貯藏過程中低鋁海蜇產品品質變化及貨架期模型預測

袁穎，王慧森，劉璇，楊美竹，李穎暢*，陶國鋒，石雪，勵建榮*

(1.渤海大學 食品科學與工程學院，生鮮農產品貯藏加工及安全控制技術國家地方聯合工程研究中心，遼寧 錦州 121013；2.營口辰光水產有限公司，遼寧 營口 115000)

海蜇中含有大量的膠原蛋白、礦物質、維生素及糖胺聚糖等物質[1]，脂肪和膽固醇的含量極少，熱量很低，是一種純天然的健康食品[2]，且海蜇具有一定的藥用價值，對治療高血壓、慢性支氣管炎等疾病效果顯著[3]。目前市面上的海蜇產品種類豐富，有即食海蜇、半干海蜇、海蜇粉、海蜇水晶凍、海蜇口服液等產品[4]，海蜇性腺由于其氨基酸及脂肪酸含量豐富，通過酶解工藝被加工成新型海蜇調味品，使海蜇得到了充分利用[5]。食品的貨架期作為衡量食品安全的一個重要指標[6]，不僅與產品自身的品質有關，還容易受到許多理化及生物因素的影響。食品的菌落總數、pH值、TVB-N、TBA等指標的變化都可以體現出食品的新鮮程度[7]，從而預測食品的貨架期。孫靈霞等[8]發現食品中的菌落總數與貯藏溫度呈正相關的趨勢，吳雪麗等[9]在探究扇貝貯藏貨架期模型中，通過TVB-N、菌落總數與K值等指標的測定，推測出了扇貝貨架期，驗證了阿倫尼烏斯方程模型的可行性。本文研發了一種低鋁海蜇產品，并通過不同溫度(25，37，45 ℃)下海蜇產品的pH值、菌落總數、TVB-N、揮發性氣味、質構、汁液流失率以及感官評分等指標說明貯藏過程中低鋁海蜇產品品質變化。利用不同溫度(25，37，45 ℃)下所得數據建立阿倫尼烏斯方程模型，采用外推法計算出產品在較低溫度(15 ℃)下的貨架期，以期為低鋁海蜇產品貨架期的預測提供理論指導，從而保障海蜇產品的食用安全。

1 材料與方法

1.1 實驗材料與試劑

鹽漬海蜇皮：錦州市林西路水產市場；硼酸、鹽酸、碳酸鉀：分析純，北京百靈威科技有限公司；阿拉伯膠：醫藥級，北京泰澤嘉業科技發展有限公司；甘油：分析純，武漢百騰瑞達生物科技有限公司；葡萄糖、無水乙醇、磷酸二氫鉀、氯化鈉：分析純，寶如億(北京)生物技術有限公司；海藻糖、乳酸鈣：食品級，德州匯洋生物科技有限公司；ε-聚賴氨酸鹽酸鹽：食品級，浙江新銀象生物工程有限公司；瓊脂、胰蛋白胨、酵母浸膏：生化試劑，北京百靈威科技有限公司。

1.2 實驗儀器與設備

PHSJ-3F實驗室pH計 上海儀電科學儀器股份有限公司；SW-CJ-2FD潔凈工作臺 蘇凈集團蘇州安泰空氣技術有限公司；PEN3便攜式電子鼻 德國Airsense公司；KQ5200E超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司；LRH-150生化培養箱 上海一恒科學儀器有限公司；LDZX-50FBS立式壓力蒸汽滅菌器 上海申安醫療器械廠；CR-400色彩色差計 柯尼卡美能達(中國)投資有限公司；FSH-2A均質機 常州越新儀器制造有限公司；TA.XT Plus質構儀 英國Stable Micro Systems公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

將鹽漬海蜇皮用自來水反復沖洗后，用超純水沖洗，用濾紙擦去海蜇皮表面水分，切成10 cm3的方塊，然后用0.5%的弱酸性電解水-乳酸鈣復合脫鋁液浸泡3 h，鋁含量為(276.42±8.91) mg/kg。

