專利名稱:在密封容器中熱處理低酸食品的方法
本發(fā)明是關(guān)于低酸食品的熱加工，特別是含酸低對熱敏感的蔬菜的熱處理工藝。“熱處理”的意思是將食品置于一定溫度下一段時間，使其成為滅菌的商業(yè)食品，正如Title21CFR Part113所定義的“熱處理”的食品的工業(yè)滅菌意味著它達到下列標準(ⅰ)通過加熱使食品(a)在正常非冷藏條件下貯存和發(fā)貨時不再有能繁殖的微生物，和(b)不再有危及公眾健康的有活力的微生物(包括孢子);或(ⅱ)通過控制活性水及加熱使食品在正常非冷藏條件下貯存和發(fā)貨時不再有能繁殖的微生物。
低酸食品的意思是在天然狀態(tài)下產(chǎn)品的pH值大于4.6，它也包括另一些產(chǎn)品，在它熱處理前加一定量酸但不會使其pH降至低于4.6。
一些食品，特別是含酸低的蔬菜(如下面列舉的)，它們需要在較高溫度下加熱長時間才能殺死使食物腐爛和有毒的微生物。例如梭狀肉毒桿菌(Clostridium botulinum)在罐頭的厭氧條件下營養(yǎng)生長時就產(chǎn)生致死毒素，而這種情況就可通過滅菌來防止。
但長時間加熱會破壞對熱敏感的蔬菜諸如，卷心菜和瓜類食品的質(zhì)地(材料的均一，整體性和硬度)和顏色。即使是罐裝也如此。對熱更敏感的片狀瓜筍類蔬菜，長時間加熱更會使其變軟，失去吸引人的色澤，從而失去了顧客。由于這樣的蔬菜不會為很多消費者接受，也沒必要大量生產(chǎn)這種蔬菜罐頭。如上所述，蔬菜只是熱敏食品的一部分。“熱敏”的意思是在正常熱處理條件下，食品質(zhì)地，色澤，味道都受到一定程度的破壞。
從收獲起，食品就在逐漸地變質(zhì)，因而為延長貯藏期就需經(jīng)常采取防腐措施。食品保存技術(shù)必須能保持其營養(yǎng)價值和感觀性質(zhì)的穩(wěn)定性。也就是說食品這些性質(zhì)及質(zhì)量是由一個或更多的人的感官來鑒定的，包括質(zhì)地、色澤、味道和(或)香味。
保存食品是應(yīng)用科學(xué)和工程的原理來控制食品變質(zhì)?，F(xiàn)代食品保藏方法的目的首先在于控制微生物的生長。最通常的方法包括加熱、冷凍、干燥、酸化、糖漬、鹽漬、熏制和其它化學(xué)處理保藏方法。下面將簡要的討論各種方法的優(yōu)缺點。
干燥是人所共知的最古老的食品保藏方法。諸如曬水果干，干果、谷物、肉類和蔬菜。然而，由于不能予測自然條件，開始用機械設(shè)備將熱最大限度地轉(zhuǎn)移到需貯藏的產(chǎn)品，從而大大地控制干燥的程度。作為商品的干燥食品包括蘋果干，杏干，無花果干，李子干，葡萄干，胡蘿卜干，土豆干，香蕉干，雞蛋粉和奶粉。大部分干燥食品可長期貯藏，價格便宜，貯運又方便，因此在食品工業(yè)上被廣泛采用。
高真空下冷凍干燥和高真空干燥可生產(chǎn)出更高質(zhì)量的產(chǎn)品。通常用冷凍干燥法生產(chǎn)蔬菜，蝦類，咖啡和一些特殊的軍用品。然而，這些食品非常昂貴，成本遠高于干燥食品，冷凍食品及罐頭食品。將食物濃縮到65%或更多的干物質(zhì)(含大量糖)后可在真空條件下溫和熱處理來保存。例如濃果汁，果醬、果凍、果脯或甜煉乳。但由于這種方法只適用于高糖食品，對人類大部分其它食品是不適用的。有兩類熱處理用來滅菌，它包括先在大約130°F到155°F低溫加熱，該溫度不能單獨用在商品食物上，必須與其它食物保藏方法或體系相結(jié)合;另一種是熱包裝即在大約180°F到212°F將加熱的食品加入容器中，這種方法只能用在有限度的高酸和高糖食品的滅菌。
用足夠量的鹽，創(chuàng)造一個抑制細菌生長的環(huán)境也可貯存食品。用鹽漬法保存魚類和肉類，結(jié)合熏制可生產(chǎn)出具有特殊香味的食品。然而足以抑制細菌生長的鹽含量使得鹽漬食品干澀的咸味不可口，又可能危害健康。所以很多消費者不喜歡食用。
燃木生煙熏制時，煙中常含對微生物不利的甲醛及其它化學(xué)物質(zhì)，加上熏制時的溫度大約在120到160°F，這種熱處理會使食品脫水(如肉和魚)，這樣就更有利于貯存它們。但所得食品也較干燥，不太可口?，F(xiàn)在常用的熏制法主要是取其熏制味道，而不是由于它更耐貯存。
用化學(xué)品加工食品包括化學(xué)處理肉類加工品。這種方法鹽仍是處理劑混合物中最基本的，(如制咸肉，火腿，臘腸等等)。而硝酸鈉和亞硝酸鈉幾世紀以來是用做穩(wěn)定紅色和抑制使食物腐敗和產(chǎn)生毒素微生物生長的抑制劑?？箟难岷统嗵撬猁}和葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯都用于加強和穩(wěn)定瘦肉的紅色?，F(xiàn)代加工肉食品的方法是將鹽與生肉糜混合(如午餐肉，臘腸等)或?qū)⑻幚硪罕萌朐先?如制火腿，咸肉等)，然后在熱水中(150°F到165°F)中煮，使肉制品內(nèi)部溫度為140°F到155°F。這種溫和條件下加工的肉制品不能貯存在天然條件下，必須貯存在冰箱中。
微生物對酸的敏感度不同。酸的防腐作用是由于其氫離子濃度和它能酸解細菌細胞。酸可能是食品的天然成分，或者由發(fā)酵產(chǎn)生，或者作為化學(xué)品直接加入食品中。由于酸能加強熱殺傷力，酸性食品(pH4.6或低于4.6)只需加熱到205°F就可以滅殺致腐微生物，比堿性食品(或稱低酸，pH約4.6左右)所需溫度低的多。通常加到食品中的酸(醋酸、檸檬酸、蘋果酸)產(chǎn)生明顯的“泡菜”香味，這味道無損于家庭烹制的香味，食品加酸在技術(shù)上稱之為“酸化”。
盡管沒有滅菌步驟，低溫(0°F或更低)能抑制細菌生長，從而冷凍食品可貯存幾個月基本不變質(zhì)和不喪失營養(yǎng)價值。大部分的肉、魚、蔬菜和水果都能較好地冷凍，并保持較高的感觀價值。一般都認為速凍蔬菜比其它方法更能保持其色澤，質(zhì)地和鮮味。但由于能源，貯藏加工占地，設(shè)備，運輸?shù)仍?，速凍食品比罐裝和干制品成本高得多。
封閉保存食品，即人所共知的“罐頭制品”早在1809年已經(jīng)出現(xiàn)。將低酸食品(這種提法是與熱裝的酸化食品區(qū)別開)裝入金屬容器，密封封罐，然后在一定時間和溫度下熱處理，使其滅菌，便于商用時貯存。加熱時間為6分鐘到約7小時，溫度為約212°F到約275°F具體的時間和溫度取決于食品類型和起始溫度，容器大小，所用滅菌方法，滅菌設(shè)備，能源成本，所需生產(chǎn)率等不同因素。
在罐頭食品出現(xiàn)以前，除了制成干燥食品外，無法長期貯存和運輸。因此，罐頭食品是最早的方便食品。當(dāng)今罐頭食品不僅方便，富有營養(yǎng)，而且比起用冷凍或其它方法貯存的快餐食品便宜得多。
為成功的貯存大部分食品，需要足夠的熱量殺死食品中對人危害的微生物或其它在正常貯藏條件下能在食品中繁殖的微生物。為低酸罐頭食品滅菌所需的加熱時間及加熱量通常是變化的，有時會破壞食品的味道，質(zhì)地和色澤。所以很需要一種降低加熱時間和溫度又能有效滅菌的方法，這樣就可以大大改善貯存食品的質(zhì)量。無菌裝罐和旋轉(zhuǎn)攪動蒸煮器都是高溫短時間工業(yè)用加熱滅菌設(shè)備的例子，它們都可以改善滅菌食品的質(zhì)量。迄今為止低酸食品工業(yè)化滅菌的時間為10分鐘到6小時，溫度為230°F到270°F。當(dāng)然時間和溫度要根據(jù)上述幾點選擇。
滅菌酸性或酸化食品(pH為4.6或更低)所需熱量低于滅菌低酸食品(pH約4.6)所需熱量。通常將食品酸化到pH4.6或更低所需加入食品的酸量使食品具有明顯的酸(醋)味，很多消費者不接受這種味道。
盡管人們知道很多食物保存方法，但對一些熱敏感的食品，特別是一些蔬菜，在罐頭熱處理過程失去了家庭烹調(diào)時保持的味道和營養(yǎng)價值，改變了原來的質(zhì)地，顏色和香味。特別是低酸熱敏的蔬菜更是如此。這樣保存的蔬菜一般消費者都不能接受。
