脊腹褐蝦方便食品在常溫貯藏中的貨架期預(yù)測分析

林恒欣，裘曉華，王 歡，白 冬，李桂芬，俞群娣，謝 超

（1.浙江省海產(chǎn)品健康危害因素關(guān)鍵技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江海洋大學(xué)食品與醫(yī)藥學(xué)院，浙江舟山 316022；2.浙江國際海運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江舟山 316021）

脊腹褐蝦方便食品在常溫貯藏中的貨架期預(yù)測分析

林恒欣1，裘曉華1，王 歡1，白 冬1，李桂芬2，俞群娣1，謝 超1

（1.浙江省海產(chǎn)品健康危害因素關(guān)鍵技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江海洋大學(xué)食品與醫(yī)藥學(xué)院，浙江舟山 316022；2.浙江國際海運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江舟山 316021）

通過測定脊腹褐蝦調(diào)理食品在不同溫度保藏中的細(xì)菌總數(shù)、揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）值、pH值及感官評價(jià)等參數(shù)，以TVB-N作為該產(chǎn)品質(zhì)量變化和推測貨架期時(shí)長的關(guān)鍵指標(biāo)。將各溫度下測定的TVB-N值代入線性方程組計(jì)算出反應(yīng)活化能Ea為55.21 kJ/mol,指前因子k0為1.08×109。利用Arrhenius方程外推法計(jì)算得出在k20℃=0.140 5和k25℃=0.238 6。進(jìn)一步求得該條件下保藏的對蝦即食產(chǎn)品的理論貨架壽命分別為153.6 d和92.1 d。經(jīng)質(zhì)構(gòu)儀分析發(fā)現(xiàn)脊腹褐蝦蝦仁的硬度與彈性變化。綜合感官評定結(jié)果，考慮細(xì)菌總數(shù)與TVB-N值測定值，明確海捕脊腹褐蝦產(chǎn)品在常溫貯藏中的貨架期為3個(gè)月左右。本實(shí)驗(yàn)的研究為常溫下脊腹褐蝦調(diào)理食品的開發(fā)提供了理論依據(jù)。

海捕脊腹褐蝦；調(diào)理食品；貨架期預(yù)測

近年來，全球海捕蝦總產(chǎn)量明顯提高，與此同時(shí)國際貿(mào)易對蝦產(chǎn)品需求量也不斷增大，為蝦類食品的迅速發(fā)展提供了良好的市場環(huán)境。脊腹褐蝦體型較小，肉質(zhì)鮮美，蛋白含量高，富含鉀、碘、鎂、磷等礦物質(zhì)及維生素A、氨茶堿等成分，其肉質(zhì)和魚一樣松軟，易消化，是身體虛弱以及病后需要調(diào)養(yǎng)病人的極好的營養(yǎng)食物[1]。常溫貯藏的高水分調(diào)理海捕脊腹褐蝦含有豐富的鎂，對心臟活動(dòng)具有調(diào)節(jié)作用，能很好保護(hù)心血管系統(tǒng)[2]。并且高水分脊腹褐蝦其口感嫩滑，味道淡雅，同時(shí)也很好地保持了原料蝦本身的口感、外觀和質(zhì)構(gòu)。食品的保質(zhì)期或貨架壽命都至關(guān)重要。通過建立貨架壽命預(yù)測模型并對其進(jìn)行研究,可從理論上預(yù)測食品的保質(zhì)期,同時(shí)還能對影響食品質(zhì)量的關(guān)鍵因素進(jìn)行嚴(yán)格控制,最終延長貨架期[3-5]。本文研究脊腹褐蝦調(diào)理食品在不同溫度下的品質(zhì),預(yù)測脊腹褐蝦常溫貯藏的貨架壽命,為產(chǎn)品規(guī)模生產(chǎn)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

脊腹褐蝦購自浙江省舟山市農(nóng)貿(mào)市場；碳酸鉀、三氯乙酸(TCA)、濃硫酸、亞硫酸鈉、氯化鈉、阿拉伯膠、三磷酸腺苷二鈉（ATP）、甘油等，以上試劑均為分析純。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

WFZUV-2000紫外可見分光光度儀（尤尼柯儀器有限公司）；MA35水分測定儀（德國賽多利斯有限公司）；ALP-KT-30L全自動(dòng)滅菌鍋（日本ALP公司）；GR21G高速冷凍離心機(jī)(日本日立)。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

