。cn202010931598.1公开了一种中药口服液体制剂水分活度稳定化方法和测定方法，其涉及一种使中药口服液体制剂水分活度稳定化的方法，所述中药口服液体制剂中包含≥65％的蔗糖，还涉及一种测定中药口服液体制剂最低水分活度的方法，该方法是通过采用枯草芽孢杆菌测定其在氯化钠溶液、蔗糖溶液、甘油溶液中的水分活度方式进行的。然而，上述方法存在工艺复杂、步骤繁琐和耗时等缺陷。


技术实现要素：

4.为解决上述现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种食品水分活度的预测方法及其应用。
5.为实现其目的，本发明采取的技术方案如下：
6.一种食品水分活度的预测方法，包括如下步骤：
7.(1)获取若干个具有不同水分活度的食品样本；
8.(2)确定与所述食品样本的水分活度相关的影响因子；
9.(3)进行多元交互试验，并通过线性回归法建立水分活度的预测模型；
10.(4)将待测食品的影响因子相关参数代入所述预测模型中，计算获得待测食品的
水分活度。
11.优选地，所述食品为液体食品。
12.更优选地，所述食品为液体调味料。
13.优选地，所述影响因子包括所述食品中的食盐、糖和谷氨酸钠的含量。优选地，所述糖包括白砂糖。
14.优选地，所述预测模型为：
15.y＝1.153
‑
0.0069x1‑
0.00432x2‑
0.0162x316.其中，x1表示谷氨酸钠的重量百分含量，x2表示糖的重量百分含量，x3表示食盐的重量百分含量，y表示食品的水分活度。计算时，将自变量x
i
(即x1、x2和x3)百分号前面的数值直接代入预测模型中计算，例如，食盐的重量百分含量为20％时，则直接将20作为x3值代入预测模型中计算。
17.本发明在确定与食品样本的水分活度相关的影响因子时，采用了单因素实验筛选出对食品的水分活度影响显著的影响因子，分别为食盐、白砂糖和谷氨酸钠的含量。
18.本发明的预测模型具有较好的准确性，通过其计算得到的水分活度值与食品的实际水分活度值的吻合度高，具有实际指导意义。
19.本发明还提供了所述食品水分活度的预测方法在食品水分活度调控中的应用。优选地，所述食品为液体调味料。采用本发明的预测模型能简单快速地计算出不同原料配比的食品的水分活度，为食品的设计提供支持，有助于食品生产中实现精准控制食品的水分活度，以及最大性价比地利用原料。
20.本发明还提供了一种提高液体调味料防腐性能的方法，其包括采用所述食品水分活度的预测方法预测液体调味料的水分活度，并通过调控将所述液体调味料的水分活度控制在0.760～0.834，ph值控制在3.5～4.0。经试验证实，本发明对液体调味料的水分活度和ph值进行调控，使其控制在上述范围值，可有效提高液体调味料的防腐性能，延长其保质期，并使其口感风味较好。
21.优选地，所述液体调味料的水分活度的调控方法为调节所述液体调味料中的食盐、糖和谷氨酸钠的含量。
22.优选地，所述液体调味料中，食盐的含量控制在12～14g/100g，糖的含量控制在16～20g/100g，谷氨酸钠的含量控制在8～12g/100g。经试验证实，将液体调味料中的上述组分的含量控制在上述范围值，即可将液体调味料的水分活度控制在0.760～0.834。
23.优选地，所述液体调味料的ph值的调控方法为加入ph调节剂调节ph值。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
25.1、本发明提供了一种食品水分活度的预测方法，该预测方法所建立的预测模型具有较好的准确性，通过其可简单快速地计算出液体调味料的水分活度，为液体调味料生产中的配方设计及水分活度调控提供实际指导意义，有助于实现精准控制液体调味料的水分活度，以及最大性价比地利用原料；
26.2、本发明还提供了一种提高液体调味料防腐性能的方法，包括同时调控液体调味料的水分活度和ph值，使水分活度控制在0.760～0.834，ph值控制在3.5～4.0，最终获得口感风味较好和防腐性能较优的产品，经接种微生物挑战性测试，通过本发明方法调控的液体调味料的微生物残留率显著低于常规液体调味料，保质期更长。
具体实施方式
