牡蠣干制品在不同溫度下的貯藏特性及其貨架期預測

孫 鶴，汪雅馨，史夢佳，謝洪軒，張陽陽

（1.信陽農(nóng)林學院食品學院，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，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)品色澤和風味都較好，并完全符合衛(wèi)生指標。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行試驗研究，測試凍干過程中的共晶點和共熔點，分析影響因素，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的凍干終點是影響凍干速率的關(guān)鍵因素，并綜合考慮凍干時間和經(jīng)濟性，得出牡蠣凍干工藝的適宜條件。高加龍等人[7]對牡蠣進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為某種化學反應(yīng)或微生物生長而引起品質(zhì)變化，則該食品可根據(jù)一級動力學方程建立貨架期預測模型[9-10]。吳群芳[11]將熱風干燥后的牡蠣干制品分別貯藏在20，28，37 ℃條件下進行加速試驗，通過分析貯藏過程中過氧化值、酸價和菌落總數(shù)的變化規(guī)律，利用一級動力學方程式計算測定指標的變化速率常數(shù)，并結(jié)合Arrhenius 方程建立了以各測定指標為依據(jù)的貨架期預測模型，各預測值與實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行貯藏試驗，分析貯藏過程中相應(yīng)指標的變化規(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)動力學方程和Arrhenius 方程，預測牡蠣干制品在不同溫度下貯藏時的貨架期，其中25 ℃下牡蠣干制品可以貯藏472 d。

以冷風干燥和熱風干燥制備的牡蠣干制品為研究對象，通過在不同溫度下進行貯藏試驗，以TVB-N 值、硫代巴比妥酸（Thiobarbituric acid，TBA）值和菌落總數(shù)為指標，分析其貯藏過程中的品質(zhì)變化規(guī)律，并結(jié)合一級動力學模型和Arrhenius 方程預測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估提供理論依據(jù)，對利用冷風干燥法制備牡蠣干制品的工業(yè)化生產(chǎn)具有實際意義。

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，試驗時挑選大小接近的個體；平板計數(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，國藥集團化學試劑有限公司提供；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，國藥集團化學試劑有限公司提供。

1.2 儀器與設(shè)備

YCF20-24P 型熱泵冷風干燥機，杭州歐易電器有限公司產(chǎn)品；DHG-9420A 型電熱鼓風干燥箱，上海一恒科學儀器有限公司產(chǎn)品；SQP 型電子分析天平，賽多利斯科學儀器有限公司產(chǎn)品；Anke GL-20G-Ⅱ型離心機，上海安亭科學儀器廠產(chǎn)品；WSC-S 型測色色差計，北京辰泰克化學技術(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，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，青島圣方食品機械有限公司產(chǎn)品；GSP-9160MBE 型恒溫培養(yǎng)箱，上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠產(chǎn)品。

1.3 試驗方法

1.3.1 牡蠣干制品的制備

牡蠣冷風干制品（以下統(tǒng)稱“冷風干制品”）：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，沸水預煮3 min，裝盤放入冷風干燥箱，設(shè)置干燥溫度為20 ℃，環(huán)境相對濕度為55%進行干燥，裝盤量控制在2±0.5 kg，直至牡蠣干制品水分含量達18%±0.5%，停止干燥。

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

1.3.2 貯藏試驗

將制備的牡蠣冷風和熱風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，每個真空包裝袋中放入30 g 樣品，用真空包裝機封口，包裝袋上標記貯藏溫度和干制品類型，分別在25，35，45 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中進行貯藏試驗。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)，每個指標重復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 滴亞甲基藍乙醇溶液滴在錐形瓶接收液中，用0.1 mol/L 鹽酸標準滴定溶液滴定，終點顏色呈藍紫色。不加樣品的試劑做空白，每個樣品重復3 次，取平均值，TVB-N 值計算如下式。

式中：X——樣品中揮發(fā)性鹽基氮的含量，mg/100 g；

V1——消耗鹽酸標準滴定液的體積，mL；

V2——空白消耗鹽酸標準滴定液的體積，mL；

C——鹽酸標準滴定溶液的濃度，mol/L；

14——與滴定1.0 mL 鹽酸標準滴定溶液相當?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)量分數(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，每個樣品重復3 次，取平均值，TBA 值計算如下式。