原料→預(yù)處理→稱重→調(diào)味→熱風(fēng)干燥→真空包裝→滅菌→常溫保藏。

1.3.2 測定項(xiàng)目

測定項(xiàng)目包括細(xì)菌總數(shù)、pH值、水分含量、TVB-N值、蝦仁質(zhì)構(gòu)、感官指標(biāo)。

細(xì)菌總數(shù)的檢測按照《GB4789.2-2010》中的平板菌落計(jì)數(shù)法[6]；水分含量的檢測采用GB 5009.3-2010“食品中水分的測定”中的直接干燥法；揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）的檢測按照水產(chǎn)品“SC/T 3032-2007中”測定[7]。

pH值的測定：稱取碾碎的10 g脊腹褐蝦蝦肉于燒杯中，加入90 mL中性蒸餾水勻漿。攪拌均勻后制成1∶10的浸提液，離心后靜置30 min浸出，過濾后取得上清液，用pH值計(jì)測定讀數(shù)。記錄得出蝦仁的pH值，剔除數(shù)據(jù)差異較大的值。

蝦仁質(zhì)構(gòu)的測定：采用美國FTC公司的TMS-Pro物性測試儀對海捕脊腹褐蝦的TPA特性中的硬度與彈性進(jìn)行測試[8]。記錄得到脊腹褐蝦的黏聚度、彈性等指標(biāo)數(shù)據(jù)。

感官品質(zhì)評價(jià)：參照表1標(biāo)準(zhǔn)對脊腹褐蝦調(diào)理食品的風(fēng)味、外形、色澤和組織質(zhì)構(gòu)四方面品質(zhì)進(jìn)行判定[9-10]。感官得分算取8位專家的總分平均值，將其當(dāng)做是每個(gè)樣品最終分?jǐn)?shù)，并做好相應(yīng)的數(shù)值記錄。

表1 脊腹褐蝦蝦肉的感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Sensory evaluation standard of red shrimp

1.3.3 貨架期預(yù)測模型

1.3.3.1 一級動(dòng)力學(xué)模型

通常食品的品質(zhì)都會(huì)隨食品加工和貯藏過程或多或少產(chǎn)生相應(yīng)的改變。但是這樣改變大都會(huì)遵循零級或是一級動(dòng)力學(xué)模型[11]，其中在實(shí)際運(yùn)用中一級動(dòng)力學(xué)模型應(yīng)用較廣泛，其方程式如下:

式中：y0為食品最初TVB-N值（mg/100g）；y為食品貯藏t天TVB-N值（mg/100 g）；k為食品品質(zhì)變化速率常數(shù)；t為食品貯藏時(shí)間（d）。

1.3.3.2 Arrhenius方程

不同溫度下反應(yīng)速率常數(shù)變化產(chǎn)生的數(shù)學(xué)模型依據(jù)Arrhenius方程進(jìn)行分析，為：

式中：k0為方程前因子；Ea為活化能（kJ/mol）；T為貯藏溫度（K）；R為氣體常數(shù)，取8.314 4 J/(mol·K)

對式(2)取對數(shù)：

根據(jù)實(shí)驗(yàn)可得在35℃、40℃、45℃溫度下脊腹褐蝦品質(zhì)讀數(shù)，將所得指標(biāo)數(shù)值代入式(2)的動(dòng)力學(xué)方程求得化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)k，用lnk作縱坐標(biāo)，熱力學(xué)溫度的倒數(shù)(1/T)為橫坐標(biāo)作圖求出直線斜率為－Ea/ R。依據(jù)細(xì)菌總數(shù)和TVB-N值速率常數(shù)k算出活化能Ea和指前因子k0。推導(dǎo)食品貨架期預(yù)測方程:SL=ln (y/y0)k0·exp(－Ea/RT)。獲得該反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型中各參數(shù)數(shù)值，就可以推算貨架壽命及預(yù)測不同溫度的產(chǎn)品質(zhì)量[12]，并在一定范圍內(nèi)推演品質(zhì)對應(yīng)貯藏時(shí)間。

2 結(jié)論與分析

2.1 不同溫度下產(chǎn)品品質(zhì)分析

2.1.1 細(xì)菌總數(shù)測定結(jié)果

在溫度（35、40、45℃）條件下,脊腹褐蝦調(diào)理食品的細(xì)菌總數(shù)變化情況如圖1。整個(gè)貯藏過程中隨著時(shí)間的推移，脊腹褐蝦中菌落總數(shù)不斷增多。貯藏前期繁殖比較緩慢，后期由于基數(shù)變大速率更快。

圖1 不同貯藏溫度中海捕脊腹褐蝦的細(xì)菌總數(shù)變化Fig.1 The total number of bacteria in different storage temperature change Crangon affinis

