裸裝鹵制全鴨中腸桿菌生長(zhǎng)預(yù)測(cè)模型研究

林 睿，王宏勛*，陳振青，熊丹萍

(武漢工業(yè)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430023)

裸裝鹵制全鴨中腸桿菌生長(zhǎng)預(yù)測(cè)模型研究

林 睿，王宏勛*，陳振青，熊丹萍

(武漢工業(yè)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430023)

以裸裝鹵制全鴨中分離得到的腸桿菌作為研究對(duì)象，利用Gompertz模型擬合不同溫度條件下腸桿菌的變化情況，得到腸桿菌生長(zhǎng)預(yù)測(cè)一級(jí)模型，利用平方根模型描述溫度與最大比生長(zhǎng)速率和延滯期的關(guān)系，得到腸桿菌的生長(zhǎng)預(yù)測(cè)二級(jí)模型，模型可用于預(yù)測(cè)0～28℃范圍內(nèi)腸桿菌的變化情況。

裸裝鹵制全鴨；腸桿菌；預(yù)測(cè)模型

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與培養(yǎng)基

裸裝鹵制全鴨購(gòu)于武漢市常青花園周黑鴨專營(yíng)店。

氯化鈉(優(yōu)級(jí)純) 天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；VRBD瓊脂 青島高科技園海博生物技術(shù)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

CP214(C)型電子天平 奧豪斯儀器(上海)有限公司；DHG-9123A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、LRH-100C型低溫培養(yǎng)箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司；SW-CJ-2FD型雙人單面凈化工作臺(tái) 蘇州凈化設(shè)備有限公司；手提式蒸汽不銹鋼消毒器(滅菌鍋) 上海三申醫(yī)療器械有限公司；低溫培養(yǎng)箱 三洋電機(jī)國(guó)際貿(mào)易有限公司；HBM-400系列樣品均質(zhì)器 天津市恒奧科技發(fā)展有限公司。

1.3 恒定溫度條件下的生長(zhǎng)曲線

選取0、4、10、18、28℃為實(shí)驗(yàn)溫度，將當(dāng)天購(gòu)買的“周黑鴨”分別貯藏在以上5個(gè)溫度條件下，每天剪去周黑鴨鴨肉25g，放入裝有225mL無(wú)菌生理鹽水的無(wú)菌均質(zhì)袋中，以7次/s的速率拍擊2min，取出樣品，從無(wú)菌均質(zhì)袋中吸取1mL懸液進(jìn)行稀釋，取3個(gè)合適的稀釋梯度，每個(gè)稀釋梯度做3個(gè)重復(fù)，傾注平板計(jì)數(shù)，并記為第0天，之后每隔24h從同一只周黑鴨中無(wú)菌操作剪取25g進(jìn)行測(cè)定。用選擇性培養(yǎng)基VRBD瓊脂傾注平皿中，37℃培養(yǎng)48h后進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)[14-15]。

1.4 一級(jí)模型的擬合及其驗(yàn)證

1.4.1 一級(jí)模型的擬合

應(yīng)用SAS 9.1統(tǒng)計(jì)軟件，分別將在不同溫度下獲得的腸桿菌的生長(zhǎng)數(shù)據(jù)，用Gompertz模型擬合其生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)[12]。Gompertz方程如下：

式中：N0是初始菌數(shù)(lg(CFU/g))；C是隨時(shí)間無(wú)限增加時(shí)菌增量的對(duì)數(shù)值(lg(CFU/g))；B是在時(shí)間為M時(shí)的相對(duì)最大比生長(zhǎng)速率/d-1；M是達(dá)到相對(duì)最大生長(zhǎng)速率所需要的時(shí)間/d。得到上述參數(shù)后，通過(guò)以下公式求出U、LPD值。其中，最大比生長(zhǎng)速率U＝BC/e，e＝2.7182，單位是d-1；遲滯期LPD＝M－(1/B)，單位是d。

1.4.2 一級(jí)模型的驗(yàn)證

通過(guò)計(jì)算準(zhǔn)確因子(Af)和偏差因子(Bf)來(lái)驗(yàn)證一級(jí)模型的預(yù)測(cè)效果。

準(zhǔn)確因子是用來(lái)評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度的指標(biāo)，偏差因子是用來(lái)評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值的差異程度的指標(biāo)。準(zhǔn)確因子的值越大表明預(yù)測(cè)效果越差，當(dāng)準(zhǔn)確因子值為1時(shí)預(yù)測(cè)效果最為理想。計(jì)算Af和Bf見公式(2)和(3)所示。

