風味蟹肉醬貨架期的動力學預測研究

吳浩然，張鐳譯，林琳，姜紹通，陸劍鋒

(合肥工業大學 食品與生物工程學院，安徽省農產品精深加工重點實驗室，農產品生物化工教育部工程研究中心，合肥 230009)

河蟹學名中華絨螯蟹(Eriocheirsinensis)，大量分布在我國沿海、江河和湖泊地區，是我國主要的養殖經濟蟹類之一[1-3]。近幾年河蟹的養殖規模不斷擴大，2018年我國河蟹總產量已經達到了75.69萬噸[4]。河蟹作為我國特有的優質水產品，其蟹肉味道鮮美，且營養價值高，是餐桌上的寵兒[5-10]。河蟹生長周期長，但上市時間較短，鮮活河蟹很難長期供應市場。風味蟹肉醬作為一種以冷凍蟹肉為主要原料制備而成的新型水產調味品，不僅蟹味濃郁、營養豐富，還能進行較長時間的貯藏，可以很容易解決蟹類產品市場供應問題。

食品貨架期是指食品在推薦條件下貯藏，能夠保持食品的安全性；確保食品的感官特性、理化及微生物指標滿足國標要求；并且保持商品營養成分表上注明的任何營養值不變的一段時間[11-12]。隨著生活水平的提高，消費者對其所購買的食品品質的要求也越來越高，因而了解食品的貨架期也就顯得越來越重要。市場上一些高鹽、高油或低水分食品的貨架期都比較長，許多食品公司都等不起太長的時間去確定產品的貨架期。

因此，需要利用一些食品貨架期的加速測試方法在較短的時間內了解食品的貨架期。所謂食品貨架期加速測試就是通過化學動力學來量化外部因素對變質反應的影響力。通過將食品置于多個超正常水平的環境中，使食品的變質速度加快，再以感官、微生物、理化指標等作為自變量建立評價食品品質變化的動力學模型，能夠很好地反映食品品質的變化情況，進而快速有效地預測出食品的貨架期[13-14]。

目前，儲存期加速測試已成功用于多種食品的貨架期預測，如任亞妮等[15]應用ASLT法成功預測了軟面包的貨架期，杭鋒等[16]對超高溫滅菌乳的貨架期進行了預測，鄧麗[17]對發酵醬類的貨架期進行了預測，李子雨等[18]運用動力學模型預測了速凍水餃的貨架期。風味蟹肉醬作為一種新型高檔水產調味品，在制備過程中加入了大量的植物油，導致其貯藏時間比較長，因此需要利用食品貨架期加速測試方法來對其貨架期進行快速預測研究。

為了能夠快速、準確地預測風味蟹肉醬的貨架期，本實驗將風味蟹肉醬置于3個超正常水平的環境中，使其變質速度加快，再對貯藏過程中蟹肉醬的過氧化值、酸價、菌落總數和感官評分的變化情況進行測定，最后選擇變化最大的酸價和過氧化值為指標建立動力學模型來預測風味蟹肉醬在常溫(25 ℃)下的貨架期。本研究結果可為風味蟹肉醬及相似調味品的生產、貯藏和銷售提供一定的理論基礎和實踐參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料

風味蟹肉醬由實驗室利用冷凍蟹肉、黃豆醬及一些輔料自制而成。

1.1.2 試劑

石油醚、氫氧化鈉、乙醚、無水乙醇、百里香酚酞、硫代硫酸鈉、冰乙酸、三氯甲烷、碘化鉀、可溶性淀粉：均為分析純，購于國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

HH-2A孔數顯水浴鍋 江蘇金壇市環宇科學儀器廠；RZ-5286A旋轉蒸發儀 鞏義市予華儀器有限責任公司；FA104N電子分析天平 上海民橋精密科學儀器限公司；C21-KT2115多功能電磁爐、MP-CJ28WWOK302炒鍋 廣東美的生活電器制造有限公司。

