動力學模型預測泥鰍(Misgurnus anguillicaudatus)半干制品的貨架期*

劉卓然 翁佩芳 敖雨燕 吳祖芳

(寧波大學 應用海洋生物技術教育部重點實驗室 寧波 315211)

泥鰍(Misgurnus anguillicaudatus)屬鯉形目、鰍科,廣泛分布于我國各地天然淡水水域中,是一種小型淡水經濟魚類,營養豐富(趙振山等,1999;印杰等,2008),是典型的高蛋白低脂肪的健康食品(Youet al,2009;黃鈞等,2010)。近幾年,隨著我國水產養殖業的迅速發展,泥鰍的養殖產量逐年增加。由于泥鰍日常加工制作比較麻煩,為方便居民食用,一些學者對泥鰍加工工藝進行了研究,樓明等(1997)通過烘烤和油炸工藝制作了香酥泥鰍,趙忠全等(2000)開發了軟包裝泥鰍罐頭。本實驗室針對沿海地區居民喜食魚干的特點,研制了泥鰍半干制品,該產品經蒸煮后即可食用,味道鮮美,且方便運輸和貯藏,特別適合飯店、賓館和超市的銷售。

泥鰍半干制品因水分含量較高(達35%左右)且未經殺菌,在貯藏過程中品質會下降。很多研究表明動力學模型可以較好地反映水產制品品質的變化并預測其貨架期(余曉琴等,2007)。不同類型產品品質變化的特點有一定的差異,國內外學者利用動力學模型對冷凍蝦(Tsironiet al,2009)、鮮魚類(佟懿等,2009;郭全友等,2012)及即食水產品(Liet al,2011)等產品的貨架期預測做了較多研究,但對泥鰍半干制品的貨架期預測尚未見報道。

本論文通過分析泥鰍半干制品在不同貯藏溫度下菌落總數、揮發性鹽基氮(TVBN)、脂肪氧化程度(TBA值)和感官指標的變化規律,研究影響泥鰍半干制品品質變化的關鍵因子,進一步建立關鍵因子與貯藏溫度、貯藏時間的動力學模型,從而對其貨架期進行預測,以期在泥鰍半干制品的貯藏、銷售過程中對產品品質變化進行控制。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

泥鰍(Misgurnus anguillicaudatus)、蔥、姜,購于寧波莊市菜市場;黃酒、鹽、味精、糖,購于寧波莊市樂購超市;平板計數瓊脂(PCA)培養基購自杭州微生物試劑有限公司;氧化鎂、硼酸、鹽酸、甲基紅、次甲基藍、硫代巴比妥酸(TBA)、三氯乙酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、1,1,3,3-四乙氧基丙烷等,以上試劑購自上海國藥集團化學試劑有限公司,均為分析純。

1.2 實驗儀器

SPX-128智能生化培養箱(寧波江南儀器廠),DHG-9140AS電熱恒溫鼓風干燥箱(寧波江南儀器廠),HR83梅特勒自動水分測定儀(梅特勒-托利多儀器有限公司),FSH-2可調高速勻漿機(江蘇省金壇市環宇科學儀器廠),H2500R2高速冷凍離心機(湖南湘儀離心機儀器有限公司),半微量定氮器,UV-3200掃描型紫外可見分光光度計(上海美譜達儀器有限公司),LDZX-40壓力蒸汽滅菌器(上海申安醫療器械廠),DZ400/2D真空包裝機(溫州市黃龍華能機械廠)。

1.3 實驗方法

1.3.1 泥鰍半干制品加工工藝流程 泥鰍→清水靜養 1天→剖片→去頭去內臟→清洗→脫腥→調味→烘制→冷卻→真空包裝→成品。

泥鰍烘制過程中控制烘干溫度和時間,使泥鰍半干制品的水分含量控制在35%左右,冷卻后,立即裝于無菌塑料食品包裝袋中(每袋裝魚片 50g),并迅速用包裝機真空密封。

1.3.2 菌落總數測定 采用GB 4789.2-2010的測定方法。

1.3.3 TVBN值測定 采用 GB/T5009.44-2003半微量定氮法的測定方法。

1.3.4 TBA值測定 采用硫代巴比妥酸法(閆文杰,2011)。

1.3.5 感官評定方法 由 5名富有食品感官鑒定經驗的同學組成感官評定小組,取樣后經蒸鍋隔水蒸煮5min后進行感官評定,評分表見表1。將感官評分總分6分作為消費者可以承受的最低品質限度。

表1 泥鰍半干制品感官評分表Tab.1 Sensory evaluation standard of semi-dried M.anguillicaudatus product

1.4 試驗設計

將泥鰍半干制品分成 4組,分別貯藏在 4°C、20°C、30°C 和 40°C 恒溫條件下,4°C 樣品每隔 3d取樣,20°C、30°C 和 40°C 樣品每隔 2d取樣,分別對泥鰍半干制品的菌落總數、TVBN值和TBA值進行檢測,同時進行感官評定。每次檢測隨機抽樣3袋,取平均值。