1.3.2 低鋁海蜇產品的加工工藝

清洗→脫鋁→再清洗→瀝水→切絲(0.4 cm×5 cm×5 cm)→30 ℃水中熱燙30 s→瀝水→保鮮液浸泡→瀝水→裝袋(150 g/袋)→真空封口。

調料包的制備：分別將5 g食鹽、5 g白糖、5 g辣椒油、5 g麻油、5 g陳醋放入調料包中真空包裝。

1.3.3 試樣貯藏及指標測定條件

將真空封口后的低鋁海蜇產品(150 g/袋)分別放置于25，37，45 ℃的溫度下。25 ℃條件下，每隔5 d對各項指標進行測定；37 ℃條件下，每隔3 d對各項指標進行測定；45 ℃條件下，每隔1 d對各項指標進行測定。

1.3.4 菌落總數的測定

低鋁海蜇產品中菌落總數的測定方法參考GB 4789.2-2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗菌落總數測定》[10]的方法。

1.3.5 TVB-N的測定

低鋁海蜇產品中揮發性鹽基氮的測定參考GB 5009.228-2016《食品安全國家標準 食品中揮發性鹽基氮的測定》[11]中的微量擴散法。

1.3.6 pH的測定

低鋁海蜇產品 pH的測定參考呂子娟[12]的方法并稍作改動。將海蜇產品剪碎后混勻，稱取5.0 g放置于燒杯中，加入45 mL水，均質后靜置30 min，過濾取上清液，用pH計測定其濾液，每次測定3個平行。

1.3.7 汁液流失率的測定

低鋁海蜇產品的汁液流失率測定參考王慧[13]的方法。

1.3.8 質構的測定

低鋁海蜇產品質構的測定參考呂子娟的方法。選擇P5探頭，測前速率、測試速率和測后速率均為1 mm/s，測試速度為1 mm/s，壓縮比為50%，測試間隔為5 s，觸發值為5 g，測定樣品時做3個平行。

1.3.9 感官評定

低鋁海蜇產品的感官評定參考張琳娜[14]的方法并略有改動。將產品分別編號置于潔凈的實驗臺上，從食品專業的學生中隨機選取7名學生對不同溫度下的海蜇產品進行感官評定，在此期間每個成員單獨進行，每評定完一個指標用清水漱口。其中，總分=0.25×色澤+0.25×韌性+0.25×硬度+0.25×多汁性，總分滿分為10分。感官評分的標準見表1。

1.3.10 揮發性氣味的測定

低鋁海蜇產品揮發性氣味的測定參考黃小萬[15]的方法并稍作改動。將處理好的低鋁海蜇產品剪碎混勻后稱取5 g置于燒杯中，快速用3層保鮮膜密封燒杯，及時放入4 ℃冰箱中靜置30 min后測定，每組樣品3個平行，為減小誤差，靜置結束后應立即對樣品進行測定。

測定參數：樣品準備時間5 s，儀器清洗時間100 s，采樣時間110 s。

1.3.11 低鋁海蜇產品貨架期模型實驗

將處理好的低鋁海蜇產品放置于25，37，45 ℃的溫度下，在不同時間段內測定產品的各項指標，利用一級動力學方程計算出變化速率常數k，建立阿倫尼烏斯方程，從而對低鋁海蜇產品的貨架期進行預測。一級動力學方程是指化學反應速率與參與反應或與反應有關的物質的條件(濃度)的關系的動力學方程[16]，見式(1)：

A=A0·ekt。

式(1)

式中：A為樣品貯藏到t天時的指標值；A0為樣品第0天時的指標值；k為樣品貯藏指標的變化速率常數；t為樣品的貯藏時間(d)。

阿倫尼烏斯方程見式(2)：

k=k0exp(-Ea/RT)。

式(2)

