冷凍羊肉片在貯藏期間的品質變化及貨架期預測

宋曉燕, 徐如穎, 韓銀雙, 劉寶林

上海理工大學 健康科學與工程學院,上海 200093

冷凍肉是熱鮮肉或冷鮮肉在-18 ℃以下凍結保存的肉[1]。盡管冷凍肉能夠長期貯藏[1]，但其在貯藏過程中品質很容易降低[2]。在冷凍肉的貯藏、運輸等工藝過程中，為了保持冷凍肉的品質和口感，并且能夠有效地減緩由于微生物作用而導致的化學反應速率，常常都會進行全程冷鏈。食品在冷鏈過程中由于一直處于低溫的貯藏條件，大部分食品中微生物的生長和繁殖受到了抑制，酶的活性也會有所降低，從而能夠較好的保持食品的品質。但是，在貯藏過程中，食品的品質仍然會不可避免的出現變質等情況。因此，對冷鏈過程中食品的品質預測是極其重要的。

研究食品品質的動力學模型，即是從食品的動力學變化角度出發來研究食品品質的損失情況，不僅可以有效地為食品在貯藏過程中的品質和安全問題提供保障，還可以對冷鏈過程中食品的品質進行預測。在貯藏過程中，食品品質的損失情況是不同的，對于某一種特定的食品總可以通過一些諸如菌落總數、TVB-N值、酸價等相關的指標來建立其品質動力學模型[3]。研究表明動力學模型可以應用在柿子[4]、胡蘿卜[5]、草莓[6]、鱷梨[7]、熟肉制品[8]等食品中，而關于冷凍羊肉片的品質變化的動力學模型的研究相對較少。

本文以冷凍羊肉片為研究對象，采用恒溫貯藏試驗，研究了不同貯藏溫度下，冷凍羊肉片的菌落總數、揮發性鹽基氮(TVB-N)、酸價變化與貯藏時間的關系，得到了各品質指標變化的速率常數，從而更好地預測貯藏期間的冷凍羊肉片的品質變化情況。

1 材料與方法

1.1 材料

冷凍羊肉片，內蒙古草原興發食品有限公司。

1.2 儀器與設備

BCD-189S型National冰箱，無錫松下冷機有限公司；WAECO CF50型可調溫冰箱，深圳美固電子有限公司；MJ-180B-II恒溫培養箱，上海躍進醫療器械廠；YXQ-LS-SII型全自動立式電熱壓力蒸汽滅菌器，上海博迅實業有限公司醫療設備廠；AB204-N型分析天平，上海精密科學儀器有限公司；SH2-88型臺式水浴恒溫振蕩器，江蘇加速太倉市試驗設備公司；DHG-9203A型電熱恒溫鼓風干燥箱，上海雷磁新涇儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1樣品處理

將購得的包裝好的冷凍羊肉片分6組，每組10袋，每袋是380 g，分別置于-25 ℃、-20 ℃、-15 ℃、5 ℃、15 ℃、25 ℃溫度下貯藏，貯藏環境的相對濕度范圍為80%～90%。對于在-25 ℃、-20 ℃、-15 ℃溫度下貯藏的樣品，連續保存36 d，每隔4 d檢測菌落總數、TVB-N值及酸價3個品質指標，每次檢測取3個平行樣品；對于在5 ℃、15 ℃、25 ℃溫度下貯藏的樣品，最多連續保存7 d，5 ℃、15 ℃貯藏的樣品每隔1 d，25 ℃貯藏的樣品每隔0.5 d檢測菌落總數、TVB-N值及酸價3個品質指標，每次檢測取3個平行樣品。若檢測到的指標值超過相應標準，則該樣品不再檢測。

1.3.2菌落總數的測定

1.3.3TVB-N值的測定

稱取10 g樣品剪碎置于盛有100 mL蒸餾水的錐形瓶中，振蕩30 min，然后過濾，濾液置冰箱備用。根據GB 5009.228—2016揮發性鹽基氮的測定來測定樣品的TVB-N值[10]，結果用mg/100 g表示。

