動(dòng)力學(xué)模型預(yù)測(cè)泥鰍(Misgurnus anguillicaudatus)半干制品的貨架期*

劉卓然 翁佩芳 敖雨燕 吳祖芳

(寧波大學(xué) 應(yīng)用海洋生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 寧波 315211)

泥鰍(Misgurnus anguillicaudatus)屬鯉形目、鰍科,廣泛分布于我國(guó)各地天然淡水水域中,是一種小型淡水經(jīng)濟(jì)魚類,營(yíng)養(yǎng)豐富(趙振山等,1999;印杰等,2008),是典型的高蛋白低脂肪的健康食品(Youet al,2009;黃鈞等,2010)。近幾年,隨著我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展,泥鰍的養(yǎng)殖產(chǎn)量逐年增加。由于泥鰍日常加工制作比較麻煩,為方便居民食用,一些學(xué)者對(duì)泥鰍加工工藝進(jìn)行了研究,樓明等(1997)通過(guò)烘烤和油炸工藝制作了香酥泥鰍,趙忠全等(2000)開發(fā)了軟包裝泥鰍罐頭。本實(shí)驗(yàn)室針對(duì)沿海地區(qū)居民喜食魚干的特點(diǎn),研制了泥鰍半干制品,該產(chǎn)品經(jīng)蒸煮后即可食用,味道鮮美,且方便運(yùn)輸和貯藏,特別適合飯店、賓館和超市的銷售。

泥鰍半干制品因水分含量較高(達(dá)35%左右)且未經(jīng)殺菌,在貯藏過(guò)程中品質(zhì)會(huì)下降。很多研究表明動(dòng)力學(xué)模型可以較好地反映水產(chǎn)制品品質(zhì)的變化并預(yù)測(cè)其貨架期(余曉琴等,2007)。不同類型產(chǎn)品品質(zhì)變化的特點(diǎn)有一定的差異,國(guó)內(nèi)外學(xué)者利用動(dòng)力學(xué)模型對(duì)冷凍蝦(Tsironiet al,2009)、鮮魚類(佟懿等,2009;郭全友等,2012)及即食水產(chǎn)品(Liet al,2011)等產(chǎn)品的貨架期預(yù)測(cè)做了較多研究,但對(duì)泥鰍半干制品的貨架期預(yù)測(cè)尚未見報(bào)道。

本論文通過(guò)分析泥鰍半干制品在不同貯藏溫度下菌落總數(shù)、揮發(fā)性鹽基氮(TVBN)、脂肪氧化程度(TBA值)和感官指標(biāo)的變化規(guī)律,研究影響泥鰍半干制品品質(zhì)變化的關(guān)鍵因子,進(jìn)一步建立關(guān)鍵因子與貯藏溫度、貯藏時(shí)間的動(dòng)力學(xué)模型,從而對(duì)其貨架期進(jìn)行預(yù)測(cè),以期在泥鰍半干制品的貯藏、銷售過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)變化進(jìn)行控制。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

泥鰍(Misgurnus anguillicaudatus)、蔥、姜,購(gòu)于寧波莊市菜市場(chǎng);黃酒、鹽、味精、糖,購(gòu)于寧波莊市樂(lè)購(gòu)超市;平板計(jì)數(shù)瓊脂(PCA)培養(yǎng)基購(gòu)自杭州微生物試劑有限公司;氧化鎂、硼酸、鹽酸、甲基紅、次甲基藍(lán)、硫代巴比妥酸(TBA)、三氯乙酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、1,1,3,3-四乙氧基丙烷等,以上試劑購(gòu)自上海國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司,均為分析純。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

SPX-128智能生化培養(yǎng)箱(寧波江南儀器廠),DHG-9140AS電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(寧波江南儀器廠),HR83梅特勒自動(dòng)水分測(cè)定儀(梅特勒-托利多儀器有限公司),FSH-2可調(diào)高速勻漿機(jī)(江蘇省金壇市環(huán)宇科學(xué)儀器廠),H2500R2高速冷凍離心機(jī)(湖南湘儀離心機(jī)儀器有限公司),半微量定氮器,UV-3200掃描型紫外可見分光光度計(jì)(上海美譜達(dá)儀器有限公司),LDZX-40壓力蒸汽滅菌器(上海申安醫(yī)療器械廠),DZ400/2D真空包裝機(jī)(溫州市黃龍華能機(jī)械廠)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 泥鰍半干制品加工工藝流程 泥鰍→清水靜養(yǎng) 1天→剖片→去頭去內(nèi)臟→清洗→脫腥→調(diào)味→烘制→冷卻→真空包裝→成品。

泥鰍烘制過(guò)程中控制烘干溫度和時(shí)間,使泥鰍半干制品的水分含量控制在35%左右,冷卻后,立即裝于無(wú)菌塑料食品包裝袋中(每袋裝魚片 50g),并迅速用包裝機(jī)真空密封。