1.5 二級(jí)模型擬合

平方根模型是常用來(lái)描述溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響[14]。其關(guān)系式如下：

式中：t是培養(yǎng)溫度/℃，tminU、tminL是最低生長(zhǎng)溫度，它是一個(gè)假設(shè)的概念，指的是微生物沒有代謝活動(dòng)時(shí)的溫度，是通過(guò)外推回歸線與溫度軸相交而得到的溫度；b是系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溫度條件下的腸桿菌生長(zhǎng)曲線

圖1 不同溫度條件下腸桿菌的生長(zhǎng)曲線Fig.1 Growth curves of Enterobacteriaceae at different temperatures

由圖1可知，貯藏的溫度越低，腸桿菌的生長(zhǎng)速度越緩慢，隨著溫度的升高腸桿菌生長(zhǎng)速度加快；在0℃條件下腸桿菌生長(zhǎng)速度緩慢，在4℃條件下腸桿菌的生長(zhǎng)速度較0℃明顯加快；從0～3d，4、10、18℃溫度條件下，腸桿菌生長(zhǎng)速度都較緩慢，從第4天開始，腸桿菌的生長(zhǎng)速度都有明顯增加；28℃條件下腸桿菌的生長(zhǎng)速度從第3天開始急劇加快，第4天后，生長(zhǎng)速度又開始變慢，可能是28℃相對(duì)于前4種溫度來(lái)說(shuō)，更適宜腸桿菌的生長(zhǎng)，使得腸桿菌能迅速的到達(dá)穩(wěn)定期。

2.2 腸桿菌生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型的擬合及其驗(yàn)證

2.2.1 一級(jí)模型的擬合

表1 不同溫度下腸桿菌的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型Table 1 Growth kinetics model of Enterobacteriaceae at 0 — 15 ℃

運(yùn)用SAS9.1軟件擬合不同溫度下腸桿菌的生長(zhǎng)曲線。由表1可知，判定系數(shù)R2較高，并且隨溫度升高R2逐漸增加，表明Gompertz模型能很好的描述不同溫度下腸桿菌的生長(zhǎng)。利用Compertz模型求得的腸桿菌生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)(表2)顯示：0℃條件下最大比生長(zhǎng)速率較低，延滯期較長(zhǎng)，腸桿菌的生長(zhǎng)處于抑制狀態(tài)，隨著溫度的升高，比生長(zhǎng)速率急劇增加，延滯期縮短，當(dāng)溫度升高到28℃時(shí)，延滯期縮短至0.6596d。

表2 不同溫度下腸桿菌生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)Table 2 Kinetic parameters for Enterobacteriaceae growth at 0 — 15 ℃

2.2.2 一級(jí)模型的驗(yàn)證

用Af和Bf來(lái)驗(yàn)證模型的預(yù)測(cè)效果。通過(guò)公式(2)和(3)計(jì)算得到Af和Bf的值如表3所示?？梢钥闯瞿Ｐ偷腁f和Bf均為1左右，表明模型能很好預(yù)測(cè)不同溫度條件下腸桿菌的生長(zhǎng)。

表3 一級(jí)預(yù)測(cè)模型的驗(yàn)證Table 3 Evaluation of the predictive mode in terms of bias factor and accuracy factor

2.3 二級(jí)模型的擬合

用平方根模型擬合溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響。圖2是應(yīng)用平方根模型擬合溫度與比生長(zhǎng)速率的關(guān)系。圖3是應(yīng)用平方根模型擬合溫度與延滯期的關(guān)系。溫度與比生長(zhǎng)速率的模型為方程(6)，溫度與延滯期的模型為方程(7)。

圖2 溫度與最大比生長(zhǎng)速率的關(guān)系Fig.2 Relationship between temperature and maximum specific growth rate

圖3 溫度與延滯期的關(guān)系Fig.3 Relationship between temperature and lag phase

表4 二級(jí)模型統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果Table 4 Analysis of variance for the second-order model

表4為模型的方差分析結(jié)果，用F統(tǒng)計(jì)量檢驗(yàn)二級(jí)模型總體的顯著性。由圖2、3和表4可知，溫度與最大比生長(zhǎng)速率以及延滯期之間存在良好的線性關(guān)系。