解決食品改變顏色的方法之一是用化學(xué)物質(zhì)處理。例如用硫制劑，如二氧化硫、亞硫酸氫鈉(或鉀)，偏亞硫酸氫鈉(或鉀)和亞硫酸鈉都能成功地控制和逆轉(zhuǎn)很多低酸食品的變色，這些食品包括水果、蔬菜、土豆、玉米片，蘑菇和湯料。然而用這些硫制劑不是沒有問題。雖然迄今為止一般還認為它是安全可靠的，只是使食品有些硫的臭味。但近來人們已意味到它對健康潛在的危害，如可能使過敏體質(zhì)者哮喘或產(chǎn)生其它不適反應(yīng)。含鈉制劑也是高血壓患者的禁忌。美國政府的食品和藥物管理部門最近建議修改使用硫制劑的規(guī)定，建議禁止加工土豆時加硫制劑，對食品中含10pm以上硫的廠家要貼標簽向公眾說明。由于硫制劑廣泛用于食品加工，又沒有一個更合適的替代物，所以禁止用它會對食品加工及對加工，包裝和銷售食品的外觀產(chǎn)生直接而嚴重的影響。上述的其它控制變色劑，諸如醋酸，檸檬酸和蘋果酸等食物降解酸都使食品具有一種明顯泡菜味或其它酸味，而焦磷酸鈉會破壞食物質(zhì)地。
應(yīng)用硫制劑可控制、防止、抑制、延遲和逆轉(zhuǎn)土豆及其它食品由于酶和(或)氧化劑引起的變色。這些食品變色，比如土豆、是在收獲時就開始了。當(dāng)土豆皮碰破或?qū)⑵淝谐善瑫r，由于損壞了細胞，又暴露在空氣中，加速了它的變色。在天然條件下開始變色完全是由于酶作用。而在加工過程由于煎煮使酶鈍化后，則是由于其暴露于空氣而繼續(xù)氧化變色了。土豆的氧化變色是由于O-二羥苯酚氧化亞鐵離子螯合物形成一個有色的三價鐵離子螯合物。
由于需要廣泛控制食品變色，而上述硫制劑又有一些嚴重缺點，使人們以巨大的興趣揭示其它能代替硫制劑的控制變色劑。用于諸如土豆及土豆制品等極易變色食品的加工。由于這些食品復(fù)雜的性質(zhì)，變色快，本身味道淡穩(wěn)定不住添加劑的味道，使得很難找到一種滿意的無毒控制變色劑。
根據(jù)本發(fā)明，將低酸熱敏食品與糖醛酸及其內(nèi)酯混合物結(jié)合，優(yōu)選的是與葡萄糖醛酸及其內(nèi)酯混合物結(jié)合。通過在低酸食品中加入糖醛酸或一種糖醛酸前體，優(yōu)選的是加一種它們的內(nèi)酯，使pH達到4.6或更低，從而使低酸熱敏食品可以工業(yè)化滅菌或裝罐時得到既能穩(wěn)定貯藏又保持食品天然香味，質(zhì)地和(或)色澤，并與新鮮家庭烹調(diào)的食品相似又沒有通常加工食品的泡菜(酸)味，澀味，辣味。用本發(fā)明的方法，當(dāng)食品放置在內(nèi)襯有釉質(zhì)的金屬容器中滅菌時，容器腐蝕和溶解的鐵離子都明顯地比用其它酸時少，所得食品也比用其它方法更具天然味道和耐貯存。
據(jù)據(jù)本發(fā)明，將酸如糖醛酸及其內(nèi)酯的混合物，在熱處理前，處理時或剛剛處理后的某一時刻一次加到低酸食品中使pH降到4.6或更低，優(yōu)選的是將在容器中鹽漬或糖漬食品加入糖醛酸及其內(nèi)酯混合物。也可幾次加入，例如兩次加入。第一次在熱處理前如則收獲后，最好在還未明顯變色前用上述混合物洗、浸、泡以防止、抑制、延遲變色，使食品pH降到約4.6。然后在熱加工時用一定量，最好是相對少量的糖醛酸及其內(nèi)酯混合物加入鹽中，進一步降低容器內(nèi)加工食品的pH，使其維持4.6或更低。
本發(fā)明的首要目的是使低酸熱敏食品可在低于通常溫度和時間情況下熱處理滅菌，又不失天然食品的色、香味和質(zhì)地。這里所說健康食品的意思是家庭烹調(diào)食品，即食品加工適度，使其更好吃又不失原來的營養(yǎng)成分。
本發(fā)明的另一目的是改變熱處理低酸熱敏食物所需的溫度和時間(意味著與通常一樣時間但溫度較低或用同樣的溫度減少加熱時間，或二者都降低)，而食品質(zhì)地和(或)顏色都改變不大，保存著天然味道。既不會有加工時加的諸如醋酸，檸檬酸引起的酸味、澀味，又能避免加工時間長引起的其它怪味。
本發(fā)明還有一個目的是提供在容器中加酸及其內(nèi)酯熱處理低酸食品的方法，優(yōu)選的是葡糖酸及其內(nèi)酯，其中的酸可降低處理食品的pH到4.6或更低。從而可以降低熱處理時溫度和時間，與不加該酸熱處理的食品相比大大改善了處理后食品風(fēng)味，使其不會具有加通常的醋酸，檸檬酸、乳酸、蘋果酸、磷酸和酒石酸所殘留的酸澀味。
還有一個與上述有關(guān)的目的是加葡糖酸及其內(nèi)酯-葡糖-δ-內(nèi)酯，葡糖-γ-內(nèi)酯使其pH達4.6或更低時，梭狀肉毒桿菌孢子將不能發(fā)芽和長成有毒的營養(yǎng)型。
再一個目的是用本發(fā)明的酸性混合物可控制低酸食物處理時變色，例如已證實土豆變色是由于某些物質(zhì)被酶和(或)氧化降解。
另一相關(guān)目的是用本發(fā)明酸性混合物作為對人安全的防變色劑-硫制劑的替代物。
本發(fā)明中還涉及加入酸性混合物的步驟，可以以兩步或多步加入，先在加熱滅菌前給土豆等蔬菜去皮切片后立即加入以預(yù)防，延遲，逆轉(zhuǎn)其變色，熱處理前，處理中或之后第二步加入以降低pH值到4.6。多步加入既可降低熱處理溫度和時間又能保持其色、香、味。
本發(fā)明也提到在加工前，加工時或之后加酸混合物以提供能抗變色的加工食品。
本發(fā)明再一優(yōu)點是在熱處理后可得到一個比通常清徹得多的鹽水，使罐頭食品的干物重增加。
根據(jù)本發(fā)明熱處理的食品營養(yǎng)價值比通常的高，特別是對熱敏食品，更能保持其營養(yǎng)成分。
本發(fā)明熱處理時的容器不易腐蝕，使食品少含從容器中酸作用下產(chǎn)生的鐵離子。
從圖可進一步看到用優(yōu)選的糖醛酸前體，葡糖醛酸內(nèi)酯(GDL)加工一些低酸食品時改變了熱處理所需溫度和時間。每圖中右邊的曲線表示在pH中性加熱滅菌不用葡萄醛酸及其內(nèi)酯混合物，所需時間和溫度都較高，使得產(chǎn)品質(zhì)地變軟和(或)變色。左邊的曲線表示加葡糖醛酸-δ-內(nèi)酯，使pH達4.6或更低，所需溫度和時間大大降低。用本發(fā)明方法加工食品，很多食品都保持了新鮮或如家庭烹調(diào)的食品一樣的質(zhì)地、顏色。把糖醛酸及其酯結(jié)合使用時，加工的食品味道不太酸，而只加酸熱處理食物時，無論加熱時間長短溫度高低味道都無法比擬。
優(yōu)選的酸/內(nèi)酯混合物是糖醛酸/及其內(nèi)酯，最好的是葡萄糖醛酸及其δ-內(nèi)酯和γ-內(nèi)酯。在用葡萄糖醛酸δ-內(nèi)醛前體加工低酸化合物時，當(dāng)它與食品中水接觸時，GDL水解成葡萄醛酸及其內(nèi)酯的平衡混合物，將GDL加到加工食品容器中的諸如鹽水和糖水的水溶液中，可分多步加入。
圖1到圖7表示熱處理滅菌低酸熱敏蔬菜所需溫度和時間，右邊曲線為未加酸的通常加熱條件，即未加GDL，而左邊的曲線是用本發(fā)明的GDL前體熱處理所需溫度和時間。
根據(jù)本發(fā)明使消費者可以得到一般罐頭食品不能得到的加工食品。因為罐頭食品改變了其質(zhì)地，色澤和(或)香味，消費者不喜歡。
人們發(fā)現(xiàn)將低酸食品與糖醛酸及其內(nèi)酯結(jié)合進行熱加工不僅使工業(yè)滅菌時所需時間和溫度降低，味、色和質(zhì)地也不會因無酸時所需的高溫而改變。加酸熱處理時食品不會有焦糖味，但仍有微酸味。但當(dāng)用酸及其內(nèi)酯混合物時，食品就不會有只用諸如醋酸、檸檬酸、乳酸、蘋果酸、磷酸和酒石酸時產(chǎn)生的明顯的刺激味、澀味、酸味(或泡菜味)。糖醛酸用量足以保證食品平衡pH降到4.6或更低，最好達到4.3到4.6。
