脊腹褐蝦方便食品在常溫貯藏中的貨架期預測分析

林恒欣，裘曉華，王 歡，白 冬，李桂芬，俞群娣，謝 超

（1.浙江省海產品健康危害因素關鍵技術研究重點實驗室，浙江海洋大學食品與醫藥學院，浙江舟山 316022；2.浙江國際海運職業技術學院，浙江舟山 316021）

脊腹褐蝦方便食品在常溫貯藏中的貨架期預測分析

林恒欣1，裘曉華1，王 歡1，白 冬1，李桂芬2，俞群娣1，謝 超1

（1.浙江省海產品健康危害因素關鍵技術研究重點實驗室，浙江海洋大學食品與醫藥學院，浙江舟山 316022；2.浙江國際海運職業技術學院，浙江舟山 316021）

通過測定脊腹褐蝦調理食品在不同溫度保藏中的細菌總數、揮發性鹽基氮（TVB-N）值、pH值及感官評價等參數，以TVB-N作為該產品質量變化和推測貨架期時長的關鍵指標。將各溫度下測定的TVB-N值代入線性方程組計算出反應活化能Ea為55.21 kJ/mol,指前因子k0為1.08×109。利用Arrhenius方程外推法計算得出在k20℃=0.140 5和k25℃=0.238 6。進一步求得該條件下保藏的對蝦即食產品的理論貨架壽命分別為153.6 d和92.1 d。經質構儀分析發現脊腹褐蝦蝦仁的硬度與彈性變化。綜合感官評定結果，考慮細菌總數與TVB-N值測定值，明確海捕脊腹褐蝦產品在常溫貯藏中的貨架期為3個月左右。本實驗的研究為常溫下脊腹褐蝦調理食品的開發提供了理論依據。

海捕脊腹褐蝦；調理食品；貨架期預測

近年來，全球海捕蝦總產量明顯提高，與此同時國際貿易對蝦產品需求量也不斷增大，為蝦類食品的迅速發展提供了良好的市場環境。脊腹褐蝦體型較小，肉質鮮美，蛋白含量高，富含鉀、碘、鎂、磷等礦物質及維生素A、氨茶堿等成分，其肉質和魚一樣松軟，易消化，是身體虛弱以及病后需要調養病人的極好的營養食物[1]。常溫貯藏的高水分調理海捕脊腹褐蝦含有豐富的鎂，對心臟活動具有調節作用，能很好保護心血管系統[2]。并且高水分脊腹褐蝦其口感嫩滑，味道淡雅，同時也很好地保持了原料蝦本身的口感、外觀和質構。食品的保質期或貨架壽命都至關重要。通過建立貨架壽命預測模型并對其進行研究,可從理論上預測食品的保質期,同時還能對影響食品質量的關鍵因素進行嚴格控制,最終延長貨架期[3-5]。本文研究脊腹褐蝦調理食品在不同溫度下的品質,預測脊腹褐蝦常溫貯藏的貨架壽命,為產品規模生產提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料

脊腹褐蝦購自浙江省舟山市農貿市場；碳酸鉀、三氯乙酸(TCA)、濃硫酸、亞硫酸鈉、氯化鈉、阿拉伯膠、三磷酸腺苷二鈉（ATP）、甘油等，以上試劑均為分析純。

1.2 實驗設備

WFZUV-2000紫外可見分光光度儀（尤尼柯儀器有限公司）；MA35水分測定儀（德國賽多利斯有限公司）；ALP-KT-30L全自動滅菌鍋（日本ALP公司）；GR21G高速冷凍離心機(日本日立)。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

原料→預處理→稱重→調味→熱風干燥→真空包裝→滅菌→常溫保藏。

1.3.2 測定項目

測定項目包括細菌總數、pH值、水分含量、TVB-N值、蝦仁質構、感官指標。

細菌總數的檢測按照《GB4789.2-2010》中的平板菌落計數法[6]；水分含量的檢測采用GB 5009.3-2010“食品中水分的測定”中的直接干燥法；揮發性鹽基氮（TVB-N）的檢測按照水產品“SC/T 3032-2007中”測定[7]。

pH值的測定：稱取碾碎的10 g脊腹褐蝦蝦肉于燒杯中，加入90 mL中性蒸餾水勻漿。攪拌均勻后制成1∶10的浸提液，離心后靜置30 min浸出，過濾后取得上清液，用pH值計測定讀數。記錄得出蝦仁的pH值，剔除數據差異較大的值。

