金鯧魚軟罐頭貨架期預(yù)測(cè)

閆哲，曾少葵, *，歐莉蓉，吳文龍, ，章超樺,

1. 廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院，廣東省水產(chǎn)品加工與安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省海洋生物制品工程實(shí)驗(yàn)室，廣東省海洋食品工程技術(shù)研究中心，水產(chǎn)品深加工廣東普通高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（湛江 524088）；2. 海洋食品精深加工關(guān)鍵技術(shù)省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心，大連工業(yè)大學(xué)（大連 116034）

金鯧魚（Trachinotus blochii）分布于印度洋、印度尼西亞、澳洲、日本、美洲的熱帶及溫帶的大西洋海岸及中國(guó)黃海、渤海、東海、南海。金鯧魚肉味道鮮美，蛋白質(zhì)含量高，而備受喜愛。廣東、福建、海南、廣西等網(wǎng)箱養(yǎng)殖的金鯧魚產(chǎn)量不斷攀升，僅廣西鐵山港區(qū)2018年產(chǎn)量4.4萬 t[1]。2019年6—7月金鯧魚鮮魚集中上市，加工為冷凍制品占70%～80%，而銷售價(jià)格卻持續(xù)下跌[2-3]，生產(chǎn)企業(yè)對(duì)其的加工形式單一，流通成本高。熊添等[4]開展多口味即食金鯧魚加工工藝的研究。曾少葵等[5]探討金鯧魚皮明膠的流變性質(zhì)。賈凌云等[6]研究基于Arrhenius模型的超高溫乳的貨架期的預(yù)測(cè)。崔躍慧等[7]預(yù)測(cè)不同貯藏溫度下的調(diào)理豬肉餅的貨架期。然而有關(guān)將金鯧魚加工為罐頭，并對(duì)其貨架期預(yù)測(cè)方面的研究卻鮮有報(bào)道。為此，試驗(yàn)通過腌制、干燥脫水、高溫滅菌等工序制備出金鯧魚軟罐頭，探討其貯藏在不同溫度下的菌落總數(shù)（TVC）、揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）、丙二醛（MDA）含量的隨時(shí)間的變化規(guī)律，分別從微生物增殖、蛋白質(zhì)降解及脂肪氧化等方面的變化，結(jié)合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型和阿倫尼烏斯方程，構(gòu)建該軟罐頭的貨架期預(yù)測(cè)模型[8]，預(yù)測(cè)該軟罐頭在不同貯藏條件下的貨架期，旨在為金鯧魚軟罐頭的開發(fā)及流通提供依據(jù)，為金鯧魚高值化加工利用提供有效途徑，進(jìn)而促進(jìn)其養(yǎng)殖業(yè)持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 原料

鮮活金鯧魚（每條1 500～3 000 g，湛江市東風(fēng)市場(chǎng)）。

1.2 儀器與設(shè)備

ZM-100全自動(dòng)不銹鋼反壓高溫蒸煮鍋（廣州標(biāo)際包裝設(shè)備有限公司）；HPX-9162 MBE數(shù)顯不銹鋼電熱培養(yǎng)箱（上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠）；VAPODEST 50S自動(dòng)凱氏定氮儀（德國(guó)格哈特分析儀器有限公司）；UV-756MC紫外分光光度計(jì)（日本島津公司）。

1.3 方法

1.3.1 金鯧魚軟罐頭的制備

1.3.1.1 工藝流程

原料處理→腌漬→熱風(fēng)干燥→裝袋→真空密封→反壓殺菌→成品

1.3.1.2 操作要點(diǎn)

（1）腌漬。采用混合腌制法，按魚質(zhì)量添加5 g/100 g食鹽、室溫腌制50 min后，浸于香料水中，在4 ℃腌制36 h。

（2）熱風(fēng)干燥。梯度升溫進(jìn)行干燥，于70～90℃每隔1 h升溫10 ℃，直至脫去其中25%水分。

（3）反壓殺菌。每袋500 g，于115 ℃殺菌50 min，保溫試驗(yàn)證實(shí)殺菌充分，且色澤、風(fēng)味及質(zhì)地未受影響。

1.3.2 丙二醛含量測(cè)定

采用硫代巴比妥酸法測(cè)定丙二醛（MDA）含量[9]，結(jié)果以硫代巴比妥酸（TBA）值每百克樣品中含MDA的毫克數(shù)表示。按式（1）計(jì)算。