1.3.2 菌落總數(shù)測(cè)定 采用GB 4789.2-2010的測(cè)定方法。

1.3.3 TVBN值測(cè)定 采用 GB/T5009.44-2003半微量定氮法的測(cè)定方法。

1.3.4 TBA值測(cè)定 采用硫代巴比妥酸法(閆文杰,2011)。

1.3.5 感官評(píng)定方法 由 5名富有食品感官鑒定經(jīng)驗(yàn)的同學(xué)組成感官評(píng)定小組,取樣后經(jīng)蒸鍋隔水蒸煮5min后進(jìn)行感官評(píng)定,評(píng)分表見表1。將感官評(píng)分總分6分作為消費(fèi)者可以承受的最低品質(zhì)限度。

表1 泥鰍半干制品感官評(píng)分表Tab.1 Sensory evaluation standard of semi-dried M.anguillicaudatus product

1.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將泥鰍半干制品分成 4組,分別貯藏在 4°C、20°C、30°C 和 40°C 恒溫條件下,4°C 樣品每隔 3d取樣,20°C、30°C 和 40°C 樣品每隔 2d取樣,分別對(duì)泥鰍半干制品的菌落總數(shù)、TVBN值和TBA值進(jìn)行檢測(cè),同時(shí)進(jìn)行感官評(píng)定。每次檢測(cè)隨機(jī)抽樣3袋,取平均值。

1.5 數(shù)據(jù)分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)使用PASW statistics 18統(tǒng)計(jì)軟件處理,進(jìn)行單因素方差分析、Pearson相關(guān)系數(shù)分析和回歸方程建立。

2 結(jié)果與分析

泥鰍半干制品在不同貯藏溫度下各項(xiàng)指標(biāo)與貯藏時(shí)間的關(guān)系見表2和表3。

表2 泥鰍半干制品在4°C貯藏條件下各指標(biāo)的變化Tab.2 The variance of semi-dried M.anguillicaudatus product indicators at 4°C

2.1 不同貯藏溫度下泥鰍半干制品菌落總數(shù)的變化

由表2、表3可見,泥鰍半干制品在4°C貯藏條件下,菌落總數(shù)的變化在相鄰的兩個(gè)貯藏時(shí)間內(nèi)差異不顯著(P>0.05),而 20°C、30°C 和 40°C 三個(gè)溫度下,不同貯藏時(shí)間菌落總數(shù)變化差異顯著(P<0.05),細(xì)菌繁殖較快,說(shuō)明隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),菌落總數(shù)呈增長(zhǎng)趨勢(shì),而低溫有效地降低了細(xì)菌的繁殖速度。從第 4天開始,各溫度之間菌落總數(shù)差異顯著(P<0.05),說(shuō)明貯藏溫度越高,泥鰍半干制品菌落總數(shù)增加越明顯。

表3 泥鰍半干制品在20°C、30°C和40°C貯藏條件下各指標(biāo)的變化Tab.3 The variance of semi-dried M.anguillicaudatus product indicators at 20°C,30°C and 40°C

2.2 不同貯藏溫度下泥鰍半干制品揮發(fā)性鹽基氮(TVBN)的變化

揮發(fā)性鹽基氮(TVBN)值是國(guó)標(biāo)中評(píng)價(jià)動(dòng)物性食品鮮度的指標(biāo),其含量的增加標(biāo)志著食品鮮度呈下降趨勢(shì)(鴻巢章二等,1994;王歡等,2013)。由表2、表3可見,貯藏在各個(gè)溫度下的樣品隨著時(shí)間的延長(zhǎng),TVBN 值增加顯著(P<0.05),在 40°C 貯藏 6d、30°C貯藏8d和20°C貯藏10d時(shí)的樣品,TVBN值分別達(dá)到 76.94、70.19和 74.81mg/100g,其鮮度顯著下降(P<0.05)。在同一貯藏時(shí)間,20°C、30°C 和 40°C 三個(gè)貯藏溫度下TVBN值有著顯著的差異(P<0.05),說(shuō)明隨著貯藏溫度的升高,泥鰍半干制品鮮度下降越明顯。

2.3 不同貯藏溫度下泥鰍半干制品脂肪氧化程度(TBA值)的變化

泥鰍半干制品在貯藏過(guò)程中會(huì)發(fā)生脂肪氧化,由表3可見,在30°C和40°C條件下,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),TBA值增加顯著(P<0.05)。脂質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物丙二醛與TBA反應(yīng)生成的復(fù)合物在532nm處有最大吸收峰,所以 TBA值增加,說(shuō)明脂肪氧化加劇(陸瑞琪,2008);泥鰍半干制品在同一貯藏時(shí)間,溫度越高,TBA值增加越快,脂肪氧化越嚴(yán)重。