2.1.2 水分含量變化

在設(shè)定溫度中，測定脊腹褐蝦水分含量變化情況如圖2。脊腹褐蝦產(chǎn)品中水分含量隨貯藏時(shí)間延長而不斷下降。其中貯藏的溫度越高，到實(shí)驗(yàn)后期脊腹褐蝦水分流失速度更快。在保藏期間產(chǎn)品的水分含量減少約4%。

圖2 不同貯藏溫度下海捕脊腹褐蝦水分含量變化Fig.2 Changes in the moisture content C.affinis at different storage temperatures

2.1.3 pH值

直觀可見圖3數(shù)據(jù)，產(chǎn)品的pH值隨著時(shí)間的延長呈現(xiàn)U形變化，數(shù)值在5.5～6.1之間波動(dòng)。這個(gè)現(xiàn)象可能由于貯藏前期的脊腹褐蝦肌肉糖原開始代謝，產(chǎn)生乳酸后使得pH值降低。一段時(shí)間后，脊腹褐蝦蝦仁在微生物作用下，蛋白質(zhì)、氨基酸及其他含氮物質(zhì)被分解為氨、組胺等物質(zhì)，使得pH值逐漸回升[13]。

2.1.4 TVB-N值測定結(jié)果

揮發(fā)性鹽基氮（T-VBN）通常作為蛋白質(zhì)食品新鮮化指標(biāo)，與水產(chǎn)品新鮮或腐敗程度有關(guān)，測定數(shù)值來進(jìn)行產(chǎn)品鮮度判斷[14]。水產(chǎn)品中測定揮發(fā)性鹽基氮讀數(shù)越小，產(chǎn)品則越鮮美[15]。在35、40、45℃溫度貯藏時(shí)，TVB-N值隨貯藏時(shí)間（t）的變化情況如圖4。隨著時(shí)間的延長，揮發(fā)性鹽基氮含量增加。且溫度越高，產(chǎn)品達(dá)到T-VBN含量閾值的時(shí)間越短。

圖3 不同貯藏溫度下海捕脊腹褐蝦的pH值變化Fig.3 Changes of pH value C.affinis under different storage temperatures

圖4 不同貯藏溫度下海捕脊腹褐蝦TVB-N值變化Fig.4 Changes of TVB-N value C.affinis under different storage temperatures

2.1.5 感官品質(zhì)的測定

表2～4分別羅列35、40、45℃貯藏時(shí)，感官評定小組得出的感官評定分?jǐn)?shù)。不同貯藏溫度，觀察樣品的色澤、形態(tài)、組織狀態(tài)和風(fēng)味的分?jǐn)?shù)。橫向比較，隨時(shí)間的推移所得分?jǐn)?shù)逐漸降低；縱向比較，隨著溫度提升，在相同時(shí)間內(nèi)脊腹褐蝦的感官評分也不斷下降。

表2 35℃時(shí)保藏時(shí)間對脊腹褐蝦感官品質(zhì)的影響Tab.2 Time on the C.affinis sensory quality of preservation at 35℃

表3 40℃時(shí)保藏時(shí)間對脊腹褐蝦感官品質(zhì)的影響Tab.3 Time on the C.affinis sensory quality of preservation at 40℃

表4 45℃時(shí)保藏時(shí)間對脊腹褐蝦感官品質(zhì)的影響Tab.4 Time on the C.affinis sensory quality of preservation at 45℃

分別利用3個(gè)不同溫度下的TVB-N值與色澤、組織質(zhì)構(gòu)、外形和風(fēng)味分?jǐn)?shù)進(jìn)行SPSS軟件分析，得相對應(yīng)的Pearson相關(guān)系數(shù)[16]，見表5。

由表5可知，感官評價(jià)值和TVB-N值Pearson相關(guān)系數(shù)均大于0.95，可判定感官評價(jià)結(jié)果與TVB-N值間相關(guān)性最緊密[17]。因此本研究最后選取TVB-N值作為脊腹褐蝦調(diào)理產(chǎn)品質(zhì)量變化和貨架壽命的關(guān)鍵指示因子。

2.2 海捕脊腹褐蝦動(dòng)力學(xué)模型

2.2.1 細(xì)菌總數(shù)模型

通過測定得到菌落總數(shù)，結(jié)合時(shí)間可以得相應(yīng)的回歸方程以及對應(yīng)k值，見表6。

表6 不同溫度下相應(yīng)的回歸方程、R2、kTab.6 The regression equations,R2and k values at different temperatures

根據(jù)方程式讀得3個(gè)溫度下細(xì)菌總數(shù)變化速率常數(shù)k分別為0.132 15、0.169 36、0.225 80。把lnk數(shù)值作縱坐標(biāo)，貯藏溫度倒數(shù)1/ T為橫坐標(biāo)作圖，得到線性方程y=-5.354 4 x+15.361(R2=0.991 82)。

