风味蟹肉酱货架期的动力学预测研究

吴浩然，张镭译，林琳，姜绍通，陆剑锋

(合肥工业大学 食品与生物工程学院，安徽省农产品精深加工重点实验室，农产品生物化工教育部工程研究中心，合肥 230009)

河蟹学名中华绒螯蟹(Eriocheirsinensis)，大量分布在我国沿海、江河和湖泊地区，是我国主要的养殖经济蟹类之一[1-3]。近几年河蟹的养殖规模不断扩大，2018年我国河蟹总产量已经达到了75.69万吨[4]。河蟹作为我国特有的优质水产品，其蟹肉味道鲜美，且营养价值高，是餐桌上的宠儿[5-10]。河蟹生长周期长，但上市时间较短，鲜活河蟹很难长期供应市场。风味蟹肉酱作为一种以冷冻蟹肉为主要原料制备而成的新型水产调味品，不仅蟹味浓郁、营养丰富，还能进行较长时间的贮藏，可以很容易解决蟹类产品市场供应问题。

食品货架期是指食品在推荐条件下贮藏，能够保持食品的安全性；确保食品的感官特性、理化及微生物指标满足国标要求；并且保持商品营养成分表上注明的任何营养值不变的一段时间[11-12]。随着生活水平的提高，消费者对其所购买的食品品质的要求也越来越高，因而了解食品的货架期也就显得越来越重要。市场上一些高盐、高油或低水分食品的货架期都比较长，许多食品公司都等不起太长的时间去确定产品的货架期。

因此，需要利用一些食品货架期的加速测试方法在较短的时间内了解食品的货架期。所谓食品货架期加速测试就是通过化学动力学来量化外部因素对变质反应的影响力。通过将食品置于多个超正常水平的环境中，使食品的变质速度加快，再以感官、微生物、理化指标等作为自变量建立评价食品品质变化的动力学模型，能够很好地反映食品品质的变化情况，进而快速有效地预测出食品的货架期[13-14]。

目前，储存期加速测试已成功用于多种食品的货架期预测，如任亚妮等[15]应用ASLT法成功预测了软面包的货架期，杭锋等[16]对超高温灭菌乳的货架期进行了预测，邓丽[17]对发酵酱类的货架期进行了预测，李子雨等[18]运用动力学模型预测了速冻水饺的货架期。风味蟹肉酱作为一种新型高档水产调味品，在制备过程中加入了大量的植物油，导致其贮藏时间比较长，因此需要利用食品货架期加速测试方法来对其货架期进行快速预测研究。

为了能够快速、准确地预测风味蟹肉酱的货架期，本实验将风味蟹肉酱置于3个超正常水平的环境中，使其变质速度加快，再对贮藏过程中蟹肉酱的过氧化值、酸价、菌落总数和感官评分的变化情况进行测定，最后选择变化最大的酸价和过氧化值为指标建立动力学模型来预测风味蟹肉酱在常温(25 ℃)下的货架期。本研究结果可为风味蟹肉酱及相似调味品的生产、贮藏和销售提供一定的理论基础和实践参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 材料

风味蟹肉酱由实验室利用冷冻蟹肉、黄豆酱及一些辅料自制而成。

1.1.2 试剂

石油醚、氢氧化钠、乙醚、无水乙醇、百里香酚酞、硫代硫酸钠、冰乙酸、三氯甲烷、碘化钾、可溶性淀粉：均为分析纯，购于国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

HH-2A孔数显水浴锅 江苏金坛市环宇科学仪器厂；RZ-5286A旋转蒸发仪 巩义市予华仪器有限责任公司；FA104N电子分析天平 上海民桥精密科学仪器限公司；C21-KT2115多功能电磁炉、MP-CJ28WWOK302炒锅 广东美的生活电器制造有限公司。

1.3 制备工艺

风味蟹肉酱的制作工艺：

1.4 货架期预测实验设计

将密封灭菌后的风味蟹肉酱随机等分成3组，置于3台温度设置为37，45，55 ℃且湿度保持一致的恒温恒湿培养箱内。实验开始第0天测定3组样品的过氧化值、酸价、菌落总数和感官评分4个品质指标，之后37 ℃组每隔15 d，45 ℃和55 ℃组每隔7 d在同一时间测定样品的4个品质指标。对每次的测定数据进行分析，计算出需要的数值，进而得出相应反应的阿伦尼乌斯方程，并建立动力学模型，最后通过计算得到风味蟹肉酱的预测货架期。实验中各项指标的安全限制按照DB11/516-2008《半固态(酱)调味品卫生要求》规定：过氧化值上限为0.25 g/100 g，酸价上限为3.0 mg/g，菌落总数为5000 CFU/g。在实验中，但凡发现一项指标超标，便将其视为过期食品。

1.4.1 风味蟹肉酱菌落总数测定

菌落总数测定参考GB 4789.2-2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》进行。精确称量1 g样品，然后使用9 mL无菌盐水溶液(0.9%)混合。 随后，使用无菌盐溶液连续稀释每个样品，测量总生存计数。 用于计数总微生物的培养基是平板计数琼脂(PCA)(北京奥博星生物技术有限公司)。将每种稀释剂(1 mL)铺在适当的平板上，并将琼脂平板孵育。计算微生物计数，并表示为log CFU/mL。