本發(fā)明的糖醛酸可通過例如糖或醛糖氧化得到，雖然用五碳糖也可以，但優(yōu)選的是用六碳糖。六碳糖制備的酸諸如，塔龍酸、半乳糖酸、艾杜酸、古羅糖酸、葡糖醛酸、甘露糖酸、阿卓糖酸、阿洛糖酸、(雖然除葡糖醛酸外其它均為工業(yè)上不能得到的)。這些酸分別由它們的醛糖-塔龍?zhí)恰肴樘?、艾杜糖、古羅糖、甘露糖、葡糖、阿卓糖和阿洛糖。含五個碳原子的糖是木糖、來蘇糖、阿拉伯糖和核糖。本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員將懂得其它能形成其內(nèi)酯的混合物，只要它能起到本發(fā)明述及的目的和作用，降低pH，使加工食品無酸味的都在本發(fā)明范圍之內(nèi)。
任何將糖醛酸及其內(nèi)酯處理低酸食品結(jié)合適當(dāng)方法和材料均可采用。酸可直接加入食品(當(dāng)它與食品中水分接觸時將轉(zhuǎn)化為該酸及其內(nèi)酯混合物)，但由于人們不知道用晶體形式或食用糖醛酸，所以這種方法還未廣泛使用。葡糖醛酸就是一例。這些酸可以工業(yè)用水溶液形式得到，它含約50%(重量比)葡萄醛酸。這些酸的水溶液是葡糖醛酸及其內(nèi)酯δ-內(nèi)酯和γ-內(nèi)酯的平衡混合物。葡糖醛酸有一種溫和酸味。
應(yīng)用葡糖醛酸及其內(nèi)酯的優(yōu)選的方法是將食物與葡糖醛酸前體結(jié)合。該酸的前體即一種加到酸中與低酸食物結(jié)合的一種液體材料或化合物，當(dāng)該酸與食物中水接觸時，將部分轉(zhuǎn)化成其內(nèi)酯，形成該酸及其內(nèi)酯共存物，可用酸的前體包括它們的內(nèi)酯本身(它們可被稱為潛在酸，因為它們在水中水解形成或酸及其內(nèi)酯的混合物)，這些內(nèi)酯混合物和與一些強酸結(jié)合的該酸的鹽。例如常用的優(yōu)選的葡糖醛酸前體包括葡糖醛酸-δ-內(nèi)酯，γ-內(nèi)酯，這些酯混合物和與強酸鹽酸結(jié)合的葡糖酸鹽。目前，最好的前體是葡糖醛酸-δ-內(nèi)酯(GDL)?？傻玫綗o味的食用白色粉末，有甜味。GDL的食用溶液也可以工業(yè)生產(chǎn)和應(yīng)用。GDL是葡糖醛酸一種內(nèi)酯，水解時可以生成葡糖醛酸。當(dāng)GDL與鹽水或低酸食物中水結(jié)合時發(fā)生水鮮。葡糖醛酸-δ-內(nèi)酯水解生成含約55%到約60%(重量比)葡糖醛酸和約45%到約40%其δ-內(nèi)酯和γ-內(nèi)酯混合物的平衡混合物。水解時酸形成率受溫度，pH值和溶液濃度的影響。其δ-內(nèi)酯比γ-內(nèi)酯水解的迅速。缺少熱量時，水解慢。加熱鹽水可加速水解反應(yīng)，這是優(yōu)選的方法。加熱食品也是起同樣的作用。用糖醛酸例如葡糖醛酸及其內(nèi)酯可得到最優(yōu)結(jié)果。因此，本發(fā)明通過熱處理，迅速發(fā)生水解使食品迅速徹底地酸化。
用與強酸結(jié)合的鹽的例子有鈉鹽、鉀鹽和鈣鹽。具體說如葡糖酸鈉、葡糖酸鉀和葡糖酸鈣。這里說的強酸是可與酸式鹽反應(yīng)，提供足夠的氫離子，在低酸食品中形成需要的糖醛酸及其內(nèi)酯。這樣的酸如鹽酸。當(dāng)然，根據(jù)本發(fā)明強酸類型、加入量及加入方式都不會使低酸食物產(chǎn)生刺激味，澀味和酸味。如果鹽酸用作強酸，它將全部被轉(zhuǎn)化，不殘留，只以一些鹽形式存在。
下面將用一些GDL前體處理不同低酸食品為例說明本發(fā)明。每個例子的食品均裝在兩個內(nèi)襯有機高分子涂料的金屬罐頭盒303×406(即3-3/16英吋直徑，4-6/16英吋高)中。所有pH值均處平衡態(tài)。加熱后一周內(nèi)開罐，比較不同方法加熱的兩種產(chǎn)品。
平衡態(tài)pH意思是產(chǎn)品的氫離子濃度的負對數(shù)，根據(jù)CFR114.80(a)(1)，(2)和CFR114.90，都列在參考資料中，加熱都不足24小時。
調(diào)味食鹽以一定量加入不是本發(fā)明所必須的，對比的各種蔬菜均加入食鹽。比較的兩種產(chǎn)品加鹽量是一樣的。
例1在美國，瓜片罐頭是有限的，特別是在南方，以約240°F下加熱40分鐘或與其相當(dāng)?shù)臅r間和溫度滅菌，產(chǎn)品的質(zhì)地很差(軟化或成糊狀)，顏色變暗，還有一股過熟或焦糖味。因此，產(chǎn)品無法為廣大消費者接受。
在一系列試驗中，將剛收獲的南瓜(yellow squash)按常規(guī)洗凈，切片，每片半英吋厚，在200°F水中煮5分鐘(這是為抑制酶活性)，然后放入冷水。將上述處理的南瓜片裝罐，(每罐11.6)，加75谷重的鹽片，再用含GDL鹽水裝滿罐頭盒，鹽水的pH低于4.6，達約4.3。(見GDL的樣品表Ⅰ)。將28.6克GDL加到了開水中配制GDL溶液，用不含GDL的鹽水裝滿對照罐頭盒(見參考例樣品，表Ⅰ)。在裝入罐盒前，將鹽水在190°F加熱。加熱GDL鹽水可降低將GDL水解成葡糖酸及其內(nèi)酯所需的時間，也降低使pH降到所需值的時間。雖然這步不是必須的，但它仍是工業(yè)生產(chǎn)時優(yōu)選的方法。將罐頭密封下封蓋，然后熱處理。根據(jù)本發(fā)明將加入GDL的樣品罐頭在220°F下滅菌15分鐘，加熱后的南瓜片質(zhì)地仍然很硬而且可用于家庭烹調(diào)。它沒顯示對照樣品的變色和軟化。
本例說明了加GDL的罐頭瓜片降低加熱時間和溫度仍達到滅菌要求。時間與溫度變化的范圍示在圖1。當(dāng)加熱含GDL的樣品滅菌使其罐中心溫度(CCT)達205°F時，與圖1相當(dāng)其滅菌值為F＝0.02，而右邊不含GDL樣品其滅菌值F0＝3.7。右邊加GDL的曲線與左邊曲線相比，時間降低了，對蔬菜在220°F時大約降低3小時。
本發(fā)明各圖中右邊曲線的時間溫度參數(shù)基于某一產(chǎn)品的特定加熱滅菌值(F0)，該值這里是相當(dāng)于在250°F時所需的時間，該值下滅菌使產(chǎn)品能穩(wěn)定地保存，然而它取決于容器類型和大小，食品類型和大小等等?？蓞⒖肌肮揞^食品加工計算法”(copyright 1967，Amorican Can Company，美國罐頭公司技術(shù)服務(wù)出版公司)。可用它為標準進一步由本領(lǐng)域技術(shù)人員計算。該F0值越高，則熱加工越劇烈。一般來說，pH值越低，加熱滅菌的劇烈程度越低。
本領(lǐng)域的專業(yè)人員可通過計算，根據(jù)產(chǎn)品、熱方式等等條件確定罐頭中心的滅菌值。(用上述計算法)。對從沒有工業(yè)滅菌過的產(chǎn)品和還未建立起加熱特征的產(chǎn)品，推薦使用如本發(fā)明受讓人這樣熱加工權(quán)威所建立的滅菌值，從而使工業(yè)滅菌產(chǎn)品能達到一個平衡的pH值。使所有平衡pH值達到4.6或低于4.6的產(chǎn)品，都可用205°F的工業(yè)滅滅菌值，如果想用低于205°F，必須向上述權(quán)威人士咨詢，從而確定什么溫度可以達到足以滅菌的目的。
在罐頭封閉前可向罐內(nèi)插入一個熱電偶來測定罐頭中心溫度(CCT)。這里CCT是指容器內(nèi)食品加熱最慢部分的溫度，它取決于食品本身，因此不一定就是容器的中心部分。
下面的表Ⅰ將本例與常規(guī)加熱瓜片方法比較，后者在約240°F時需加熱40分鐘達到工業(yè)滅菌要求。
表Ⅰ對照樣品 加GDL樣品加熱滅菌溫度(°F) 240 220加熱滅菌時間(分) 40 15罐頭中瓜片的pH 5.6 4.3質(zhì)地(罐頭制品) 非常軟 硬顏色(罐頭制品) 暗黃 亮黃味道 焦糖味 接近新鮮家庭烹調(diào)味鹽水的澄清度 輕度混濁 澄清從表Ⅰ可看出，用本發(fā)明方法所需溫度降低20°F，時間減少25分鐘，即減少62.5%。
