波動溫度模擬蟹肉副溶血性弧菌生長模型

黃和，田金玲，勵建榮

（1.廣東海洋大學食品科技學院，廣東湛江524025；2.浙江工商大學食品與生物工程學院，浙江杭州310035）

波動溫度模擬蟹肉副溶血性弧菌生長模型

黃和1，田金玲1，勵建榮2

（1.廣東海洋大學食品科技學院，廣東湛江524025；2.浙江工商大學食品與生物工程學院，浙江杭州310035）

研究模擬蟹肉在4℃～28℃范圍內副溶血性弧菌的生長動力學曲線，采用Belehradek方程描述溫度對副溶血性弧菌的生長動力學影響。通過在設計的波動溫度下模擬蟹肉中副溶血性弧菌的生長動態(tài)模型而得到預測值，并與在此波動溫度下副溶血性弧菌的實測值進行比較，本文同時采用了偏差因子和準確因子來驗證模型對波動溫度的預測適用性。

模擬蟹肉；副溶血性弧菌；波動溫度；生長模型

副溶血性弧菌（Vibrio parahaemolyticus，簡稱V.p），又稱嗜鹽菌，屬于弧菌科，弧菌屬。目前，副溶血性弧菌引起的食物中毒在細菌性食物中毒中的比例較高，尤其在沿海地區(qū)的食物中毒病例中，副溶血性弧菌已成為首要病原[1]。

模擬蟹肉具有蟹肉的鮮味，表皮有蟹紅色，肉潔白，彈性佳，營養(yǎng)豐富，是一種很受歡迎的高級冷凍方便食品，它作為高技術、高質量、高附加值的水產方便食品具有極強競爭力和廣闊的發(fā)展前景[2]。

溫度是影響模擬蟹肉中副溶血性弧菌生長的重要因素，以溫度為參數(shù)所建立的副溶血性弧菌的生長動力學模型可作為預測模擬蟹肉安全性的可靠而迅速的工具。已建立了模擬蟹肉溫度10℃～37℃條件下副溶血性弧菌的生長動力學模型，并證明了所建立的一級、二級預測模型能夠用于預測模擬蟹肉中副溶血性弧菌的生長情況，可作為水產品中副溶血性弧菌安全性評價的定量依據(jù)[3]。然而這些研究是在固定的溫度條件下進行的，不足以滿足實際情況的需要，因為在實際生產和流通過程中，溫度往往頻繁的發(fā)生很大的變化。這就需要在波動溫度下建立微生物生長動力學模型，用來預測在實際流通過程中的微生物的生長狀態(tài)。

本研究是從模擬蟹肉在不同的固定溫度條件下獲得實驗數(shù)據(jù)，采用Belehradek方程描述溫度對副溶血性弧菌的生長動力學的影響。以設計的波動溫度下模擬蟹肉中獲得的副溶血性弧菌生長動態(tài)數(shù)據(jù)，通過使用偏差因子和準確因子來驗證模型對波動溫度的預測適用性。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

模擬蟹肉：浙江舟山興業(yè)公司提供；副溶血性弧菌株：廣東省微生物研究所購買。

氯化鈉蔗糖瓊脂：北京路橋技術有限公司；氯化鈉（分析純）：廣東光華化學廠有限公司。

高速分散均質機FJ-200：上海標本模型廠；立式壓力蒸汽滅菌器LS-B50L：上海華線醫(yī)用核子儀器有限公司；生化培養(yǎng)箱SPX-250B-Z型：上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠；低溫培養(yǎng)箱LTI-700型：上海愛朗儀器有限公司；電子天平BL-2200H：日本產；1mL、5mL加樣器：北京青云卓立精密設備有限公司；150mL燒杯、玻璃培養(yǎng)皿等一般微生物實驗室常用玻璃儀器及工具。

1.2 固定溫度條件下副溶血性弧菌的生長動力學模型

1.2.1 副溶血性弧菌的接種、培養(yǎng)及計數(shù)

以無菌操作，挑取經活化后的副溶血性弧菌菌苔，采用滅菌生理鹽水對其進行稀釋，制備成菌量為103CFU/mL～104CFU/mL的菌懸液。按無菌操作，分別取1mL菌懸液接種于盛有分裝好的已滅菌的模擬蟹肉（10 g/份）燒杯中，以紗布封口，分別置于4℃～28℃生化培養(yǎng)箱或低溫培養(yǎng)箱中，每隔一定時間取出1份加90mL無菌生理鹽水,均質后取均質液1mL，稀釋后用平板計數(shù)法測定菌落數(shù)，每個溫度設2組平行。通常每條生長曲線測定10個或11個點,測定終止時副溶血性弧菌至少繁殖1 000倍以上。