1.5 數據分析

實驗數據使用PASW statistics 18統計軟件處理,進行單因素方差分析、Pearson相關系數分析和回歸方程建立。

2 結果與分析

泥鰍半干制品在不同貯藏溫度下各項指標與貯藏時間的關系見表2和表3。

表2 泥鰍半干制品在4°C貯藏條件下各指標的變化Tab.2 The variance of semi-dried M.anguillicaudatus product indicators at 4°C

2.1 不同貯藏溫度下泥鰍半干制品菌落總數的變化

由表2、表3可見,泥鰍半干制品在4°C貯藏條件下,菌落總數的變化在相鄰的兩個貯藏時間內差異不顯著(P>0.05),而 20°C、30°C 和 40°C 三個溫度下,不同貯藏時間菌落總數變化差異顯著(P<0.05),細菌繁殖較快,說明隨著貯藏時間的延長,菌落總數呈增長趨勢,而低溫有效地降低了細菌的繁殖速度。從第 4天開始,各溫度之間菌落總數差異顯著(P<0.05),說明貯藏溫度越高,泥鰍半干制品菌落總數增加越明顯。

表3 泥鰍半干制品在20°C、30°C和40°C貯藏條件下各指標的變化Tab.3 The variance of semi-dried M.anguillicaudatus product indicators at 20°C,30°C and 40°C

2.2 不同貯藏溫度下泥鰍半干制品揮發性鹽基氮(TVBN)的變化

揮發性鹽基氮(TVBN)值是國標中評價動物性食品鮮度的指標,其含量的增加標志著食品鮮度呈下降趨勢(鴻巢章二等,1994;王歡等,2013)。由表2、表3可見,貯藏在各個溫度下的樣品隨著時間的延長,TVBN 值增加顯著(P<0.05),在 40°C 貯藏 6d、30°C貯藏8d和20°C貯藏10d時的樣品,TVBN值分別達到 76.94、70.19和 74.81mg/100g,其鮮度顯著下降(P<0.05)。在同一貯藏時間,20°C、30°C 和 40°C 三個貯藏溫度下TVBN值有著顯著的差異(P<0.05),說明隨著貯藏溫度的升高,泥鰍半干制品鮮度下降越明顯。

2.3 不同貯藏溫度下泥鰍半干制品脂肪氧化程度(TBA值)的變化

泥鰍半干制品在貯藏過程中會發生脂肪氧化,由表3可見,在30°C和40°C條件下,隨著貯藏時間的延長,TBA值增加顯著(P<0.05)。脂質過氧化產物丙二醛與TBA反應生成的復合物在532nm處有最大吸收峰,所以 TBA值增加,說明脂肪氧化加劇(陸瑞琪,2008);泥鰍半干制品在同一貯藏時間,溫度越高,TBA值增加越快,脂肪氧化越嚴重。

2.4 不同貯藏溫度下泥鰍半干制品感官品質變化

在不同貯藏溫度下泥鰍半干制品感官評分與貯藏時間的關系見圖1。隨著貯藏時間的延長,感官品質逐漸下降,在 40°C 貯藏 6d、30°C 貯藏 8d、20°C貯藏10d和4°C貯藏21d時,感官品質已達到可以承受的最低限度,貯藏實驗終止(Gimenezet al,2008)。

圖1 泥鰍半干制品貯藏過程中感官評分的變化Fig.1 The variance of semi-dried M.anguillicaudatus product sensory evaluation score during the storage

2.5 泥鰍半干制品貨架期模型的建立及其驗證

Labuza等(1978)發現大多數食品品質的變化與時間的關系都遵循一級反應動力學規律。一級動力學反應方程為:A=A0ekt。

式中,t為貯藏時間;A為貯藏t時間后的品質;A0為食品的初始品質;k為反應變化速率常數。

反應速率常數k是溫度的函數,可以根據Arrhenius方程進行確定。Arrhenius理論通常可以用三種不同的數學式來表達:

以上三個公式依次稱為該理論的指數式、對數式與微分式(傅獻彩等,1990)。其中k為當反應溫度為T(K)時的反應速率常數;R為理想氣體通用常數,k0與Ea為兩個由反應本性決定,而與反應溫度及濃度無關的常數,分別稱為指數前因子與活化能。Labuza(1980)應用了 Arrhenius關系式反映了食品的腐敗變質速率與溫度的關系。

2.5.1 泥鰍半干制品貯藏期間各項指標與感官評分之間的相關性 根據泥鰍半干制品貯藏期間各項指標的變化規律,計算其與感官評分之間的 Pearson相關系數,見表4。