式中：A為532 nm處測(cè)得的吸光度。

1.3.3 揮發(fā)性鹽基氮的測(cè)定采用凱氏定氮法測(cè)定魚肉中的揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）含量[10]。

1.3.4 菌落總數(shù)測(cè)定

參照GB 4789.2—2016[11]的方法測(cè)定。

1.3.5 大腸菌群的測(cè)定

參照GB 4789.3—2016[12]中的大腸菌群MPN計(jì)數(shù)法測(cè)定。

1.3.6 貨架期預(yù)測(cè)模型建立

參照朱由珍等[13]的方法，通過測(cè)定菌落總數(shù)、揮發(fā)性鹽基氮及丙二醛含量，金鯧魚軟罐頭組織內(nèi)的生化反應(yīng)速率，結(jié)合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力方程和阿倫尼烏斯公式，建立貨架期預(yù)測(cè)模型。一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力方程表示見式（2）。

式中：t為貯藏時(shí)間，d；m0和m分別為貯藏0和td的指標(biāo)測(cè)定值；k為指標(biāo)值的變化速率。

根據(jù)式（3）阿倫尼烏斯公式變形，見式（4）。

式中：k為指標(biāo)值的變化速率；k0為頻率因子；Ea為活化能，J/moL；R為氣體常數(shù)，J/（moL·K）；T為絕對(duì)溫度，K。

將式（2）和（4）整合，得到貨架期（TSL）預(yù)測(cè)方程，見式（5）。

2 結(jié)果與討論

2.1 軟罐頭的初始品質(zhì)

根據(jù)GB/T 4789.26—2013[14]對(duì)制備得的金鯧魚軟罐頭進(jìn)行商業(yè)無菌檢驗(yàn)，其菌落總數(shù)（TVC）、大腸菌群數(shù)量、揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）含量、硫代巴比妥酸（TBA）含量見表1。

由表1可知，金鯧魚軟罐頭中的TVB-N值、TVC值及TBA值分別低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的指標(biāo)限值30 mg/100 g[15]，4.7 lg CFU/g[15]及1 mg MDA/100 g[16]。Correia等[17]認(rèn)為產(chǎn)品最初的微生物數(shù)量對(duì)其貨架期的影響極其顯著。由此可知，所制備的金鯧魚軟罐頭產(chǎn)品的品質(zhì)合格，可作為貨架期模型構(gòu)建的試驗(yàn)樣品。

表1 金鯧魚軟罐頭的品質(zhì)參數(shù)

2.2 貯藏時(shí)間與溫度對(duì)脂質(zhì)的影響

將制備的金鯧魚軟罐頭分別于20，37和50 ℃貯藏不同時(shí)間，測(cè)定其丙二醛（MDA）含量，結(jié)果如圖1所示。

丙二醛（MDA）為動(dòng)物脂肪氧化分解后的產(chǎn)物，魚肉中的MDA含量可反映脂肪氧化酸敗的程度。由圖1可知，金鯧魚軟罐頭魚肉中的TBA值隨著貯藏溫度升高和時(shí)間延長(zhǎng)而升高。由此可見，金鯧魚肉的脂肪氧化分解速率隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而增大，反應(yīng)速率與貯藏溫度成正相關(guān)關(guān)系。這與趙淑娥[18]對(duì)魚糜制品TBA值的研究結(jié)果相符。金鯧魚是一類多脂魚，魚肉中含在豐富的不飽和脂肪酸，其中的二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸含量高。據(jù)報(bào)道，金鯧魚皮的粗脂肪含量為7.35%[5]，魚骨中的粗脂肪含量達(dá)30%[19]，脂肪的酸敗及氧化程度會(huì)影響該軟罐頭的品質(zhì)。