27.为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，本发明通过下列实施例进一步说明。显然，下列实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。应理解，本发明实施例仅用于说明本发明的技术效果，而非用于限制本发明的保护范围。除非特别说明，否则本发明实施例中采用的方法均为本领域的常规方法。
28.本发明提供了一种食品水分活度的预测方法，包括如下步骤：
29.1、通过现有常规方法制备多个具有不同水分活度的液体调味料样本，液体调味料的加工过程为：原料预处理
‑
混合液配制
‑
调ph
‑
uht灭菌
‑
灌装(70℃)。
30.2、通过单因素试验筛选出对液体调味料样本的水分活度影响显著的三个因子，分别为食用盐、白砂糖和谷氨酸钠，检测样本的水分活度值、以及食用盐、白砂糖和谷氨酸钠的含量，进行多元交互试验，并通过线性回归算法建立水分活度的预测模型。
31.样本的检测数据
[0032][0033][0034]
多元线性模型
[0035]
y＝n k1x1 k2x2 k3x3[0036]
其中，n代表模型常数，k
i
代表自变量的影响因子，x
i
代表自变量(谷氨酸钠、白砂糖、食用盐的重量百分含量)，y代表因变量水分活度。
[0037]
对检测数据进行多元线性回归分析，预测模型结果如下：
[0038]
y＝1.153
‑
0.0069x1‑
0.00432x2‑
0.0162x3[0039]
其中x
i
代表自变量(谷氨酸钠x1、白砂糖x2、食用盐x3)，y代表因变量水分活度。
[0040]
3、在步骤2的基础上，分析预测模型的拟合度和方差如下：
[0041][0042]
数据显示该预测模型的拟合度达到0.998，统计显著性p＜0.01，说明该预测模型回归相关性显著。
[0043]
进一步地，通过试验条件验证预测模型的回归统计结果如下：
[0044][0045][0046]
数据显示预测模型的预测值与实际值吻合度较高，准确性较好，该预测模型具有实际指导意义。
[0047]
本发明还提供了一种提高液体调味料防腐性能的方法，通过预测模型计算来设定原料配比，结合水分活度和ph值的组合调控，配制出一款低水分活度、低ph值的液体调味料。通过调控将液体调味料的水分活度控制在0.760～0.834，也即盐分控制在12～14g/100g，糖控制在16～20g/100g，谷氨酸钠控制在8～12g/100g，同时将液体调味料的ph值控制在3.5～4.0。
[0048]
通过本发明上述方法调控获得的液体调味料的口感风味较好，经接种微生物挑战性测试，其微生物残留率显著低于常规液体调味料，表明其防腐性能更好，保质期更长。
[0049]
下列，将通过实施例和对比例进一步证明本发明的技术效果。如无特别指明，实施例中的“份”均指重量份。
[0050]
实施例1
[0051]
一种液体调味料，其制备方法如下：
[0052]
(1)原料预处理：将海带汁加热至90～100℃维持20～40min，充分去除腥味和沉淀物，然后通过离心方式除去杂质；
[0053]
(2)混合液配制：将海带汁10份、食用盐12份、白砂糖16份、谷氨酸钠8份、黄原胶
1.5份、焦糖色1份、imp(肌苷酸)0.5份、酵母抽提物0.6份和水50.4份混合均匀，加热至55～65℃保温10～20min，使其充分溶解，冷却至常温待用；
[0054]
模型计算其水分活度为y＝1.153
‑
0.0069x1‑
0.00432x2‑
0.0162x3＝0.834(其中，x1＝8，x2＝16，x3＝12)；
[0055]
(3)调整ph值；对步骤(2)得到的混合液边搅拌边加入乳酸，调节ph值至4.0；
[0056]
(4)uht灭菌：对步骤(3)调整后的混合液继续加热至100～105℃，边搅拌边加热，维持0.5～1h，装瓶待用。
[0057]
实施例2
[0058]
一种液体调味料，其制备方法如下：
[0059]
(1)原料预处理：同实施例1的步骤(1)；
[0060]
(2)混合液配制：将海带汁10份、食用盐12份、白砂糖17份、谷氨酸钠10份、黄原胶1.5份、焦糖色1份、imp 0.5份、酵母抽提物0.6份和水47.4份混合均匀，然后按实施例1的条件进行加热保温，使其充分溶解，冷却至常温待用；
[0061]
模型计算其水分活度为y＝1.153
‑
0.0069x1‑