蝦仁質構的測定：采用美國FTC公司的TMS-Pro物性測試儀對海捕脊腹褐蝦的TPA特性中的硬度與彈性進行測試[8]。記錄得到脊腹褐蝦的黏聚度、彈性等指標數據。

感官品質評價：參照表1標準對脊腹褐蝦調理食品的風味、外形、色澤和組織質構四方面品質進行判定[9-10]。感官得分算取8位專家的總分平均值，將其當做是每個樣品最終分數，并做好相應的數值記錄。

表1 脊腹褐蝦蝦肉的感官評價標準Tab.1 Sensory evaluation standard of red shrimp

1.3.3 貨架期預測模型

1.3.3.1 一級動力學模型

通常食品的品質都會隨食品加工和貯藏過程或多或少產生相應的改變。但是這樣改變大都會遵循零級或是一級動力學模型[11]，其中在實際運用中一級動力學模型應用較廣泛，其方程式如下:

式中：y0為食品最初TVB-N值（mg/100g）；y為食品貯藏t天TVB-N值（mg/100 g）；k為食品品質變化速率常數；t為食品貯藏時間（d）。

1.3.3.2 Arrhenius方程

不同溫度下反應速率常數變化產生的數學模型依據Arrhenius方程進行分析，為：

式中：k0為方程前因子；Ea為活化能（kJ/mol）；T為貯藏溫度（K）；R為氣體常數，取8.314 4 J/(mol·K)

對式(2)取對數：

根據實驗可得在35℃、40℃、45℃溫度下脊腹褐蝦品質讀數，將所得指標數值代入式(2)的動力學方程求得化學反應速率常數k，用lnk作縱坐標，熱力學溫度的倒數(1/T)為橫坐標作圖求出直線斜率為－Ea/ R。依據細菌總數和TVB-N值速率常數k算出活化能Ea和指前因子k0。推導食品貨架期預測方程:SL=ln (y/y0)k0·exp(－Ea/RT)。獲得該反應動力學模型中各參數數值，就可以推算貨架壽命及預測不同溫度的產品質量[12]，并在一定范圍內推演品質對應貯藏時間。

2 結論與分析

2.1 不同溫度下產品品質分析

2.1.1 細菌總數測定結果

在溫度（35、40、45℃）條件下,脊腹褐蝦調理食品的細菌總數變化情況如圖1。整個貯藏過程中隨著時間的推移，脊腹褐蝦中菌落總數不斷增多。貯藏前期繁殖比較緩慢，后期由于基數變大速率更快。

圖1 不同貯藏溫度中海捕脊腹褐蝦的細菌總數變化Fig.1 The total number of bacteria in different storage temperature change Crangon affinis

2.1.2 水分含量變化

在設定溫度中，測定脊腹褐蝦水分含量變化情況如圖2。脊腹褐蝦產品中水分含量隨貯藏時間延長而不斷下降。其中貯藏的溫度越高，到實驗后期脊腹褐蝦水分流失速度更快。在保藏期間產品的水分含量減少約4%。

圖2 不同貯藏溫度下海捕脊腹褐蝦水分含量變化Fig.2 Changes in the moisture content C.affinis at different storage temperatures

2.1.3 pH值

直觀可見圖3數據，產品的pH值隨著時間的延長呈現U形變化，數值在5.5～6.1之間波動。這個現象可能由于貯藏前期的脊腹褐蝦肌肉糖原開始代謝，產生乳酸后使得pH值降低。一段時間后，脊腹褐蝦蝦仁在微生物作用下，蛋白質、氨基酸及其他含氮物質被分解為氨、組胺等物質，使得pH值逐漸回升[13]。

2.1.4 TVB-N值測定結果

揮發性鹽基氮（T-VBN）通常作為蛋白質食品新鮮化指標，與水產品新鮮或腐敗程度有關，測定數值來進行產品鮮度判斷[14]。水產品中測定揮發性鹽基氮讀數越小，產品則越鮮美[15]。在35、40、45℃溫度貯藏時，TVB-N值隨貯藏時間（t）的變化情況如圖4。隨著時間的延長，揮發性鹽基氮含量增加。且溫度越高，產品達到T-VBN含量閾值的時間越短。

圖3 不同貯藏溫度下海捕脊腹褐蝦的pH值變化Fig.3 Changes of pH value C.affinis under different storage temperatures

圖4 不同貯藏溫度下海捕脊腹褐蝦TVB-N值變化Fig.4 Changes of TVB-N value C.affinis under different storage temperatures

2.1.5 感官品質的測定

表2～4分別羅列35、40、45℃貯藏時，感官評定小組得出的感官評定分數。不同貯藏溫度，觀察樣品的色澤、形態、組織狀態和風味的分數。橫向比較，隨時間的推移所得分數逐漸降低；縱向比較，隨著溫度提升，在相同時間內脊腹褐蝦的感官評分也不斷下降。