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)以裸裝鹵制全鴨中分離得到的腸桿菌為研究對(duì)象，研究了0～28℃不同恒定溫度下腸桿菌增殖變化情況，在此基礎(chǔ)上，使用Gompertz模型對(duì)0～28℃溫度范圍內(nèi)腸桿菌的生長(zhǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，并構(gòu)建了腸桿菌在裸裝全鴨制品上生長(zhǎng)預(yù)測(cè)的一級(jí)模型和二級(jí)模型；通過(guò)計(jì)算Af和Bf，得出準(zhǔn)確因子和偏差因子的值均在1左右，表明一級(jí)模型能很好預(yù)測(cè)不同溫度下腸桿菌的生長(zhǎng)，二級(jí)模型中溫度與最大比生長(zhǎng)速率以及延滯期之間也存在良好的線性關(guān)系，以上說(shuō)明Gompertz模型能夠很好的擬合0～28℃溫度范圍內(nèi)腸桿菌的生長(zhǎng)。

以裸裝鹵制全鴨制品作為腸桿菌的培養(yǎng)基質(zhì)，建立的腸桿菌生長(zhǎng)的一級(jí)模型和二級(jí)模型，相對(duì)于用理想的液體培養(yǎng)基質(zhì)建立的預(yù)測(cè)模型來(lái)說(shuō)，此模型更具有實(shí)際意義；在此基礎(chǔ)上，為了能快速準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)裸裝鹵制全鴨制品的品質(zhì)變化情況，將進(jìn)一步深入研究裸裝鹵制全鴨制品的貨架期預(yù)測(cè)模型。

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Predictive Modeling ofEnterobacteriaceaeGrowth from Non-Packaged Braised Whole Duck

LIN Rui，WANG Hong-xun*，CHEN Zhen-qing，XIONG Dan-ping
(College of Food Science and Engineering, Wuhan Polytechnic University, Wuhan 430023, China)

The objective of this study was to create a first-order predictive model for the growth ofEnterobacteriaceaeisolated from non-packaged braised whole duck under varying temperature conditions using the Gompertz model. Meanwhile, secondorder predictive models were established based on the square root models describing the relationships of the maximum specific growth rate and the lag phase with temperature. The second-order model could predict the growth ofEnterobacteriaceaein the temperature range of 0 to 28 ℃.

non-packaged braised whole duck；Enterobacteriaceae；predictive model

TS201.3

A

1002-6630(2012)15-0188-03鴨制品是湖北省極具地方特色的風(fēng)味食品，與真空包裝滅菌的鴨制品相比，裸裝鹵制鴨制品能夠有效保持鹵制品的風(fēng)味，受到消費(fèi)者的青睞。由于其銷售過(guò)程中直接暴露于空氣中，不能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品中的無(wú)菌狀態(tài)，微生物的增殖容易引起鴨制品的腐敗而導(dǎo)致品質(zhì)下降。近年來(lái)隨著消費(fèi)者對(duì)食品品質(zhì)要求的提高和預(yù)測(cè)微生物學(xué)的發(fā)展，以冷鮮肉中的腐敗菌[1-4]和魚產(chǎn)品中的病原菌[5-6]的生長(zhǎng)預(yù)測(cè)研究較多，也形成相應(yīng)的預(yù)測(cè)模型[7-9]，而以鴨制品為對(duì)象的研究尚少見報(bào)到。腸桿菌作為肉類食品衛(wèi)生指標(biāo)菌[10]在歐洲已有多年歷史，在裸裝鴨制品中也存在。本實(shí)驗(yàn)以裸裝鹵制全鴨中分離得到的腸桿菌為研究對(duì)象，參考相應(yīng)的貨架期預(yù)測(cè)模型[11-13]，研究其在裸裝鹵制全鴨上的生長(zhǎng)預(yù)測(cè)模型，為鹵制鴨制品的品質(zhì)評(píng)價(jià)與貨架期預(yù)測(cè)模型的建立提供理論基礎(chǔ)。

2012-03-13

國(guó)家“863”計(jì)劃項(xiàng)目(2011AA100702)；武漢市科技局十大科技專項(xiàng)配套平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目(201021037379)

林睿(1986—)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)、食品質(zhì)量與安全控制。E-mail：linrui1232008@sina.com

*通信作者：王宏勛(1977—)，男，副教授，博士，研究方向?yàn)槭称焚|(zhì)量微生物安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與微生物食品加工。E-mail：wanghongxunhust@163.com