由線性方程組計(jì)算得出活化能Ea=44.51 kJ/mol，指前因子k0= 6.98×106。在貯藏過程中，根據(jù)已得數(shù)據(jù)建立細(xì)菌總數(shù)變化速率常數(shù)k與貯藏溫度T的Arrhenius方程：

菌落總數(shù)貨架壽命預(yù)測模型：

SL=ln（y菌落總數(shù)/y0菌落總數(shù)）/[6.98×106exp(-44.51×103/RT)]

2.2.2 細(xì)菌總數(shù)模型的驗(yàn)證

以菌落總數(shù)為品質(zhì)指標(biāo)，菌落總數(shù)104CFU/g為檢測終點(diǎn)，大于104CFU/g時(shí)表示脊腹褐蝦調(diào)理食品已腐敗。記錄3個(gè)溫度下，脊腹褐蝦調(diào)理食品的實(shí)際貨架壽命。根據(jù)表7數(shù)值，在35、40、45℃條件下的脊腹褐蝦調(diào)理食品貨架預(yù)測值與實(shí)測值的相對偏差分別為9.83%、4.08%、5.13%，較好地檢驗(yàn)了方程可信度。

圖5 溫度倒數(shù)與k值的自然對數(shù)關(guān)系Fig.5 The relationship curve between temperature reciprocal and logarithm of k values

表7 脊腹褐蝦在35、40、45℃貯藏時(shí)貨架期的預(yù)測值與實(shí)測值Tab.7 The predicted and measured shelf life of C.affinis at 35,40 and 45℃

2.2.3 TVB-N值模型的建立

綜合3個(gè)不同溫度下TVB-N的檢測值，見表8。

表8 不同溫度下對應(yīng)的TVB-N值回歸方程、R2、k值Tab.8 The regression equations,R2and k values under different temperatures

從表8可讀，依據(jù)三個(gè)溫度的方程式，讀取對應(yīng)TVB-N變化速率常數(shù)k分別為0.474 05、0.639 39、0.967 06。作Ink和貯藏溫度倒數(shù)1/T圖，得到線性方程y=-6.639 3 x+20.801(R2=0.971 85)。

依據(jù)線性方程組得活化能Ea=55.21 kJ/mol，指前因子k0= 1.08×109。并以方程數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立TVB-N值變化速率常數(shù)k與貯藏溫度T的阿倫尼烏斯方程：

圖6 溫度倒數(shù)與k值的自然對數(shù)關(guān)系Fig.6 The relationship curve between temperature reciprocal and logarithm of k values

代入一級動(dòng)力學(xué)模型得：

總揮發(fā)性鹽基氮貨架壽命預(yù)測模型為：

2.2.4 TVB-N值模型的驗(yàn)證

以TVB-N值為品質(zhì)指標(biāo)，記錄調(diào)理食品的實(shí)際貨架期，同樣記錄依照方程算取的脊腹褐蝦調(diào)理產(chǎn)品貨架壽命理論值[18]，結(jié)果見表9。產(chǎn)品的貨架壽命預(yù)測值與實(shí)測值的相對偏差分別6.67%、8.33%、14.63%，其值表明方程具有準(zhǔn)確性。

表9 海捕脊腹褐蝦在35、40、45℃貯藏時(shí)貨架期的預(yù)測值與實(shí)測值Tab.9 The predicted and measured shelf life of Crangon affinis at 35,40 and 45℃

2.2.5 細(xì)菌總數(shù)模型與TVB-N模型的預(yù)測及比較

通過比較兩者在35、40、45℃時(shí)的貨架期預(yù)測，可以發(fā)現(xiàn)兩者的準(zhǔn)確性基本相近。利用Arrhenius方程外推法知道20℃和25℃溫度下的TVB-N變化速率常數(shù)分別為k20℃=0.140 5和k25℃=0.238 6。根據(jù)方程(1)計(jì)算脊腹褐蝦產(chǎn)品貨架壽命的理論值，結(jié)果見表10。

表10 20℃和25℃條件下即食蝦仁貨架期的預(yù)測值Tab.10 Predictive value of red shrimp shelf life at 20 and 25℃

將理論值與實(shí)際貨架壽命進(jìn)行比較，其值用兩者的相對誤差表示。結(jié)果由表10可知，細(xì)菌總數(shù)和TVB-N值在20℃和25℃下脊腹褐蝦調(diào)理產(chǎn)品Arrhenius法預(yù)測值與實(shí)測值相對誤差均小于9%，模型具有較高準(zhǔn)確性。