1.3 制備工藝

風味蟹肉醬的制作工藝：

1.4 貨架期預測實驗設計

將密封滅菌后的風味蟹肉醬隨機等分成3組，置于3臺溫度設置為37，45，55 ℃且濕度保持一致的恒溫恒濕培養箱內。實驗開始第0天測定3組樣品的過氧化值、酸價、菌落總數和感官評分4個品質指標，之后37 ℃組每隔15 d，45 ℃和55 ℃組每隔7 d在同一時間測定樣品的4個品質指標。對每次的測定數據進行分析，計算出需要的數值，進而得出相應反應的阿倫尼烏斯方程，并建立動力學模型，最后通過計算得到風味蟹肉醬的預測貨架期。實驗中各項指標的安全限制按照DB11/516-2008《半固態(醬)調味品衛生要求》規定：過氧化值上限為0.25 g/100 g，酸價上限為3.0 mg/g，菌落總數為5000 CFU/g。在實驗中，但凡發現一項指標超標，便將其視為過期食品。

1.4.1 風味蟹肉醬菌落總數測定

菌落總數測定參考GB 4789.2-2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數測定》進行。精確稱量1 g樣品，然后使用9 mL無菌鹽水溶液(0.9%)混合。 隨后，使用無菌鹽溶液連續稀釋每個樣品，測量總生存計數。 用于計數總微生物的培養基是平板計數瓊脂(PCA)(北京奧博星生物技術有限公司)。將每種稀釋劑(1 mL)鋪在適當的平板上，并將瓊脂平板孵育。計算微生物計數，并表示為log CFU/mL。

1.4.2 風味蟹肉醬酸價(AV)和過氧化值(POV)測定

1.4.2.1 酸價

準確稱取70 g樣品置于燒杯中，加入150 mL石油醚，攪拌均勻后用保鮮膜封口，放置在通風櫥內浸泡13 h以上。浸泡完成后用濾紙過濾，得到的濾液用旋蒸儀蒸出多余的石油醚，剩下的油脂按照GB 5009.229-2016《食品安全國家標準 食品中酸價的測定》的方法測定酸價，每個樣品進行3次重復實驗。

1.4.2.2 過氧化值

準確稱取70 g樣品置于燒杯中，加入150 mL石油醚，攪拌均勻后用保鮮膜封口，放置在通風櫥內浸泡13 h以上。浸泡完成后用濾紙過濾，得到的濾液用旋蒸儀蒸出多余的石油醚，剩下的油脂按照GB 5009.227-2016《食品安全國家標準 食品中過氧化值的測定》的方法測定過氧化值，每個樣品進行3次重復實驗。

1.4.3 風味蟹肉醬感官評定標準

邀請7名有感官評定經驗的食品工程專業研究生組成感官品質評定小組，對風味蟹肉醬的顏色、組織狀態、氣味和滋味4個方面進行綜合評價。根據每個項目的重要程度確定分值，取7人評價總分的平均值作為質量評價的感官評定分值，具體評分標準見表1。

表1 風味蟹肉醬感官評分標準Table 1 The sensory evaluation standards of flavor crab sauce

1.5 風味蟹肉醬貨架期預測模型的建立

風味蟹肉醬：蟹肉醬經巴氏滅菌(95 ℃，30 min)后冷卻至室溫，分別在37，45，55 ℃ 3個超正常溫度條件下儲藏，每隔一定天數測量蟹肉醬的酸價、過氧化值、菌落總數和感官評分。

儲藏期間，風味蟹肉醬中油脂的氧化酸敗遵循一級反應模型：

B=B0ekt。

(1)

式中：B表示儲藏t d后蟹肉醬的品質；B0表示蟹肉醬初始品質；t表示儲藏時間；k表示變化速率常數。

阿倫尼烏斯方程(Arrhenius)方程：

K=k0e-Ea/RT。

(2)

