裸裝鹵制全鴨中腸桿菌生長預測模型研究

林 睿，王宏勛*，陳振青，熊丹萍

(武漢工業學院食品科學與工程學院，湖北 武漢 430023)

裸裝鹵制全鴨中腸桿菌生長預測模型研究

林 睿，王宏勛*，陳振青，熊丹萍

(武漢工業學院食品科學與工程學院，湖北 武漢 430023)

以裸裝鹵制全鴨中分離得到的腸桿菌作為研究對象，利用Gompertz模型擬合不同溫度條件下腸桿菌的變化情況，得到腸桿菌生長預測一級模型，利用平方根模型描述溫度與最大比生長速率和延滯期的關系，得到腸桿菌的生長預測二級模型，模型可用于預測0～28℃范圍內腸桿菌的變化情況。

裸裝鹵制全鴨；腸桿菌；預測模型

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與培養基

裸裝鹵制全鴨購于武漢市常青花園周黑鴨專營店。

氯化鈉(優級純) 天津市科密歐化學試劑有限公司；VRBD瓊脂 青島高科技園海博生物技術有限公司。

1.2 儀器與設備

CP214(C)型電子天平 奧豪斯儀器(上海)有限公司；DHG-9123A電熱恒溫鼓風干燥箱、LRH-100C型低溫培養箱 上海一恒科學儀器有限公司；SW-CJ-2FD型雙人單面凈化工作臺 蘇州凈化設備有限公司；手提式蒸汽不銹鋼消毒器(滅菌鍋) 上海三申醫療器械有限公司；低溫培養箱 三洋電機國際貿易有限公司；HBM-400系列樣品均質器 天津市恒奧科技發展有限公司。

1.3 恒定溫度條件下的生長曲線

選取0、4、10、18、28℃為實驗溫度，將當天購買的“周黑鴨”分別貯藏在以上5個溫度條件下，每天剪去周黑鴨鴨肉25g，放入裝有225mL無菌生理鹽水的無菌均質袋中，以7次/s的速率拍擊2min，取出樣品，從無菌均質袋中吸取1mL懸液進行稀釋，取3個合適的稀釋梯度，每個稀釋梯度做3個重復，傾注平板計數，并記為第0天，之后每隔24h從同一只周黑鴨中無菌操作剪取25g進行測定。用選擇性培養基VRBD瓊脂傾注平皿中，37℃培養48h后進行菌落計數[14-15]。

1.4 一級模型的擬合及其驗證

1.4.1 一級模型的擬合

應用SAS 9.1統計軟件，分別將在不同溫度下獲得的腸桿菌的生長數據，用Gompertz模型擬合其生長動態[12]。Gompertz方程如下：

式中：N0是初始菌數(lg(CFU/g))；C是隨時間無限增加時菌增量的對數值(lg(CFU/g))；B是在時間為M時的相對最大比生長速率/d-1；M是達到相對最大生長速率所需要的時間/d。得到上述參數后，通過以下公式求出U、LPD值。其中，最大比生長速率U＝BC/e，e＝2.7182，單位是d-1；遲滯期LPD＝M－(1/B)，單位是d。

1.4.2 一級模型的驗證

通過計算準確因子(Af)和偏差因子(Bf)來驗證一級模型的預測效果。

準確因子是用來評價預測模型的預測準確度的指標，偏差因子是用來評價預測值和實測值的差異程度的指標。準確因子的值越大表明預測效果越差，當準確因子值為1時預測效果最為理想。計算Af和Bf見公式(2)和(3)所示。

1.5 二級模型擬合

平方根模型是常用來描述溫度對微生物生長的影響[14]。其關系式如下：

式中：t是培養溫度/℃，tminU、tminL是最低生長溫度，它是一個假設的概念，指的是微生物沒有代謝活動時的溫度，是通過外推回歸線與溫度軸相交而得到的溫度；b是系數。

2 結果與分析

2.1 不同溫度條件下的腸桿菌生長曲線

圖1 不同溫度條件下腸桿菌的生長曲線Fig.1 Growth curves of Enterobacteriaceae at different temperatures

由圖1可知，貯藏的溫度越低，腸桿菌的生長速度越緩慢，隨著溫度的升高腸桿菌生長速度加快；在0℃條件下腸桿菌生長速度緩慢，在4℃條件下腸桿菌的生長速度較0℃明顯加快；從0～3d，4、10、18℃溫度條件下，腸桿菌生長速度都較緩慢，從第4天開始，腸桿菌的生長速度都有明顯增加；28℃條件下腸桿菌的生長速度從第3天開始急劇加快，第4天后，生長速度又開始變慢，可能是28℃相對于前4種溫度來說，更適宜腸桿菌的生長，使得腸桿菌能迅速的到達穩定期。

2.2 腸桿菌生長動力學模型的擬合及其驗證

2.2.1 一級模型的擬合

表1 不同溫度下腸桿菌的生長動力學模型Table 1 Growth kinetics model of Enterobacteriaceae at 0 — 15 ℃