2.3 脊腹褐蝦產(chǎn)品保藏期間的質(zhì)構(gòu)特性變化

如圖7所示，在保藏期間，脊腹褐蝦調(diào)理食品硬度隨時(shí)間的延長而增大。可能由于常溫保藏下肌肉蛋白之間氫鍵增加，肌動(dòng)蛋白與肌球蛋白質(zhì)之間結(jié)合變?nèi)酢６垢购治r彈性隨時(shí)間增長逐漸變小，這可能是由于改變了原先肌原蛋白與彈性蛋白質(zhì)間的連接而造成的。

圖7 保藏期間產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)變化Fig.7 The product texture change during preservation

2.4 脊腹褐蝦制品保藏期間的感官評定

由表11可知，脊腹褐蝦食品在保藏過程中色澤、組織質(zhì)構(gòu)、外形和風(fēng)味的感官評定值都不斷下降。其中以色澤變化跟風(fēng)味變化更為明顯，脊腹褐蝦的外形趨勢相對較平緩。根據(jù)感官評定結(jié)果，實(shí)測90 d時(shí)各項(xiàng)感官評定分?jǐn)?shù)維持在1分。說明脊腹褐蝦還能保持較好的性狀。

表11 保藏期間產(chǎn)品感官評分的變化Tab.11 The sensory score change during the preservation

3 結(jié)論

（1）用TVB-N值作為脊腹褐蝦調(diào)理食品品質(zhì)變化和貨架壽命的指示指標(biāo)，根據(jù)線性方程組可得反應(yīng)活化能Ea=55.21 kJ/mol，指前因子k0=1.08×109。利用Arrhenius方程外推法算出20℃和25℃時(shí)TVB-N變化速率常數(shù)分別為k20℃=0.140 5和k25℃=0.238 6。進(jìn)一步求得該條件下保藏的對蝦即食產(chǎn)品的理論貨架壽命分別為153.6 d和92.1 d。

（2）采用質(zhì)構(gòu)儀分析發(fā)現(xiàn)，脊腹褐蝦產(chǎn)品彈性隨貯藏時(shí)間的延長而有所下降，但硬度卻逐漸增加。與此同時(shí)，產(chǎn)品色澤、外形、組織質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味評分也逐步降低，蝦仁最終變化程度感官評定員表示可以接受。綜合細(xì)菌總數(shù)與TVB-N值測定結(jié)果，因此確定脊腹褐蝦產(chǎn)品在常溫貯藏條件下的保質(zhì)期為3個(gè)月。

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Shelf Life Prediction and Product Quality Anality Crangon affinis Prepared Foods in Storage at Room Temperature

LIN Heng-xin,QIU Xiao-hua,WANG Huan,et al
(Zhejiang Provincial Key Laboratory of Health Risk Factors for Seafood,School of Food and Medical of Zhejiang Ocean University,Zhoushan 316022,China)

Determination of total bacteria prepared foods Crangon affinis at different temperatures in the preservation,TVB-N value,pH value and sensory evaluation of other parameters.By detecting four C.affinis color,tissue texture,flavor and appearance,and comprehensive key indicators decided to TVB-N value as a conditioning C.affinis product quality changes and shelf life prediction indication factor.According to each temperature measurement volatile basic nitrogen(TVB-N)value,into the linear equations calculated activation energy Ea=55.21 kJ/mol,pre-exponential factor k0=1.08×109.TVB-N value variation rate constant use of the Arrhenius equation calculated by extrapolation 20℃and 25℃,respectively k20℃=0.140 5 and k25℃=0.238 6. Under these conditions obtain further preserved C.affinis conditioning product shelf life theory were 153.6 d and 92.1 d.By texture analyzer found hardness and elasticity change C.affinis shrimp.Integrated sensory e－valuation,considering the total number of bacteria and TVB-N values measured values,clearly C.affinis during storage at room temperature shelf life of three months.In this experiment,for the development of C.affinis prepared foods at room temperature to provide a theoretical basis.This study provides a theoretical basis for the normal development of C.affinis prepared foods.

Crangon affinis;prepared foods;shelf life prediction

TS254

A

1008－830X(2016)05－0417－08

2016-06-10

浙江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（LY14C200002）；浙江省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2016C32080）；舟山市科技計(jì)劃項(xiàng)目（2014C41011；2016C41003）

林恒欣（1995-），浙江義烏人，碩士研究生，研究方向：水產(chǎn)品加工與儲(chǔ)藏工程.E-mail:1414751924@qq.com

謝超，副教授.E-mail:xc750205@163.com