氣調(diào)包裝鴨胸肉中假單胞菌生長預(yù)測模型的建立

趙建蘭等

摘 要：以氣調(diào)包裝的分割鴨胸肉制品為研究對象，研究在0～20 ℃溫度條件下假單胞菌的生長預(yù)測模型。結(jié)果表明：根據(jù)5 ℃溫度下的揮發(fā)性鹽基氮值、菌落總數(shù)、假單胞菌落數(shù)、感官評價(jià)等指標(biāo)確定腐控值為

6.344 2（lg（CFU/g））。Gompertz一級模型可以很準(zhǔn)確地描述假單胞菌的生長。繪制不同溫度下假單胞菌的實(shí)際值和預(yù)測值生長曲線，重合度較好。驗(yàn)證一級模型的預(yù)測效果，準(zhǔn)確因子（Af）、偏差因子（Bf）均在1 左右，模型擬合效果較好。用平方根模型構(gòu)建了假單胞菌的二級模型，描述了最大比生長速率和延滯期與溫度變化的關(guān)系。在一級模型和二級模型的基礎(chǔ)上建立貨架期預(yù)測模型，以7 ℃為貯藏參考溫度，對貨架期預(yù)測模型進(jìn)行了驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：鴨肉；氣調(diào)；假單胞菌；預(yù)測；模型

Establishment of Predictive Model for the Growth of Pseudomonas spp. in Modified Atmosphere Packaged Duck Breast Meat

ZHAO Jianlan， HE Li， HOU Wenfu， WANG Hongxun*

（College of Food Science and Engineering， Wuhan Polytechnic University， Wuhan 430023， China）

Abstract： This work reports the establishment of a predictive model describing the growth of Pseudomonas spp. in modified atmosphere packaged （MAP） duck breast meat during storage at 0–20 ℃. Results show that the spoilage limit was

6.344 2 （lg （CFU/g）） in terms of total volatile basic nitrogen （TVB-N）， total number of colonies， number of Pseudomonas spp. colonies and sensory evaluation. The Gompertz model could accurately describe the growth of Pseudomonas spp. The experimental data were well fitted to the predictive growth curves at different temperatures. The goodness of fit of the first-order model was satisfactory with accuracy factor （Af）， bias factor （Bf） around 1. The second-order models indicating maximum specific growth rate and lag phase duration as a function of temperature respectively were developed using square-root model. The shelf life prediction model was proposed based on the first- and second-order models and validated for its accuracy at 7 ℃.

Key words： duck； modified atmosphere； Pseudomonas； prediction； model

中圖分類號：TS251.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1001-8123（2015）04-0010-05

doi： 10.7506/rlyj1001-8123-201504003

鮮鴨肉制品是活禽交易得到取消與限制之后的鴨產(chǎn)品供應(yīng)的一種產(chǎn)品形式，與冷凍的分割鴨肉制品相比，具有營養(yǎng)好、貨架期短，其品質(zhì)的變化與其中腐敗微生物的變化呈現(xiàn)正相關(guān)。鴨肉鮮嫩肥美，并含有豐富的營養(yǎng)，如各種人體所需的維生素和微量元素[1]。曲酸是一種由微生物在生長繁殖過程中經(jīng)糖代謝而產(chǎn)生的弱酸性化合物，具有抗菌和抑制多酚氧化酶的作用，0.1%～0.5%曲酸可以有效地抑制多種細(xì)菌的生長和繁殖，特別是對假單胞菌的抑制作用較強(qiáng)[2]。氣調(diào)包裝的保鮮原理是通過在包裝內(nèi)充入一定量的氣體，改變包裝內(nèi)食品的環(huán)境，抑制微生物的生存和繁殖，減緩食品的腐敗變質(zhì)，從而達(dá)到防腐保鮮的目的，延長食品的貨架期[3-5]。目前，國內(nèi)外公認(rèn)的最有效的氣調(diào)包裝的組分主要是CO2+O2+N2[5-6]。冷鮮鴨肉的腐敗變質(zhì)主要是由微生物繁殖引起的，但是只有部分微生物參與到腐敗變質(zhì)的過程。這種能產(chǎn)生腐敗臭味和代謝產(chǎn)物的微生物，就是該產(chǎn)品的特定腐敗菌[7-9]。假單胞菌為冷鮮鴨胸肉中的優(yōu)勢腐敗菌之一，為革蘭氏陰性好氧菌，能夠在低溫有氧環(huán)境下快速生長[10-11]。前期的研究表明，保鮮劑+