式中：k0為方程指前因子；Ea為樣品貯藏期間品質指標變化的活化能(kJ/mol)；T為絕對溫度(K)；R為氣體常數，取8.3144 J/(mol·K)。

對式(3)兩邊取對數，得式(3)：

lnk=(-Ea/RT)+lnk0。

式(3)

由式(3)可知。lnk關于1/T的函數圖像，根據線性方程可以求得函數的斜率為-Ea/R，Y軸的截距為lnk0，可以計算出Ea和k0。將所求得的Ea和k0帶入一級動力學方程中，可推導出即食海蜇產品的貨架期。

1.3.12 數據分析

對實驗數據用Origin 8.5繪圖和SPSS 25.0顯著性分析，處理結果以平均值±標準差來表示。

2 結果與討論

2.1 菌落總數的變化

菌落總數可以反映低鋁海蜇產品在貯藏期間微生物的生長情況，以國標中菌落總數的限量值104CFU/g為測定終點[17]，大于104CFU/g時表示海蜇產品已經腐敗。分別以菌落總數的對數對貯藏時間作圖，結果見圖1。

由圖1可知，在3個溫度貯藏下海蜇產品的菌落總數均隨著貯藏時間的延長而呈現上升的趨勢，并且溫度越高，海蜇產品的菌落總數增長速度越快，25 ℃的增長率明顯低于37 ℃和45 ℃的增長率，說明高溫能促進食品中微生物的生長和繁殖，加速低鋁海蜇產品的腐敗。

圖1 不同溫度下海蜇產品菌落總數的變化Fig.1 Changes in total number of bacterial colonies of jellyfish products at different temperatures

2.2 TVB-N的變化

總揮發性鹽基氮(TVB-N)是指動物性食品由于酶和細菌作用，在腐敗過程中使氨基酸分解產生氨以及胺類等堿性含氮物質，其含量可以表示食品中蛋白質的分解情況，含量越高表明氨基酸被破壞的越多，以此判斷食品的新鮮程度。海蜇產品在25，37，45 ℃時TVB-N含量的變化見圖2。

圖2 不同溫度下海蜇產品TVB-N的變化Fig.2 Changes in TVB-N of jellyfish products at different temperatures

由圖2可知，不同貯藏溫度下的海蜇產品，其TVB-N值均隨著貯藏時間的延長而增加，且溫度越高，增長速率越快，表明海蜇中蛋白質分解率越高且分解速度越快，海蜇的營養價值受到影響，導致海蜇產品的品質降低。

2.3 pH值的變化

食品的pH值變化與食品的腐敗程度相關。不同溫度下海蜇產品pH值的變化見圖3。

由圖3可知，海蜇產品在貯藏的初始pH值為4.55。在3個貯藏溫度下，海蜇產品的pH值均隨著貯藏時間的延長而呈現先減小后增大的趨勢，并且溫度越高，海蜇pH值增大或減小的速率越快。pH降低是因為海蜇中的糖類物質發生酵解反應，從而導致了海蜇產品pH值的降低。隨著貯藏時間的延長，海蜇中的蛋白質發生酶解反應，生成了堿性的含氮物質，導致了海蜇產品的pH值升高。由此可見，pH值在一定程度上可以反映海蜇產品的腐敗狀況。

圖3 不同貯藏溫度下即食海蜇產品pH值的變化Fig.3 Changes in pH values of instant jellyfish products at different storage temperatures

2.4 汁液的流失率

不同貯藏溫度下海蜇產品汁液流失率隨貯藏時間的變化見圖4。

圖4 貯藏期間海蜇產品汁液流失率的變化Fig.4 Changes in juice loss rates of jellyfish products during storage

由圖4可知，3個溫度下的海蜇產品的汁液流失率均隨著貯藏時間的延長而增大，45 ℃條件下貯藏的海蜇產品汁液流失速率最快，其次是37 ℃，最后是25 ℃。海蜇產品汁液流失率的增加可能是因為在較高溫度下，隨著貯藏時間的延長，海蜇中微生物的生長繁殖速度加快，蛋白質的分解率增大，海蜇的組織結構被破壞，從而導致海蜇產品汁液的流失速度越來越快[18]。

