基于預測微生物學的冷卻牛肉貨架期預測模型的建立

張玉華 孟一 郭風軍 陳東杰

摘 ?要：為實時監測冷卻牛肉貯藏期間的品質變化與貨架期，分別測定冷卻牛肉0、4、7、10 ℃貯藏過程中假單胞菌菌數、總揮發性鹽基氮含量和感官評分。利用修正的Gompertz方程建立不同貯藏溫度下假單胞菌生長的動力學模型，以Belehradek方程為二級模型，描述貯藏溫度對假單胞菌生長的影響，并利用2、5、8 ℃條件下貯藏的冷卻牛肉驗證貨架期預測模型的準確性。結果表明：所建立的Gompertz模型擬合相關系數均在0.99以上，預測結果準確度在1.013～1.126之間，偏差度在0.926～1.057之間，溫度與μmax1/2和（1/λ）1/2均呈良好的線性關系，說明建立的一級和二級模型能夠真實、有效地預測0～10 ℃貯藏條件下冷卻牛肉中假單胞菌的生長情況;貨架期的預測值與實測值相對誤差在±10%以內，該貨架期模型可有效預測冷卻牛肉在0～10 ℃貯藏條件下任意溫度下的貨架期。

關鍵詞：冷卻牛肉;假單胞菌;貨架期;預測模型

Abstract： In order to monitor the quality change and shelf-life of chilled beef during storage， the number of Pseudomonas， total volatile basic nitrogen （TVB-N） value and sensory score of chilled beef during storage at 0 ， 4， 7 or 10 ℃ were measured. The growth data of Pseudomonas were fitted to the modified Gompertz equation. The Belehradek equation was used as a secondary model to describe the influence of temperature on the growth of Pseudomonas. The accuracy of the shelf-life prediction model was verified by applying it on chilled beef stored at 2， 5 or 8 ℃. The results showed that the correlation coefficients of the Gompertz model established were all above 0.99. The accuracy of the prediction results ranged from 1.026 to 1.063， and the deviation degree from 0.984 to 1.063. There was a good linear relationship between temperature and μmax1/2 and （1/λ）1/2， indicating that the primary and secondary models could accurately predict the growth of Pseudomonas in chilled beef at 0–10 ℃. The relative error between the predicted and measured values of shelf-life was within ± 10 %. The model could effectively predict the shelf-life of chilled beef at temperatures from 0 to 10 ℃.

Keywords： chilled beef; Pseudomonas; shelf-life; prediction model

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20190819-186

中圖分類號：TS251.1 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? ? ? ?文章編號：

在正常情況下，冷卻牛肉的生產、加工和流通應始終處于0～4 ℃的低溫環境中。然而，目前我國冷鏈系統不完善，加之有的企業為降低冷鏈成本而違規操作，導致冷卻牛肉微生物繁殖加快，品質下降，貨架期縮短，存在安全隱患[1]。掌握冷卻牛肉中微生物在不同溫度條件下的生長繁殖規律，從而對肉的品質劣變規律和貨架期進行預測，可以有效進行冷卻牛肉冷藏鏈管理，將腐敗風險降至最低，保證其品質安全[2]，同時也可以為冷卻牛肉的品質分級和風險評估提供依據[3]。

通常情況下，食品的腐敗變質是由某種特定腐敗菌（specific spoilage organism，SSO）生長繁殖引起的[4-5]。研究表明，在有氧條件下假單胞菌是冷卻肉主要的SSO[6-7]。近年來，國內外學者廣泛應用微生物預測預報技術，研究SSO在不同環境下的生長繁殖動態規律，建立微生物生長模型，用來預測食品貨架期[8-10]。Bruckner等[11]基于假單胞菌的生長模型，建立豬肉和雞肉冷鏈流通中貨架期預測模型。Powell等[12]研究發現，利用Belehradek模型對0～10 ℃不同等溫條件下氣調包裝三文魚腐敗菌的生長擬合效果最佳。國內學者進行利用肉湯培養基測得的菌數建立生長模型[13-14]，將SSO無菌接種，研究其生長繁殖規律[15-16]，以及測定菌落總數建立貨架期模型[17-18]等研究。然而，采用肉湯培養基測得的菌數建立的生長模型不能很好地描述冷卻肉中微生物的生長行為，無菌冷卻肉接種SSO與其實際染菌情況不符，菌落總數的變化不能準確反映冷卻肉中SSO的生長情況。因此，上述條件下所建立的貨架期預測模型不可避免地存在適用性差、預測準確度低等問題。研究自然污染的冷卻肉中假單胞菌的生長情況，更能準確預測貨架期。張一敏[19]、劉亞兵[20]等研究常規分割后（自然污染）冷卻牛肉的品質指標和假單胞菌生長情況，建立修正的Gompertz方程和二級模型，并進行驗證，建立貨架期預測模型，為貨架期研究提供了良好的思路。

Gompertz方程雖能較好地預測冷卻牛肉在0、4、7、10 ℃貯藏過程中假單胞菌的生長繁殖動態，但不能描述溫度變化對其產生的影響。冷卻牛肉在實際生產、加工、流通過程中，冷鏈溫度往往在一定范圍內（0～10 ℃）變化，貯藏溫度對微生物生長的影響一般用平方根模型，即Belehradek方程進行描述。

由表4可知，將冷卻牛肉2、5、8 ℃貯藏的貨架期實測值和由預測模型得到的預測值進行比較，預測值和實測值的相對誤差分別為-3.50%、5.17%和-9.60%，均在±10%以內。驗證結果表明，本研究建立的冷卻牛肉貨架期預測模型可以快速、實時地預測冷卻牛肉在0～10 ℃條件下貯藏的貨架期。

3 ? 結 ?論

為實時監測冷卻牛肉的品質變化和貨架期，本研究根據冷卻牛肉在不同溫度下貯藏時假單胞菌的生長動態，利用修正的Compertz方程建立冷卻牛肉在0～10 ℃條件下貯藏時假單胞菌的生長動力學模型，相關系數均大于0.99，說明修正的Compertz方程能較好地擬合冷卻牛肉中假單胞菌的S型生長曲線。結合TVB-N含量和感官評價，確定出冷卻牛肉貨架期終點時假單胞菌的平均Ns為（7.36±0.57） （lg（CFU/g）），假單胞菌Nmax隨溫度的變化波動不大，平均值為（8.76±0.33） （lg（CFU/g））。隨著貯藏溫度升高，假單胞菌的μmax增大，λ縮短。根據Belehradek方程擬合結果，溫度與（1/λ）1/2和μmax1/2均呈良好的線性關系。確定了冷卻牛肉在0～10 ℃條件下貯藏的SL預測模型，并通過測定2、5、8 ℃貯藏條件下冷卻牛肉中假單胞菌的實際生長情況驗證SL預測模型的準確性。結果表明，SL預測值和實測值之間的相對誤差均在±10%以內，說明該SL預測模型可有效預測冷卻牛肉在0～10 ℃范圍內任意貯藏溫度下的貨架期。

本研究所有的實驗數據均來自自然污染的冷卻牛肉，肌肉組織和其他微生物對假單胞菌生長產生的影響已包括在模型中，因此預測精度大大提高。預測模型的建立為設計和評估牛肉冷藏鏈提供了技術參數，為預測和監控冷卻牛肉的鮮度品質和貨架期提供了一種有效工具。本研究中冷卻牛肉在貯藏期間始終保持溫度恒定，然而冷卻牛肉在實際流通中溫度往往是波動的，且溫度波動對肉的品質影響較大[30]，因此有必要進一步研究波動溫度條件下預測模型的適用性。

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