氣調(diào)包裝的保鮮體系能夠有效延長產(chǎn)品的貨架期，可以作為冷鮮鴨制品的保鮮體系。

本實(shí)驗(yàn)以0.4%的曲酸與氣調(diào)包裝相結(jié)合的冷鮮鴨胸肉中的假單胞菌為研究對象，根據(jù)5 ℃條件下的理化指標(biāo)、微生物數(shù)量和感官確定了鴨胸肉的腐敗限控量，并研究假單胞菌在0～20 ℃條件下的生長情況，應(yīng)用修正的 Gompertz函數(shù)和平方根模型擬合，建立其生長預(yù)測模型。通過預(yù)測模型預(yù)測氣調(diào)包裝的冷鮮鴨胸肉的貨架期，驗(yàn)證其可靠性，旨在為建立氣調(diào)包裝的冷鮮鴨胸肉制品的貨架期預(yù)測模型提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

新鮮宰殺的凈膛鴨肉購于鴻翔。鴨子運(yùn)回后，用0.4%的曲酸處理1 min后，瀝干，放入氣調(diào)包裝盒中進(jìn)行氣調(diào)包裝（50%O2+30%CO2+20%N2），后放入0、5、10、15、20 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中貯藏。

1.2 試劑

假單胞菌培養(yǎng)基（CFC）、CFC添加劑 青島高科園海博生物技術(shù)有限公司；曲酸 阿拉丁試劑（上海）有限公司；無水乙醇、氯化鈉 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；硼酸吸收液（20 g/L）、HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液

（0.01 mol/L）、氧化鎂懸濁液（10 g/L）、甲基紅-乙醇指示劑（2 g/L）、次甲基藍(lán)-乙醇指示劑（1 g/L）；生理鹽水（0.85 g/100 mL NaCl溶液）。

1.3 儀器與設(shè)備

HBM-400系列樣品均質(zhì)器 天津市恒奧科技發(fā)展有限公司；立式壓力滅菌鍋 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司；MIR-154型低溫恒溫培養(yǎng)箱 三洋電機(jī)株式會社；

SW-CJ-2FD型雙人單面凈化工作臺 蘇州凈化設(shè)備有限公司；SZ-93自動雙重純水蒸餾器 上海亞榮生化儀器廠；DHG-9140A電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司；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；FD-Z1氣調(diào)包裝機(jī) 上海福帝包裝機(jī)械；3S-K型空氣殺菌消毒機(jī) 北京同林高科科技有限責(zé)任公司；YP2002型電子天平 上海菁海儀器有限公司；TopPette手動可調(diào)式移液器（100～1 000 μL、1 000～5 000 μL） 大龍興創(chuàng)實(shí)驗(yàn)儀器北京有限公司。

1.4 方法

1.4.1 感官評價(jià)系統(tǒng)的建立

由專門的感官評定人員對冷鮮分割鴨制品進(jìn)行感官評價(jià)。評分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

1.4.2 微生物培養(yǎng)

根據(jù)GB4789.2—2008《食品衛(wèi)生微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測定》操作[12]。

1.4.3 揮發(fā)性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）的測定

參照GB/T5009.44—2003《肉與肉制品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法》[13]半微量定氮法測定。

1.4.4 一級模型擬合

應(yīng)用SAS 9.1統(tǒng)計(jì)軟件，分別將在不同溫度下獲得的假單胞菌的生長數(shù)據(jù)，用Gompertz模型擬合其生長動態(tài)。Gompertz方程如下：

lgNt=N0+C×exp{-exp[-B（t-M）]} （1）

式中：t為時(shí)間/h；A、B、C、M[14]為模型參數(shù)由Gompertz模型擬合得出。

1.4.5 二級模型擬合

平方根模型是用來描述不同溫度對微生物生長的影響[15-18]。其關(guān)系式如下：

式中：T為培養(yǎng)溫度/℃；TminU、Tmin L為最低生長溫度/℃，它是一個假設(shè)的概念，指微生物沒有代謝活動時(shí)的溫度，通過外推回歸線與溫度軸相交而得到的溫度；bU、bL是方程（2）和（3）的常數(shù)。

1.4.6 準(zhǔn)確因子（Af）和偏差因子（Bf）的計(jì)算

1.4.7 貨架期預(yù)測模型的建立和驗(yàn)證

SL=LPD-[（Nmax-N0）/2.718U]×{ln[-ln[（Ns-N0）/（Nmax-N0）]-1} （6）

式中：Nmax為增加到穩(wěn)定期時(shí)最大的微生物數(shù)量；Ns為達(dá)到腐敗限控量時(shí)的微生物數(shù)量；SL為貨架期/d；LPD為延滯期/d；U為最大比生長速率/d-1，式（6）在式（1）基礎(chǔ)上推導(dǎo)出來的，以計(jì)算貨架期。

將7 ℃貯藏溫度下的冷鮮鴨肉實(shí)際貨架期和預(yù)測模型計(jì)算的貨架期進(jìn)行比較，來驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溫度下假單胞菌生長曲線

由圖1可知，在0 ℃條件下貯藏的冷鮮鴨胸肉中假單胞菌生長較緩慢，并且有明顯減少的過程，可能是由于太低的溫度不適合假單胞菌的生長；隨著溫度的升高，生長速度加快，在5 ℃時(shí)生長速度加快的不明顯；10 ℃時(shí)生長速度急劇加快；15 ℃和20 ℃時(shí)生長速度明顯加快，生長曲線呈典型的S型。表明溫度對假單胞菌的生長影響很大。

2.2 假單胞菌生長動力學(xué)模型的擬合及驗(yàn)證

2.2.1 一級模型的擬合

用Gompertz一級模型對假單胞菌的生長進(jìn)行擬合。由表2可知，判定系數(shù)R2的值較高，并且隨溫度升高有逐漸增加的趨勢，表明Gompertz模型可以很好地描述在不同溫度下的假單胞菌的生長，特別是高溫的環(huán)境。

由Gompertz模型得出的假單胞菌生長動力學(xué)參數(shù)，由表3可知，0 ℃時(shí)最大比生長速率為0.600 1 d-1，延滯期為7.647 7 d，假單胞菌的生長繁殖受到了抑制，隨著溫度的升高，最大比生長速率在不斷地增大，而延滯期不斷地減少，當(dāng)溫度升高到20 ℃時(shí)比生長速率急劇增加為2.085 1 d-1，延滯期縮短為0.996 9 d。

2.2.2 模型的驗(yàn)證

用準(zhǔn)確因子（Af）和偏差因子（Bf）來驗(yàn)證Gompertz模型的預(yù)測效果[16]。準(zhǔn)確因子是用來評價(jià)預(yù)測模型準(zhǔn)確度的指標(biāo)，偏差因子是用來判斷預(yù)測值和實(shí)測值差度的指標(biāo)。準(zhǔn)確因子的值越大表明模型預(yù)測精確度低，當(dāng)準(zhǔn)確因子值越接近1時(shí)預(yù)測的精確度較高[19-20]。表4為0～20 ℃溫度下假單胞菌的偏差因子和準(zhǔn)確因子的值，模型的偏差因子均接近于1，表明模型能夠很好地預(yù)測0～20 ℃溫度下冷鮮鴨胸肉中假單胞菌的生長。

根據(jù)假單胞菌在恒定溫度下的計(jì)數(shù)結(jié)果和利用Gompertz一級模型求得的預(yù)測結(jié)果，繪制了0、5、10、15、20 ℃溫度下預(yù)測值和實(shí)際值的時(shí)間-菌落數(shù)曲線，得到假單胞菌在0～20 ℃溫度下生長趨勢（圖2）。

2.2.3 二級模型的擬合

用平方根模型擬合0～20 ℃溫度對假單胞菌生長的影響。圖3是用平方根模型來擬合溫度與比生長速率（U）的關(guān)系曲線。圖4是用平方根模型擬合溫度與延滯期（LPD）的關(guān)系曲線。方程（7）是溫度與比生長速率的模型，方程（8）是溫度與延滯期的模型。由圖3～4可知，R2分別為0.911 6和0.912 4，說明平方根模型可以準(zhǔn)確的擬合氣調(diào)包裝的冷鮮鴨胸肉中溫度與比生長速率以及延滯期之間的關(guān)系。

2.3 腐敗限控量的確定

由表5可知，隨著貯藏時(shí)間的增加，感官評分下降的趨勢明顯，假單胞菌的菌落總數(shù)在第10天時(shí)明顯增加，感官可接受性變差，冷鮮鴨胸肉已經(jīng)出現(xiàn)腐敗，TVB-N值一直未超過一級鮮肉的標(biāo)準(zhǔn)（≤15 mg/100 g），此時(shí)的假單胞菌菌落數(shù)為6.3442（lg（CFU/g）），綜合各項(xiàng)指標(biāo)認(rèn)為假單胞菌數(shù)量在6.344 2（lg（CFU/g））時(shí)冷鮮鴨胸肉還沒有腐敗，但是超過該值就有腐敗的可能，因此可確定假單胞菌的腐敗限控量為6.344 2（lg（CFU/g））。

2.4 貨架期的預(yù)測與驗(yàn)證

根據(jù)建立的假單胞菌生長動力學(xué)模型、最大菌落數(shù)和初始菌落數(shù)增殖到腐敗限控量所需用的時(shí)間計(jì)算0～20 ℃貯藏條件下冷鮮鴨胸肉的剩余貨架期。根據(jù)之前實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出氣調(diào)包裝的冷鮮鴨胸肉中假單胞菌的腐敗限控量為6.3442（lg（CFU/g）），不同溫度下達(dá)到穩(wěn)定期的最大菌數(shù)平均值為7.321 4（lg（CFU/g）），代入到貨架期預(yù)測模型中，方程為：

SL=LPD-[（7.321 4-N0）/2.718U]×

{ln[-ln[（6.344 2-N0）/（7.321 4-N0）]-1}

計(jì)算得7 ℃貯藏的冷鮮鴨胸肉的剩余貨架期為8.095 d，實(shí)測值為8 d，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.2%，表明貨架期模型可以很好地預(yù)測0～20 ℃貯藏溫度下氣調(diào)包裝的冷鮮鴨胸肉的剩余貨架期。

3 結(jié) 論

實(shí)驗(yàn)以氣調(diào)包裝的冷鮮鴨胸肉為研究對象，根據(jù)5 ℃溫度下理化指標(biāo)、微生物數(shù)量和感官評價(jià)確定了腐敗限控量為6.344 2（lg（CFU/g））。研究了在0～20℃條件下不同恒定溫度下假單胞菌的Gompertz一級模型和平方根二級模型的預(yù)測，表明模型都能夠很好地預(yù)測各個溫度下假單胞菌的生長，最后根據(jù)在7 ℃溫度下的貨架期與實(shí)際貨架期進(jìn)行比較，結(jié)果實(shí)際值與預(yù)測值相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.2%。所以貨架期模型可以很好地預(yù)測0～20 ℃溫度下氣調(diào)包裝冷鮮鴨胸肉的貨架期。

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