鮮切蘋果微生物生長(zhǎng)模型研究及貨架期預(yù)測(cè)

韓巍巍，劉程惠，*，胡文忠，吳曉彬，何煜波

（1.大連民族學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，遼寧大連116600；2.大連工業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院，遼寧大連116034）

鮮切蘋果微生物生長(zhǎng)模型研究及貨架期預(yù)測(cè)

韓巍巍1，劉程惠1，*，胡文忠1，吳曉彬2，何煜波1

（1.大連民族學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，遼寧大連116600；2.大連工業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院，遼寧大連116034）

研究鮮切蘋果在20、10和4℃的貯藏溫度下，細(xì)菌的生長(zhǎng)趨勢(shì)和感官質(zhì)量的變化，采用倒平板法和涂布法測(cè)定細(xì)菌總數(shù)，建立微生物生長(zhǎng)模型，預(yù)測(cè)鮮切蘋果的貨架期。結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)中所建立的Gompertz模型能有效地?cái)M合鮮切蘋果在不同貯藏溫度下，細(xì)菌總數(shù)的動(dòng)態(tài)變化，從而能預(yù)測(cè)不同溫度貯藏的鮮切蘋果在貯藏期間的細(xì)菌總數(shù)。結(jié)合鮮切蘋果貯藏過(guò)程中的感官評(píng)分與建立的Gompertz函數(shù)模型，可以看出，當(dāng)細(xì)菌總數(shù)≤104cfu/g，20℃時(shí)鮮切蘋果可貯藏1d，10℃時(shí)可貯藏3d，4℃時(shí)可貯藏7d，鮮切蘋果仍保持新鮮狀態(tài)，無(wú)明顯的褐變和腐敗發(fā)生，保證了鮮切蘋果的安全性。

鮮切蘋果，預(yù)測(cè)微生物學(xué)，貨架期，生長(zhǎng)模型，細(xì)菌總數(shù)

鮮切水果（fresh-cut fruits）是指新鮮水果原料經(jīng)分級(jí)、清洗、修整、切分，以塑料薄膜袋或以塑料托盛裝外覆塑料薄膜包裝，供消費(fèi)者立即食用或餐飲業(yè)使用的一種新型水果加工產(chǎn)品。鮮切果蔬具有新鮮、方便、營(yíng)養(yǎng)、無(wú)公害等特點(diǎn)［1-2］。未加工水果表面附著細(xì)菌、放線菌、真菌等腐敗菌，這類腐敗菌對(duì)致病菌有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，因此鮮切水果表面一般無(wú)致病菌而只有腐敗菌［3］。機(jī)械切割造成了水果自身保護(hù)系統(tǒng)的破壞，水果果皮失去了完整性，水果組織細(xì)胞出現(xiàn)傷口，組織流出汁液和細(xì)胞內(nèi)容物流出成為微生物的良好培養(yǎng)基，促進(jìn)了微生物的生長(zhǎng)繁殖，增加了微生物對(duì)水果的污染機(jī)會(huì)不利于保持水果品質(zhì)，縮短了貨架期［4］。預(yù)測(cè)微生物學(xué)（Predictive Microbiology）是運(yùn)用微生物學(xué)、工程數(shù)學(xué)以及統(tǒng)計(jì)學(xué)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，利用所建模型，通過(guò)計(jì)算機(jī)及其配套軟件，預(yù)測(cè)和描述處在特定的環(huán)境下微生物的生長(zhǎng)和死亡規(guī)律［5-6］。Gomperz函數(shù)描述的是微生物生長(zhǎng)指數(shù)期的菌數(shù)變化和延滯期對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響。鮮切蘋果未經(jīng)任何保鮮處理直接貯藏，在貯藏期間微生物生長(zhǎng)狀況的研究還未發(fā)現(xiàn)，因此本文主要研究在不同貯藏溫度下鮮切蘋果中細(xì)菌總數(shù)的動(dòng)態(tài)變化，采用 DPS（Data Pro-cessing System）統(tǒng)計(jì)分析軟件，建立相應(yīng)的Gompertz函數(shù)模型，為預(yù)測(cè)鮮切蘋果的貨架期，保證鮮切蘋果的安全性及貯藏保鮮提供參考。

表2 鮮切蘋果在4、10、20℃下貯藏期間細(xì)菌總數(shù)（倒平板法）

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

富士蘋果 購(gòu)于大連市好又多超市；安替福民天津天河化學(xué)試劑廠，分析純；蛋白胨、牛肉膏北京博興生物技術(shù)有限公司，生化試劑；氯化鈉 沈陽(yáng)新興試劑廠，分析純；瓊脂 Sunland chemical Co，Ltd.