例2將例9所述制備GDL樣品的方法用于處理zucchini，將其洗凈，切成半英吋厚的片，在沸水中加熱5分鐘，再用冷水沖洗。用23克GDL加到2升水中加熱到190°F。每罐頭內(nèi)加一片重75谷重的鹽，每罐的內(nèi)含物重11.6唡。一部分罐頭用190°F含GDL鹽水裝滿罐盒，使其pH降至4.6以下即4.3。(作為表Ⅱ的GDL樣品)。對照樣品只是鹽水中不加GDL，其余處理一樣。下面表Ⅱ比較;兩種不同熱處理條件及其結(jié)果。
表Ⅱ?qū)φ諛悠? 加GDL樣品熱處理溫度(°F) 240 220熱處理時間(分) 40 15罐中zucchini的pH值 5.6 4.3質(zhì)地(罐內(nèi)產(chǎn)品) 很軟 硬顏色(罐內(nèi)產(chǎn)品) 欖橄綠 欖橄綠味道 焦糖味 接近家庭烹調(diào)味鹽水澄清度 輕濁 澄清通過圖2發(fā)現(xiàn)加GDL可降低滅菌值(F0＝0.02)，而右邊未加GDL F0＝3.7。鹽水中加GDL，zucchini的起始溫度為100°F時，在220°F滅菌15分鐘就可達到工業(yè)滅菌要求，而對同樣起始溫度樣品，用常規(guī)方法熱處理需要3小時20分鐘。
從表Ⅱ資料看與加工南瓜一樣，本發(fā)明的方法與常規(guī)方法比可大大改善加工品質(zhì)地。過去zucchini必須與蕃茄放在一起使pH達4.6或低于4.6時才能穩(wěn)定保存。蕃茄味蓋住了zucchini的味道。本發(fā)明的方法可以單獨罐裝zucchini，而且味道接近家庭烹調(diào)食品。
本例還說明對綠色蔬菜不必為保留綠色而加GDL。因為pH低于7時葉綠素就已經(jīng)開始降解了。然而例2中zucchini用兩種方法處理都是橄欖綠色。
例3用例2方法處理剝皮的胡蘿卜，將其洗凈，切成小于四分之一英吋厚的薄片。放在190°F水中煮4分鐘，再用冷水沖洗，將27克GDL加入3升水，在約190°F時制成GDL鹽水。將75谷重的鹽片加入每個罐頭中。先在罐盒裝入胡蘿卜片(內(nèi)含物重10唡)。再注入GDL鹽水。對照樣品不加GDL。然后封罐，熱處理。表Ⅲ為處理條件與結(jié)果的比較。
表Ⅲ對照樣品 加GDL樣品熱處理溫度°F 240 220熱處理時間(分) 30 11.0胡蘿卜片的pH 5.3 4.1質(zhì)地(罐內(nèi)產(chǎn)品) 軟 硬、脆顏色(罐內(nèi)產(chǎn)品) 深橙色 亮澄色味道 焦糖味 接近家庭烹調(diào)味鹽水澄清度 微濁 澄清如表Ⅲ所示，本發(fā)明方法處理的胡蘿卜在質(zhì)地、顏色和(或)味道上明顯優(yōu)于不加GDL的對照樣品。
圖3表示在CCT205°F時由無GDL曲線的滅菌值(F0)3.5移向左邊加GDL的曲線，滅菌值為F0＝0.01。
例3A胡蘿卜分兩步處理，第一步先暴露在高壓蒸氣中，再浸在沸水中片刻，然后切成3/8吋厚的片。
將胡蘿卜片人工裝罐，內(nèi)含物重10.4唡。將147.6克GDL加入6加侖1.5%的食鹽中。對照樣品不加GDL，裝罐時鹽水溫度為180°F。
封罐，在220°F下加熱14分鐘以達到滅菌目的，對照罐在255°F下加熱19分鐘方可滅菌，條件與結(jié)果示在表Ⅲ。
表ⅢA對照樣品 加GDL樣品熱處理溫度°F 255 220熱處理時間(分) 19 14罐內(nèi)胡蘿卜pH值 5.3 4.4將處理后產(chǎn)品攪拌用Hunter比色計測定兩種樣品的顏色，如表ⅢB所示GDL樣品比對照樣品亮12%，更接近橙色(即紅和黃色均高于對照)。
表ⅢB Huner比色計所得值＊項目 L a bGDL樣品 55% 33.0 29.0對照樣品 43% 29.1 28.2＊L＝亮度(%＝黑色，100%＝白色)a＝紅色/綠色 C+＝紅色，O＝灰色，-＝綠色)b＝黃色/蘭色 C+＝黃色，O＝灰色，-＝蘭色)例4將采收的蘆筍尖洗凈切成四吋長的段。將其人工裝入金屬罐頭盒，放在180°F水中加熱3分鐘，然后用冷水沖洗。將筍段裝入罐盒(211×400型)中，每盒6.1唡，將含1%GDL，0.3%檸檬酸和1%食鹽的水溶液加熱到180°F，然后分別注入罐內(nèi)，使其內(nèi)含物平衡pH低于4.6，即達4.3。由于蘆筍緩沖能力很高，故必須加入0.3%檸檬酸，使它與GDL一道抵消蘆筍的緩沖能力，使其pH能達到4.6以下。將含1%食鹽的水溶液加熱到180°F，注入表Ⅳ所示對照樣品中。該食鹽液不含GDL和檸檬酸。含GDL樣品在220°F下加熱13分鐘即可達到滅菌要求，加工品質(zhì)地硬，保持了筍段的完整。而對照樣品在248°F加熱23分鐘才能達到滅菌要求，加工品又軟又脆弱。但兩者顏色無大差別。加GDL樣品味道遠優(yōu)于對照。
本例進一步說明加GDL降低蘆筍熱滅菌所需溫度和時間。圖4表示了降低的程度，由右邊曲線沒有GDL時滅菌值F0＝2.8轉(zhuǎn)向左邊曲線，即含有GDL時罐頭中心溫度205°F，相當(dāng)滅菌值F0＝0.01。
表Ⅳ對照樣品 加GDL樣品加熱處理溫度°F 248 220加熱處理時間(分) 23 13罐頭內(nèi)蘆筍的pH值 5.5 4.3質(zhì)地 軟糊并成碎塊 硬而完整顏色 欖橄綠 欖橄綠味道 過烹調(diào)味道 微酸鹽水澄清度 混濁 澄清圖4A表示使蘆筍段(沿著筍切成1-1/2吋的段)達到工業(yè)滅菌要求的溫度與時間曲線，由右邊的無GDL時滅菌值F＝2.8移向左邊曲線，滅菌溫度為205°F，相當(dāng)滅菌值0.005。
例5將花椰菜洗凈，切成約2吋左右的塊，在200°F蒸3分鐘，再在冷水中沖洗。將26克GDL和44克食鹽加入1加侖的水，將該鹽水加到130°F。將花塊裝入罐盒(每罐重9唡)，再將加熱的鹽水注入罐內(nèi)。GDL使平衡pH降至4.6以下，即4.4。
不制備對照罐，因為按常規(guī)加熱滅菌得到的花椰菜感觀性質(zhì)太差，所以沒必要與它比較了。人們也注意到花椰菜是一種不制罐頭的蔬菜。
將用GDL處理的罐頭花椰菜密閉封罐，用本發(fā)明方法將其在220°F加熱4分鐘。所得加工品花塊很硬，接近新鮮菜花，優(yōu)于冷凍菜花?；▔K的完整性也優(yōu)于用水煮的菜花。加熱后24小時開罐，花塊仍是白色的。但兩周后開罐呈微粉紅色。這是由于在加工各環(huán)節(jié)它都可能從容器中攝取了微量的金屬(如鐵)，所以加諸如EDTA的螯合劑可抑制變粉紅。罐中鹽水也是澄清的。
圖5表示通過連續(xù)攪動加熱(7.5轉(zhuǎn)/分)達到工業(yè)滅菌花椰菜的目的。右邊曲線表示不加GDL時滅菌值F0＝6.0，向左邊轉(zhuǎn)移，即在罐頭中心溫度205°F加熱，滅菌值F0＝0.03。
例6將剛收獲的南瓜洗凈，切片、水煮片刻，裝入211×215多層硬塑料容器。內(nèi)含物重5唡。將25.5克GDL和35克食鹽加入3升水，加熱至180°F，制成鹽水。將熱鹽水注入容器內(nèi)，內(nèi)含物平衡pH低于4.6，即4.2。封罐，按本發(fā)明方法加熱滅菌，所需溫度為220°F，時間為15分鐘，所得南瓜加工品與表Ⅰ所示的例1加工品的性質(zhì)相同。所用硬塑容器是多層結(jié)構(gòu)。即包括對濕度敏感的載氧聚合物的內(nèi)層和結(jié)構(gòu)聚合材料的外層，以及粘性聚合物的中層。中層含干燥劑，這在美國專利No.4，407，897中已揭示。
圖6表示達到工業(yè)化滅菌南瓜片所需溫度與時間的曲線，右邊表示不加GDL時滅菌值F0＝3.7，而加GDL時移向左邊曲線，即加熱溫度為205°F，相應(yīng)滅菌值F0＝0.01。
盡管人們在食品加工方面做大量努力，但對罐裝谷物，例如，稻米飯就不適用，因為這樣加熱會使米粒粘結(jié)。而且又不易從罐盒中取出。此外，米飯還會由于加熱變褐色。由于罐頭盒由三片鐵皮組成(有一個邊縫)，靠近邊縫的米飯極易變色，而且高壓滅菌會使米飯沒有味道和香味。
