瓢兒菜采后微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型研究

摘 要 以采后瓢兒菜為試驗(yàn)對(duì)象，研究了不同貯藏溫度下瓢兒菜的微生物生長(zhǎng)趨勢(shì)，建立了瓢兒菜微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型和微生物貨架期預(yù)測(cè)模型。結(jié)果表明：修正的Gompertz方程能夠較好地?cái)M合不同溫度下瓢兒菜微生物生長(zhǎng)的初級(jí)模型，其R2均大于0.90；瓢兒菜的最大菌數(shù)Nmax隨溫度的變化波動(dòng)不大，平均值為（6.85±0.1265） cfu/g；最大比生長(zhǎng)速率μmax隨溫度的上升而增加，生長(zhǎng)延滯時(shí)間λ隨溫度的上升而減小；二級(jí)模型為 =0.040×[T-（-0.198）]及 =0.260×[T-（-3.379）]，其R2均大于0.90。通過初級(jí)模型和二級(jí)模型確立了瓢兒菜的微生物貨架期預(yù)測(cè)模型。

關(guān)鍵詞 瓢兒菜；采后；微生物生長(zhǎng)；動(dòng)力學(xué)模型

中圖分類號(hào)：S182；S37 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2017.10.005

知網(wǎng)出版網(wǎng)址：http：//kns.cnki.net/kcms/detail/50.1186.s.20170410.2336.010.html 網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2017-4-10 23：36：00

瓢兒菜由蕓薹進(jìn)化而來，被稱為“維他命”菜，常吃可以預(yù)防便秘，增強(qiáng)人體防病抗病的能力，但在貯藏銷售過程中易受溫度、微生物等影響發(fā)生黃化萎蔫、腐爛，是采后損失較嚴(yán)重的葉菜之一[1]。近年來，食品微生物預(yù)測(cè)技術(shù)在國(guó)外被廣泛應(yīng)用研究，利用數(shù)學(xué)模型定量描述食品特性和加工流通環(huán)境因子對(duì)食品中微生物生長(zhǎng)、殘存、死亡動(dòng)態(tài)的影響，用來預(yù)測(cè)食品的微生物學(xué)安全[2-4]。

本研究以瓢兒菜為試驗(yàn)材料，研究了4℃、8℃、12℃、16℃貯藏溫度下瓢兒菜微生物的生長(zhǎng)情況，在此基礎(chǔ)上建立瓢兒菜的微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型和貨架期預(yù)測(cè)模型，為監(jiān)測(cè)和保持瓢兒菜的品質(zhì)提供理論基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1材料與儀器

瓢兒菜，于2015年11月24日購(gòu)于重慶市九龍坡區(qū)走馬鎮(zhèn)。

平板計(jì)數(shù)瓊脂（PCA），杭州微生物試劑有限公司；攪拌機(jī)，飛利浦（中國(guó)）投資有限公司；生化培養(yǎng)箱，上海三發(fā)科技儀器有限公司。

1.2試驗(yàn)方法

選取大小相近、外觀完好、無機(jī)械損傷的瓢兒菜為試材。用食品包裝袋進(jìn)行包裝，每包質(zhì)量為5000 g±5 g，隨機(jī)分組后，分別置于4℃、8℃、12℃、16℃溫度下，每隔1 d測(cè)定各組的菌落總數(shù)[5]。

取瓢兒菜置于無菌攪拌機(jī)內(nèi)，攪碎后取25 g于裝有225 mL無菌水的三角瓶中，混勻后取上清液按1∶10比例進(jìn)行稀釋。選取3個(gè)適宜稀釋度的稀釋液，分別取1 mL稀釋液于培養(yǎng)皿中，再倒平板，37℃培養(yǎng)48 h，計(jì)數(shù)。

1.3數(shù)據(jù)處理與作圖

使用SPSS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合作圖。

2數(shù)學(xué)模型構(gòu)建

2.1微生物一級(jí)模型

一級(jí)模型表征微生物數(shù)量與時(shí)間的關(guān)系，本研究使用修正的Gompertz函數(shù)方程描述微生物的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)[6-7]。該方程如下：