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 貨架期預測

貯藏過程中牡蠣干制品品質(zhì)隨貯藏時間的變化規(guī)律符合一級動力學模型[18]，可根據(jù)一級動力學方程，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——不同貯藏時間樣品各指標測定值；

A0——樣品各指標的初始測定值；

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的貨架期預測模型。

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

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

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干制品各指標變化見表1。

表1 不同貯藏溫度條件下牡蠣冷風干制品各指標變化

在貯藏過程中，隨著貯藏溫度的升高和貯藏時間的延長，其品質(zhì)變化越來越明顯，貯藏至第30 天時，3 個指標值均有所上升，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，且均未超過國家標準，可能是因為牡蠣干制品水分含量比較低，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干制品各指標變化見表2。

表2 不同貯藏溫度條件下牡蠣熱風干制品各指標變化

由表2 可知，牡蠣熱風干制品在貯藏過程中TVB-N 值、TBA 值和菌落總數(shù)的變化情況與冷風干制品的變化趨勢相似，各指標隨貯藏溫度升高及貯藏時間的延長均呈現(xiàn)上升趨勢。但對比冷風干制品可以看出，牡蠣熱風干制品的各指標數(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干制品本身的營養(yǎng)成分高于熱風干制品，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 值是評價水產(chǎn)品新鮮程度的重要指標，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、熱風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變化，因此選用TVB-N 值預測牡蠣干制品貨架期比較可靠。

圖1（a）、（b） 分別為經(jīng)冷風、熱風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間的變化情況?？梢悦黠@看出，在貯藏過程中，牡蠣干制品的TVB-N 值與貯藏時間呈正相關(guān)關(guān)系，運用Origin 9.0 軟件對趨勢圖中曲線進行線性擬合。

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)動力學方程，結(jié)合Arrhenius 方程可對牡蠣干制品的貨架期進行預測。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]，當食品中TVB-N 值高于35 mg/100 g 時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，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測任一溫度下的牡蠣干制品的貨架期。

牡蠣干制品預測貨架期見表4。

表4 牡蠣干制品預測貨架期

不同牡蠣干制品的貨架期預測模型為：

（1） 牡蠣冷風干制品貨架期預測模型：

（2） 牡蠣熱風干制品貨架期預測模型：

2.3 牡蠣干制品貨架期預測模型的驗證

根據(jù)EEC 對食品TVB-N 值的限定為貨架期終點，測定牡蠣干制品貯藏在35 ℃和45 ℃下的實際貨架期，對比根據(jù)貨架期預測模型得出的預測貨架期，進一步驗證通過試驗建立的貨架期預測模型的可靠性。

牡蠣干制品貨架期預測模型驗證見表5。

表5 牡蠣干制品貨架期預測模型驗證

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 值為指標分析預測其貨架期，牡蠣冷風干制品的預測值與實測值的相對誤差分別為1.86%，3.13%，熱風干制品的預測值與實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，將牡蠣冷風、熱風干制品在25，35，45 ℃下進行貯藏，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)各指標值均與貯藏溫度和貯藏時間呈正相關(guān)，且貯藏30 d 之后，3個指標值均有所上升，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)變化進行分析，結(jié)合建立Arrhenius 方程和一級動力學模型得到各牡蠣產(chǎn)品的貨架期預測模型，并計算得出牡蠣冷風干制品在25，35，45 ℃下的貨架期分別為428，158，62 d；牡蠣熱風干制品在25，35，45 ℃下的貨架期分別為402，146，56 d。進一步驗證試驗的結(jié)果顯示，牡蠣干制品以TVB-N 值為指標預測的貨架期相對誤差均在可接受范圍內(nèi)，表明試驗所得的牡蠣干制品貨架期預測模型是有效的，該研究結(jié)果為拓寬牡蠣加工提供了一定的理論基礎(chǔ)。