动力学模型预测泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)半干制品的货架期*

刘卓然 翁佩芳 敖雨燕 吴祖芳

(宁波大学 应用海洋生物技术教育部重点实验室 宁波 315211)

泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)属鲤形目、鳅科,广泛分布于我国各地天然淡水水域中,是一种小型淡水经济鱼类,营养丰富(赵振山等,1999;印杰等,2008),是典型的高蛋白低脂肪的健康食品(Youet al,2009;黄钧等,2010)。近几年,随着我国水产养殖业的迅速发展,泥鳅的养殖产量逐年增加。由于泥鳅日常加工制作比较麻烦,为方便居民食用,一些学者对泥鳅加工工艺进行了研究,楼明等(1997)通过烘烤和油炸工艺制作了香酥泥鳅,赵忠全等(2000)开发了软包装泥鳅罐头。本实验室针对沿海地区居民喜食鱼干的特点,研制了泥鳅半干制品,该产品经蒸煮后即可食用,味道鲜美,且方便运输和贮藏,特别适合饭店、宾馆和超市的销售。

泥鳅半干制品因水分含量较高(达35%左右)且未经杀菌,在贮藏过程中品质会下降。很多研究表明动力学模型可以较好地反映水产制品品质的变化并预测其货架期(余晓琴等,2007)。不同类型产品品质变化的特点有一定的差异,国内外学者利用动力学模型对冷冻虾(Tsironiet al,2009)、鲜鱼类(佟懿等,2009;郭全友等,2012)及即食水产品(Liet al,2011)等产品的货架期预测做了较多研究,但对泥鳅半干制品的货架期预测尚未见报道。

本论文通过分析泥鳅半干制品在不同贮藏温度下菌落总数、挥发性盐基氮(TVBN)、脂肪氧化程度(TBA值)和感官指标的变化规律,研究影响泥鳅半干制品品质变化的关键因子,进一步建立关键因子与贮藏温度、贮藏时间的动力学模型,从而对其货架期进行预测,以期在泥鳅半干制品的贮藏、销售过程中对产品品质变化进行控制。

1 材料与方法

1.1 实验材料

泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)、葱、姜,购于宁波庄市菜市场;黄酒、盐、味精、糖,购于宁波庄市乐购超市;平板计数琼脂(PCA)培养基购自杭州微生物试剂有限公司;氧化镁、硼酸、盐酸、甲基红、次甲基蓝、硫代巴比妥酸(TBA)、三氯乙酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、1,1,3,3-四乙氧基丙烷等,以上试剂购自上海国药集团化学试剂有限公司,均为分析纯。

1.2 实验仪器

SPX-128智能生化培养箱(宁波江南仪器厂),DHG-9140AS电热恒温鼓风干燥箱(宁波江南仪器厂),HR83梅特勒自动水分测定仪(梅特勒-托利多仪器有限公司),FSH-2可调高速匀浆机(江苏省金坛市环宇科学仪器厂),H2500R2高速冷冻离心机(湖南湘仪离心机仪器有限公司),半微量定氮器,UV-3200扫描型紫外可见分光光度计(上海美谱达仪器有限公司),LDZX-40压力蒸汽灭菌器(上海申安医疗器械厂),DZ400/2D真空包装机(温州市黄龙华能机械厂)。

1.3 实验方法

1.3.1 泥鳅半干制品加工工艺流程 泥鳅→清水静养 1天→剖片→去头去内脏→清洗→脱腥→调味→烘制→冷却→真空包装→成品。

泥鳅烘制过程中控制烘干温度和时间,使泥鳅半干制品的水分含量控制在35%左右,冷却后,立即装于无菌塑料食品包装袋中(每袋装鱼片 50g),并迅速用包装机真空密封。

1.3.2 菌落总数测定 采用GB 4789.2-2010的测定方法。

1.3.3 TVBN值测定 采用 GB/T5009.44-2003半微量定氮法的测定方法。

1.3.4 TBA值测定 采用硫代巴比妥酸法(闫文杰,2011)。

1.3.5 感官评定方法 由 5名富有食品感官鉴定经验的同学组成感官评定小组,取样后经蒸锅隔水蒸煮5min后进行感官评定,评分表见表1。将感官评分总分6分作为消费者可以承受的最低品质限度。

表1 泥鳅半干制品感官评分表Tab.1 Sensory evaluation standard of semi-dried M.anguillicaudatus product

1.4 试验设计

将泥鳅半干制品分成 4组,分别贮藏在 4°C、20°C、30°C 和 40°C 恒温条件下,4°C 样品每隔 3d取样,20°C、30°C 和 40°C 样品每隔 2d取样,分别对泥鳅半干制品的菌落总数、TVBN值和TBA值进行检测,同时进行感官评定。每次检测随机抽样3袋,取平均值。

1.5 数据分析

实验数据使用PASW statistics 18统计软件处理,进行单因素方差分析、Pearson相关系数分析和回归方程建立。

2 结果与分析

泥鳅半干制品在不同贮藏温度下各项指标与贮藏时间的关系见表2和表3。

表2 泥鳅半干制品在4°C贮藏条件下各指标的变化Tab.2 The variance of semi-dried M.anguillicaudatus product indicators at 4°C

2.1 不同贮藏温度下泥鳅半干制品菌落总数的变化

由表2、表3可见,泥鳅半干制品在4°C贮藏条件下,菌落总数的变化在相邻的两个贮藏时间内差异不显著(P>0.05),而 20°C、30°C 和 40°C 三个温度下,不同贮藏时间菌落总数变化差异显著(P<0.05),细菌繁殖较快,说明随着贮藏时间的延长,菌落总数呈增长趋势,而低温有效地降低了细菌的繁殖速度。从第 4天开始,各温度之间菌落总数差异显著(P<0.05),说明贮藏温度越高,泥鳅半干制品菌落总数增加越明显。

