干银鱼贮藏过程中色泽变化动力学研究

郑海波，宋运猛

(安徽科技学院食品药品学院，安徽凤阳233100)

银鱼(whitebait)是银鱼科(Salangidae)鱼类的统称，为一年生小型经济鱼类.中国是世界银鱼的起源地和主要分布区，以我国为中心主要分布在东亚地区［1］.我国有世界17种银鱼中的15种，其中特有品种6种［2］.银鱼细嫩透明，色泽如银，其营养价值和经济价值均很高，是我国重要的出口经济鱼类［3］.银鱼的加工方式主要有两种，速冻和干制.为了保持产品品质，干银鱼需要在低温下贮藏，否则极易发生色变等质量下降的问题［1］.因为贮藏温度不适宜而带来的品质下降以及成本上升的问题，一直困扰着干银鱼的生产和流通，也一定程度上制约了银鱼产业的发展.

本研究通过研究不同温度贮藏对银鱼色泽变化的影响，推导出色泽变化的动力学模型，以期为干制银鱼的加工贮藏提供参考和理论依据.

1 材料与方法

1.1 材料

市售冻藏干银鱼.

1.2 仪器

CR-10色差计(柯尼卡美能达控股公司);101-2-BSS型恒温箱(上海跃进医疗器械厂);SLLD-83013型冰箱(安徽绿宝不锈钢设备制造有限公司);HWS型智能恒温恒湿箱(宁波江南仪器厂);GSP-9050MBE型恒温培养箱(上海博迅实业有限公司医疗设备厂).

1.3 试验方法

1.3.1 样品处理 将干银鱼头部去除，然后约取4 g干银鱼整齐排列密封于透明包装袋中，分别放置于-10℃、0℃、10℃、20℃的贮藏室中，进行恒温贮藏.

1.3.2 色泽测定 采用日本美能达CR-10色差计，采用CIE D65标准光源及CIE 10°标准观察方式，测色孔径为Ø8 mm，8°照明角/漫射.分别测量每个样品的色度值:L*(明度值).

1.4 色泽变化的反应级数分析［2］

食品在加工贮藏过程中，食品品质的变化可以用动力学模型进行模拟［4］.根据参照文献［5］介绍的方法，采用下列函数确定干银鱼色泽随温度变化的反应级数.

0 级反应:dA=kdt，积分得:A=kt+a; 0.5 级反应:dA=A0.5kdt，积分得:2A0.5=kt+a;

1 级反应:dA=Akdt，积分得:lnA=kt+a; 1.5 级反应:dA=A1.5kdt，积分得:-2A-0.5=kt+a;

2 级反应:dA=A2kdt，积分得:-A-1=kt+a; 3 级反应:dA=A3kdt，积分得:-0.5A-2=kt+a.

式中:A为某时间的品质指标;a为常数;k为色差变化速率常数;t为时间(d).函数 f(A)=A、2A0.5、lnA、-2A-0.5、-A-1、-0.5A-2，分别与时间呈线性关系.

1.5 色泽变化的动力学参数分析

根据阿伦尼乌斯(Arrhenius)方程，对于速度常数k与温度T的关系为:k=k0×e(-Ea/RT)

式中:k为色泽变化速率常数;k0为指前因子;Ea为活化能J/mol;R为气体常数8.314J/(mol·K);T为开尔文温度K.

1.6 数据分析

2 结果与分析

2.1 贮藏温度对干银鱼色泽的影响

不同贮藏温度对干银鱼L*值的影响见表1.从表1中可以看出，随着时间的延长，L*值不断降低，而且温度越高，L*值降低越快.0℃和10℃贮藏条件下，干银鱼明度值L*值从56下降到55，仅下降一个数值，说明10℃以内的温度对于银鱼L*值影响甚小.20℃贮藏条件下，L*值从55下降到50，而30℃贮藏条件下，L*值从55下降到45，分别下降5和10，说明20℃以上的高温对于干银鱼L*值影响较大.

2.2 干银鱼色泽变化反应级数的确定

依照1.4所介绍的不同反应级数的函数，采用线性回归分析，得出一定温度下的干银鱼色泽与时间的相关系数见表2.通过对照表2中所示的相关系数，干银鱼色泽变化与时间的关系更符合1级反应函数，即lnA=kt+a.

从表1中可以看出，L*值随时间延长而不断降低，为避免1级反应函数lnA=kt+a中的速率常数k出现负值，将1级反应函数修正为lnA=-kt+a，即A=A0e-kt(A0为初始品质指数).