人們發(fā)現(xiàn)用本發(fā)明的方法，由于加熱滅菌條件溫和，上述大多缺點沒有或不明顯了。下面就是加工白飯的例子。
例7將兩種白飯，長粒米和Cal Rose米分別裝入303×406未加蓋的罐頭盒中，步驟是取150克兩種未處理的干稻米加15毫升植物油，然后分別裝入罐盒。加油是防止米飯彼此粘結(jié)，及防止熱處理和貯存時飯粒聚集。油也可使米飯容易從罐頭盒中取出。在裝長粒稻米的容器中加175毫升含1%GDL的鹽水溶液，而在Cal Rose稻的容器中加150毫升含1%GDL的鹽水溶液。所有容器都被封閉并在215°F連續(xù)攪動加熱20分鐘(4轉(zhuǎn)/分)，罐頭中心溫度達到205°F，罐內(nèi)含物pH均降至4.6以下，長粒米為4.5，Cal Rose米為4.34。攪動加熱可使容器內(nèi)頂部到底部pH均一。
由于工業(yè)滅菌的米飯很干燥，在測pH時要每毫克米加1毫升水使其成糊狀。即加等重pH為5.94的蒸餾水到米飯中。不加水的比加蒸餾水的pH要高。加蒸餾水測得pH的最小安全系數(shù)為0.1。安全系數(shù)是通過經(jīng)驗得到的。含1%GDL溶液與pH為5.69的蒸餾水為1∶1時，pH為5.69，稀釋液的pH將升高0.14到0.15pH單位。
熱處理所得的白飯都很松軟，易于從罐內(nèi)取出。飯粒也不聚集。其味道和顏色都與家庭烹調(diào)的相似。米飯也不變色。
本發(fā)明方法不僅適用于白飯，也適用于用米飯作的其它食品，如炒飯、菠菜飯。做炒飯時要將白飯與諸如芹菜、雞蛋、蝦仁、火腿肉、洋蔥、醬油和其它調(diào)味品混合。而做菠菜飯時，將白飯與蕃茄汁，青椒，洋蔥、肉等混合。人們發(fā)現(xiàn)，作這些食品時放GDL同時再加少量檸檬酸可抵消配方中稻米以外材料的緩沖作用，使pH能降到4.6或4.6以下。
例8將整個的紅玫瑰土豆(大約1到1/2英寸直徑)洗凈，剝皮，并裝入金屬容器中，每個容器裝大約290～300克。每罐放入一片775谷重的食鹽片，再注入200毫升含1%GDL的鹽水。鹽水是在室溫下即70°～80°F下配制和注入的。結(jié)果，罐內(nèi)食物的平衡pH降到4.6以下，即達4.3。封罐，在215°F下攪動加熱(用Steri tort裝置，以4轉(zhuǎn)/分)19分鐘。加熱后土豆的質(zhì)地是硬的，與家庭烹調(diào)的土豆差不多，而用常規(guī)加熱方法加工的土豆放久了就會變質(zhì)。用GDL加工的土豆呈白色，而市售的通常加工的土豆則變色，呈微黃色，用GDL加工的土豆也保持家庭烹調(diào)的風(fēng)味，而市售的則沒有這種風(fēng)味。
用本發(fā)明方法時，將土豆剝皮更好些。因為不剝皮，皮就會成為酸化的障礙，使其難以降低平衡pH值到4.6以下。
試驗中發(fā)現(xiàn)不剝皮的土豆用上述鹽水處理時pH在4.6左右繼續(xù)了24小時，甚至有的在七周之內(nèi)都未達到應(yīng)有的平衡pH值。如果用土豆皮未充分成熟的嫩土豆，GDL酸化過程也很迅速。在皮上打孔或擦破皮都有助于酸化。
本發(fā)明應(yīng)用于熱敏食品特別成功。例如水瓜類在質(zhì)地、顏色、香味和味道諸方面對熱非常敏感。現(xiàn)在通常用冷藏方式加工它們，雖然也試圖滅菌制罐頭，但均未成功。因為滅菌條件太劇烈了例如對甜瓜，用通常方法加熱使瓜質(zhì)地變欺，顏色變暗，味道完成改變，人們無法接受。然而用本發(fā)明的方法可解決上述問題。下面的例子就是加工甜瓜。
例9將新鮮甜瓜切成球狀塊。將300克甜瓜塊裝罐，再加入50克干蔗糖，使其Brix值為18°～19°，每罐注入130毫升含1%GDL和0.5%檸檬酸的鹽水?？墒箖?nèi)含物pH降至4.6以下，即4.3。封罐，用本發(fā)明方法215°F攪動加熱10分鐘(用滅菌釜裝置4轉(zhuǎn)/分)，使其罐中心溫度達205°F。加工品質(zhì)地雖稍變軟但接近鮮瓜，可為公眾接受。顏色也變化不大。只是失去些香味，且由于加蔗糖味道比鮮瓜甜些。
例10將鮮甜瓜切成大塊，把300克甜瓜塊裝入金屬罐頭盒。注入160毫升含24%蔗糖，1%GCL和0.5%檸檬酸的溶液，使其Brix值達12°～13°。再以1升溶液加入1.5毫升的比例加入一種天然甜瓜香味劑，它的商品號為№135～31492，SP57F，T，-3404，于1984年11月20日問世，是由International Flavors and Fragr-ances Inc.銷售的。將這種溶液在室溫下(70°-80°F)注入罐內(nèi)，使內(nèi)含物平衡pH降至4.6以下，即在4.3～4.4之間封罐，在215°F下攪動加熱10分鐘(用滅菌釜，4轉(zhuǎn)/分)，使罐頭中心溫度達205°F、產(chǎn)品質(zhì)地稍變軟，但仍接近鮮瓜，能為公眾接受。顏色無大變化，香味和味道優(yōu)于例9產(chǎn)品，比它更接近鮮瓜。
例11重復(fù)例10各步，只是不加天然甜瓜香味劑，結(jié)果基本與例10產(chǎn)品相同，只是香味和味道不如例10產(chǎn)品。
對罐頭盒腐蝕試驗為試驗GDL(即通過GDL水解得到葡萄醛酸)對金屬罐頭盒腐蝕，用食醋作比較。將鮮胡蘿卜剝皮，洗凈，在40°下貯存一夜，次日將胡蘿卜片在190°下水中蒸4分鐘，然后裝罐。每罐裝10兩，再放入一片75谷重的食鹽片。
將27克GDL加入3升熱水制成含GDL鹽水。將360ml白醋加入3升熱水配制食醋溶液。罐內(nèi)分別注入GDL鹽水或食醋液。在7時機械真空裝置內(nèi)封罐。
對照樣品在240°F加熱30分鐘，GDL和食醋樣品在2 220°F下加熱10分鐘(見表Ⅴ)。
所有罐頭均貯存在室溫下。10個月后，用原子吸收法分析鐵離子含量。結(jié)果示在表Ⅴ。要提出的是本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員認為鐵離子大于20-25ppm時才視為差異顯著。
表Ⅴ對照 食醋 GDL熱處理溫度°F 240 220 220熱處理時間(分) 30 11 11貯存時間(月) 10 10 10貯存溫度(在同一室內(nèi)測定) 室溫 室溫 室溫pH 4.94 4.39 4.02胡蘿卜中含鐵(ppm) 4.85 35.3 10.18目測罐頭盒也證實了分析結(jié)果，裝含GDL樣品的罐頭盒僅在壁上部有淺腐蝕痕，而裝含醋樣品的罐頭盒壁到處有腐蝕痕，壁上部有深痕。對照罐頭沒發(fā)現(xiàn)腐蝕。
因此，本發(fā)明另一個優(yōu)點是由于用GDL降低了加熱溫度從而減小對金屬罐頭盒的腐蝕。
上面介紹的例子，特別是用本發(fā)明方法加工的低酸熱敏蔬菜，目前在市場上還沒有，這些產(chǎn)品可擴大市場銷路，因為過去的罐藏蔬菜受到限制或還沒有大量銷售。本領(lǐng)域的專業(yè)人員可將本發(fā)明方法用于其它低酸食品，例如其它瓜類、西葫蘆、茄子、辣椒、stir-fry和中國白菜、洋白菜、寶塔菜、芹菜、豆類(包括白扁豆、菜豆、青豆、蘭湖豆、扁豆、綠豆等)，菜豆食品(如菜豆沙拉)，干豆食品(如烤豆、辣豆)、蘑菇、玉米、橄欖、洋蔥、豌豆和甜菜。本發(fā)明方法還可可用于湯、燉煮的蔬菜或肉類、未烤的無酵素面團制品及其它含低酸蔬菜。
例12將5/8吋長，直徑1/8吋含水12.3%的彎曲狀意大利通心粉在190-200°F水中煮10分鐘，使其含水量增至50%，再用冷水沖洗。將28克GDL和40克氯化鈉加入4升水中(或含0.7%GDL和1.0%食鹽的溶液中)，加熱到約190°F。將煮過的通心粉裝入金屬罐頭盒(300×407)，內(nèi)裝6兩通心粉。一些罐頭盒注入160°F的GDL/食鹽水，使內(nèi)含物平衡pH降至4.6以下，平均為4.2。其它罐盒注入1%同樣溫度食鹽溶液。封罐，然后在蒸餾室中熱處理。下面表ⅤA表示與對照樣品比較的熱處理條件和結(jié)果。