2.5 質構的變化

質構是體現食品口感的一個重要指標，是食品品質變化的一個重要參考因素。貯藏溫度、時間對海蜇硬度和彈性的影響見圖5。

由圖5可知，隨著貯藏時間的延長，在25，37，45 ℃條件下貯藏的海蜇產品，其硬度都顯著降低，彈性呈現先略升高然后下降的趨勢，并且溫度越高，硬度和彈性變化的速率越快。可見貯藏溫度對海蜇的硬度和彈性有很大的影響，質構和彈性下降的原因可能是海蜇內部的蛋白質網狀結構被高溫破壞，導致海蜇中的可溶性蛋白等成分流失，造成了海蜇產品品質的劣變[19]。

2.6 感官評價

通過感官評價可以較為直觀地體現海蜇的硬度、韌性、色澤及多汁性的變化，從而反映出海蜇的品質。海蜇產品在不同溫度下貯藏的感官評分變化見圖6。

圖6 不同貯藏溫度下即食海蜇產品感官的變化Fig.6 Changes in sensory scores of instant jellyfish products at different storage temperatures

由圖6可知，在貯藏過程中，隨著貯藏時間的延長，海蜇的感官品質顯著下降，并且溫度越高下降越快，這是因為高溫加速了海蜇產品的汁液流失和組織變化，使海蜇失去了原有的硬度、韌性和色澤，降低了海蜇產品的口感和風味，感官評分下降。

2.7 Pearson相關系數的分析

由表2可知，在25，37，45 ℃時，感官評價、菌落總數和TVB-N值的Pearson相關系數均大于0.93，所以選取菌落總數和TVB-N作為模型的關鍵因子，建立貨架期模型。

表2 Pearson相關系數的分析

2.8 海蜇產品的貨架期模型

2.8.1 菌落總數貨架期模型的建立

由表3可知，25，37，45 ℃下對應的k值分別為0.0311，0.0762，0.2362，做lnk與1/T的圖像(見圖7)，得到線性方程為y=-9.3573x+28.4216，R2=0.9606。

表3 不同貯藏溫度下海蜇產品的菌落總數隨貯藏時間變化的回歸方程Table 3 Regression equations of total number of bacterial colonies of jellyfish products with storage time at different storage temperatures

圖7 海蜇產品在不同貯藏溫度下菌落總數的Arrhenius曲線Fig.7 Arrhenius curve of total number of bacterial colonies of jellyfish products at different storage temperatures

由線性方程可以計算出活化能Ea=77.79×103J/mol，指前因子k0=2.20×1012。將Ea和k0分別代入菌落總數的變化速率常數k與貯藏溫度T的阿倫尼烏斯方程：

k=2.20×1012exp(-77.79×103/RT)。

代入一級動力學模型，得：

A=A0exp[2.20×1012exp(-77.79×103/RT)·t]。

可求得菌落總數的貨架期模型，見式(4)：

SL=ln(A菌落總數/A菌落總數0)/[2.20×1012exp(-77.79×103/RT)]。

式(4)

2.8.2 TVB-N貨架期模型的建立

通過將25，37，45 ℃的TVB-N的對數與時間的關系作圖得到的回歸方程以及k值見表4。

表4 不同貯藏溫度下海蜇產品的TVB-N隨貯藏時間變化的回歸方程Table 4 Regression equations of TVB-N of jellyfish pro ducts with storage time at different storage temperatures

由表4可知，25，37，45 ℃下對應的k值分別為0.0322，0.0652，0.1381，做lnk與1/T的圖像(見圖8)，得到線性方程為y=-7.1423x+19.8782，R2=0.9833。

圖8 海蜇產品在不同貯藏溫度下TVB-N的Arrhenius曲線Fig.8 Arrhenius curve of TVB-N of jellyfish products at different storage temperatures