VS-1300型潔凈工作臺(tái) 蘇州市蘇信凈化設(shè)備廠；DNP-9162型電熱恒溫培養(yǎng)箱 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；MP5002型電子天平 上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司。

1.2 工藝流程

新鮮蘋果→清洗→消毒→去皮、去核→切塊→包裝→貯藏（4、10、20℃）→細(xì)菌總數(shù)測(cè)定（倒平板法和涂布法，實(shí)驗(yàn)環(huán)境無(wú)菌）

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 細(xì)菌總數(shù)測(cè)定 倒平板法：菌落總數(shù)依據(jù)GB/T5009-96《食品衛(wèi)生檢驗(yàn)方法》，在無(wú)菌操作條件下，取25g鮮切蘋果樣品于225mL無(wú)菌水中，充分振蕩后形成1∶10的均勻稀釋液。取1∶10稀釋液1mL，加入到裝有9mL無(wú)菌水的試管內(nèi)，振蕩混勻后形成1∶100稀釋液，按上述操作順序，做成10倍系列稀釋液。根據(jù)貯藏期的不同，選擇3個(gè)適宜稀釋度，每一稀釋度取1mL于無(wú)菌培養(yǎng)皿內(nèi)，每個(gè)稀釋度做3個(gè)平行。將冷卻至50℃左右的營(yíng)養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基倒入平皿內(nèi)在水平位置上搖勻，待凝固后倒置于36±1℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24±1h后進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)。計(jì)算平板內(nèi)菌落數(shù)目，乘以稀釋倍數(shù)，即得每克樣品所含菌落總數(shù)（單位為cfu/g）。

涂布法：稀釋菌液處理同倒平板法。將冷卻至50℃左右的營(yíng)養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基倒入平皿內(nèi)，待凝固后每一稀釋度取0.1mL于無(wú)菌培養(yǎng)皿內(nèi)，涂布棒涂布，每個(gè)稀釋度做3個(gè)平行，倒置于36±1℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 ±1h后進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)。計(jì)算平板內(nèi)菌落數(shù)目，乘以稀釋倍數(shù)，即得每克樣品所含菌落總數(shù)（單位為cfu/g）。1.3.2 感官質(zhì)量評(píng)定 采用數(shù)字化評(píng)分方法［7］，見表1。

表1 鮮切蘋果的數(shù)字化評(píng)分表

1.3.3 生長(zhǎng)模型的建立 采用DPS軟件分析數(shù)據(jù)，建立相應(yīng)變量y=LogNt/N0（Nt為貯藏期間的細(xì)菌總數(shù)；N0為貯藏前的細(xì)菌總數(shù)）對(duì)貯藏時(shí)間t的數(shù)學(xué)模型。

2 結(jié)果與分析

2.1 鮮切蘋果在貯藏期間細(xì)菌生長(zhǎng)規(guī)律

鮮切蘋果在4、10、20℃下貯藏期間所測(cè)細(xì)菌總數(shù)變化見表2和表3。

從表2和表3可看出，在10℃和20℃下貯藏期間，鮮切蘋果的細(xì)菌總數(shù)隨時(shí)間的延長(zhǎng)呈一直增大的趨勢(shì)。20℃條件下，第7.5d達(dá)到最大值，倒平板法的細(xì)菌總數(shù)為1.27×108cfu/g，涂布法的細(xì)菌總數(shù)為8.03×109cfu/g。在10℃貯藏下，第10d達(dá)到最大值，倒平板法的細(xì)菌總數(shù)為4.36×107cfu/g，涂布法的細(xì)菌總數(shù)為3.20×108cfu/g。在4℃下貯藏期間，鮮切蘋果的細(xì)菌總數(shù)隨時(shí)間的延長(zhǎng)呈先減少后增大的趨勢(shì)。可能由于鮮切蘋果在4℃貯藏前期，部分嗜中溫、嗜熱細(xì)菌很難生存，以致細(xì)菌總數(shù)下降，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，嗜冷菌適應(yīng)低溫環(huán)境開始生長(zhǎng)，某些嗜溫菌也可能在低溫下生長(zhǎng)。貯藏后期，鮮切蘋果水分含量下降、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)減少，細(xì)菌可利用的碳源、氮源等物質(zhì)難以維持更多細(xì)菌的生長(zhǎng)，而且細(xì)菌之間存在著競(jìng)爭(zhēng)作用，致使細(xì)菌總數(shù)下降。涂布法細(xì)菌總數(shù)多于倒平板法，可能是涂布法培養(yǎng)基的溫度低，使得細(xì)菌存活數(shù)目多。貯藏溫度越高，細(xì)菌總數(shù)的數(shù)量級(jí)越大。