圖1 貯藏時(shí)間與溫度對(duì)TBA值的影響

2.3 貯藏時(shí)間與溫度對(duì)蛋白質(zhì)的影響

貯藏溫度與時(shí)間對(duì)金鯧魚軟罐頭魚肉中蛋白質(zhì)降解的影響結(jié)果如圖2所示。

圖2 貯藏時(shí)間與溫度對(duì)TVB-N值的影響

TVB-N值受貯藏溫度高低的影響。20 ℃貯藏時(shí)，TVB-N值變化不顯著，50 ℃貯藏的魚肉TVB-N值變化顯著。貯藏初期TVB-N值增長(zhǎng)速率較小，隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸增大。這可能與微生物的生長(zhǎng)繁殖有關(guān)。軟罐頭貯藏初期由于經(jīng)過高溫滅菌，魚肉中的微生物數(shù)量較少，貯藏一段時(shí)間后，微生物數(shù)量增加，分解蛋白質(zhì)的速率迅速上升，含氮產(chǎn)物的累積越來越多。這一結(jié)果與Giannoglou等[20]對(duì)即食冷藏?zé)熝~產(chǎn)品貨架期預(yù)測(cè)結(jié)果一致。

2.4 貯藏時(shí)間與溫度對(duì)菌落總數(shù)的影響

金鯧魚軟罐頭的菌落總數(shù)隨貯藏溫度與時(shí)間的變化規(guī)律如圖3所示。

金鯧魚軟罐頭的菌落總數(shù)隨著貯藏溫度升高及時(shí)間延長(zhǎng)而增多，其中受溫度的影響最為顯著，50 ℃時(shí)貯藏25 d后，TVC值增長(zhǎng)至2.056 9 lg CFU/g。由此可見，高溫滅菌后軟罐頭存活的主要是嗜熱微生物，貯藏溫度低于20 ℃，低溫可抑制酶的活性[21]，致使其生長(zhǎng)繁殖速度減緩，而50 ℃是嗜熱微生物的最適生長(zhǎng)溫度，因而生長(zhǎng)速率高，菌落總數(shù)隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)而迅速增加。

圖3 貯藏時(shí)間與溫度對(duì)TVC值的影響

2.5 貯藏時(shí)間與溫度對(duì)大腸菌群的影響

對(duì)貯藏于20，37和50 ℃的金鯧魚軟罐頭進(jìn)行大腸菌群檢測(cè)，結(jié)果如表2所示。

所有貯藏溫度下的金鯧魚軟罐頭均未檢出大腸菌群。大腸菌群為革蘭氏陰性細(xì)菌，不耐熱，制備罐頭采用的高溫滅菌足以殺死可能存在于生魚肉中的大腸菌群。由于大腸菌群貯藏過程中無增減，故此指標(biāo)值不適合作為該軟罐頭的貨架期預(yù)測(cè)模型參數(shù)。

表2 大腸菌群最可能數(shù)檢測(cè)結(jié)果

2.6 貨架期預(yù)測(cè)方程的構(gòu)建

根據(jù)圖1～圖3中TVB-N值、TVC值、TBA值與貯藏時(shí)間的關(guān)系曲線，結(jié)合表1結(jié)果，得到回歸方程與回歸系數(shù)，結(jié)合回歸方程與一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力方程（2），計(jì)算出速率常數(shù)k值，如表3所示。

TVB-N值、TVC值、TBA值，各指標(biāo)與貯藏時(shí)間關(guān)系的回歸系數(shù)均大于0.90，表明各指標(biāo)與貯藏時(shí)間相關(guān)性密切，且滿足一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力方程，可預(yù)測(cè)金鯧魚軟罐頭的貨架期。

根據(jù)各指標(biāo)在不同溫度的k值，結(jié)合式（2），以1/T為自變量，lnk為因變量作圖，得到線性回歸方程和回歸系數(shù)R2，各指標(biāo)的頻率因子k0與活化能Ea如表4所示。

表3 各指標(biāo)在不同溫度下的變化速率常數(shù)

將各指標(biāo)值所對(duì)應(yīng)的活化能（Ea）與頻率因子（k0）代入式（5），求得貨架期預(yù)測(cè)方程，如式（6）～（8）所示。

TVB-N值貨架期預(yù)測(cè)方程：

TVC值貨架期預(yù)測(cè)方程：

TBA值貨架期預(yù)測(cè)方程：

式中：TSL為貨架期；M為貯藏某天后的指標(biāo)測(cè)定值；18.05，0.301 0和0.16分別為TVB-N值、TVC值、TBA值的初始值；R為氣體常數(shù)，8.314 J/（mol·K）；T為貯藏溫度，K。

