雞精調味料貨架期預測模型的建立

王芳，張佳匯

上海太太樂食品有限公司（上海 201812）

雞精調味料（簡稱雞精），是20世紀80年代在國內開始推廣的一種復合調味料，它是以味精（MSG）、食鹽、雞肉/雞骨粉末、呈味核苷酸二鈉（I+G）等為主要原料，添加或不添加增香劑制作而成，因其具有雞肉鮮香、營養安全、口感復合化等優點，受到廣大消費者的青睞，被廣泛應用于烹飪及食品加工領域。然而，雞精在貯藏過程中由于受到溫度、濕度、光照、化學成分等因素的影響，導致其外觀、口感和風味等產品質量會發生變化，進而影響其貨架期。因此，在當今人們對調味料品質的要求愈來愈高的背景之下，通過對雞精貯藏過程中劣變機制的研究，快速、準確地預測雞精貨架期顯得尤為重要。

目前關于食品貨架期的研究方法較多，根據原理不同，可分為人工智能[1]、統計學[2]、化學動力學[3]、基于溫度動力學預測[4]、微生物生長動力學[5]等方法。在實際運用中，不同方法都有其局限性，需要根據食品特性，制定相應的貨架期預測方法[6]。其中，基于統計學的WHA模型、零級及一級化學反應動力學模型，已被應用于椪柑果酒[7]、豬油曲奇餅干[8]、紅茶[9]、海鱸魚[10]、滅菌乳[11]等的貨架期預測，但有關雞精貨架期的研究鮮有報道。為此，通過考察不同貯藏溫度下雞精中MSG含量、I+G含量、總氮含量、其它氮含量、水分質量分數、色差值以及感官方面的變化規律，分析各指標間的相關性，并運用動力學方法建立雞精貨架期預測模型，以期為企業在生產、貯藏、運輸和銷售過程中的品質監控提供理論指導。

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

雞精調味料（上海太太樂食品有限公司生產）；鋁箔包裝袋（黃山永新股份有限公司）。

ML303/02電子分析天平（梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司）；EH-420C腳踏塑料封口機（紅朗包裝機械（北京）有限公司）；DHG-9240A型電熱鼓風干燥箱（上海林頻儀器股份有限公司）；LRH-1000F生化培養箱（上海一恒科學儀器有限公司）；HR73-P快速水分測定儀（瑞士Mettler Toledo公司）；Five Easy Plus FE28酸度計（梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司）；UV2450紫外可見分光光度計（日本島津公司）；K-350（蒸餾儀）/K-435（消化儀）半自動定氮儀，（瑞士BUCHI公司）；Digi Eye Digipix數慧眼（R）圖像顏色處理系統（英國Veri Vide公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品處理

采用90 μm厚的單向拉伸聚丙烯（Oriented Polypropylene，OPP）/鋁/聚乙烯（polyethylene，PE）的鋁箔包裝袋對雞精包裝，每袋100 g，共包裝36袋，然后各取12袋分別放置在3個溫度（25，37和55 ℃）條件下避光貯存77 d，每7 d取1次樣進行指標測定。

1.2.2 理化指標測定

1.2.2.1 MSG含量

MSG含量根據SB/T 10371—2003《雞精調味料行業標準》中的谷氨酸鈉測定方法（甲醛值法）進行測定。

1.2.2.2 I+G含量

I+G含量根據SB/T 10371—2003《雞精調味料行業標準》中的呈味核苷酸二鈉測定方法進行測定。

1.2.2.3 總氮含量

總氮含量根據SB/T 10371—2003《雞精調味料行業標準》中的總氮測定方法進行測定。

1.2.2.4 其它氮含量

其它氮含量根據SB/T 10371—2003《雞精調味料行業標準》中的其它氮計算方法進行計算。

1.2.2.5 水分質量分數

開機預熱快速水分測定儀30 min后，打開加熱腔，將空樣品盤放在支架上，按TARE鍵去皮重，再把雞精樣品（4～5 g）均勻地分撒在樣品盤上，然后合上加熱腔，待質量顯示穩定20 s后，按START鍵啟動開始測試，等待儀器自行加熱測定，當聽到報警聲響起且樣品盤自動彈出后，即測定結束，記錄顯示屏上的水分質量分數數據。

1.2.2.6 色差測定

采用Digi Eye數碼測色系統對雞精色澤進行檢測。選用L*a*b*色差系統，經彩色標準板校正，取雞精置于透明比色皿中進行檢測。每個樣品測定3次，取平均值。L*是明度指標，L*值越大說明物質明度越亮。a*代表紅綠色度，在正值時表示紅色程度，在負值時表示綠色程度；b*代表黃藍色度，在正值時表示黃色程度，在負值時表示藍色程度。