1.2.2 建立副溶血性弧菌的生長預測模型

利用CurveExpert1.3軟件，采用Linear或Gompertz方程擬合副溶血性弧菌在不同溫度下的生長曲線。根據(jù)擬合得出的參數(shù)，可以推出一系列相關的生長數(shù)據(jù)，包括：遲滯期（LPD）、最大比生長速率（GR）、傳代時間（GT）以及最大菌數(shù)（MPD）[4]。

溫度對副溶血性弧菌的生長動力學參數(shù)的影響可由Belehradek方程描述。

式中：T是培養(yǎng)溫度，℃；μmax是最大比生長速率，（cfu/h）；Lag是遲滯時間，h；Tminμ是微生物沒有代謝活動時的溫度，即在此溫度下最大比生長速率為零，℃；TminL是微生物沒有代謝活動時的溫度，即在此溫度下最大遲滯時間為零，℃；bμ是生長速率方程中的常數(shù)；bL是遲滯時間方程中的常數(shù)。

1.3 波動溫度下副溶血性弧菌的生長動力學模型

設計了2種溫度波動方案，方案A為模擬蟹肉在儲藏過程中的溫度波動：4℃（24h）→10℃（24h）→25℃（8 h）→4℃（24 h）；方案B為模擬蟹肉在消費過程中的溫度波動：4℃（36 h）→6℃（24 h）→12℃（12 h）→6℃（24 h）→4℃（12 h）。數(shù)據(jù)采集與固定溫度條件下的處理方法相同。

1.4 預測模型的可靠性評價

模擬蟹肉中副溶血性弧菌生長動力學模型求得的預測值，與波動溫度實驗所得的副溶血性弧菌的數(shù)值比較，依據(jù)偏差因子和準確因子[5]，評價建立的副溶血性弧菌生長動力學預測模型用于波動溫度條件下的可靠性。偏差因子Bf表示實測值是大于預測值或者小于預測值或者等于預測值；準確因子Af表示預測值與實測值的偏離度，二者表達式如下：

偏差因子=10∑lg(預測值/實測值)/n

準確因子=10∑|lg(預測值/實測值)|/n

2 結果與分析

2.1 固定溫度下模擬蟹肉中副溶血性弧菌生長動力學模型和參數(shù)

利用Linear或Gompertz方程對模擬蟹肉中副溶血性弧菌的生長曲線進行回歸得到的不同溫度下生長動力學模型，各溫度的模型方程見表1。

表1 模擬蟹肉中副溶血性弧菌的生長動力學模型Table 1 The growth model of Vibrio parahaemolyticus in Simulated Crab Meat

表2給出了采用表1中的生長模型計算出的副溶血性弧菌的遲滯期λ、最大比生長速率μm以及相對最大細菌濃度A。

表2 不同溫度下模擬蟹肉中副溶血性弧菌的生長參數(shù)Table 2 The growth parameters of Vibrio parahaemolyticus in Simulated Crab Meat at different temperatures

從表2可以看出，在4℃～28℃的溫度范圍內，副溶血性弧菌的最大比生長速率μm和遲滯期λ隨溫度不同而發(fā)生顯著變化，即副溶血性弧菌的遲滯期和生長速率與溫度密切相關。在4、6℃時隨時間的增加，副溶血性弧菌逐漸減少，即呈現(xiàn)負增長。在10℃～28℃時副溶血性弧菌的菌數(shù)隨時間的延長而增加，并在此溫度范圍內μm隨溫度的升高而增大。

由Belehradek方程描述的模擬蟹肉的溫度（T）與副溶血性弧菌的生長速率平方根（）的關系見圖1。

從圖1中可以看出，溫度對副溶血性弧菌生長的影響，方程式為y=0.0304x-0.2105。通過計算可得到副溶血性弧菌的常數(shù)b=0.0304，Tmin=6.9243℃，相應的Belehradek方程為：。

2.2 波動溫度下副溶血性弧菌生長動態(tài)的預測

模擬蟹肉在整個流通過程中，溫度波動頻繁發(fā)生，所以只能把時間-溫度的變化分解成多個短的假設為固定溫度的時間間隔來描述預測微生物的生長動態(tài)，本研究即是采用適合于描述副溶血性弧菌生長的Gompertz方程。