表3 鮮切蘋果在4、10、20℃下貯藏期間細(xì)菌總數(shù)（涂布法）

表4 鮮切蘋果在4、10、20℃下貯藏期間細(xì)菌生長(zhǎng)模型

2.2 鮮切蘋果貯藏期間的細(xì)菌生長(zhǎng)模型

利用DPS軟件，對(duì)鮮切蘋果在4、10和20℃下貯藏期間的細(xì)菌總數(shù)的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行擬合，得到不同貯藏溫度下的鮮切蘋果生長(zhǎng)模型見表4。

所建立的回歸方程方差分析見表5和表6。

通過(guò)F檢驗(yàn)：在20℃下，F(xiàn)=248.6572＞F0.01（2，15）=6.36；在10℃下，F(xiàn)=537.9453＞F0.01（2，220）= 5.72；在4℃下，F(xiàn)=1084.428＞F0.01（2，24）=5.61，由此可知，采用DPS軟件所建立的模型在顯著水平（α=0.01）內(nèi)是極顯著的，可以較好地?cái)M合倒平板法測(cè)定的鮮切蘋果在不同貯藏溫度下細(xì)菌總數(shù)的動(dòng)態(tài)變化。

通過(guò)F檢驗(yàn)：在20℃下，F(xiàn)=119.5625＞F0.01（2，15）=6.36；在10℃下，F(xiàn)=154.3576＞F0.01（2，21）= 5.78；在4℃下，F(xiàn)=680.3763＞F0.01（2，24）=5.61，由此可知，采用DPS軟件所建立的模型在顯著水平（α =0.01）內(nèi)是極顯著的，可以較好地?cái)M合涂布法測(cè)定的鮮切蘋果在不同貯藏溫度下細(xì)菌總數(shù)的動(dòng)態(tài)變化。

2.3 鮮切蘋果貯藏期間感官品質(zhì)變化

鮮切蘋果在4、10、20℃下貯藏的感官品質(zhì)變化見表7。

由表7可以看出，不同貯藏溫度下，鮮切蘋果的感官品質(zhì)隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，且鮮切蘋果組織開始褐變腐敗的時(shí)間不同。20℃貯藏2d，感官評(píng)分降至5分，鮮切蘋果的組織褐變，出現(xiàn)霉斑，失去商品價(jià)值；在10℃下貯藏3d，感官評(píng)分為5分，鮮切蘋果局部褐變，出現(xiàn)霉斑；在4℃下貯藏7d，感官評(píng)分為5分，鮮切蘋果局部褐變，無(wú)腐敗現(xiàn)象發(fā)生。由20、10、4℃貯藏期間的細(xì)菌總數(shù)（表2、表3），結(jié)合鮮切蘋果在貯藏期間的感官質(zhì)量變化（表7）可知，當(dāng)細(xì)菌總數(shù)數(shù)量級(jí)在104cfu/g以內(nèi)，鮮切蘋果不會(huì)發(fā)生明顯的褐變和腐敗。也可以看出，鮮切蘋果在20、10、4℃下的貨架壽命分別達(dá)到1、3、7d。