由表4可知,在各個溫度下菌落總數與感官評分之間的 Pearson相關系數最高,呈顯著相關,確定其為影響泥鰍半干制品貯藏期間品質的關鍵因子。

表4 不同貯藏溫度下樣品感官評分與各項指標間Pearson相關系數Tab.4 The Pearson correlation coefficients between sensory scores and indicators of samples under different storage temperatures

2.5.2 泥鰍半干制品貨架期模型的建立 由表5可見,不同貯藏溫度下泥鰍半干制品的菌落總數隨時間變化的回歸系數R2>0.94,說明其回歸方程有很高的擬合精度,符合一級化學反應的動力學模型。

表5 菌落總數隨貯藏時間和溫度變化的回歸方程Tab.5 The regression equations of the variance of colony numbers under different storage time and temperatures

由表6可見,泥鰍半干制品貨架期的預測值與實測值相對誤差均較小,說明建立的泥鰍半干制品動力學模型具有較好的擬合性。

表6 泥鰍半干制品在不同貯藏溫度下貨架期的預測值和實測值比較Tab.6 The comparison of prediction and actual values of semi-dried M.anguillicaudatus product shelf life under different temperatures

3 結論

(1)對泥鰍半干制品在不同貯藏溫度下的菌落總數、揮發性鹽基氮(TVBN)、脂肪氧化程度(TBA值)等各項指標進行測定,分析其品質變化規律,結果表明:隨著貯藏時間的延長,菌落總數、TVBN值和TBA值呈上升趨勢;在同一貯藏時間,隨著貯藏溫度的升高,各指標值增大,表明泥鰍半干制品品質下降。

(3)泥鰍半干制品在不同貯藏溫度下貨架期預測和貨架期實測的驗證試驗表明:預測得到的貨架期與實際測得貨架期相對誤差較小,說明建立的泥鰍半干制品動力學模型具有較好的擬合性。在泥鰍半干制品的保藏和銷售過程中,運用建立的動力學模型可以對其品質進行監控,保證食用安全。

王 歡,謝 超,孫 媛等,2013.凡納濱對蝦(Litopenaeus vannamei)即食蝦仁在常溫保藏中的貨架期預測及品質分析.海洋與湖沼,44(4):1095—1102

印 杰,熊傳喜,李圣華,2008.四倍體和二倍體泥鰍及大鱗副泥鰍營養成分分析.水生態學雜志,1(2):67—70

閆文杰,李興民,李妙旋等,2011.葡萄籽提取物對無淀粉火腿腸保質期的影響.農業工程學報,27(03):357—361

佟 懿,謝 晶,2009.鮮帶魚不同貯藏溫度的貨架期預測模型.農業工程學報,25(6):301—305

余曉琴,車曉彥,張麗平,2007.食品貨架壽命預測研究.食品研究與開發,28(3):84—87

陸瑞琪,2008.金華火腿現代工藝中脂質及風味變化.無錫:江南大學碩士學位論文,11—15

黃 鈞,楊 淞,覃志彪等,2010.云斑、泥鰍和瓦氏黃顙魚的含肉率及營養價值比較研究.水生生物學報,34(5):990—997

趙忠全,陶志強,2000.泥鰍軟包裝加工工藝.食品科學,21(6):66

趙振山,高貴琴,1999.泥鰍和大鱗副泥鰍營養成分分析.水利漁業,19(2):16—17

郭全友,王錫昌,楊憲時等,2012.不同貯藏溫度下養殖大黃魚貨架期預測模型的構建.農業工程學報,28(10):267—273

傅獻彩,沈文霞,姚天揚,1990.物理化學(第四版).北京:高等教育出版社,745—746

樓 明,朱 昉,1997.香酥泥鰍加工工藝研究.水產科學,18(4):17—20

鴻巢章二,橋本周久編著,郭曉風,鄒勝祥譯,1994.水產利用化學.北京:中國農業出版社,133—136

Gimenez A,Gaston A,Gambaro A,2008.Survival analysis to estimate sensory shelf life using acceptability scores.Journal of Sensory Studies,23(5):571—582

Labuza T P,1980.Temperature enthalpy entropy compensation in food reactions.Food Technol,34(2):67

Labuza T P,Shapero M,1978.Prediction of nutrient losses.Journal of Food Processing and Preservation,2(2):91—99

Li W Q,Wang J,Sun J Fet al,2011.Shelf life prediction modeling of vacuum-packaged scallops on the kinetics of total volatile base nitrogen.International Journal of Food Engineering,7(4):Article 17

Tsironi T,Dermesonlouoglou E,Giannakourou Met al,2009.Shelf life modeling of frozen shrimp at variable temperature conditions.LWT-Food Science and Technology,42(2):664—671

You L J,Zhao M M,Cui C,2009.Effect of degree of hydrolysis on the antioxidant activity of loach(Misgurnus anguillicaudatus)protein hydrolysates.Innovative Food Science and Emerging Technologies,10(2):235—240