表3 泥鳅半干制品在20°C、30°C和40°C贮藏条件下各指标的变化Tab.3 The variance of semi-dried M.anguillicaudatus product indicators at 20°C,30°C and 40°C

2.2 不同贮藏温度下泥鳅半干制品挥发性盐基氮(TVBN)的变化

挥发性盐基氮(TVBN)值是国标中评价动物性食品鲜度的指标,其含量的增加标志着食品鲜度呈下降趋势(鸿巢章二等,1994;王欢等,2013)。由表2、表3可见,贮藏在各个温度下的样品随着时间的延长,TVBN 值增加显著(P<0.05),在 40°C 贮藏 6d、30°C贮藏8d和20°C贮藏10d时的样品,TVBN值分别达到 76.94、70.19和 74.81mg/100g,其鲜度显著下降(P<0.05)。在同一贮藏时间,20°C、30°C 和 40°C 三个贮藏温度下TVBN值有着显著的差异(P<0.05),说明随着贮藏温度的升高,泥鳅半干制品鲜度下降越明显。

2.3 不同贮藏温度下泥鳅半干制品脂肪氧化程度(TBA值)的变化

泥鳅半干制品在贮藏过程中会发生脂肪氧化,由表3可见,在30°C和40°C条件下,随着贮藏时间的延长,TBA值增加显著(P<0.05)。脂质过氧化产物丙二醛与TBA反应生成的复合物在532nm处有最大吸收峰,所以 TBA值增加,说明脂肪氧化加剧(陆瑞琪,2008);泥鳅半干制品在同一贮藏时间,温度越高,TBA值增加越快,脂肪氧化越严重。

2.4 不同贮藏温度下泥鳅半干制品感官品质变化

在不同贮藏温度下泥鳅半干制品感官评分与贮藏时间的关系见图1。随着贮藏时间的延长,感官品质逐渐下降,在 40°C 贮藏 6d、30°C 贮藏 8d、20°C贮藏10d和4°C贮藏21d时,感官品质已达到可以承受的最低限度,贮藏实验终止(Gimenezet al,2008)。

图1 泥鳅半干制品贮藏过程中感官评分的变化Fig.1 The variance of semi-dried M.anguillicaudatus product sensory evaluation score during the storage

2.5 泥鳅半干制品货架期模型的建立及其验证

Labuza等(1978)发现大多数食品品质的变化与时间的关系都遵循一级反应动力学规律。一级动力学反应方程为:A=A0ekt。

式中,t为贮藏时间;A为贮藏t时间后的品质;A0为食品的初始品质;k为反应变化速率常数。

反应速率常数k是温度的函数,可以根据Arrhenius方程进行确定。Arrhenius理论通常可以用三种不同的数学式来表达:

以上三个公式依次称为该理论的指数式、对数式与微分式(傅献彩等,1990)。其中k为当反应温度为T(K)时的反应速率常数;R为理想气体通用常数,k0与Ea为两个由反应本性决定,而与反应温度及浓度无关的常数,分别称为指数前因子与活化能。Labuza(1980)应用了 Arrhenius关系式反映了食品的腐败变质速率与温度的关系。

2.5.1 泥鳅半干制品贮藏期间各项指标与感官评分之间的相关性 根据泥鳅半干制品贮藏期间各项指标的变化规律,计算其与感官评分之间的 Pearson相关系数,见表4。

由表4可知,在各个温度下菌落总数与感官评分之间的 Pearson相关系数最高,呈显著相关,确定其为影响泥鳅半干制品贮藏期间品质的关键因子。

表4 不同贮藏温度下样品感官评分与各项指标间Pearson相关系数Tab.4 The Pearson correlation coefficients between sensory scores and indicators of samples under different storage temperatures

2.5.2 泥鳅半干制品货架期模型的建立 由表5可见,不同贮藏温度下泥鳅半干制品的菌落总数随时间变化的回归系数R2>0.94,说明其回归方程有很高的拟合精度,符合一级化学反应的动力学模型。

表5 菌落总数随贮藏时间和温度变化的回归方程Tab.5 The regression equations of the variance of colony numbers under different storage time and temperatures

由表6可见,泥鳅半干制品货架期的预测值与实测值相对误差均较小,说明建立的泥鳅半干制品动力学模型具有较好的拟合性。

表6 泥鳅半干制品在不同贮藏温度下货架期的预测值和实测值比较Tab.6 The comparison of prediction and actual values of semi-dried M.anguillicaudatus product shelf life under different temperatures

3 结论

(1)对泥鳅半干制品在不同贮藏温度下的菌落总数、挥发性盐基氮(TVBN)、脂肪氧化程度(TBA值)等各项指标进行测定,分析其品质变化规律,结果表明:随着贮藏时间的延长,菌落总数、TVBN值和TBA值呈上升趋势;在同一贮藏时间,随着贮藏温度的升高,各指标值增大,表明泥鳅半干制品品质下降。

(3)泥鳅半干制品在不同贮藏温度下货架期预测和货架期实测的验证试验表明:预测得到的货架期与实际测得货架期相对误差较小,说明建立的泥鳅半干制品动力学模型具有较好的拟合性。在泥鳅半干制品的保藏和销售过程中,运用建立的动力学模型可以对其品质进行监控,保证食用安全。

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