2.4 不同貯藏溫度下泥鰍半干制品感官品質(zhì)變化

在不同貯藏溫度下泥鰍半干制品感官評(píng)分與貯藏時(shí)間的關(guān)系見圖1。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),感官品質(zhì)逐漸下降,在 40°C 貯藏 6d、30°C 貯藏 8d、20°C貯藏10d和4°C貯藏21d時(shí),感官品質(zhì)已達(dá)到可以承受的最低限度,貯藏實(shí)驗(yàn)終止(Gimenezet al,2008)。

圖1 泥鰍半干制品貯藏過(guò)程中感官評(píng)分的變化Fig.1 The variance of semi-dried M.anguillicaudatus product sensory evaluation score during the storage

2.5 泥鰍半干制品貨架期模型的建立及其驗(yàn)證

Labuza等(1978)發(fā)現(xiàn)大多數(shù)食品品質(zhì)的變化與時(shí)間的關(guān)系都遵循一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律。一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)方程為:A=A0ekt。

式中,t為貯藏時(shí)間;A為貯藏t時(shí)間后的品質(zhì);A0為食品的初始品質(zhì);k為反應(yīng)變化速率常數(shù)。

反應(yīng)速率常數(shù)k是溫度的函數(shù),可以根據(jù)Arrhenius方程進(jìn)行確定。Arrhenius理論通常可以用三種不同的數(shù)學(xué)式來(lái)表達(dá):

以上三個(gè)公式依次稱為該理論的指數(shù)式、對(duì)數(shù)式與微分式(傅獻(xiàn)彩等,1990)。其中k為當(dāng)反應(yīng)溫度為T(K)時(shí)的反應(yīng)速率常數(shù);R為理想氣體通用常數(shù),k0與Ea為兩個(gè)由反應(yīng)本性決定,而與反應(yīng)溫度及濃度無(wú)關(guān)的常數(shù),分別稱為指數(shù)前因子與活化能。Labuza(1980)應(yīng)用了 Arrhenius關(guān)系式反映了食品的腐敗變質(zhì)速率與溫度的關(guān)系。

2.5.1 泥鰍半干制品貯藏期間各項(xiàng)指標(biāo)與感官評(píng)分之間的相關(guān)性 根據(jù)泥鰍半干制品貯藏期間各項(xiàng)指標(biāo)的變化規(guī)律,計(jì)算其與感官評(píng)分之間的 Pearson相關(guān)系數(shù),見表4。

由表4可知,在各個(gè)溫度下菌落總數(shù)與感官評(píng)分之間的 Pearson相關(guān)系數(shù)最高,呈顯著相關(guān),確定其為影響泥鰍半干制品貯藏期間品質(zhì)的關(guān)鍵因子。

表4 不同貯藏溫度下樣品感官評(píng)分與各項(xiàng)指標(biāo)間Pearson相關(guān)系數(shù)Tab.4 The Pearson correlation coefficients between sensory scores and indicators of samples under different storage temperatures

2.5.2 泥鰍半干制品貨架期模型的建立 由表5可見,不同貯藏溫度下泥鰍半干制品的菌落總數(shù)隨時(shí)間變化的回歸系數(shù)R2>0.94,說(shuō)明其回歸方程有很高的擬合精度,符合一級(jí)化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型。

表5 菌落總數(shù)隨貯藏時(shí)間和溫度變化的回歸方程Tab.5 The regression equations of the variance of colony numbers under different storage time and temperatures

由表6可見,泥鰍半干制品貨架期的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值相對(duì)誤差均較小,說(shuō)明建立的泥鰍半干制品動(dòng)力學(xué)模型具有較好的擬合性。

表6 泥鰍半干制品在不同貯藏溫度下貨架期的預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值比較Tab.6 The comparison of prediction and actual values of semi-dried M.anguillicaudatus product shelf life under different temperatures

3 結(jié)論

(1)對(duì)泥鰍半干制品在不同貯藏溫度下的菌落總數(shù)、揮發(fā)性鹽基氮(TVBN)、脂肪氧化程度(TBA值)等各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定,分析其品質(zhì)變化規(guī)律,結(jié)果表明:隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),菌落總數(shù)、TVBN值和TBA值呈上升趨勢(shì);在同一貯藏時(shí)間,隨著貯藏溫度的升高,各指標(biāo)值增大,表明泥鰍半干制品品質(zhì)下降。

(3)泥鰍半干制品在不同貯藏溫度下貨架期預(yù)測(cè)和貨架期實(shí)測(cè)的驗(yàn)證試驗(yàn)表明:預(yù)測(cè)得到的貨架期與實(shí)際測(cè)得貨架期相對(duì)誤差較小,說(shuō)明建立的泥鰍半干制品動(dòng)力學(xué)模型具有較好的擬合性。在泥鰍半干制品的保藏和銷售過(guò)程中,運(yùn)用建立的動(dòng)力學(xué)模型可以對(duì)其品質(zhì)進(jìn)行監(jiān)控,保證食用安全。

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