表ⅤA對照樣品 GDL樣品熱處理溫度°F 250 220熱處理時間(分) 20 9罐內(nèi)通心粉pH 6.4 4.2質(zhì)地 糊狀，粘，松弛 硬，有彈性顏色 淡灰色 白色味道 像過熟的淀粉制品 接近家庭烹調(diào)，無酸味例12和表ⅤA表明用本發(fā)明方法加熱的通心粉與對照無GDL相比大大改善了質(zhì)地，顏色和味道，并降低了滅菌溫度和時間。圖6A表示其滅菌值的變化范圍，由右邊曲線不加GDL的滅菌值F＝6.0移向左邊，罐頭中心溫度為205°F，其滅菌值降為F＝0.01。
例12和表ⅤA表明本發(fā)明也適用于面團食品，即面團本身諸如，彎曲通心粉，意大利實心面條和寬面條等及面團制品，即面食品與蔬菜，蕃茄、奶酪、肉、禽肉、海產(chǎn)品混合(如肉未蕃茄汁寬面條，實心面條和肉園，通心粉和奶酪、意大利餃，面食沙拉，蝦仁沙拉)，加或不加調(diào)味汁及其它調(diào)味品。例如加熱混有蔬菜的面食品時，可降低滅菌溫度和時間，這是因為蔬菜在含約0.5～1%GDL鹽水中滅菌時，平衡pH降到4.6以下，從而改善產(chǎn)品的感觀性質(zhì)。
本發(fā)明方法的另一個優(yōu)點在于還能將食品置于大型容器中滅菌而不影響產(chǎn)品質(zhì)量。迄今為止，當(dāng)?shù)退崾称吩谥T如603×700型的大型容器內(nèi)滅菌時質(zhì)量比在小容器中下降的更嚴重，其原因是需要更長時間才能使容器中心溫度達到滅菌溫度。本發(fā)明能降低時間和溫度參數(shù)，從而改善大容器中產(chǎn)品的質(zhì)量。圖7表示在603×700金屬容器中加熱的參數(shù)曲線。右邊為沒有GDL參于下滅菌值Fo＝4.2，加GDL后可在容器中心溫度達205°F時滅菌，其滅菌值降到0.012。比較圖3和圖7，參數(shù)下面表Ⅵ，可看出表7的兩條曲線都移向圖3到圖7的右邊，即在特定溫度下加熱滅菌時間需要加長。圖7右邊曲線(即不含GDL)比左邊曲線在低溫下移動的更大，這說明加GDL特別對在大型容器內(nèi)滅菌更有利于保持產(chǎn)品質(zhì)量。
表Ⅵ提供了圖3和圖7的資料，表明加熱溫度為220°F時常規(guī)方法加工罐頭胡蘿卜的時間(即沒有GDL)用603×700型罐比用303×406型多46分鐘可達滅菌要求，但如果加GDL，就只增加9分鐘。而當(dāng)加熱溫度增加時加熱時間的差異會更小，因為在較高溫度下，所有罐頭加工時間都會縮短。
表Ⅵ鹽水中的胡蘿卜片加工時間(分)罐頭大小在220°F加熱 303×406 603×700 所需時間差無GDL 181 227 +46含GDL 13 22 +9在230°F加熱無GDL 85 87 +22含GDL 10 18 +8在260°F無GDL 16 27 +11含GDL 7 13 +6本發(fā)明另一優(yōu)點是酸化對防止，抑制，延遲和逆轉(zhuǎn)一些低酸食品的變色是有效的。特別是對一些水果，蔬菜和谷物變色及由于酶或(和)氧化反應(yīng)引起的土豆變色更為有效。將這些食品與本發(fā)明產(chǎn)酸物質(zhì)結(jié)合使用可維持食品新鮮的外觀及天然顏色。優(yōu)選的是用糖醛酸及其內(nèi)酯混合物的稀溶液。
所用酸活性的主要標志是使食品不變色，某些情況下如果顏色變了還會逆轉(zhuǎn)。這里用“結(jié)合”一詞是廣義的，即包括噴、浸、洗、煮和泡以及加在糖水、食鹽水中注入罐頭中。
下面將更充分解釋如果將本發(fā)明用于控制不同形式的土豆變色。當(dāng)然，它可以用于很多水果，蔬菜和谷物，因為它們含的某些成分一樣與加入的酸發(fā)生相似的反應(yīng)。本發(fā)明不局限于理論上，看來糖醛酸降低pH，有助于保存食品又不產(chǎn)生其酸味的可能的原因是該酸與其內(nèi)酯呈動態(tài)平衡，這個混合物提供逐漸釋放酸的源泉。酸是由酯水解得到的平衡的水解持續(xù)地提供酸。內(nèi)酯的甜味進一步緩和原有的酸度。
本發(fā)明推薦的其它酸是醋酸、丙酸、馬來酸、蘋果酸、乳酸、酒石酸和檸檬酸，但這些酸都不能形成內(nèi)酯。因此，這些酸都能比形成內(nèi)酯的糖醛酸酸味強烈。它們能給食物提供足夠的酸味，特別是在用量大時。
無論在蔬菜水果采收前后或在加工時，加工后用本發(fā)明加工介質(zhì)處理，例如在洗時，剝皮時，切片時，浸泡時或水煮時處理均可能有效。也可在食品熱處理前多次用本發(fā)明的酸/內(nèi)酯處理。當(dāng)食品在注入含酸/內(nèi)酯混合物鹽水中時也會有效。
為控制例如土豆等食品變色，最好將土豆與所選的達到平衡的酸/內(nèi)酯接觸，而且最好在剝皮或切塊(片)后處理，使其細胞能暴露在空氣中。其原因是這樣處理對逆轉(zhuǎn)變色或防止及抑制隨后加工步驟的變色很有效。但一般逆轉(zhuǎn)變色是困難的，所以最好處理剛剝皮的土豆，特別是剝皮或切塊(片)后立即處理。
當(dāng)將糖醛酸及其內(nèi)酯混合物用于食品使其pH降到4.6以下控制變色時，本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員都知道其用量與食品本身，產(chǎn)品的量，接觸面積，處理時間等有關(guān)，還與其密度，緩沖能力，需要保護時間，貯存環(huán)境有關(guān)。一般來說，用活性溶液浸泡土豆就足以控制變色，然而對另一些食品或應(yīng)用方法，就需要較長時間與酸/內(nèi)酯溶液接觸，例如較長時間浸泡或注入罐盒中。
一般用含0.1%到2%混合物的溶液即可控制變色，在這個幅度中應(yīng)用是沒有付作用的。低于0.05%的溶液太稀，效果不佳。高于5%，成本太高。一般在室溫下處理，即50℃下到70°F。然而高溫度下即高于110°F，以至180°F或更高，也可應(yīng)用。高溫下處理土豆可以使變色逆轉(zhuǎn)，人們還發(fā)現(xiàn)1%的葡萄糖醛酸及其內(nèi)酯在180°F時可使變色的生土豆塊(片)顏色逆轉(zhuǎn)回天然色。
下面的例13到16及相應(yīng)的表說明了本發(fā)明產(chǎn)酸物質(zhì)能有效地控制有代表性食品-土豆和蘑菇變色。例14到16也將進一步說明產(chǎn)酸物質(zhì)與食品結(jié)合。雖然優(yōu)選的是直接用在樣品上，也可一步注入罐內(nèi)的鹽水或糖水中或多步加入，例如將GDL用于(優(yōu)選的是加熱)水煮時，浸或泡時，或其它步驟加入。
例13將生的切成小塊的威斯康星土豆(pH5.6)暴露在空氣中30分鐘使其變色，然后將其手工裝入金屬罐(323×406)，每罐內(nèi)含物重10.3兩。將含少量氯化鈣的0.9%食鹽水加入表Ⅶ對照樣品，GDL樣品的鹽水中還含0.9%GDL封蓋，在表Ⅶ所示條件下在蒸餾室加熱。熱處理時起碼使罐頭中心溫度達205°F，而對裝在303×406罐盒的切小塊的土豆在pH4.5時，于220°F加熱需7分鐘才能滅菌，但通常條件加熱時間需要更長些(12分鐘)，因為試驗表明不予先水煮土豆塊，加熱7分鐘土豆制品仍然過脆，半生。
表Ⅶ對照樣品 GDL樣品加熱溫度°F 250 220加熱時間(分) 15 12罐內(nèi)土豆的pH 5.6 4.5質(zhì)地 稍軟，表面發(fā)粘 硬，表面不粘顏色 輕微棕色-白色 淡釜色-白色味道 如煮過的土豆 沒有煮過的味，也無明顯酸味鹽水 淡灰色 淡黃-白色檢查罐頭食品表明含GDL鹽水在加熱過程使變色的土豆逆轉(zhuǎn)回自然然色。GDL樣品質(zhì)地優(yōu)于對照，是硬質(zhì)的，而且無明顯的酸味通常用酸式亞硫酸鈉在裝罐前防止土豆塊變色，但本試驗樣品沒用亞硫酸鹽。放置一段時間，開罐后，對照樣品的鹽水較暗，呈淡灰色，而GDL樣品呈淡黃-白色。
