冷卻豬肉中特定腐敗菌生長動力學參數的分析研究

李苗云, 楊向瑩, 張秋會, 趙改名, 黃現青, 高曉平, 柳艷霞

(河南農業大學食品科學技術學院,河南鄭州 450002)

冷卻豬肉中特定腐敗菌生長動力學參數的分析研究

李苗云, 楊向瑩, 張秋會, 趙改名, 黃現青, 高曉平, 柳艷霞

(河南農業大學食品科學技術學院,河南鄭州 450002)

把特定腐敗菌接種到無污染的冷卻豬肉表面,托盤包裝分別置于0、4、7、10、14、20℃的溫度下貯藏,研究不同溫度時微生物生長的動力學參數及其關系。結果表明,冷卻豬肉貯藏時比生長速率和延滯時間是特定腐敗菌的主要特性,貨架期與延滯時間(λ)呈正相關,相關性最高為0.991,與最大比生長速率呈負相關。隨著溫度由0℃升高到20℃,延滯時間逐漸變短,生長速度逐漸變快,產品的貨架期由158 h降低到24 h。因此,在實際的生產、流通和銷售過程中,不能完全保證產品始終處于0～4℃的低溫,但是要嚴格控制溫度不能超過20℃。

冷卻豬肉;特定腐敗菌;比生長速率;延滯時間

冷卻肉具有適合微生物生長的營養物質,是其理想的生長介質。肉中存在的微生物種類繁多,且來源復雜,決定冷卻肉貨架期長短的是微生物的種類而不是微生物的數量,但在確定微生物種類后,微生物數量是需要考慮的主要因素[1]。肉品腐敗主要是特定腐敗菌(Specifics spoilage organisms, SSO)活動的結果,這決定了冷卻肉的貨架期。肉品內在和外在因素的結合與交互作用決定了肉品中微生物的生長[2],其生長特性主要應用微生物生長的動力學參數進行描述[3-4]。

對于冷卻肉而言,主要是在冷鏈的狀態進行運輸和銷售,產品的貨架期較短,影響冷卻豬肉貨架期的主要因素是外在的溫度變化。并且對豬肉中適冷微生物的生長研究表明,肉品中的肌肉組織對微生物生長的影響很大,簡單的液體培養基很難來完成對肉品中真實狀態的描述,因此來源于肉湯培養基建立的生長模型不能很好的描述豬肉中的生長行為[5～8],因此,為了準確評價微生物生長的動力學參數,研究貨架期與各參數之間的關系,使其成為消費者和肉類生產者的有效工具,而不只是實驗室的一個手段。作者直接應用特定腐敗菌在肉組織的變化來研究溫度對微生物生長動力學參數的影響,建立冷卻豬肉中剩余貨架期與不同參數之間的關系,為定量評價溫度對貨架期的影響提供一定的依據。

1 材料與方法

1.1 材料

從某食品集團公司屠宰基地無菌操作取常規屠宰后內部無污染的背最長肌。修去筋腱后,無菌薄膜包裝后置于0～4℃冷卻24 h。

1.2 方法

1.2.1 樣品處理 應用對腐敗品質起腐敗作用的一些適冷生長的微生物,假單胞菌屬(Pseudomonas)、腸桿菌科細菌(Enterobacter)、氣單胞菌(Aeromonas hy drophila)和熱殺索絲菌(B rochothrix thermosphacta)為研究對象(即特定腐敗菌, SSO),研究豬肉中不同溫度貯藏時這些特定腐敗微生物生長特性。該特定腐敗菌均從冷卻豬肉中分離,分別用無菌水制成A600約為0.2的菌液,按照在豬肉中初始多樣性的比例進行混合,然后應用LB液體培養基在0～4℃條件下活化,使接種稀釋前的A600約為0.2,取10 mL該混合菌液溶于990 mL的生理鹽水中,制成接種液。

無菌操作把冷卻豬肉分割成約25 cm2大小,厚約2～3 cm的組織塊。把組織塊懸浮于制成的接種液中,懸浮15 s進行接種,常溫靜置15～20 min以去掉多余的水分,使初始接種量約104～105cfu/ cm2。

分別把接種好的樣品托盤包裝放置于0、4、7、10、14、20℃恒溫冰箱和培養箱中貯藏,菌數測定時樣品的貯藏時間分別為隔24、12、12、12、12、8 h測定一次。每次平行測定4次。

1.2.2 微生物計數 按GB4789 2—1994用稀釋平板法測定細菌總數。所用培養基為平板計數瓊脂培養基(北京陸橋有限公司產品)。

1.3 計算動力學參數的數學模型

1.3.1 特定腐敗微生物生長的動力學參數 分別將樣品在不同溫度(在0、4、7、10、14、20℃)貯藏時微生物生長的數據,用修正的Gompertz方程描述不同溫度條件下的生長動態[9]。

式中:N(t)為t時的微生物數量[lg(cfu/g)];N0為t=0時的初始微生物數量[lg(cfu/g)];Nmax為增加到穩定期時最大的微生物數量[lg(cfu/g)];μmax為微生物生長的最大比生長速率(h-1);(是微生物生長的延滯時間(h);t為時間。分別計算μmax(h-1), λ(h)等微生物生長的動力學參數。

1.3.2 貨架期的計算 冷卻豬肉中托盤包裝條件下的貨架期(Shelf life,SL,h),根據建立的特定腐敗微生物生長動力學模型,通過該特定腐敗微生物的初始菌數(N0)到最小腐敗量(Ns)所需要的增殖時間來預測。

根據方程(2)分別統計不同溫度下相對應的貨架期,N0和Nmax等參數。

1.4 數據處理

應用Statistica 6.0的統計軟件(Statsoft),采用最小平方法(least squares),選取適當的模型進行擬合和回歸,獲得不同條件下的微生物生長動力學參數。