表2 35℃時保藏時間對脊腹褐蝦感官品質的影響Tab.2 Time on the C.affinis sensory quality of preservation at 35℃

表3 40℃時保藏時間對脊腹褐蝦感官品質的影響Tab.3 Time on the C.affinis sensory quality of preservation at 40℃

表4 45℃時保藏時間對脊腹褐蝦感官品質的影響Tab.4 Time on the C.affinis sensory quality of preservation at 45℃

分別利用3個不同溫度下的TVB-N值與色澤、組織質構、外形和風味分數進行SPSS軟件分析，得相對應的Pearson相關系數[16]，見表5。

由表5可知，感官評價值和TVB-N值Pearson相關系數均大于0.95，可判定感官評價結果與TVB-N值間相關性最緊密[17]。因此本研究最后選取TVB-N值作為脊腹褐蝦調理產品質量變化和貨架壽命的關鍵指示因子。

2.2 海捕脊腹褐蝦動力學模型

2.2.1 細菌總數模型

通過測定得到菌落總數，結合時間可以得相應的回歸方程以及對應k值，見表6。

表6 不同溫度下相應的回歸方程、R2、kTab.6 The regression equations,R2and k values at different temperatures

根據方程式讀得3個溫度下細菌總數變化速率常數k分別為0.132 15、0.169 36、0.225 80。把lnk數值作縱坐標，貯藏溫度倒數1/ T為橫坐標作圖，得到線性方程y=-5.354 4 x+15.361(R2=0.991 82)。

由線性方程組計算得出活化能Ea=44.51 kJ/mol，指前因子k0= 6.98×106。在貯藏過程中，根據已得數據建立細菌總數變化速率常數k與貯藏溫度T的Arrhenius方程：

菌落總數貨架壽命預測模型：

SL=ln（y菌落總數/y0菌落總數）/[6.98×106exp(-44.51×103/RT)]

2.2.2 細菌總數模型的驗證

以菌落總數為品質指標，菌落總數104CFU/g為檢測終點，大于104CFU/g時表示脊腹褐蝦調理食品已腐敗。記錄3個溫度下，脊腹褐蝦調理食品的實際貨架壽命。根據表7數值，在35、40、45℃條件下的脊腹褐蝦調理食品貨架預測值與實測值的相對偏差分別為9.83%、4.08%、5.13%，較好地檢驗了方程可信度。

圖5 溫度倒數與k值的自然對數關系Fig.5 The relationship curve between temperature reciprocal and logarithm of k values

表7 脊腹褐蝦在35、40、45℃貯藏時貨架期的預測值與實測值Tab.7 The predicted and measured shelf life of C.affinis at 35,40 and 45℃

2.2.3 TVB-N值模型的建立

綜合3個不同溫度下TVB-N的檢測值，見表8。

表8 不同溫度下對應的TVB-N值回歸方程、R2、k值Tab.8 The regression equations,R2and k values under different temperatures

從表8可讀，依據三個溫度的方程式，讀取對應TVB-N變化速率常數k分別為0.474 05、0.639 39、0.967 06。作Ink和貯藏溫度倒數1/T圖，得到線性方程y=-6.639 3 x+20.801(R2=0.971 85)。

依據線性方程組得活化能Ea=55.21 kJ/mol，指前因子k0= 1.08×109。并以方程數據為基礎，建立TVB-N值變化速率常數k與貯藏溫度T的阿倫尼烏斯方程：

圖6 溫度倒數與k值的自然對數關系Fig.6 The relationship curve between temperature reciprocal and logarithm of k values

代入一級動力學模型得：

總揮發性鹽基氮貨架壽命預測模型為：

2.2.4 TVB-N值模型的驗證

以TVB-N值為品質指標，記錄調理食品的實際貨架期，同樣記錄依照方程算取的脊腹褐蝦調理產品貨架壽命理論值[18]，結果見表9。產品的貨架壽命預測值與實測值的相對偏差分別6.67%、8.33%、14.63%，其值表明方程具有準確性。

表9 海捕脊腹褐蝦在35、40、45℃貯藏時貨架期的預測值與實測值Tab.9 The predicted and measured shelf life of Crangon affinis at 35,40 and 45℃

2.2.5 細菌總數模型與TVB-N模型的預測及比較

通過比較兩者在35、40、45℃時的貨架期預測，可以發現兩者的準確性基本相近。利用Arrhenius方程外推法知道20℃和25℃溫度下的TVB-N變化速率常數分別為k20℃=0.140 5和k25℃=0.238 6。根據方程(1)計算脊腹褐蝦產品貨架壽命的理論值，結果見表10。