例14將pH5.6白土豆剝皮，切塊，放在含0.2%GDL的200°F到212°F水中煮5分鐘，從而停止了酶活動，防止變色。煮后土豆的pH降至5.0到5.3。將10.3兩土豆塊裝入金屬罐盒(303×406)，將含0.7%GDL，0.9%食鹽和0.05氯化鈣的180°F鹽水注入罐。封蓋，在220°F加熱7分鐘使罐頭中心溫度達205°F。冷卻，測定pH為4.4到4.5。
對照樣品不用熱水煮，但將剝皮土豆塊浸在0.2%酸式亞硫酸鈉溶液，以防止變色。先將10.3唡樣品裝罐，再注入含0.9%食鹽和0.05%氯化鈣的鹽水。封蓋在250°F下加熱15分鐘。冷卻，測定pH為5.5到5.6。將罐頭在室溫下貯藏一個月，檢驗，結(jié)果示在表Ⅷ。煮過的GDL樣品，即用GDL酸化的土豆質(zhì)地，顏色均優(yōu)于對照。由于降低了加熱溫度，GDL樣品質(zhì)硬。它效有明顯酸味，用作沙拉時烹調(diào)不易變色。不加對人可能有害的亞硫酸鹽，有益于氣喘病人的健康。
表Ⅷ對照樣品 GDL樣品加熱溫度°F 250 220加熱時間(分) 15 7罐內(nèi)土豆pH 5.5～5.6 4.4～4.5質(zhì)地 微軟 硬顏色 白色 白色味道 煮過的土豆味 較輕煮過的土豆味，沒有明顯的酸味。
如果例14的GDL樣品與用GDL予處理或沒煮過的例13的GDL樣品比較，土豆質(zhì)量可能不同。煮過的質(zhì)量較好，因為它不僅停止了酶作用，還可幫助保存維生素和其它養(yǎng)分，因為在貯存時中止了它們早期的分解。水煮也有助于驅(qū)走細胞內(nèi)氣體，降低罐盒頂部的氧氣，減緩氧化反應(yīng)，減輕金屬罐盒腐蝕。水煮時食品只輕度軟化使它易于使罐裝食品達所需重量。
與例13GDL樣品比較，例14的GDL樣品加熱時間從12分鐘降到7分鐘，從而加大了加熱的規(guī)模。使生產(chǎn)能力改善。
然而水煮并不是對各種類型土豆制品都是需要的，而且水煮的設(shè)備不易得到，水，能源和化學(xué)品的成本也都很高，水煮時還可漏掉產(chǎn)品的一些養(yǎng)分。反過來又增加了處理水污染的費用。因此，如例15所述GDL或熱水水煮都可用于土豆加工。
例15將pH5.6的白土豆剝皮，切成小塊，浸泡在含0.2%GDL的冷水中至少5分鐘，防止變色，浸泡后，土豆pH降至5.0到5.3。將10.3唡土豆裝入金屬罐(303×406，把含0.7%GDL，0.9%食鹽和0.05%氯化鈣180°F鹽溶液注入罐。加蓋，空氣下封罐，在220°F加熱12分鐘使罐頭中心溫度達205°F。將罐頭冷卻，測量pH為4.4到4.5。
對照樣品用常規(guī)工業(yè)用方法剝皮，浸泡，切塊，浸在0.2%酸式亞酸鈉溶液防止變色。先將10.3唡浸過的土豆塊裝罐，再注入含0.9%食鹽，0.05%氯化鈣的鹽水。加蓋，通氣下封罐，在250°F加熱15分鐘達到工業(yè)滅菌要求。將罐頭冷卻，測量pH為5.5到5.6。罐頭土豆在室溫下貯藏一個月再檢驗，其結(jié)果示在表Ⅸ。
由于降低了加熱時間和溫度，GDL酸化的土豆在味道，顏色以及質(zhì)地的硬度都比對照優(yōu)越的多。它也沒有明顯的酸味，而且在用作土豆沙拉時能防止后變色。特別是可在不用對氣喘病人有害的亞硫酸鈉等情況，使食品貯藏的完好。
表Ⅸ對照樣品 GDL樣品熱處理溫度°F 250 220熱處理時間(分) 15 12罐頭土豆的pH 5.5～5.6 4.4～4.5質(zhì)地 微軟 硬顏色 白色 白色味道 煮過土豆味道 輕微煮過味道無明顯酸味人們懂得，煮、浸、泡或加熱前用GDL溶液處理土豆各步驟相結(jié)合，可在不用對人有害的酸式亞硫酸鹽情況下，防止如例13、14、15所述的變色。例如熱水只用在如例14的水煮，然后用0.2%GDL浸泡，進一步酸保護，使最后加入的鹽水含較低的GDL百分數(shù)(0.7%)，這時，要在227°F加熱7分鐘食品質(zhì)地合適(硬而不生)。選用的步驟和濃度可由本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員根據(jù)加熱設(shè)備及其它成本因素決定，也可根據(jù)土豆種類和在罐頭中的形式(片，塊等)而決定。
例16將新鮮的米蘭達(Miranda)扣狀蘑菇洗凈，在190°F水煮5分鐘。將304±2克煮過的蘑菇裝入303×406罐頭盒，注入約至少170克含2.5克食鹽，1.5%GDL和0.2%檸檬酸的約180°F鹽水。食鹽只是用作調(diào)味劑，檸檬酸用來協(xié)同GDL降低平衡pH至4.6以下，即4.0。由于蘑菇自身緩沖能力，可以抵抗pH變化，加入相對少量檸檬(占鹽水0.2%)及1.5%GDL可增加它的緩沖能力。
將304±2克煮過的蘑菇注入約170克只含2.5克食鹽的對照鹽水，它不含改變pH的GDL及檸檬酸。
將試驗及對照罐在同樣通氣條件下封罐，在220°F加熱12分鐘。所得蘑菇的質(zhì)地和其整體性與在250°F加熱30分鐘如橡膠般的對照樣品比較，顯示腐肉狀。而GDL樣品呈灰白色而對照樣品呈棕色。
本例進一步說明，將GDL加入蘑菇可使加熱處理條件溫和，加工后相對脆弱的蘑菇不像腐肉那樣變卷縮。從而可以得到較高的干物重。GDL樣品干物重為裝罐蘑菇重量304±2克的84%。而對照為82%。(見表10)在隨后蘑菇片的試驗中，GDL樣品為原裝罐蘑重量98%，而對照為91%)。GDL樣品鹽水中含棕色顆粒，對照中沒出現(xiàn)。
表Ⅹ對照樣品 GDL樣品加熱溫度°F 250 220加熱時間(分) 30 12平衡pH 6.3 4.0質(zhì)地 橡膠狀 硬罐內(nèi)蘑菇顏色 棕色 灰白色鹽水顏色 含顆粒，呈棕色 稻桿色，清徹外觀 輕微腐肉狀 不呈腐肉狀味道 土腥味及煮過的味道 微酸，輕微失去原來香味干物重(克) 249±1 254±2表Ⅹ說明GDL樣品pH4.0，呈微酸，外觀及質(zhì)地都優(yōu)于對照樣品，顏色淡，不呈腐肉狀。而罐頭經(jīng)常用來作湯，作砂鍋菜肴，意大利烤餡餅等時，酸味可被掩蓋。
用Hunter比色計全面分析顏色，示在表Ⅺ。
表Ⅺ對照樣品 GDL樣品Hunfer比色計三色值＊蘑菇鹽水蘑菇鹽水L 31 43 47 61a 2.4 2.6 4.2 -3.5b 9.8 23.7 16.4 12.8＊L＝清淡色a＝紅色(如果是負值為綠色)b＝黃色將蘑菇切成薄片測其顏色用Hunter比色計測定其三色值，有清淡色，彩色之分。用GDL熱加工的蘑菇比對照的輕得多，而且有色彩。特別是比對照樣品黃，GDL樣品的鹽水也比對照清徹，呈灰白色(黃和綠色混合的稻桿色)，而對照樣品水呈棕色(紅與淡黃色混合)。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是增加了用蒸餾滅菌釜加熱滅菌的實用價值，用它可工業(yè)滅菌生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的罐頭產(chǎn)品。因為與連續(xù)攪動滅菌釜相比蒸餾滅菌釜在用相同溫度時需要更長時間才達到滅菌值。
如上述，本發(fā)明可用于諸如谷物，稻米等加熱變色的低酸熱敏食品。諸如炒飯，菠菜飯及其它稻米食品用本發(fā)明方法加熱是適合的。
由于本發(fā)明是用白色GDL晶體，可將其在加熱前直接加入食品。將其用于加熱食品時，不需加水或鹽水。如果加水或鹽水，GDL不會像它通常那樣迅速地水解成葡萄醛酸及其δ和r內(nèi)酯。
