澳洲堅果應用ASLT 法預測食品保質(zhì)期

陳震東

（中山洪力健康食品產(chǎn)業(yè)研究院有限公司，廣東中山 528400）

澳洲堅果，又名夏威夷果、澳洲胡桃、昆士蘭栗等，是原產(chǎn)于澳大利亞昆士蘭東南部地區(qū)的樹生堅果，屬于山龍眼科，因具有豐富的營養(yǎng)和獨特的口感，素有“干果皇后”之稱。澳洲堅果生長于亞熱帶，其主要產(chǎn)區(qū)集中在南北回歸線附近，其中60%左右產(chǎn)量分布于南回歸線。目前，全球有20 多個國家和地區(qū)種植和加工澳洲堅果，包括澳大利亞、南非、肯尼亞、中國和美國等。

1940年，原嶺南大學引入少量實生苗和種子進行種植；20 世紀80年代，我國先后引進多個商業(yè)性品種，由中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院南亞熱帶作物研究所（即南亞熱作所）進行試種和繁殖；20 世紀90年代，澳洲堅果開始在云南省、廣西、廣東省等地進行商業(yè)化種植；直至2009年，國內(nèi)才開始大規(guī)模推廣種植澳洲堅果[1]。經(jīng)過10年的推廣種植，2019年澳洲堅果全球產(chǎn)量中，中國排名第4。中國澳洲堅果的產(chǎn)量在未來幾年將會有跳躍式增長，同時澳洲堅果的種植和加工也逐漸成為某些貧困地區(qū)的經(jīng)濟增長點，成為東部地區(qū)對口幫扶西部地區(qū)的扶貧項目之一。

澳洲堅果作為“干果皇后”，含有豐富的植物脂肪，其含量可達到60%～78%，且總脂肪酸中不飽和脂肪酸占80%以上，含量最高的油酸和棕櫚油酸均為單不飽和脂肪酸[2]。豐富的不飽和脂肪酸使其具有一定的預防心血管疾病、抗炎、防止皮膚氧化損傷等作用，但也為澳洲堅果的貯藏帶來挑戰(zhàn)[3-4]。澳洲堅果極易發(fā)生氧化變質(zhì)，出現(xiàn)“油哈”等不良滋味，繼而酸價和過氧化值超標，因此確定澳洲堅果的食品保質(zhì)期十分必要。

1 澳洲堅果應用ASLT 法預測食品保質(zhì)期

1.1 澳洲堅果保質(zhì)期的影響因素

影響澳洲堅果保質(zhì)期的因素包括堅果含水量、相對濕度、儲存溫度、氧濃度、光照、包裝材料、脂肪酸組成和品種等。堅果高水分含量或相對濕度較高均為微生物尤其是霉菌的生長提供了條件；較高的溫度會促進化學反應的發(fā)生，加快澳洲堅果的氧化酸??；氧氣可促進堅果內(nèi)油脂氧化，高氧濃度會加速脂質(zhì)氧化；光照條件下，澳洲堅果會有更高的酸價和過氧化值使產(chǎn)品帶有酸臭和苦味，同時光的存在也會導致堅果中油脂顏色發(fā)生變化；包裝材料對保質(zhì)期的影響較大，采用純鋁作為隔絕層能極大地延長產(chǎn)品保質(zhì)期；單不飽和脂肪酸比多不飽和脂肪酸具有更好的抗氧化性質(zhì)。

1.2 食品保質(zhì)期的確定方法

食品保質(zhì)期的確定可采用的方法包括試驗法、參照法、文獻法等。參照法是參考已有的同類產(chǎn)品或相近產(chǎn)品的保質(zhì)期確定食品在特定條件下的保質(zhì)期。文獻法是指基于現(xiàn)有的研究成果或文獻資料，綜合考慮產(chǎn)品在生產(chǎn)加工、貯藏、流通環(huán)節(jié)中的影響因素確定產(chǎn)品的保質(zhì)期，然而對于新品來說（如調(diào)味堅果、裹衣堅果等），可參考的保質(zhì)期研究資料往往不多。

試驗法包括長期穩(wěn)定性試驗和加速破壞性試驗。為加快新產(chǎn)品上市，可使用加速破壞性試驗預測產(chǎn)品的保質(zhì)期，包括基于溫度、濕度或光照的加速破壞性試驗，溫度的加速試驗最常用。新品上市后，還應在模擬實際的貯存、運輸、銷售等條件下，開展長期穩(wěn)定性試驗，對通過加速試驗預測的保質(zhì)期進行驗證，有較大差異時應對保質(zhì)期進行調(diào)整。

1.3 ASLT 法及動力學模型

加速破壞性試驗，又稱加速貨架期試驗（Accelerated Shelf-Life Testing，簡稱ASLT），最早于1985年由LABUZA 等提出[5]，ASLT 法已被廣泛運用于食品保質(zhì)期的預測試驗中。許偉星等[6]應用ASLT 法預測水蒸蛋糕貨架期。閔維等[7]以65 ℃和75 ℃為加速條件，以脂肪酸值和丙二醛含量為檢測指標，預測出裸燕麥片和皮燕麥片的貨架期分別為585 d 和274 d。