式中：Ea表示活化能(kJ/mol)；k0表示指前常數；T表示絕對溫度(K)；R表示氣體常數[R=8.314 J/(mol·K)]。

對式(2)兩邊同時取對數，得方程lnk=lnk0-E/RT，可知lnk與1/T存在線性關系，lnk0為截距，-E/R為斜率。風味蟹肉醬貯藏在37，45，55 ℃下得到不同的k值，再通過擬合直線，得到E和k0；最后將其代入原式，進而求得風味蟹肉醬的預測貨架期。

2 結果與分析

2.1 風味蟹肉醬在不同溫度貯藏過程中的品質變化

菌落總數是評價食品安全衛生的重要指標，能夠有效反映食品被微生物污染的程度，是食品安全檢測項目中的必檢項[19]。過氧化值和酸價能夠很好地評價食品中油脂的氧化酸敗程度，是評價高油脂食品品質的重要指標[20]。

將密封滅菌后的風味蟹肉醬隨機等分成3組，分別放在37，45，55 ℃條件下貯藏一段時間，得到風味蟹肉醬在貯藏過程中的品質變化，見表2～表4。

表2 產品在37 ℃貯藏酸價、過氧化值、微生物和感官評分變化Table 2 The changes of AV, POV, microorganisms and sensory scores of products stored at 37 ℃

表3 產品在45 ℃貯藏酸價、過氧化值、微生物和感官評分變化Table 3 The changes of AV, POV, microorganisms and sensory scores of products stored at 45 ℃

表4 產品在55 ℃貯藏酸價、過氧化值、微生物和感官評分變化 Table 4 The changes of AV, POV, microorganisms and sensory scores of products stored at 55 ℃

由表2可知，風味蟹肉醬在37 ℃下儲藏105 d后，菌落總數仍未檢測到，說明巴氏殺菌能夠充分殺死罐裝密封后蟹肉醬中的細菌。因此，在貯藏期間蟹肉醬中油脂的氧化才是主要問題，在貯藏期間風味蟹肉醬的過氧化值、酸價和感官評分出現了較大的改變。過氧化值從初始的0.030 g/100 g上升到0.062 g/100 g；酸價由初始的0.40 mg/g上升到1.26 mg/g；感官評分也從初始的87.13降低至74.63。

由表3和表4可知，在45 ℃和55 ℃條件下儲藏的蟹肉醬品質變化與37 ℃條件下貯藏相似，貯藏期間菌落總數未超標，酸價、過氧化值以及感官評分的變化是主要問題。且在45 ℃和55 ℃貯藏條件下，蟹肉醬酸價、過氧化值以及感官評分的變化程度遠高于在37 ℃條件下貯藏。僅貯藏49 d后，在45 ℃貯藏條件下蟹肉醬的酸價就從0.40 mg/g上升到1.43 mg/g；過氧化值由0.03 g/100 g上升到0.085 g/100 g；感官評分從87.13下降至67.29。在55 ℃貯藏條件下蟹肉醬的酸價、過氧化值和感官評分更是從初始的0.40 mg/g、0.030 g/100 g和87.13變化為最終的1.72 mg/g、0.10 g/100 g和65.31。

結果表明，溫度是影響風味蟹肉醬品質變化的重要因素，貯藏溫度越高，蟹肉醬品質劣變得就越快。另外，蟹肉醬在制作過程中加入了大量的植物油，而蟹肉醬在罐裝的過程中難免會留有少量空氣，兩者接觸就導致了在貯藏期間蟹肉醬中油脂的氧化變質[21]。因此，因油脂氧化酸敗而導致的酸價和過氧化值的升高可以作為預測風味蟹肉醬貨架期的重要指標。