用于本發(fā)明樣品的GDL是遵照FAO/WHO標準和美國食品化學(xué)典的食用純的。FAO是聯(lián)合糧農(nóng)組織，WHO為世界健康組織。該化學(xué)品是芬蘭赫爾辛基Pfizer化學(xué)公司或Finnsugar公司的產(chǎn)品。如上述例子，可能需要測定加鹽，加糖或其它調(diào)味劑的量或用少量諸如檸檬酸等酸化劑配合GDL增加GDL緩沖能力，以保證罐頭食品穩(wěn)定的pH。酸化所需GDL量可在上述例子基礎(chǔ)上作調(diào)整，使pH降到4.6以下，使熱處理參數(shù)變得更有利，產(chǎn)品質(zhì)量改善又不具酸味。
由于本發(fā)明降低了加熱參數(shù)，使得很多營養(yǎng)物質(zhì)在加工與貯藏中得以保存。
根據(jù)本發(fā)明，蒸氣滅菌(靜止或連續(xù)攪動)是優(yōu)選的辦法。在蒸餾滅菌釜內(nèi)加熱低酸食品，優(yōu)選的溫度為220°F到260°F。在連續(xù)攪動滅菌釜內(nèi)加熱滅菌(容器內(nèi)通入一股連續(xù)蒸氣攪動滅菌)，優(yōu)選的溫度為220°F到275°F。然而，本發(fā)明當(dāng)食品平衡pH達4.6以下時，兩種方法均可用210°F到230°F，通常滅菌釜內(nèi)用212°F是最低滅菌溫度。如果根據(jù)需要溫度降低至205°F時，時間需要延長。
需要指出的是，不論用GDL與否，起始裝罐溫度都是相同的。每個圖的每個曲線的加熱過程都基于起始裝罐溫度100°F。還需指出的是各圖表示本發(fā)明加熱參數(shù)引人注目地向左移動，但并未選用那個具體的加熱時間和溫度。
本發(fā)明可用于任何加熱技術(shù)，包括氣體火焰滅菌。氣體火焰滅菌時，將封罐食品攪動滅菌例如當(dāng)容器罐通過氣體火焰時，轉(zhuǎn)動滅菌。在滅菌和包裝過程，將工業(yè)滅菌產(chǎn)品裝入予滅菌的容器，然后再滅菌和在滅菌條件下封罐。用一種糖醛酸/及其內(nèi)酯，例如GDL與食品結(jié)合滅菌，加熱包裝，將降低達到工業(yè)滅菌要求的加熱時間-溫度參數(shù)。
雖然大部分例子都可用金屬罐盒，但本發(fā)明不依賴這類容器和制造這類容器的材料。從例6可看到本發(fā)明的優(yōu)點還在于應(yīng)用單層或雙層硬塑料容器也能有效地降低熱處理參數(shù)，本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員很容易懂得，也可用玻璃容器，合適的半硬容器和有或無金屬箔層的軟容器。
因此，除上述優(yōu)選的實施例外，還可作其它修飾，本發(fā)明不受其限制，本發(fā)明范圍包括在下列權(quán)利要求
之中。
權(quán)利要求
1.處理易變色食品的方法，其特征在于將該食品與一種酸及其內(nèi)酯混合物或該混合物的前體結(jié)合，用的量有效控制食品變色和降低其平衡pH至4.6或4.6以下，用糖醛酸及其內(nèi)酯在足以達到該食品工業(yè)滅菌要求的時間/溫度參數(shù)下熱處理之，使其達到工業(yè)滅菌標準，平衡pH為4.6或低于4.6，加熱食品顏色被控制，由于酸中含其內(nèi)酯，味道也沒有只加酸而不含其內(nèi)酯的食品平衡pH也降到4.6或低于4.6時的味道酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的方法，其特征在于該混合物包括糖醛酸及其內(nèi)酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的方法，其中所述混合物是由其前體葡糖醛酸-δ-內(nèi)酯提供的。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2的方法，其特征在于該糖醛酸是葡糖醛酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1-4中任一項的方法，其特征在于用含該酸及其內(nèi)酯混合物的水溶液與食品結(jié)合。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1-5中任一項方法，其特征在于在容器中將食品與該酸及其內(nèi)酯結(jié)合;密封地封閉容器，再將該容器和封閉的內(nèi)含物置于足以使內(nèi)含物工業(yè)滅菌的時間-溫度參數(shù)下加熱;所述的參數(shù)低于食品在天然pH下所需較高的工業(yè)滅菌參數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6的方法，其特征在于通過加熱前用部分量的該酸及其內(nèi)酯處理食品控制變色，然后將剩余部分與食品一起裝入容器加熱處理，從而完成食品與該酸及其內(nèi)酯的結(jié)合。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7的方法，其特征在于用含該酸及其內(nèi)酯混合物的溶液煮食品來處理食品。
9.根據(jù)權(quán)利要求
7或8的方法，其特征在于用含該糖醛酸及其內(nèi)酯混合物的溶液微微一浸食品來處理食品。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9的方法，其特征在于剩余部分與食品一起裝入容器加熱處理時，是將含該糖醛酸及其內(nèi)酯的鹽水與食品結(jié)合。
11.根據(jù)權(quán)利要求
7-10中任一項方法，其特征在于該糖醛酸及其內(nèi)酯的部分量少于用在裝入容器內(nèi)食品的剩余部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求
7的方法，其特征在于將食品泡在含該酸及其內(nèi)酯混合物的溶液。
13.根據(jù)權(quán)利要求
7的方法，其特征在于剩余部分與食品一起裝入容器加熱處理時，是將含該糖醛酸及其內(nèi)酯混合物的糖水與食品結(jié)合。
14.根據(jù)權(quán)利要求
1-13中任一項方法，其特征在于處理食品是由于酶和(或)氧化反應(yīng)易于變色的。
15.根據(jù)權(quán)利要求
14的方法，其特征在于處理的食品是剝皮或切了的土豆。
16.根據(jù)權(quán)利要求
1所述方法，其特征在于處食品是蘑菇。
17.根據(jù)權(quán)利要求
6的方法，其特征在于容器是金屬，玻璃或塑料制的。
18.根據(jù)權(quán)利要求
5的方法，其特征在于該混合物的濃度為0.1%到5%。
19.根據(jù)權(quán)利要求
5的方法，其特征在于該混合物的濃度為0.1%到2%。
20.密封下封閉的含食品和糖醛酸及其內(nèi)酯的容器，其中的酸使內(nèi)含物平衡pH降到4.6或低于4.6，與只用酸不含其內(nèi)酯工業(yè)滅菌的同樣食品相比，食品顏色被控制，味道接近天然食品。
專利摘要
加入酸及其內(nèi)酯加熱諸如蔬菜，谷物食品等低酸熱敏食品，優(yōu)選的是用糖醛酸及其內(nèi)酯，該酸能明顯地降低工業(yè)滅菌參數(shù)與不加酸而用較高熱處理溫度一時間參數(shù)比較，更多地保留食品的色、味、質(zhì)地，接近剛采集的家庭烹用產(chǎn)品。所用酸及其內(nèi)酯的類型及用量不會使食品殘留其酸味。優(yōu)選的混合物是葡萄糖醛酸及其δ—內(nèi)酯和r—內(nèi)酯，將其與食品結(jié)合。
文檔編號A23B7/10GK86102945SQ86102945
公開日1987年10月14日 申請日期1986年3月29日
發(fā)明者迪伯拉·詹·麥克英蒂里, 德維特·埃拉爾·里德 申請人:美國制罐公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan