牡蠣干制品在不同溫度下的貯藏特性及其貨架期預(yù)測

孫 鶴，汪雅馨，史夢佳，謝洪軒，張陽陽

（1.信陽農(nóng)林學(xué)院食品學(xué)院，河南信陽 464000；2.遼寧安井食品有限公司，遼寧鞍山 114000）

牡蠣（Oyster），俗稱海蠣子、蠔，其肉質(zhì)地柔軟、水分含量高、蛋白質(zhì)含量豐富，但去殼后在常溫或冷藏條件下容易發(fā)生腐敗變質(zhì)[1-2]，在冷凍時(shí)，其組織結(jié)構(gòu)易遭到破壞[3]。為了最大限度保留牡蠣中的營養(yǎng)成分和獨(dú)特鮮味并方便貯藏，越來越多的研究者使用不同干燥技術(shù)對牡蠣進(jìn)行加工處理，使其作為一種營養(yǎng)保健食品走向市場。張潔[4]采用噴霧干燥法制備牡蠣粉末產(chǎn)品，經(jīng)檢測該產(chǎn)品色澤和風(fēng)味都較好，并完全符合衛(wèi)生指標(biāo)。余煉等人[5]采用微波干燥技術(shù)干燥牡蠣，并研究其對干制品品質(zhì)的影響，確定了牡蠣微波干燥條件，并發(fā)現(xiàn)Page 方程適合描述牡蠣微波干燥水分變化情況。楊志娟等人[6]采用冷凍干燥對牡蠣進(jìn)行試驗(yàn)研究，測試凍干過程中的共晶點(diǎn)和共熔點(diǎn)，分析影響因素，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的凍干終點(diǎn)是影響凍干速率的關(guān)鍵因素，并綜合考慮凍干時(shí)間和經(jīng)濟(jì)性，得出牡蠣凍干工藝的適宜條件。高加龍等人[7]對牡蠣進(jìn)行真空冷凍干燥加工，研究發(fā)現(xiàn)真空冷凍干燥的牡蠣制品中幾種滋味成分含量高于市售蠔干。丘華等人[8]采用Box-behnken 和響應(yīng)面分析得到了非油炸即食牡蠣微波-熱風(fēng)聯(lián)合干燥最優(yōu)工藝。

研究表明，若食品在貯藏過程中主要因?yàn)槟撤N化學(xué)反應(yīng)或微生物生長而引起品質(zhì)變化，則該食品可根據(jù)一級動力學(xué)方程建立貨架期預(yù)測模型[9-10]。吳群芳[11]將熱風(fēng)干燥后的牡蠣干制品分別貯藏在20，28，37 ℃條件下進(jìn)行加速試驗(yàn)，通過分析貯藏過程中過氧化值、酸價(jià)和菌落總數(shù)的變化規(guī)律，利用一級動力學(xué)方程式計(jì)算測定指標(biāo)的變化速率常數(shù)，并結(jié)合Arrhenius 方程建立了以各測定指標(biāo)為依據(jù)的貨架期預(yù)測模型，各預(yù)測值與實(shí)測值之間相對誤差低于4%。侯金東[12]對微波干燥制備的牡蠣干制品分別在恒定溫度和波動溫度下進(jìn)行貯藏試驗(yàn)，分析貯藏過程中相應(yīng)指標(biāo)的變化規(guī)律，最終以揮發(fā)性鹽基氮（Total volatile basic nitrogen，TVB-N） 值的變化規(guī)律為依據(jù)，結(jié)合一級反應(yīng)動力學(xué)方程和Arrhenius 方程，預(yù)測牡蠣干制品在不同溫度下貯藏時(shí)的貨架期，其中25 ℃下牡蠣干制品可以貯藏472 d。

以冷風(fēng)干燥和熱風(fēng)干燥制備的牡蠣干制品為研究對象，通過在不同溫度下進(jìn)行貯藏試驗(yàn)，以TVB-N 值、硫代巴比妥酸（Thiobarbituric acid，TBA）值和菌落總數(shù)為指標(biāo)，分析其貯藏過程中的品質(zhì)變化規(guī)律，并結(jié)合一級動力學(xué)模型和Arrhenius 方程預(yù)測2 種牡蠣干制品的貨架期。旨在為企業(yè)產(chǎn)量和市場銷售量的預(yù)估提供理論依據(jù)，對利用冷風(fēng)干燥法制備牡蠣干制品的工業(yè)化生產(chǎn)具有實(shí)際意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮牡蠣，購自福州倉山區(qū)大潤發(fā)超市，試驗(yàn)時(shí)挑選大小接近的個(gè)體；平板計(jì)數(shù)瓊脂（PCA），廣東環(huán)凱微生物科技有限公司提供；2 - 硫代巴比妥酸，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供；氧化鎂（輕質(zhì)）、硼酸、NaOH、95%乙醇、三氯乙酸、EDTA 等均為分析純試劑，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供。

1.2 儀器與設(shè)備

YCF20-24P 型熱泵冷風(fēng)干燥機(jī)，杭州歐易電器有限公司產(chǎn)品；DHG-9420A 型電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；SQP 型電子分析天平，賽多利斯科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；Anke GL-20G-Ⅱ型離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠產(chǎn)品；WSC-S 型測色色差計(jì)，北京辰泰克化學(xué)技術(shù)有限公司產(chǎn)品；K9840 型自動凱氏定氮儀，海能儀器有限公司產(chǎn)品；UV-1601 型紫外可見分光光度計(jì)，北京瑞利分析儀器有公司產(chǎn)品；VT-840K 型超凈工作臺，蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司產(chǎn)品；DZD-5002SA 型真空包裝機(jī)，青島圣方食品機(jī)械有限公司產(chǎn)品；GSP-9160MBE 型恒溫培養(yǎng)箱，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 牡蠣干制品的制備

牡蠣冷風(fēng)干制品（以下統(tǒng)稱“冷風(fēng)干制品”）：根據(jù)課題組前期確定的最佳干燥工藝[13]，新鮮牡蠣去殼、清洗，沸水預(yù)煮3 min，裝盤放入冷風(fēng)干燥箱，設(shè)置干燥溫度為20 ℃，環(huán)境相對濕度為55%進(jìn)行干燥，裝盤量控制在2±0.5 kg，直至牡蠣干制品水分含量達(dá)18%±0.5%，停止干燥。

牡蠣熱風(fēng)干制品（以下統(tǒng)稱“熱風(fēng)干制品”）：參考侯金東[12]研究結(jié)果，新鮮牡蠣去殼、清洗，沸水預(yù)煮3 min，裝盤放入鼓風(fēng)干燥箱，設(shè)置干燥溫度為70 ℃進(jìn)行干燥，裝盤量控制在2±0.5 kg，直至牡蠣干制品水分含量達(dá)18%±0.5%，停止干燥。

1.3.2 貯藏試驗(yàn)

將制備的牡蠣冷風(fēng)和熱風(fēng)干制品分別混合均勻，在封口袋中密封保存，放置1 周平衡水分后分裝到真空包裝袋中，每個(gè)真空包裝袋中放入30 g 樣品，用真空包裝機(jī)封口，包裝袋上標(biāo)記貯藏溫度和干制品類型，分別在25，35，45 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行貯藏試驗(yàn)。每隔5 d 取一次樣品，并測定樣品中TVB-N 值、TBA 值和菌落總數(shù)，每個(gè)指標(biāo)重復(fù)3 次，取平均值。

1.3.3 揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N） 值的測定

根據(jù)GB 5009.228—2016 中自動凱式定氮儀法[14]，并參考劉君[15]的測定方法稍加修改。樣品直接粉碎，稱取10 g（精確至0.001 g） 于蒸餾管內(nèi)，加入75 mL水，用漩渦混合器搖勻，使試樣在樣液中分散均勻，浸漬30 min。在蒸餾管中加1 g 氧化鎂，固定在凱式定氮儀的加熱一側(cè)，另一側(cè)用錐形瓶接收試劑，設(shè)定儀器參數(shù)為加NaOH 和水的體積為0 mL，加硼酸體積為30 mL，蒸餾時(shí)間為3 min，蒸餾結(jié)束后，將2 滴甲基紅乙醇溶液和1 滴亞甲基藍(lán)乙醇溶液滴在錐形瓶接收液中，用0.1 mol/L 鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定，終點(diǎn)顏色呈藍(lán)紫色。不加樣品的試劑做空白，每個(gè)樣品重復(fù)3 次，取平均值，TVB-N 值計(jì)算如下式。

式中：X——樣品中揮發(fā)性鹽基氮的含量，mg/100 g；

V1——消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定液的體積，mL；

V2——空白消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定液的體積，mL；

C——鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度，mol/L；

14——與滴定1.0 mL 鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液相當(dāng)?shù)牡|(zhì)量，g/mol；

m——樣品質(zhì)量，g；

100——單位轉(zhuǎn)換系數(shù)。

1.3.4 硫代巴比妥酸（TBA） 值的測定

參考陳慧斌等人[16]的測定方法，并稍加修改。將制備的牡蠣干制品粉碎，稱量5 g 樣品至錐形瓶中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.5%的三氯乙酸溶液（含0.1%EDTA）50 mL，在70 ℃振蕩水槽中放置30 min，用雙層濾紙過濾2 次。取5 mL 上清液加入濃度為0.02 mol/L的TBA 溶液5 mL，在90 ℃水浴中保溫40 min，取出冷卻至室溫，以轉(zhuǎn)速6 000 r/min 離心15 min。加5 mL 氯仿于離心后的上清液，搖勻，靜置分層后于波長532 nm 和600 nm處測定上清液的吸光度，每個(gè)樣品重復(fù)3 次，取平均值，TBA 值計(jì)算如下式。

式中：M——樣品的質(zhì)量，g；與TBA 反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量以每千克中丙二醛的毫克數(shù)表示。

1.3.5 菌落總數(shù)的測定

根據(jù)GB 47892—2010[17]測定樣品中的菌落總數(shù)。

1.3.6 貨架期預(yù)測

貯藏過程中牡蠣干制品品質(zhì)隨貯藏時(shí)間的變化規(guī)律符合一級動力學(xué)模型[18]，可根據(jù)一級動力學(xué)方程，得出牡蠣干制品品質(zhì)變化速率常數(shù)k，方程公式[19]如下：

式中：A——不同貯藏時(shí)間樣品各指標(biāo)測定值；

A0——樣品各指標(biāo)的初始測定值；

k——樣品品質(zhì)變化速率常數(shù)；

t——樣品貯藏時(shí)間，d。

對數(shù)形式為：

結(jié)合Arrhenius 方程[20]，見下式，可得到樣品特定指標(biāo)的貨架期預(yù)測模型。

式中：K——指前因子；

Ea——反應(yīng)活化能，J/mol；

R——摩爾氣體常數(shù)，R=8.3144 J/(mol·K)；

T——樣品貯藏絕對溫度，K。

1.3.7 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Origin 9.0 軟件進(jìn)行處理，采用IBM SPSS Statistics 20 軟件兩兩比較法（Duncan） 進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 牡蠣干制品貯藏期間的品質(zhì)變化

2.1.1 牡蠣冷風(fēng)干制品貯藏期間的品質(zhì)變化

不同貯藏溫度條件下牡蠣冷風(fēng)干制品各指標(biāo)變化見表1。

表1 不同貯藏溫度條件下牡蠣冷風(fēng)干制品各指標(biāo)變化

在貯藏過程中，隨著貯藏溫度的升高和貯藏時(shí)間的延長，其品質(zhì)變化越來越明顯，貯藏至第30 天時(shí)，3 個(gè)指標(biāo)值均有所上升，但上升趨勢略有不同。不難看出，TVB-N 值和TBA 值隨貯藏時(shí)間延長均呈現(xiàn)規(guī)律性上升，貯藏溫度越高，數(shù)值上升越快，表明牡蠣干制品中蛋白質(zhì)、脂肪在貯藏過程中均發(fā)生了不同程度的氧化分解，且貯藏溫度對其分解程度影響較大。菌落總數(shù)在貯藏過程中雖有所增加，但呈現(xiàn)波動變化趨勢，變化不明顯，且均未超過國家標(biāo)準(zhǔn)，可能是因?yàn)槟迪牳芍破匪趾勘容^低，抑制微生物的生長繁殖，此現(xiàn)象在多數(shù)研究中均有所呈現(xiàn)[21-22]。

2.1.2 牡蠣熱風(fēng)干制品貯藏期間的品質(zhì)變化

不同貯藏溫度條件下牡蠣熱風(fēng)干制品各指標(biāo)變化見表2。

表2 不同貯藏溫度條件下牡蠣熱風(fēng)干制品各指標(biāo)變化

由表2 可知，牡蠣熱風(fēng)干制品在貯藏過程中TVB-N 值、TBA 值和菌落總數(shù)的變化情況與冷風(fēng)干制品的變化趨勢相似，各指標(biāo)隨貯藏溫度升高及貯藏時(shí)間的延長均呈現(xiàn)上升趨勢。但對比冷風(fēng)干制品可以看出，牡蠣熱風(fēng)干制品的各指標(biāo)數(shù)值變化速率均較低，造成這種現(xiàn)象的原因可能是由于牡蠣冷風(fēng)干制品本身的營養(yǎng)成分高于熱風(fēng)干制品，貯藏過程中自身或微生物可分解的蛋白質(zhì)、脂肪含量較多。

2.2 牡蠣干制品貨架期預(yù)測

牡蠣干制品貯藏期間TVB-N 值變化趨勢見圖1。

圖1 牡蠣干制品貯藏期間TVB-N 值變化趨勢

TVB-N 值是評價(jià)水產(chǎn)品新鮮程度的重要指標(biāo)，其數(shù)值與產(chǎn)品腐敗程度呈正相關(guān)關(guān)系，即TVB-N 值越高，產(chǎn)品蛋白質(zhì)分解越嚴(yán)重，腐敗程度越高。牡蠣屬于高蛋白低脂肪水產(chǎn)品，由前期對牡蠣冷風(fēng)、熱風(fēng)干制品在貯藏過程中的品質(zhì)變化分析可知，干制品經(jīng)過30 d 貯藏，其TBA 值和菌落總數(shù)均有所上升，但變化不明顯，不足以顯示牡蠣干制品在貯藏過程中的動力學(xué)變化，因此選用TVB-N 值預(yù)測牡蠣干制品貨架期比較可靠。

圖1（a）、（b） 分別為經(jīng)冷風(fēng)、熱風(fēng)干燥方法制備的牡蠣干制品TVB-N 值在貯藏過程中隨貯藏時(shí)間的變化情況。可以明顯看出，在貯藏過程中，牡蠣干制品的TVB-N 值與貯藏時(shí)間呈正相關(guān)關(guān)系，運(yùn)用Origin 9.0 軟件對趨勢圖中曲線進(jìn)行線性擬合。

牡蠣干制品貯藏期間TVB-N 值變化趨勢相關(guān)參數(shù)見表3。

表3 牡蠣干制品貯藏期間TVB-N 值變化趨勢相關(guān)參數(shù)

在貯藏期間牡蠣干制品的TVB-N 值變化規(guī)律遵循一級反應(yīng)動力學(xué)方程，結(jié)合Arrhenius 方程可對牡蠣干制品的貨架期進(jìn)行預(yù)測。根據(jù)表3 中牡蠣干制品在各貯藏溫度下TVB-N 值的變化速率常數(shù)k，分別以lnk 對貯藏絕對溫度倒數(shù)1/T 作圖。

牡蠣干制品TVB-N 值變化的Arrhenius 曲線見圖2。

圖2 牡蠣干制品TVB-N 值變化的Arrhenius 曲線

參照EEC 的規(guī)定[23]，當(dāng)食品中TVB-N 值高于35 mg/100 g 時(shí)即可判斷該食品已腐敗變質(zhì)，因此選取TVB-N 值為35 mg/100 g 作為牡蠣干制品的貯藏終點(diǎn)，將表3、圖2 中所得變化速率常數(shù)k 及相關(guān)系數(shù)代入Arrhenius 方程，即可預(yù)測牡蠣干制品的貨架期，并根據(jù)牡蠣干制品貨架期模型預(yù)測任一溫度下的牡蠣干制品的貨架期。

牡蠣干制品預(yù)測貨架期見表4。

表4 牡蠣干制品預(yù)測貨架期

不同牡蠣干制品的貨架期預(yù)測模型為：

（1） 牡蠣冷風(fēng)干制品貨架期預(yù)測模型：

（2） 牡蠣熱風(fēng)干制品貨架期預(yù)測模型：

2.3 牡蠣干制品貨架期預(yù)測模型的驗(yàn)證

根據(jù)EEC 對食品TVB-N 值的限定為貨架期終點(diǎn)，測定牡蠣干制品貯藏在35 ℃和45 ℃下的實(shí)際貨架期，對比根據(jù)貨架期預(yù)測模型得出的預(yù)測貨架期，進(jìn)一步驗(yàn)證通過試驗(yàn)建立的貨架期預(yù)測模型的可靠性。

牡蠣干制品貨架期預(yù)測模型驗(yàn)證見表5。

表5 牡蠣干制品貨架期預(yù)測模型驗(yàn)證

由表5 可知，2 種干燥方式制備的牡蠣干制產(chǎn)品在不同溫度下貯藏，以TVB-N 值為指標(biāo)分析預(yù)測其貨架期，牡蠣冷風(fēng)干制品的預(yù)測值與實(shí)測值的相對誤差分別為1.86%，3.13%，熱風(fēng)干制品的預(yù)測值與實(shí)測值的相對誤差分別為2.67%，1.75%，均在可接受范圍內(nèi)，表明牡蠣干制品的貨架期預(yù)測模型是有效的。

3 結(jié)論

以TVB-N 值、TBA 值和菌落總數(shù)為指標(biāo)，將牡蠣冷風(fēng)、熱風(fēng)干制品在25，35，45 ℃下進(jìn)行貯藏，分析貯藏過程中的2 種牡蠣干制品TVB-N 值、TBA值和菌落總數(shù)的變化規(guī)律，研究發(fā)現(xiàn)各指標(biāo)值均與貯藏溫度和貯藏時(shí)間呈正相關(guān)，且貯藏30 d 之后，3個(gè)指標(biāo)值均有所上升，但上升趨勢略有不同，其中TBA 值和菌落總數(shù)變化程度較小，TVB-N 值變化最為明顯。以TVB-N 值為依據(jù)對牡蠣干制品貯藏期間的品質(zhì)變化進(jìn)行分析，結(jié)合建立Arrhenius 方程和一級動力學(xué)模型得到各牡蠣產(chǎn)品的貨架期預(yù)測模型，并計(jì)算得出牡蠣冷風(fēng)干制品在25，35，45 ℃下的貨架期分別為428，158，62 d；牡蠣熱風(fēng)干制品在25，35，45 ℃下的貨架期分別為402，146，56 d。進(jìn)一步驗(yàn)證試驗(yàn)的結(jié)果顯示，牡蠣干制品以TVB-N 值為指標(biāo)預(yù)測的貨架期相對誤差均在可接受范圍內(nèi)，表明試驗(yàn)所得的牡蠣干制品貨架期預(yù)測模型是有效的，該研究結(jié)果為拓寬牡蠣加工提供了一定的理論基礎(chǔ)。