運用SAS9.1軟件擬合不同溫度下腸桿菌的生長曲線。由表1可知，判定系數R2較高，并且隨溫度升高R2逐漸增加，表明Gompertz模型能很好的描述不同溫度下腸桿菌的生長。利用Compertz模型求得的腸桿菌生長動力學參數(表2)顯示：0℃條件下最大比生長速率較低，延滯期較長，腸桿菌的生長處于抑制狀態，隨著溫度的升高，比生長速率急劇增加，延滯期縮短，當溫度升高到28℃時，延滯期縮短至0.6596d。

表2 不同溫度下腸桿菌生長動力學參數Table 2 Kinetic parameters for Enterobacteriaceae growth at 0 — 15 ℃

2.2.2 一級模型的驗證

用Af和Bf來驗證模型的預測效果。通過公式(2)和(3)計算得到Af和Bf的值如表3所示。可以看出模型的Af和Bf均為1左右，表明模型能很好預測不同溫度條件下腸桿菌的生長。

表3 一級預測模型的驗證Table 3 Evaluation of the predictive mode in terms of bias factor and accuracy factor

2.3 二級模型的擬合

用平方根模型擬合溫度對微生物生長的影響。圖2是應用平方根模型擬合溫度與比生長速率的關系。圖3是應用平方根模型擬合溫度與延滯期的關系。溫度與比生長速率的模型為方程(6)，溫度與延滯期的模型為方程(7)。

圖2 溫度與最大比生長速率的關系Fig.2 Relationship between temperature and maximum specific growth rate

圖3 溫度與延滯期的關系Fig.3 Relationship between temperature and lag phase

表4 二級模型統計分析結果Table 4 Analysis of variance for the second-order model

表4為模型的方差分析結果，用F統計量檢驗二級模型總體的顯著性。由圖2、3和表4可知，溫度與最大比生長速率以及延滯期之間存在良好的線性關系。

3 結 論

本實驗以裸裝鹵制全鴨中分離得到的腸桿菌為研究對象，研究了0～28℃不同恒定溫度下腸桿菌增殖變化情況，在此基礎上，使用Gompertz模型對0～28℃溫度范圍內腸桿菌的生長數據進行擬合，并構建了腸桿菌在裸裝全鴨制品上生長預測的一級模型和二級模型；通過計算Af和Bf，得出準確因子和偏差因子的值均在1左右，表明一級模型能很好預測不同溫度下腸桿菌的生長，二級模型中溫度與最大比生長速率以及延滯期之間也存在良好的線性關系，以上說明Gompertz模型能夠很好的擬合0～28℃溫度范圍內腸桿菌的生長。

以裸裝鹵制全鴨制品作為腸桿菌的培養基質，建立的腸桿菌生長的一級模型和二級模型，相對于用理想的液體培養基質建立的預測模型來說，此模型更具有實際意義；在此基礎上，為了能快速準確的預測裸裝鹵制全鴨制品的品質變化情況，將進一步深入研究裸裝鹵制全鴨制品的貨架期預測模型。

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Predictive Modeling ofEnterobacteriaceaeGrowth from Non-Packaged Braised Whole Duck

LIN Rui，WANG Hong-xun*，CHEN Zhen-qing，XIONG Dan-ping
(College of Food Science and Engineering, Wuhan Polytechnic University, Wuhan 430023, China)

The objective of this study was to create a first-order predictive model for the growth ofEnterobacteriaceaeisolated from non-packaged braised whole duck under varying temperature conditions using the Gompertz model. Meanwhile, secondorder predictive models were established based on the square root models describing the relationships of the maximum specific growth rate and the lag phase with temperature. The second-order model could predict the growth ofEnterobacteriaceaein the temperature range of 0 to 28 ℃.

non-packaged braised whole duck；Enterobacteriaceae；predictive model

TS201.3

A

1002-6630(2012)15-0188-03鴨制品是湖北省極具地方特色的風味食品，與真空包裝滅菌的鴨制品相比，裸裝鹵制鴨制品能夠有效保持鹵制品的風味，受到消費者的青睞。由于其銷售過程中直接暴露于空氣中，不能實現產品中的無菌狀態，微生物的增殖容易引起鴨制品的腐敗而導致品質下降。近年來隨著消費者對食品品質要求的提高和預測微生物學的發展，以冷鮮肉中的腐敗菌[1-4]和魚產品中的病原菌[5-6]的生長預測研究較多，也形成相應的預測模型[7-9]，而以鴨制品為對象的研究尚少見報到。腸桿菌作為肉類食品衛生指標菌[10]在歐洲已有多年歷史，在裸裝鴨制品中也存在。本實驗以裸裝鹵制全鴨中分離得到的腸桿菌為研究對象，參考相應的貨架期預測模型[11-13]，研究其在裸裝鹵制全鴨上的生長預測模型，為鹵制鴨制品的品質評價與貨架期預測模型的建立提供理論基礎。

2012-03-13

國家“863”計劃項目(2011AA100702)；武漢市科技局十大科技專項配套平臺建設項目(201021037379)

林睿(1986—)，男，碩士研究生，研究方向為食品科學、食品質量與安全控制。E-mail：linrui1232008@sina.com

*通信作者：王宏勛(1977—)，男，副教授，博士，研究方向為食品質量微生物安全風險評估與微生物食品加工。E-mail：wanghongxunhust@163.com