表5 方差分析表（倒平板法）

表6 方差分析表（涂布法）

表7 鮮切蘋果在4、10、20℃下貯藏的感官評(píng)分表

3 討論

預(yù)測(cè)食品微生物學(xué)（Predictive Microbiology）是以建立各種食品微生物在不同條件下的特征信息庫(kù)為基礎(chǔ)，應(yīng)用計(jì)算機(jī)配套軟件判斷食品內(nèi)微生物生長(zhǎng)或殘存的動(dòng)態(tài)變化的預(yù)測(cè)方法。能快速、真實(shí)地評(píng)估食品的質(zhì)量和安全性［8］。Gomeprtz函數(shù)模型能有效地描述和預(yù)報(bào)食品微生物的生長(zhǎng)狀況。目前，預(yù)測(cè)微生物學(xué)在食品工業(yè)中主要應(yīng)用于食品貨架期的設(shè)定和食品的安全評(píng)估。食品貨架期（food shelflife）是指在推薦的條件下，被貯藏的食品能夠被確保安全，確保理想的感官、理化和微生物特性，確保標(biāo)簽聲明的任何營(yíng)養(yǎng)值的一段時(shí)間。影響食品貨架期的環(huán)境因子有很多，如溫度、水分活度、pH等，其中溫度是唯一不受食品包裝類型影響的環(huán)境因子［9］。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)建立鮮切蘋果的Gompertz模型，有效地?cái)M合在不同貯藏溫度下細(xì)菌的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)變化。若已知鮮切蘋果的初始菌數(shù)和貯藏溫度，利用已經(jīng)建立的Gompertz模型，則可以預(yù)測(cè)在一定貯藏溫度下鮮切蘋果不同貯藏時(shí)間內(nèi)細(xì)菌總數(shù)，從而判定鮮切蘋果的被污染程度。Gompertz模型結(jié)合感官品質(zhì)變化，可以預(yù)測(cè)鮮切蘋果的貨架期，從而保證其貯藏安全性。

引起鮮切果蔬腐爛變質(zhì)的微生物主要有細(xì)菌和真菌。常見的細(xì)菌有歐文氏菌（Erwinia）、假單胞菌屬（Pseudomonas）、黃單胞菌屬（Xanthomonas）、棒桿菌屬（Corynebacteriurn）、芽孢桿菌屬、梭狀芽孢桿菌屬等［10］，常見的真菌有灰霉（Bortytis sp.）、青霉（Penicillium sp.）、曲霉（Monilinia sp.）和交鏈孢菌（Aternaria sp.）等［3］。本實(shí)驗(yàn)研究了鮮切蘋果在20、10、4℃下，不同貯藏時(shí)間內(nèi)細(xì)菌總數(shù)的動(dòng)態(tài)變化，從中可以看出，4℃貯藏時(shí)細(xì)菌生長(zhǎng)速度最慢，而20℃貯藏時(shí)細(xì)菌的生長(zhǎng)速度最快；在20℃下貯藏第3d的細(xì)菌總數(shù)比在4℃下貯藏到第8d下多3個(gè)數(shù)量級(jí)，因此，在4℃貯藏鮮切蘋果可以有效地抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)，減少由微生物引起的腐爛，而且環(huán)境溫度越低，細(xì)菌生長(zhǎng)、繁殖受到抑制就越明顯，但貯藏溫度不能低于蘋果的冷害溫度，以免發(fā)生冷害現(xiàn)象。低溫不僅能夠抑制鮮切蘋果中微生物的生長(zhǎng)繁殖，而且能夠降低其各種生理生化反應(yīng)，減緩酶促褐變的速率和衰老，延長(zhǎng)鮮切蘋果的貨架壽命。

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Study on microorganism growth model and prediction to shelf-life of fresh-cut apple

HAN Wei-wei1，LIU Cheng-hui1，*，HU Wen-zhong1，WU Xiao-bin2，HE Yu-bo1
（1.College of Life Science，Dalian Nationalities University，Dalian 116600，China；2.College of Food Engineering，Dalian Polytechnic University，Dalian 116034，China）

The growth trend of bacteria and change of sensory quality of fresh-cut apple roots during the storage at 20，10 and 4℃was studied in the research.Then microorganism growth model was established in order to imitate the shelf-life of fresh-cut apple by using dilution-plate method and coating method.The results indicated that the Gompertz model could effectively imitate the dynamic change of number of bacteria during different storage temperatures，therefore could be used to rapidly and accurately evaluate the total number of bacteria.Fresh-cut apples kept fresh and were away from serious browning and corruption，when the total number of bacteria was less than 104cfu/g，storage time could be 1 day at 20℃，3day at 10℃and 7day at 4℃，through combing with sensory score and the Gompertz model of storage fresh-cut apple，so safety of fresh-cut apple was guaranteed.

fresh-cut apple；predictive microbiology；shelf-life；growth model；total bacteria

TS255.1

A

1002-0306（2010）12-0104-05

2010-07-06 *通訊聯(lián)系人

韓巍巍（1988-），女，本科，研究方向：食品科學(xué)。

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（30771508；30972038/C110601）。