1.2.3 感官評價

1.2.3.1 評定人員的選擇和評定方法標準的確定

由10位專業品嘗師組成評價小組，對每個雞精樣品按色澤、形態、香氣、滋味4個指標，分設5個等級（滿分100分）逐一進行單因素評價，填寫感官評價分析問卷。雞精感官評價評分標準見表1。

表1 雞精感官評價評分標準

1.2.3.2 模糊數學感官綜合評分的確定

采用模糊數學綜合評判法對上述初步得到的感官評價結果進行轉換運算，得到各雞精樣品的感官綜合評分。其中，模糊關系運算中的權重集采用“0～4分評判法”確定，經統計分析，得到雞精各感官指標的權重集X={X1，X2，X3，X4}={0.20，0.17，0.29，0.34}。

1.2.4 雞精貨架期預測模型的確定

對3個不同貯藏溫度條件下雞精的品質指標、感官評分進行Pearson相關性分析，得到與感官評分相關系數最高的品質指標，即為貯藏期間影響樣品貨架期的關鍵指標，然后利用零級和一級動力學方程對關鍵指標進行指數回歸分析。根據回歸方程的決定系數確定適合此次試驗的動力學模型，并計算反應常數得到Arrhenius方程，對不同貯藏溫度條件下雞精的貨架期進行預測。

1.2.5 雞精貨架期預測模型的驗證

根據得出的相應貨架期預測模型，計算雞精的貨架期，即為貨架期預測值。將預測值與實測值進行比較，依據平均百分比相對誤差，驗證其貨架期預測模型的可靠性。

1.2.6 雞精貨架期預測模型的應用

上述雞精貨架期預測模型是以雞精A為研究對象建立的，選擇另一款雞精B（與雞精A配方略有差異）貯藏0，180，360和540 d（以25 ℃貯藏溫度為例）的留樣樣品，運用Digi Eye數碼測色系統分別測其色差a*值，然后代入雞精貨架期預測模型，計算雞精B的貯藏時間預測值，將預測值與實際值進行比較，依據平均百分比相對誤差，驗證該模型的可應用性。

1.3 數據統計與分析

所有試驗重復3次，利用Excel 2010、Python 3.7軟件進行統計學分析和繪制曲線。

2 結果與分析

2.1 理化指標的變化

2.1.1 不同溫度貯藏下雞精的MSG含量變化

MSG是雞精中的主要配料成分之一，其作用是提供鮮味。根據SB/T 10371—2003《雞精調味料行業標準》規定，雞精中MSG含量應≥35%。由圖1可知，隨著貯藏時間的延長，各組雞精中的MSG含量均在42%～43%范圍內起伏，且符合行業標準規定值。另外，經方差分析可知，在相同時間下不同溫度貯藏組之間差異不顯著（p＞0.05），這說明在貯藏過程中雞精中的MSG含量較為穩定，不受時間、溫度的影響。

圖1 雞精在不同溫度貯藏過程中的MSG含量變化

2.1.2 不同溫度貯藏下雞精的I+G含量變化

I+G與MSG并存時，可以顯示出強烈的增鮮作用，使食品的滋味更加豐富可口，并呈現出強烈的肉味。在雞精加工中往往通過添加I+G同時減少MSG的用量，以達到鮮味提升的效果。根據SB/T 10371—2003《雞精調味料行業標準》規定，雞精中I+G含量應≥1.1%。從圖2可以看出，隨著貯藏時間的延長，各組雞精中的I+G含量均在2.2%～2.35%范圍內起伏，且符合行業標準規定值。經方差分析可知，在相同時間下不同溫度貯藏組之間差異不顯著（p＞0.05），這說明I+G在雞精貯藏過程中的穩定性較好，不會受時間、溫度的影響而出現衰減現象。

圖2 雞精在不同溫度貯藏過程中的I+G含量變化

2.1.3 不同溫度貯藏下雞精的總氮含量變化

總氮含量是關乎雞精品質至關重要的衡量指標。SB/T 10371—2003《雞精調味料行業標準》中明確規定雞精產品總氮含量不低于3%，在某種意義上對雞精中雞成分的含量進行了強制規定，從而規范了行業市場秩序。由圖3可知，各試驗組雞精中總氮含量隨著貯藏時間的延長整體呈現平穩趨勢，在貯藏56 d后開始出現小幅波動變化趨勢，但基本維持在3.8%～3.9%水平范圍內上下起伏，且符合行業標準規定值。經方差分析可知，在相同時間下不同溫度貯藏組之間差異不顯著（p＞0.05），這說明在雞精貯藏過程中總氮指標也不隨時間、溫度的變化而變化。