ASLT 法的原理是在量化溫度、濕度、氣壓和光照等貯藏環(huán)境參數(shù)的基礎上，將產(chǎn)品置于加速破壞的惡劣條件下，如提高儲存溫度，確定該條件下產(chǎn)品的變質(zhì)時間節(jié)點，最終推導出實際儲存條件下的保質(zhì)期。

加速破壞條件下，食品品質(zhì)劣變包括化學反應衰變、微生物生長以及感官性狀變差，由此ASLT法建立了不同的評價模型，包括阿倫尼烏斯模型（Arrhenius 模型）、微生物生長動力學模型、威布爾危險分析（Weibull hazard）等。其中，阿倫尼烏斯模型是最常用的方法模型，對脂肪氧化、蛋白質(zhì)變性、美拉德反應等食品劣變普遍適用，由微生物引發(fā)的化學反應變質(zhì)也同樣適用（如糖、蛋白、脂肪在微生物作用下分解成醇、醛、酮的反應）；微生物生長動力模型側(cè)重于微生物的生長，可分為Linear 模型、Logistic 模型、Gompertz 模型及Baranyi & Roberts 模型；威布爾危險分析是國內(nèi)外廣泛適用的感官評價預測保質(zhì)期的方法，通常結(jié)合阿倫尼烏斯模型使用[8]。

1.4 Q10 法的原理

ASLT 法阿倫尼烏斯模型的原理是隨著溫度上升，化學反應的速率會加快，即食品品質(zhì)隨溫度升高（一定范圍內(nèi)）會劣變得更快。由此設置參數(shù)Q10并定義為“溫差10 ℃的兩個任意溫度下保質(zhì)期的比值”，即Q10=（T℃下保質(zhì)期）/[（T+10）℃下保質(zhì)期]。大多數(shù)食品Q10值在2 左右，即每升高10 ℃，保質(zhì)期縮短為原來的1/2。

選取任意兩個相差10 ℃的試驗溫度（均高于實際存儲溫度），分別進行加速試驗，以兩個試驗溫度下的保質(zhì)期，計算產(chǎn)品實際的Q10值，并根據(jù)式（1）推算出實際存儲溫度下產(chǎn)品的保質(zhì)期。

式中：θ(T1)為實際貯存溫度T1下的保質(zhì)期，d；θ(T2)為在T2溫度下進行加速破壞性試驗得到的保質(zhì)期，d；?T為較高溫度（T2）與實際貯存溫度（T1）的差值，℃。

2 澳洲堅果ASLT 法預測保質(zhì)期

以阿倫尼烏斯模型（Q10法）預測奶香味澳洲堅果在25 ℃下儲存的保質(zhì)期。加速溫度分別為45 ℃和55 ℃，濕度保持60%，包材選擇PET/ALOX/CPP，封裝時抽真空。測試以酸價、過氧化值、殘氧含量、水分含量和感官為指標，試驗數(shù)據(jù)見表1。

由表1 可知，在使用氧化鋁隔絕層并抽真空的包裝形式下，產(chǎn)品的酸價、過氧化值、水分以及殘氧含量均較穩(wěn)定，且未超出限值范圍，但產(chǎn)品的感官性狀分別在70 d 和35 d 出現(xiàn)不可接受的情況。因此，45 ℃和55 ℃下的測試保質(zhì)期分別為63 d 和28 d。通過公式計算，Q10=63/28=2.25，則該奶香味澳洲堅果在常溫下的保質(zhì)期為θ(25 ℃)=63×2.25(45-25)/10=319 d，或θ(25 ℃)=28×2.25(55-25)/10=319 d。奶香味澳洲堅果在常溫25 ℃、濕度60%、包材PET/ALOX/CPP 和抽真空的條件下，保質(zhì)期約為319 d。應注意的是，在產(chǎn)品上市后還應對預測的保質(zhì)期進行長期穩(wěn)定性試驗，以驗證或調(diào)整實際的保質(zhì)期。

表1 奶香味澳洲堅果保質(zhì)期加速試驗

3 Q10 法的局限性

堅果是極易被霉菌污染的食品，利用阿倫尼烏斯模型（Q10法）進行溫度加速試驗時，由于加速的溫度會超過霉菌的最適生長溫度（28 ℃），導致對實際儲存溫度（25 ℃）下微生物引起的化學反應質(zhì)變無法考量，使結(jié)果產(chǎn)生誤差；同時該法對加速溫度的限制較大，過高的溫度會使酶鈍化，降低酶促反應的效率。因此，為消除Q10法預測堅果保質(zhì)期的誤差，同步進行長期穩(wěn)定性試驗是必要的。