2.3 干银鱼色泽变化动力学参数的确定

按照一级反应函数，对不同温度下保藏的干银鱼色泽参数值L*进行回归分析，得到一级反应函数的参数如下表3.

表1 不同贮藏温度下干银鱼的明度值(L*值)Tab.1 Lightness(L*value)of dried whitebait at different temperatures

表2 不同反应级数函数的色泽变化与时间关系的相关系数Tab.2 Correlation coefficient between colour and time of functions with different reaction orders

表3 干银鱼在不同贮藏温度下L*变化的一级反应回归函数参数Tab.3 Parameters of fist-order reaction function of L*changes of dried whitebait at different storage temperatures

反应速率常数k与与温度T的关系，符合阿伦尼乌斯(Arrhenius)方程.将阿伦尼乌斯方程两边取对数，即得:lnk=lnk0-Ea/RT.可以发现lnk与1/T呈线性关系，斜率为Ea/R，截距为lnk0.

根据表2中所提供的数据，以lnk为纵坐标，1/T为横坐标，作图1如下.

根据图1中所示的线性回归方程，求得干银鱼色泽变化的指前因子 k0=4.982×107，活化能 Ea=55.654 kJ/mol.速率常数k=4.982×107e(-55.654/RT).

通过以上分析，建立干银鱼在贮藏过程中色泽变化的动力学模型:

L*值变化动力学模型:A=A0e-kt，(其中 k=4.982×107e(-55.654/RT));

式中:A0为初始品质指数;R为气体常数8.314 J/(mol·K);T为开尔文温度K.

图1 不同贮藏温度下干银鱼L*变化速率常数的阿伦尼乌斯曲线图Fig.1 Arrhenius plots of rate constants for changes in L*of dried whitebait during storage at different temperatures

3 讨论

3.1 色泽变化反应的级数选择

由于食品反应体系非常复杂，因而在动力学模型分析时选择合适的反应级数和合适的反应模型尤为重要［4］.食品色泽变化也是如此，但主要以零级反应和一级反应模型为主［6］.本试验通过回归分析，以回归系数作为判断标准，选择最合适的反应级数.

3.2 明度值对于干银鱼色泽描述的适用性

CIE L*a*b*均匀颜色空间是国际发光照明协会(Commission Internationale de L'Eclairage(法)，CIE)提出的一套接近人类颜色感觉的色彩表达系统.L*与视觉明度感觉相一致，而a*和b*则与色条和饱和度的感觉相一致［7］.银鱼本身晶莹剔透，经日晒后非常洁白，但若贮藏温度不适宜，颜色就会慢慢变成黄色甚至棕褐色［1］.这种由白色向深色转变的过程，正好与描述色泽明暗程度的明度值L*相吻合.本试验所采用干银鱼色泽L*初始值为55左右，随着温度的升高和时间的延长而逐步减小，30℃条件下经过半个月的贮藏L*值下降到45，说明干银鱼明度在减小而暗度在上升.从回归分析的相关系数来看，相关系数R2基本在0.9以上，相关度比较高，说明明度值L*适合用于描述干银鱼色泽变化的规律.

4 结论

通过本试验，得到如下结论:

1)随着温度的升高，干银鱼明度逐渐减小，温度越高减小越快.10℃以内，干银鱼明度减小缓慢，而温度高于20℃时，干银鱼明度减小迅速加快.

2)干银鱼色泽明度变化符合一级动力学反应模型，其化学反应活化能为55.654 kJ/mol，速率常数为k=4.982×107e(-55.654/RT).

［1］ 胡骏，倪瑞芳，王开洋.我国银鱼资源的分布及加工概况［J］.河北渔业，2010(9):43-47.

［2］ 王忠锁，傅萃长，雷光春.中国银鱼的多样性及其保护对策［J］.生物多样性，2002，10(4):416-424.

［3］ 熊庆元，熊炎成.银鱼生产技术介绍之三——银鱼的市场供求分析与营销策略［J］.渔业致富指南，2001(19):35-36.

［4］ Van Boekel M，S.Kinetic A J.Modeling of Food Quality:A Critical Review［J］.Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety，2008，7(1):144-158.

［5］ 夏祎稚，邵卫樑.叶黄素热稳定性及热降解动力学研究［J］.安徽医药，2012，17(7):890-893.

［6］ Ávila I M L B，Silva C L M.Modelling kinetics of thermal degradation of colour in peach puree［J］.Journal of Food Engineering，1999，39(2):161-166.

［7］ 刘浩学.CIE均匀颜色空间与色差公式的应用［J］.北京印刷学院学报，2003，11(3):3-9.