圖3 雞精在不同溫度貯藏過程中的總氮含量變化

2.1.4 不同溫度貯藏下雞精的其它氮含量變化

其它氮是指總氮含量減去MSG和I+G中的氮含量，該指標也是保障雞精品質的重要指標之一。其中，雞肉/雞骨粉末或其濃縮抽提物、雞蛋粉/液等雞原料能反映其它氮的含量，當然也不排除大米、酵母抽提物、水解植物蛋白等其他配料也能增加該指標含量。SB/T 10371—2003中同樣也規定雞精產品中其它氮含量≥0.2%。從圖4可以發現，在不同溫度貯藏條件下雞精其它氮含量隨貯藏時間的延長同樣也呈現出無規律的波動變化趨勢，且均在行標規定值之上。經方差分析可知，在相同貯藏時間下各組之間無顯著性差異（p＞0.05）。同理說明，在雞精貯藏過程中其它氮指標也不受時間、溫度的影響而變化。

圖4 雞精在不同溫度貯藏過程中的其它氮含量變化

2.1.5 不同溫度貯藏下雞精的水分質量分數變化

一般而言，在理想條件下食品中的水分質量分數在貯藏過程中隨著時間的延長而逐漸降低，且溫度越高，水分質量分數越低。但在此次試驗中發現（圖5），在不同溫度貯藏條件下雞精水分質量分數隨貯藏時間的延長均呈現出無規律的波動趨勢，且經方差分析可知，在相同貯藏時間下，25，37和55 ℃貯藏組之間無顯著性差異（p＞0.05）。這可能是由于在每次取樣檢測時，由于季節、氣候等因素影響，不能保證環境濕度完全一致，又因雞精中含有食鹽、糖等成分，容易受潮，進而導致雞精中的水分質量分數變化變得較為復雜。

圖5 雞精在不同溫度貯藏過程中的水分質量分數變化

2.1.6 不同溫度貯藏下雞精的色差a*值變化

雞精色澤的來源主要包括原料的混合色澤、添加的色素以及生產過程中形成的顏色，通常以淺黃色為主。但在貯藏過程中，往往受到環境影響會發生非酶促褐變現象，導致產品色澤變紅或變褐。因此，將色差a*值作為研究雞精色澤變化的主要考察指標。由圖6可知，隨著貯藏時間的延長，雞精的色差a*值呈現逐漸升高趨勢，且溫度越高，樣品的紅度升高速率越快，高溫條件（55 ℃）下貯藏組與其他兩組間存在顯著性差異（p＜0.05），這說明在貯藏過程中溫度對雞精的色差a*值具有顯著影響。

圖6 雞精在不同溫度貯藏過程中的色差a*值變化

2.2 模糊數學感官綜合評判結果

衡量雞精品質最直觀的指標就是雞精的感官特性，它直接決定著消費者的購買欲望，同時也是感官貨架期的判斷依據。如圖7所示，在貯藏過程中各組雞精的模糊數學感官綜合評分隨著時間的增加呈現逐漸下降趨勢，且溫度越高，雞精的模糊數學感官綜合得分越低，尤其是55 ℃條件下雞精的感官得分下降速率與其他兩組相比明顯較高，這說明溫度對雞精的感官品質變化有較大影響。因此，在貯藏雞精時要避免高溫環境。

圖7 雞精在不同溫度貯藏過程中的模糊數學感官綜合評分變化

2.3 雞精貨架期預測模型的建立

2.3.1 雞精在貯藏期間理化指標和感官評分之間的相關性

由表2可知，除色差a*值外，不同貯藏溫度下理化指標與感官綜合評分之間的相關系數均＜0.6，說明其他理化指標（MSG、I+G、總氮、其它氮、水分質量分數）與感官綜合評分之間無顯著相關性。在所有指標中，僅色差a*值與感官綜合評分之間呈極顯著相關性（p＜0.01），且呈負相關關系。在25，37和55 ℃下色差a*值與感官綜合評分之間相關系數分別為-0.927，-0.983和-0.909。因此，將色差a*值作為影響雞精品質和貨架期動力學預測模型的關鍵因素。