當t=dt1時[6]，

當t=dt1+dt2時，

當t=dt1+dt2+…+dti時，

式中：dti（i＝1，2，3，…）為一假設固定溫度的短時間間隔；N（ti）為dti時的副溶血性弧菌數(shù)；N0為初始的副溶血性弧菌數(shù)；Nmax為副溶血性弧菌最大菌數(shù)；μi，Lagi分別為dti時副溶血性弧菌的最大比生長速率和副溶血性弧菌的遲滯時間（由Belehradek方程式求得）。

2.3 波動溫度下預測副溶血性弧菌生長的可靠性驗證

根據(jù)設計的實驗方案得到2組波動溫度下副溶血性弧菌的生長曲線，即得到模擬蟹肉中副溶血性弧菌的生長實測值，將其與通過Gompertz方程得到的預測值進行計較，如圖3、圖4所示。

圖3 波動溫度方案A的副溶血性弧菌的生長實測值和預測生長曲線Fig.3 Predicted growth curves and observed values of Vibrio parahaemolyticus stored at a fluctuating temperature A

根據(jù)求得的預測值與試驗中所得的實測值進行比較，計算出偏差因子和精準因子，見表3，可見該副溶血性弧菌的溫度預測模型，能很好的擬合波動溫度下所測得的實驗數(shù)據(jù)，預測值和觀測值之間偏差很小，偏差因子均處于0.75～1.25范圍內；精準因子也處于1.1～1.9的范圍內，表明在4℃～28℃的范圍固定溫度狀態(tài)下所建立的預測模型能夠迅速準確的預測在該范圍波動溫度下模擬蟹肉中副溶血性弧菌的生長狀態(tài)。

圖4 波動溫度方案B的副溶血性弧菌的生長實測值和預測生長曲線Fig.4 Predicted growth curves and observed values of Vibrio parahaemolyticus stored at a fluctuating temperature B

表3 模擬蟹肉在兩種不同波動下副溶血性弧菌預測值的偏差因子和準確因子Table 3 Bias factor and accuracy factor of predicted values of Vibrio parahaemolyticus stored at two kinds of fluctuating temperature

3 結論

本文通過對模擬蟹肉中副溶血性弧菌在4℃～28℃下生長規(guī)律的研究，采用修正的Gompertz方程建立副溶血性弧菌在模擬蟹肉中的生長動力學模型，進而通過固定溫度條件下的生長動力學模型對在此溫度范圍內波動溫度下副溶血性弧菌的生長動力學模型進行驗證，建立了有效的模擬蟹肉在4℃～25℃波動溫度流通狀態(tài)下副溶血性弧菌的生長動力學模型，為使用者更加精確的評價水產品中副溶血性弧菌安全性提供定量依據(jù)，進而保證水產品的質量安全。

[1]馬光剛,郭福生,王娟，等.海產品中副溶血弧菌的分離與鑒定[J].中國動物檢疫,2002,19(9):25-28

[2]劉慶營.模擬蟹肉的加工工藝[J].漁業(yè)致富指南,2007(2):53

[3]田金玲,黃和.模擬蟹肉中副溶血性弧菌生長預測模型的建立[J].食品工業(yè)科技,2010(9):150-152

[4]付鵬.熱死環(huán)絲菌生長預測模型的建立[J].食品科學,2007,28(9):433-437

[5]CHEN H, HOOVER D G. Pressure inactivation kinetics of Yersinia enterocolitica ATCC35669[J]. Int J Food Microbiol, 2003, 87(2):161-171

[6]許鐘,楊憲時,郭全友，等.波動溫度下羅非魚特定腐敗菌生長動力學模型和貨架期預測[J].微生物學報,2005,45(5):798-801

A Growth Model of Vibrio parahaemolyticus in Simulated Crab Meat on Effects of Temperature Fluctuation

HUANG He1，TIAN Jin－ling1，LI Jian－rong2
（1.Food Science and Technology College，Guangdong Ocean University，Zhanjiang 524025，Guangdong，China；2.College of Food Science and Biotechnology Engineering，Zhejiang Gongshang University，Hangzhou 310035，Zhejiang，China）

The growth kinetics of Vibrio parahaemolyticus in simulation crab meat from 4℃to 28℃were studied.Belehradek models were applied to describe the impact of the temperature to the growth law.The predictive value of the growth of Vibrio parahaemolyticus was obtained at the fluctuation temperature designed and compared with the observed value.Another the bias factor and accuracy factor were used to validate the predictive models in temperature fluctuation.

simulation crab meat；Vibrio parahaemolyticus；temperature fluctuation；growth model

國家863計劃項目“加工水產品質量與安全控制技術”（No.2007AA091806）

黃和（1962—），男（漢），教授，碩士生導師，本科，主要從事水產品質量與安全的教學和科研工作。

2011-02-25