2.2 過氧化值為指標預測貨架期動力學模型的建立

在3個超正常溫度下貯藏，風味蟹肉醬的過氧化值隨時間的變化曲線見圖1。對風味蟹肉醬在貯藏過程中過氧化值隨時間的變化進行回歸分析，得到方程，見表5。

圖1 產品在37 ℃(a)、45 ℃(b)、55 ℃(c)下儲藏時過氧化值的變化Fig.1 The changes of POV of products stored at 37 ℃(a), 45 ℃(b) and 55 ℃(c)

表5 不同貯藏條件下過氧化值(POV)隨時間變化的回歸方程及參數Table 5 The regressive equations and parameters of POV of products stored at different temperatures with time

風味蟹肉醬在37，45，55 ℃ 3個不同溫度下貯藏，過氧化值隨貯藏時間的變化速率常數k分別為0.0129，0.0197，0.0257。根據阿倫尼烏斯方程lnk=lnk0-E/RT作圖，見圖2。

圖2 過氧化值變化的Arrhenius曲線Fig.2 The Arrhenius curve of POV changes

線性方程為lnk=-3.8605×1000/T+8.1415。由此計算出E=32.09 kJ/mol，k0=3.434×103，由此可得Arrhenius方程：k=3.434×103exp(-32096/RT)。再將k=3.434×103exp(-32096/RT)式代入B=B0ekt求得在常溫(25 ℃)下蟹肉將的貨架期為261 d。

2.3 酸價為指標預測貨架期動力學模型的建立

在3個超正常溫度下貯藏，風味蟹肉醬的酸價隨時間的變化曲線見圖3。對風味蟹肉醬在貯藏過程中酸價隨時間的變化進行回歸分析，得到方程，見表6。

圖3 產品在37 ℃(a)、45 ℃(b)、55 ℃(c)下貯藏時酸價的變化Fig.3 The changes of AV of products stored at 37 ℃(a), 45 ℃(b) and 55 ℃(c)

表6 不同貯藏條件下酸價(AV)隨時間變化的回歸方程及參數Table 6 The regressive equations and parameters of AV of products stored at different temperatures with time

風味蟹肉醬在37，45，55 ℃ 3個不同溫度下貯藏，其酸價隨時間的變化常數k分別為0.0119，0.0269，0.0281。根據阿倫尼烏斯方程lnk=lnk0-E/RT作圖，見圖4。

圖4 酸價變化的Arrhenius曲線Fig.4 The Arrhenius curve of AV changes

線性方程為lnk=-4.73×1000/T+10.978。由此計算出E=39.28，k0=5.75×104由此可得Arrhenius方程：k=5.75×104exp(-39280/RT)。再將k=5.75×104exp(-39280/RT)式代入B=B0ekt求得在常溫(25 ℃)下蟹肉醬的貨架期為268 d。以酸價為指標計算的貨架期與以過氧化值為指標計算的貨架期相差不大，說明在風味蟹肉醬的貨架期內，酸價和過氧化值都是非常重要的衡量指標。因此，綜合酸價和過氧化值兩個指標的預測結果，可以得出結論：不添加任何防腐劑的風味蟹肉醬在25 ℃儲藏條件下的預測貨架期為261 d。

3 結論

本實驗研究了風味蟹肉醬在37，45，55 ℃ 3個超正常水平環境中貯藏其酸價、過氧化值、菌落總數和感官評分的變化規律，并以變化較大的酸價和過氧化值為指標建立相應的預測動力學模型預測風味蟹肉醬貨架期。結果表明：隨貯藏時間的延長，風味蟹肉醬的酸價和過氧化值緩慢升高，感官評分緩慢降低，菌落總數從無到有。按照過氧化值變化得到的蟹肉醬貨架期預測方程為B=B0exp(3.434×103e-32096/RTt)，預測貨架期為261 d；按照酸價變化得到的蟹肉醬的貨架期預測方程為B=B0exp(5.75×104e-39280/RTt)，預測貨架期為268 d，因此得到風味蟹肉醬的預測貨架期為261 d。本研究可為風味蟹肉醬及其他水產調味品貨架期后續的進一步研究提供一定的理論指導和實踐參考。