1.3.4酸價的測定

稱取70 g～100 g樣品剪碎置于500 mL具塞三角瓶中，加入石油醚，振蕩10 min，然后過濾。根據GB 5009.228—2016食品中酸價的測定來測定樣品的酸價[11]，結果用mg/g表示。

1.4 數據處理

利用Origin 9.0對試驗數據進行回歸擬合和分析。

2 結果與分析

2.1 貯藏過程中冷凍羊肉片的品質變化規律

2.1.1貯藏過程中冷凍羊肉片中菌落總數的變化

選取2017年1月-2018年1月在我院接受剖宮產手術的產婦128例,分為對照組(n=64)和觀察組(n=64)其中對照組年齡26-45歲不等,平均年齡(32.73±4.96)歲;觀察組年齡25-46歲,平均年齡(33.12±5.03)歲。經統計學分析,兩組產婦一般資料上差異不具有統計學意義(P﹥0.05),具有可比性。

貯藏過程中冷凍羊肉片的菌落總數隨貯藏溫度、時間的變化見圖1。本研究中冷凍羊肉片的菌落總數的初始值為210 CFU/g(其對數值為2.32lgCFU/g)。根據圖1可知，在低溫環境下貯藏的樣品，其細菌的生長繁殖速度較慢。由GB/T 9961—2008《鮮、凍胴體羊肉》中對微生物指標的要求，菌落總數應≤5×105CFU/g[12](其對數值應≤ 5.70 lgCFU/g)，因而當有樣品超過此限量要求時，認為其不具備食用安全性。經估算，5 ℃、15 ℃、25 ℃溫度下貯藏的樣品分別放置約5 d、2 d、1 d就已接近貨架期終點。

注：空白表示不測量。圖1 不同貯藏溫度下樣品菌落總數的對數值隨貯藏時間的變化

2.1.2貯藏過程中冷凍羊肉片中TVB-N值變化

貯藏過程中冷凍羊肉片的TVB-N值隨貯藏溫度、時間的變化見表1。由表1可知，貯藏在-25 ℃～-15 ℃下和5 ℃～25 ℃下的樣品的TVB-N初始值分別為7.48 mg/100 g和8.55 mg/100 g，這是由與試驗材料的批次不同造成的，不會影響其隨貯藏時間的變化趨勢。貯藏溫度越低，樣品的TVB-N值上升速度越慢。GB 2707—2016[13]中規定TVB-N值<15 mg/100 g是新鮮肉，因此貯藏在5 ℃、15 ℃、25 ℃下的樣品放置約4 d、2 d、1 d就不能再食用了。

2.1.3貯藏過程中冷凍羊肉片的酸價變化

不同貯藏溫度下冷凍羊肉片的酸價隨貯藏溫度、時間的變化見表2。由表2可知，酸價試驗與TVB-N試驗所用樣品批次一致，初始值分別為0.99 mg/g和1.50 mg/g。可以看出，-25 ℃～-15 ℃的低溫貯藏能有效緩解酸價的變化，5 ℃～25 ℃的高溫貯藏使樣品的酸價隨貯藏時間的延長而升高。研究借鑒SB/T 10379—2012《速凍調制食品》行業標準[14]中對酸價的限定值是不超過3 mg/g，可知在5℃、15 ℃、25 ℃下貯藏的樣品放置約6 d、2 d、1 d品質就出現了劣變。

表1 不同貯藏溫度下樣品TVB-N值隨貯藏時間的變化

表2 不同貯藏溫度下樣品酸價隨貯藏時間的變化

2.2 冷凍羊肉片品質動力學初級模型擬合

利用動力學模型可對食品品質進行初級模擬，即在恒定溫度下，某品質指標隨貯藏時間的變化及其變化速率常數。利用Origin軟件對圖1、表1和表2的數據按照一級反應公式進行回歸擬合，得到各貯藏溫度下的樣品的菌落總數、TVB-N值、酸價的增長速率常數k及對應的決定系數r2見表3。