0.00432x2‑
0.0162x3＝0.816(其中，x1＝10，x2＝17，x3＝12)；
[0062]
(3)调整ph值；对步骤(2)得到的混合液边搅拌边加入乳酸，调节ph值至3.8；
[0063]
(4)uht灭菌：同实施例1的步骤(4)。
[0064]
实施例3
[0065]
一种液体调味料，其制备方法如下：
[0066]
(1)原料预处理：同实施例1的步骤(1)；
[0067]
(2)混合液配制：将海带汁10份、食用盐13份、白砂糖20份、谷氨酸钠11份、黄原胶1.5份、焦糖色1份、imp 0.5份、酵母抽提物0.6份和水42.4份混合均匀，然后按实施例1的条件进行加热保温，使其充分溶解，冷却至常温待用；
[0068]
模型计算其水分活度为y＝1.153
‑
0.0069x1‑
0.00432x2‑
0.0162x3＝0.780(其中，x1＝11，x2＝20，x3＝13)；
[0069]
(3)调整ph值；对步骤(2)得到的混合液边搅拌边加入乳酸，调节ph值至3.5；
[0070]
(4)uht灭菌：同实施例1的步骤(4)。
[0071]
实施例4
[0072]
一种液体调味料，其制备方法如下：
[0073]
(1)原料预处理：同实施例1的步骤(1)；
[0074]
(2)混合液配制：将海带汁10份、食用盐14份、白砂糖19份、谷氨酸钠12份、黄原胶1.5份、焦糖色1份、imp 0.5份、酵母抽提物0.6份和水42.4份混合均匀，然后按实施例1的条件进行加热保温，使其充分溶解，冷却至常温待用；
[0075]
模型计算其水分活度为y＝1.153
‑
0.0069x1‑
0.00432x2‑
0.0162x3＝0.761(其中，x1＝12，x2＝19，x3＝14)；
[0076]
(3)调整ph值；对步骤(2)得到的混合液边搅拌边加入乳酸，调节ph值至3.6；
[0077]
(4)uht灭菌：同实施例1的步骤(4)。
[0078]
对比例1
[0079]
一种液体调味料，其制备方法如下：
[0080]
(1)原料预处理：同实施例1的步骤(1)；
[0081]
(2)混合液配制：将海带汁10份、食用盐8份、白砂糖16份、谷氨酸钠10份、黄原胶1.5份、焦糖色1份、imp 0.5份、酵母抽提物0.6份和水52.4份混合均匀，然后按实施例1的条件进行加热保温，使其充分溶解，冷却至常温待用；
[0082]
模型计算其水分活度为y＝1.153
‑
0.0069x1‑
0.00432x2‑
0.0162x3＝0.867(其中，x1＝10，x2＝16，x3＝8)；
[0083]
(3)uht灭菌：同实施例1的步骤(4)。
[0084]
对比例2
[0085]
一种液体调味料，其制备方法如下：
[0086]
(1)原料预处理：同实施例1的步骤(1)；
[0087]
(2)混合液配制：将海带汁10份、食用盐15份、白砂糖13份、谷氨酸钠15份、黄原胶1.5份、焦糖色1份、imp 0.5份、酵母抽提物0.6份和水52.4份混合均匀，然后按实施例1的条件进行加热保温，使其充分溶解，冷却至常温待用；
[0088]
模型计算其水分活度为y＝1.153
‑
0.0069x1‑
0.00432x2‑
0.0162x3＝0.750(其中，x1＝15，x2＝13，x3＝15)；
[0089]
(3)uht灭菌：同实施例1的步骤(4)。
[0090]
防腐性能测试：
[0091]
将实施例1～4和对比例1～2制备的液体调味料，在相同条件下接种初始106数量的细菌菌液，在37℃下存放，开展挑战性测试，结果如下：
[0092]
样品水分活度(预测值)水分活度(检测值)菌落总数残留实施例10.8340.830500实施例20.8160.820100实施例30.7800.785＜10实施例40.7610.759＜10对比例10.8670.8613800对比例20.7500.7551600
[0093]
从上表数据可看出，实施例1～4的液体调味料通过模型预测的水分活度值与实际检测值基本吻合，且菌落总数显著低于对比例1～2，说明控制水分活度和ph值可以大幅提高液体调味料的防腐性能，延长其保质期。
[0094]
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。