2 結果與分析

2.1 腐敗微生物在不同溫度貯藏中的動力學模型

由表1可以看出,利用修正的Gompertz方程都能很好的描述本試驗中腐敗微生物生長的S形曲線,所得到的回歸相關系數都很高,在0.972到0.995之間。說明肉品中微生物生長的動力學模型是適合用S形函數或曲線模擬不同的溫度對微生物生長效應,解釋時間于特定生長的反應。

表1 冷卻豬肉中不同溫度下微生物的生長動力學模型Tab.1 Kinetic model of microbial growth on chilled pork at different temperature

2.2 特定腐敗菌在不同貯藏溫度下的動力學參數

由表2可知,隨著溫度的升高,延滯時間逐漸降低,最大比生長速率逐漸升高,同時產品的貨架期也隨之變短,隨著溫度由0℃升高到20℃,λ由47.403 9 h降至1.749 4 h,Nmax由0.0242 6 h-1增至0.128 2 h-1,貯藏貨架期由158 h降低到24 h。說明當豬肉在低溫條件下貯藏時,微生物的生長大多受到抑制,而在較高的溫度條件下,微生物的生長很快,此時貯藏時間很短,微生物很容易生長,易導致產品的腐敗變質。

表2 冷卻豬肉在不同溫度貯藏中微生物生長參數Tab.2 Microbial growth kinetics parameter of chilled pork stored at different temperature

從表2可以看出,初始的微生物數量比較穩定,是因為作者采用統一的接種過程導致的。最大菌數在不同的溫度條件下有所不同,介于8.5到9.9之間。因此在實際的生產、流通和銷售過程中,不能完全保證產品始終處于0～4℃,但也要盡可能控制溫度不能超過20℃。

2.3 特定腐敗菌生長動力學參數與貨架期的相關性

在所有參數中,貨架期與延滯時間呈正相關,并且相關性最高為0.991,與最大比生長速率呈負相關,相關系數為0.898,與最大菌數呈負相關,相關系數為0.919,只有與初始的菌數相關性最低,為0.624。延滯時間是微生物適應外界環境而積聚能量和為生長作準備的時間,此階段越長越有利于延長產品的貨架期。貨架期與最大比生長速率呈負相關,說明最大比生長速率越小越有利于貨架期的延長。

不同的處理對微生物生長的各種參數都有一定的影響,對于不同的包裝和溫度處理,比生長速率和延滯時間是不同微生物所特有,并且與初始細菌數量和最大細菌數量有一定的關系[10～12]。本試驗中,所有的初始菌數是接種形成的,初始的狀態比較一致,因此導致了與貨架期之間的相關性不強。一般情況下,初始細菌數量低時貨架期較長[13,14],與最大菌數呈負相關,且相關系數也比較高。但是,在此有一個最為重要的問題是當達到最大菌數時,產品已經完全腐敗,實際的生產、流通和銷售過程中并不是很有意義,產品的最小腐敗量一般低于最大菌數,說明當產品已經腐敗后微生物還能繼續生長。此后的反應并不能說明對貨架期的影響,只是說明對微生物的生長速度有影響。

因此,由結果分析可知,本文中不同溫度條件下的比生長速率和延滯時間是腐敗微生物的主要特性,是影響微生物生長快慢的主要因素,也是影響產品貨架期的主要原因,在延長延滯時間的同時如果能采取措施降低最大比生長速率就越有益于貨架期的延長。

3 結 語

冷卻豬肉貯藏時比生長速率和延滯時間是特定腐敗微生物的主要特性,是影響微生物生長快慢的主要因素,也是影響產品貨架期的主要原因。貨架期與延滯時間(λ)呈正相關,相關性最高為0.991,與最大比生長速率呈負相關,隨著溫度的升高,延滯時間逐漸變短,生長速度逐漸變快,產品的貨架期也隨之變短,在較高的溫度條件下,微生物很容易生長,貯藏時間很短,很容易導致產品的腐敗變質。在實際的生產、流通和銷售過程中,即使不能完全保證產品始終處于低溫的0～4℃,但是也要嚴格控制溫度不能超過20℃。

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(責任編輯:朱明)

Study on the Growth Kinetics Parameter of Specifics Spoilage Organisms for Chilled Pork

LI Miao-yun, YANG Xiang-ying, ZHANG Qiu-hui, ZHAO Gai-ming,
HUANG Xian-qing, GAO Xiao-ping, LIU Yan-xia
(College of Food Science and Technology,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002,China)

In this manuscript,the growth kinetics parameters analysis and construction the relationship in chilled pork stored aerobically in different temperature was carried out with mix microorganisms were inoculated to the no contamination longissimus muscle and tray-packaged at 0℃,4℃,7℃,10℃,14℃and 20℃.The results showed that the temperature dependence of specifics spoilage microorganisms kinetic parameters-μmax(maximum specific growth rate)andλ (lag phase)were the major parameters.Shelf life had the positive correlation with lag time.The highest correlation coefficient was 0.991.Shelf life execute negative role on the maximum specific growth rate.With the temperature increased from 0℃to 20℃,λdecreased andμmaxincreased,as a result,the shelf life reduced from 158h to 24h.Based on the above results,the conclusion can be inferred:the chilled pork in the production,circulation and distribution should be strictly keep at less then 20℃.

chilled pork,specifics spoilage organisms,maximum specific growth rate,lag time

TS 207.4

:A

1673-1689(2010)02-0211-04

2009-04-07

河南省科技廳產業技術研究與開發項目(082109001500)。

李苗云(1976-),女,河南許昌人,工學博士,講師,主要從事肉品安全與質量控制研究。Email:miaoyunli2003@yahoo.com.cn