由線性方程可以計算出活化能Ea=59.38×103J/mol，指前因子k0=4.30×108。將Ea和k0分別代入TVB-N值的變化速率常數k與貯藏溫度T的阿倫尼烏斯方程：

k=4.30×108exp(-59.38×103/RT)。

代入一級動力學模型，得:

A=A0exp[4.30×108exp(-59.38×103/RT)·t]。

可求得TVB-N的貨架期模型，見式(5)：

SL=ln(ATVB-N/ATVB-N0)/[4.30×108exp(-59.38×103/RT)]。

式(5)

2.8.3 低鋁海蜇產品貨架期模型的驗證

為了確定海蜇產品貨架期模型的準確性，對其貨架期進行了驗證，將即食海蜇產品分別置于25，37，45 ℃下貯藏，分別測定海蜇的菌落總數和TVB-N。已知即食海蜇產品的初始菌落總數A菌落總數0=34 CFU/g，初始TVB-N值ATVB-N0=2.8 mg/100 g，菌落總數和TVB-N的終點值參考GB 2726-2016《食品安全國家標準 熟肉制品》和GB 2707-2016《食品安全國家標準 鮮(凍)畜、禽產品》[20]，取A菌落總數=1×104CFU/g和ATVB-N=15 mg/100 g，代入貨架期模型進行預測，并進行驗證，結果見表5。

表5 海蜇產品在25，37，45 ℃貯藏時貨架期的預測值與真實值Table 5 The predicted value and real value of shelf life of jellyfish products stored at 25, 37, 45 ℃

由表5可知，將海蜇產品在25，37，45 ℃的貯藏條件下以菌落總數為關鍵因子建立貨架期模型，得到的相對誤差分別為7.63%、8.57%和7.14%。將海蜇產品以TVB-N為關鍵因子建立貨架期模型，得到的相對誤差分別為7.41%、5.41%和4.76%。一般情況下，貨架期預測模型的驗證過程中，其真實值與預測值的相對誤差應控制在10%以內，表明阿倫尼烏斯方程的擬合度較好[21]。因此研究的貨架期模型可以較為準確地預測出海蜇產品在低溫貯藏下的貨架期。

2.8.4 菌落總數與TVB-N模型的預測

由表6可知，取菌落總數的終點值A菌落總數=1×104CFU/g，由阿倫尼烏方程外推出k15℃=0.0191，取TVB-N得終點值ATVB-N=15 mg/100 g，由阿倫尼烏斯方程外推出k15℃=0.0061，根據上述得到的兩個模型公式可計算出即食海蜇產品在15 ℃下貨架期的預測值分別是298，277 d。

表6 15 ℃條件下即食海蜇產品的貨架期預測值Table 6 The predicted value of shelf life of instant jellyfish products at 15 ℃

3 結論

在25，37，45 ℃的貯藏條件下，低鋁海蜇產品的質構以及感官特性等都隨著時間的延長而降低，pH呈現先下降后上升的趨勢，菌落總數和TVB-N始終呈現上升的趨勢，可見海蜇產品的品質與貯藏溫度以及貯藏時間呈負相關。通過對海蜇產品中各指標進行相關性分析，得到對海蜇產品品質影響最大的兩個指標為菌落總數以及TVB-N，對低鋁海蜇產品在不同溫度(25，37，45 ℃)下的菌落總數和TVB-N隨時間變化的指數方程進行回歸分析，得到菌落總數貨架期模型SL=ln(A菌落總數/A菌落總數0)/[2.20×1012exp(-77.79×103/RT)]和TVB-N貨架期模型SL=ln(ATVB-N/ATVB-N0)/[4.30×108exp(-59.38×103/RT)]。經驗證，海蜇產品在25，37，45 ℃的溫度下，兩種模型預測的貨架期分別為109，32，15 d和100，39，22 d，與實際貨架期相比，誤差較小，分別為7.63%、8.57%、7.14%和7.41%、5.41%、4.76%，均在10%以內，表明菌落總數貨架期模型與TVB-N貨架期模型較為準確，可應用于低鋁海蜇產品的貨架期預測。