表10 20℃和25℃條件下即食蝦仁貨架期的預測值Tab.10 Predictive value of red shrimp shelf life at 20 and 25℃

將理論值與實際貨架壽命進行比較，其值用兩者的相對誤差表示。結果由表10可知，細菌總數和TVB-N值在20℃和25℃下脊腹褐蝦調理產品Arrhenius法預測值與實測值相對誤差均小于9%，模型具有較高準確性。

2.3 脊腹褐蝦產品保藏期間的質構特性變化

如圖7所示，在保藏期間，脊腹褐蝦調理食品硬度隨時間的延長而增大。可能由于常溫保藏下肌肉蛋白之間氫鍵增加，肌動蛋白與肌球蛋白質之間結合變弱。而脊腹褐蝦彈性隨時間增長逐漸變小，這可能是由于改變了原先肌原蛋白與彈性蛋白質間的連接而造成的。

圖7 保藏期間產品質構變化Fig.7 The product texture change during preservation

2.4 脊腹褐蝦制品保藏期間的感官評定

由表11可知，脊腹褐蝦食品在保藏過程中色澤、組織質構、外形和風味的感官評定值都不斷下降。其中以色澤變化跟風味變化更為明顯，脊腹褐蝦的外形趨勢相對較平緩。根據感官評定結果，實測90 d時各項感官評定分數維持在1分。說明脊腹褐蝦還能保持較好的性狀。

表11 保藏期間產品感官評分的變化Tab.11 The sensory score change during the preservation

3 結論

（1）用TVB-N值作為脊腹褐蝦調理食品品質變化和貨架壽命的指示指標，根據線性方程組可得反應活化能Ea=55.21 kJ/mol，指前因子k0=1.08×109。利用Arrhenius方程外推法算出20℃和25℃時TVB-N變化速率常數分別為k20℃=0.140 5和k25℃=0.238 6。進一步求得該條件下保藏的對蝦即食產品的理論貨架壽命分別為153.6 d和92.1 d。

（2）采用質構儀分析發現，脊腹褐蝦產品彈性隨貯藏時間的延長而有所下降，但硬度卻逐漸增加。與此同時，產品色澤、外形、組織質構和風味評分也逐步降低，蝦仁最終變化程度感官評定員表示可以接受。綜合細菌總數與TVB-N值測定結果，因此確定脊腹褐蝦產品在常溫貯藏條件下的保質期為3個月。

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Shelf Life Prediction and Product Quality Anality Crangon affinis Prepared Foods in Storage at Room Temperature

LIN Heng-xin,QIU Xiao-hua,WANG Huan,et al
(Zhejiang Provincial Key Laboratory of Health Risk Factors for Seafood,School of Food and Medical of Zhejiang Ocean University,Zhoushan 316022,China)

Determination of total bacteria prepared foods Crangon affinis at different temperatures in the preservation,TVB-N value,pH value and sensory evaluation of other parameters.By detecting four C.affinis color,tissue texture,flavor and appearance,and comprehensive key indicators decided to TVB-N value as a conditioning C.affinis product quality changes and shelf life prediction indication factor.According to each temperature measurement volatile basic nitrogen(TVB-N)value,into the linear equations calculated activation energy Ea=55.21 kJ/mol,pre-exponential factor k0=1.08×109.TVB-N value variation rate constant use of the Arrhenius equation calculated by extrapolation 20℃and 25℃,respectively k20℃=0.140 5 and k25℃=0.238 6. Under these conditions obtain further preserved C.affinis conditioning product shelf life theory were 153.6 d and 92.1 d.By texture analyzer found hardness and elasticity change C.affinis shrimp.Integrated sensory e－valuation,considering the total number of bacteria and TVB-N values measured values,clearly C.affinis during storage at room temperature shelf life of three months.In this experiment,for the development of C.affinis prepared foods at room temperature to provide a theoretical basis.This study provides a theoretical basis for the normal development of C.affinis prepared foods.

Crangon affinis;prepared foods;shelf life prediction

TS254

A

1008－830X(2016)05－0417－08

2016-06-10

浙江省自然科學基金項目（LY14C200002）；浙江省科技計劃項目（2016C32080）；舟山市科技計劃項目（2014C41011；2016C41003）

林恒欣（1995-），浙江義烏人，碩士研究生，研究方向：水產品加工與儲藏工程.E-mail:1414751924@qq.com

謝超，副教授.E-mail:xc750205@163.com