表3 不同貯藏溫度下各指標的增長速率常數k及決定系數r2

由表3可知，當貯藏溫度為25 ℃時，冷凍羊肉片中菌落總數的增長速率常數約是-25 ℃、-20 ℃、-15 ℃下的530倍、310倍和190倍，即在25 ℃下存放1 d就變質的樣品在-25 ℃下卻可以存放530 d而不發生微生物腐敗；冷凍羊肉片中TVB-N值的增長速率常數約是-25 ℃、-20 ℃、-15 ℃下的470倍、280倍和140倍，即在25 ℃下存放1 d就變質的樣品在-25 ℃下卻可以存放470 d而TVB-N值不超標；冷凍羊肉片中酸價的增長速率常數約是-25 ℃、-20 ℃、-15 ℃下的530倍、260倍和150倍，即在25 ℃下存放1 d就發生酸敗的樣品在-25 ℃下卻可以存放530 d也不會酸敗。

2.3 冷凍羊肉片品質變化時溫度對反應速率常數的影響

2.3.1冷凍羊肉片品質變化時溫度對菌落總數速度常數的影響

描述冷凍羊肉片的菌落總數速度常數隨貯藏溫度變化的影響，得到的方程如下：

細菌總數：kn=2×1016exp(-87 072.52/RT)

(1)

冷凍羊肉片的菌落總數速度常數隨貯藏溫度的變化見圖2，可以看出隨著貯藏溫度的升高，菌落總數速率常數逐漸增大，回歸方程的復相關系數> 0.9，表明回歸方程能很好的擬合冷凍羊肉片的菌落總數速度常數與貯藏溫度的關系。根據此公式可以預測，冷凍羊肉片在4 ℃可以貯藏5 d，在-18 ℃可以貯藏224 d，其菌落總數不超過限量值。

圖2 溫度對菌落總數速度常數的影響

2.3.2冷凍羊肉片品質變化時溫度對TVB-N速度常數的影響

描述冷凍羊肉片的TVB-N速度常數隨貯藏溫度變化的影響，得到的方程如下：

TVB-N值：ky=5×109exp(-56 299.91/RT)

(2)

冷凍羊肉片的TVB-N速度常數隨貯藏溫度的變化見圖3，可以看出隨著貯藏溫度的升高，TVB-N速度常數逐漸增大，回歸方程的復相關系數>0.9，表明回歸方程能很好的擬合冷凍羊肉片的TVB-N速度常數與貯藏溫度的關系。根據此公式可以預測，冷凍羊肉片在4 ℃可以貯藏4 d，在-18 ℃可以貯藏227 d，其TVB-N值不超過限量值。

圖3 溫度對TVB-N速度常數的影響

2.3.3冷凍羊肉片品質變化時溫度對脂肪氧化速度常數的影響

描述冷凍羊肉片的脂肪氧化速度常數隨貯藏溫度變化的影響，得到的方程如下：

酸價：kz=1×1013exp(-74 781.94/RT)

(3)

冷凍羊肉片的酸價速度常數隨貯藏溫度的變化見圖4，可以看出隨著貯藏溫度的升高，脂肪氧化速度常數逐漸增大，回歸方程的相關系數>0.9，表明回歸方程很好的擬合冷凍羊肉片的脂肪氧化速度常數與貯藏溫度的關系。根據此公式可以預測，冷凍羊肉片在4 ℃可以貯藏5 d，在-18 ℃可以貯藏196 d，其酸價不超過限量值。

圖4 溫度對脂肪氧化速度常數的影響

3 結論

在不同貯藏溫度下，冷凍羊肉片的菌落總數、TVB-N值和酸價隨貯藏時間的變化規律均符合動力學初級模型，模型擬合度分別為0.97、0.97和0.95。貯藏溫度越高，冷凍羊肉片中的菌落總數、TVB-N值和酸價的增長速率越快，模型擬合的K值就越大。冷凍羊肉片在25 ℃下貯藏1 d即變質，經菌落總數、TVB-N和酸價的增長速率常數計算和預測，其在-25 ℃下可以貯藏470 d不變質。隨著貯藏溫度的升高，描述冷凍羊肉片中菌落總數、TVB-N值、酸價隨貯藏時間變化得到的回歸方程的相關系數大于0.9，能夠很好的擬合其關系。