表4 預(yù)測(cè)方程中的活化能（Ea）與頻率因子（k0）

2.7 預(yù)測(cè)貨架期及驗(yàn)證

2.7.1 預(yù)測(cè)貨架期

根據(jù)預(yù)測(cè)式（6）～（8）及表1的初始值M0、限定值M，即TVB-N值30 mg/100 g、TVC值4.70 lg CFU/g、TBA值1 mg MDA/100 g[15-16]，預(yù)測(cè)貯藏溫度為4，10，20，37和50 ℃的貨架期，結(jié)果見表5。

表5 金鯧魚軟罐頭貨架期預(yù)測(cè)值

由此可知，反映金鯧魚軟罐頭的3個(gè)品質(zhì)指標(biāo)的預(yù)測(cè)貨架期均隨著貯藏溫度的上升而減小，其中以反映蛋白質(zhì)降解的TVB-N值的貨架期預(yù)測(cè)模型對(duì)貯藏溫度最為敏感，軟罐頭4 ℃和50 ℃的貨架期分別為181 d及22 d。綜合考察3個(gè)品質(zhì)指標(biāo)，以同一貯藏溫度的最小預(yù)測(cè)值為準(zhǔn)。4，10，20，37和50 ℃貯藏的貨架期分別為108，100，81，37和22 d。金鯧魚軟罐頭的貨架期隨著貯藏溫度降低而延長(zhǎng)。這與Giannoglou等[20]對(duì)即食冷藏?zé)熝~貨架期限預(yù)測(cè)結(jié)果一致。試驗(yàn)預(yù)測(cè)的金鯧魚軟罐頭在低溫下的貨架期明顯長(zhǎng)于即食冷藏?zé)熝~。

2.7.2 貨架期預(yù)測(cè)模型的驗(yàn)證

任選一個(gè)貯藏時(shí)間代入貨架期預(yù)測(cè)方程式（6）～（8），得到3個(gè)指標(biāo)的預(yù)測(cè)值，與實(shí)際貯藏時(shí)間的檢測(cè)值進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算出相對(duì)誤差，以此驗(yàn)證各品質(zhì)指標(biāo)貨架期預(yù)測(cè)方程的準(zhǔn)確性。選用貯藏時(shí)間為20 d的軟罐頭進(jìn)行校驗(yàn)，結(jié)果如表6所示。

表6 貨架期預(yù)測(cè)模型的驗(yàn)證

驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果表明，金鯧魚軟罐頭的TVB-N值與TBA值的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值相對(duì)誤差小于8%，TVC的相對(duì)誤差略高，這與表6中的TVC實(shí)測(cè)指標(biāo)值數(shù)量級(jí)小及終點(diǎn)值與初始值的數(shù)量級(jí)差別大有關(guān)。從生物學(xué)統(tǒng)計(jì)角度看影響并不顯著[22]。此外，孫魯浩等[23]的研究結(jié)果也證實(shí)加熱后凡納濱對(duì)蝦在貯藏期的質(zhì)量與生蝦鮮度有密切關(guān)聯(lián)。

由此可見，構(gòu)建的金鯧魚軟罐頭貨架期預(yù)測(cè)方程（6）～（8）可以準(zhǔn)確地推算出金鯧魚軟罐頭在不同貯藏溫度下的貨架期。

3 結(jié)論

金鯧魚軟罐頭食品的品質(zhì)指標(biāo)TVC值、TVB-N值、TBA值隨貯藏時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸增大，貯藏溫度高，軟罐頭魚肉的蛋白質(zhì)分解快，脂肪氧化速率高。以品質(zhì)變化為指標(biāo)建立的預(yù)測(cè)模型很好地預(yù)測(cè)出不同貯藏條件下的金鯧魚軟罐頭的貨架期。該罐頭可在常溫下流通，而低溫運(yùn)輸銷售品質(zhì)保持更好。試驗(yàn)為高值化開發(fā)利用養(yǎng)殖產(chǎn)量日益增加的金鯧魚資源提供理論依據(jù)，為其加工為方便食用的罐頭食品提供途徑。