LogNt=logN0+log（Nmax/N0）*exp{-exp[2.718*μmax/log（Nmax/N0）*（λ-t）+1]}

式中t為貯藏時(shí)間；Nt為在t時(shí)的菌數(shù)；N0為初始菌數(shù)；Nmax為最大菌落數(shù)；μmax為最大比生長(zhǎng)速率，單位為d-1；λ為微生物生長(zhǎng)延滯時(shí)間，單位為d。

2.2微生物二級(jí)模型

二級(jí)模型主要描述環(huán)境因素對(duì)一級(jí)模型中各參數(shù)的影響情況[5]。本研究通過溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響來建立二級(jí)模型，由Belehradek方程描述[8]，該方程如下：

式中bμ、bλ均為方程常數(shù)；T為貯藏溫度，℃；Tminμ、Tminλ均為微生物生長(zhǎng)的最低溫度，℃。

2.3微生物貨架期預(yù)測(cè)模型

根據(jù)一級(jí)模型可以得到方程如下：

t=λ-{ln[-ln（ ）]-1}×

確定最小腐敗水平Ns后，用Ns代替Nt帶入上述方程中，并將二級(jí)模型方程分別帶入上述方程可以求得瓢兒菜的貨架期（SL）預(yù)測(cè)模型[5]為：

SL= -{ln[-ln（ ）]-1}×

通過計(jì)算微生物總數(shù)從初始菌落數(shù)N0增殖到最小腐敗水平Ns所需的時(shí)間，來預(yù)測(cè)瓢兒菜的貨架期。

3結(jié)果與分析

3.1瓢兒菜微生物生長(zhǎng)的初級(jí)模型

根據(jù)修正的Gompertz函數(shù)方程，采用SPSS軟件對(duì)微生物總數(shù)作非線性擬合處理，可以得到相應(yīng)的擬合曲線（見圖1）及微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)（見表1）。由表1可知，所得擬合方程即為瓢兒菜微生物生長(zhǎng)的一級(jí)模型，其R2均大于0.90，具有較高的擬合度，說明該模型較好地反映了瓢兒菜不同溫度下微生物的生長(zhǎng)趨勢(shì)。瓢兒菜的最大菌落數(shù)Nmax隨著溫度的變化波動(dòng)不大，平均值為（6.85±0.1265） cfu/g；最大比生長(zhǎng)速率μmax隨溫度的上升而增加，延滯時(shí)間λ隨溫度的上升而減小。

3.2瓢兒菜微生物生長(zhǎng)的二級(jí)模型

圖1中4種溫度的Gompertz方程能很好地預(yù)測(cè)4℃、8℃、12℃、16℃溫度條件下的微生物生長(zhǎng)，但無法描述溫度的變化對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響。本文用Belehradek方程來描述溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)的影響，其結(jié)果見圖2、圖3。根據(jù)Belehradek方程，使用SPSS軟件進(jìn)行擬合處理可以得到相應(yīng)的方程 =0.040×[T-（-0.198）]及 =0.260×[T-（-3.379）]，其R2均大于0.90，說明溫度與最大比生長(zhǎng)速率μmax、延滯時(shí)間λ呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。

3.3瓢兒菜微生物生長(zhǎng)的貨架期模型

由二級(jí)模型可以得出：bμ=0.040，Tminμ=-0.198，bλ=0.260，Tminλ=-3.379，由表1可知，Nmax平均值為6.85±0.1265 cfu/g，將以上各項(xiàng)參數(shù)帶入SL方程中，可得到貨架期預(yù)測(cè)模型如下：

SL= -{ln[-ln

（ ）]-1}×

4小結(jié)

以采后瓢兒菜為試驗(yàn)材料，研究了4℃、8℃、12℃、16℃貯藏溫度條件下瓢兒菜微生物生長(zhǎng)趨勢(shì)，建立了具有較高擬合度的微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型，并確立了瓢兒菜的微生物貨架期模型，但如果需要精確預(yù)測(cè)瓢兒菜的貨架壽命，必須確定瓢兒菜的最小腐敗水平Ns。因此，在今后的研究中，需要選擇合適的方法來確定瓢兒菜遭到感官拒絕時(shí)的菌落數(shù)Ns，同時(shí)對(duì)瓢兒菜的貨架期模型進(jìn)行驗(yàn)證。

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（責(zé)任編輯：丁志祥）