表2 雞精在貯藏期間理化指標和感官評分之間的Pearson相關系數

2.3.2 反應級數的確定

在貯藏過程中，大多數食品的品質變化具遵循零級（式1）和一級（式2）反應模式[12]。

式中：t為樣品的貯藏時間，d；B0為樣品的初始品質指標值；B為樣品貯藏td時的品質指標值；k為樣品品質變化速率常數。

擬對關鍵指標數據進行回歸分析，得到反應速率常數和決定系數。由表3可知，色差a*值的零級動力學模型的決定系數之和為2.720 3，比一級動力學模型的決定系數（2.720 1）大。因此，選用零級動力學模型。

表3 雞精在不同貯藏溫度下色差a*值變化的動力學模型參數

2.3.3 雞精在貯藏期間色差a*值的貨架期預測模型

描述溫度依賴型反應速率常數可用Arrhenius方程（式3）來描述，對式（3）取對數后得式（4）。

式中：k為反應速率常數；Ea為反應的活化能，J/mol；T為熱力學溫度，K；k0為回歸系數；R為氣體常數，8.314 J/（mol·K）。

根據不同貯藏溫度條件下色差a*值隨時間的變化規律，建立動力學預測模型。以lnk為y值、1/T為x值，作Arrehenius曲線，結果見表4。

由表4中線性方程計算得到，色差a*值變化對應的活化能Ea為49 423.458 4 J/mol，指前因子k0為5 372 536.715 3。在不同貯藏溫度條件下雞精的色差a*值變化的Arrhenius方程曲線的R2值大于0.90。結合零級動力學模型和Arrhenius方程，得到雞精色差a*值的貨架期動力學預測模型（式5）。

式中：SLa*為雞精貨架期，d；B0(T)為某溫度下雞精的初始色差a*值；B(T)為某溫度下雞精貯藏SLa*后的色差a*值。

表4 以色差a*值為指標的Arrehenius方程

2.4 雞精貨架期預測模型的驗證及貨架期的預測

在實際生產中，為了確保每批雞精產品顏色在一定的允許范圍內，需要制作雞精的顏色標準（上限、標樣、下限）作為產品顏色放行的依據。此次試驗通過查閱公司建立的雞精顏色范圍的色度值數據庫，雞精可接受色差指標參數分別為：a*值，-3.2～1.54；b*值，31.69～35.86。故將色差a*值1.54作為貨架壽命的終點，利用建立的雞精貨架期預測模型分別對25，37和55 ℃貯藏溫度下的貨架期進行預測。由表5可知，預測值和實測值之間的相對誤差在10%以內，說明此次試驗基于色差a*值建立的雞精貨架期預測模型較為可靠。

表5 不同貯藏溫度下色差a*值的貨架期預測及實測值

2.5 雞精貨架期預測模型的應用

根據上述建立的雞精貨架期預測模型（以雞精A為研究對象），當確定貯藏溫度、色差a*值的初始值和終點值時，即可計算某一確定溫度下雞精的貯藏時間。為了驗證該模型的適用性，選擇另一款雞精B（與雞精A配方略有差異），以常溫25 ℃貯藏條件為例進行應用試驗。綜合分析表5和表6可以看出，與雞精A相比，雞精B的貯藏時間預測值和實際值之間的相對誤差雖然較高，但均在10%以內，由此說明，在配方差異不大的前提下，此次試驗建立的雞精貨架期預測模型可推廣應用于其他同類產品，這將有助于指導研發員對產品配方進行適當微調，從而大大縮短產品研發上市周期。

表6 25 ℃條件下雞精B的貯藏時間預測值及實際值

3 結論

試驗研究了雞精在25，37和55 ℃不同貯藏溫度條件下的理化指標和感官特性的變化規律，并建立了相應的貨架期預測動力學模型。結果表明，在3種不同溫度條件下，隨著貯藏時間的延長，雞精的MSG含量、I+G含量、總氮含量、其它氮含量以及水分質量分數指標均呈現無規律的小幅波動變化趨勢，而其色差a*值、模糊數學感官綜合評分均呈現不同程度的下降趨勢。相關性分析結果顯示，在不同貯藏溫度條件下雞精的色差a*值與感官綜合評分間的Pearson系數大于0.9，且呈極顯著負相關（p＜0.01），其他理化指標與感官綜合評分之間均無顯著相關性，故選擇色差a*值作為關鍵指標。結合零級動力學模型和Arrhenius方程，建立雞精貨架期預測模型：

模型經驗證和應用，其理論值與實際值相對誤差較小（＜10%）。因此，此次試驗建立的雞精色差a*值貨架期預測模型能夠為預測和監控雞精在貯藏期間的貨架期提供理論參考，同時也為同類產品乃至其他復合調味料貨架期預測提供借鑒意義。