1.4.2 风味蟹肉酱酸价(AV)和过氧化值(POV)测定

1.4.2.1 酸价

准确称取70 g样品置于烧杯中，加入150 mL石油醚，搅拌均匀后用保鲜膜封口，放置在通风橱内浸泡13 h以上。浸泡完成后用滤纸过滤，得到的滤液用旋蒸仪蒸出多余的石油醚，剩下的油脂按照GB 5009.229-2016《食品安全国家标准 食品中酸价的测定》的方法测定酸价，每个样品进行3次重复实验。

1.4.2.2 过氧化值

准确称取70 g样品置于烧杯中，加入150 mL石油醚，搅拌均匀后用保鲜膜封口，放置在通风橱内浸泡13 h以上。浸泡完成后用滤纸过滤，得到的滤液用旋蒸仪蒸出多余的石油醚，剩下的油脂按照GB 5009.227-2016《食品安全国家标准 食品中过氧化值的测定》的方法测定过氧化值，每个样品进行3次重复实验。

1.4.3 风味蟹肉酱感官评定标准

邀请7名有感官评定经验的食品工程专业研究生组成感官品质评定小组，对风味蟹肉酱的颜色、组织状态、气味和滋味4个方面进行综合评价。根据每个项目的重要程度确定分值，取7人评价总分的平均值作为质量评价的感官评定分值，具体评分标准见表1。

表1 风味蟹肉酱感官评分标准Table 1 The sensory evaluation standards of flavor crab sauce

1.5 风味蟹肉酱货架期预测模型的建立

风味蟹肉酱：蟹肉酱经巴氏灭菌(95 ℃，30 min)后冷却至室温，分别在37，45，55 ℃ 3个超正常温度条件下储藏，每隔一定天数测量蟹肉酱的酸价、过氧化值、菌落总数和感官评分。

储藏期间，风味蟹肉酱中油脂的氧化酸败遵循一级反应模型：

B=B0ekt。

(1)

式中：B表示储藏t d后蟹肉酱的品质；B0表示蟹肉酱初始品质；t表示储藏时间；k表示变化速率常数。

阿伦尼乌斯方程(Arrhenius)方程：

K=k0e-Ea/RT。

(2)

式中：Ea表示活化能(kJ/mol)；k0表示指前常数；T表示绝对温度(K)；R表示气体常数[R=8.314 J/(mol·K)]。

对式(2)两边同时取对数，得方程lnk=lnk0-E/RT，可知lnk与1/T存在线性关系，lnk0为截距，-E/R为斜率。风味蟹肉酱贮藏在37，45，55 ℃下得到不同的k值，再通过拟合直线，得到E和k0；最后将其代入原式，进而求得风味蟹肉酱的预测货架期。

2 结果与分析

2.1 风味蟹肉酱在不同温度贮藏过程中的品质变化

菌落总数是评价食品安全卫生的重要指标，能够有效反映食品被微生物污染的程度，是食品安全检测项目中的必检项[19]。过氧化值和酸价能够很好地评价食品中油脂的氧化酸败程度，是评价高油脂食品品质的重要指标[20]。

将密封灭菌后的风味蟹肉酱随机等分成3组，分别放在37，45，55 ℃条件下贮藏一段时间，得到风味蟹肉酱在贮藏过程中的品质变化，见表2～表4。

表2 产品在37 ℃贮藏酸价、过氧化值、微生物和感官评分变化Table 2 The changes of AV, POV, microorganisms and sensory scores of products stored at 37 ℃

表3 产品在45 ℃贮藏酸价、过氧化值、微生物和感官评分变化Table 3 The changes of AV, POV, microorganisms and sensory scores of products stored at 45 ℃

表4 产品在55 ℃贮藏酸价、过氧化值、微生物和感官评分变化 Table 4 The changes of AV, POV, microorganisms and sensory scores of products stored at 55 ℃

由表2可知，风味蟹肉酱在37 ℃下储藏105 d后，菌落总数仍未检测到，说明巴氏杀菌能够充分杀死罐装密封后蟹肉酱中的细菌。因此，在贮藏期间蟹肉酱中油脂的氧化才是主要问题，在贮藏期间风味蟹肉酱的过氧化值、酸价和感官评分出现了较大的改变。过氧化值从初始的0.030 g/100 g上升到0.062 g/100 g；酸价由初始的0.40 mg/g上升到1.26 mg/g；感官评分也从初始的87.13降低至74.63。

由表3和表4可知，在45 ℃和55 ℃条件下储藏的蟹肉酱品质变化与37 ℃条件下贮藏相似，贮藏期间菌落总数未超标，酸价、过氧化值以及感官评分的变化是主要问题。且在45 ℃和55 ℃贮藏条件下，蟹肉酱酸价、过氧化值以及感官评分的变化程度远高于在37 ℃条件下贮藏。仅贮藏49 d后，在45 ℃贮藏条件下蟹肉酱的酸价就从0.40 mg/g上升到1.43 mg/g；过氧化值由0.03 g/100 g上升到0.085 g/100 g；感官评分从87.13下降至67.29。在55 ℃贮藏条件下蟹肉酱的酸价、过氧化值和感官评分更是从初始的0.40 mg/g、0.030 g/100 g和87.13变化为最终的1.72 mg/g、0.10 g/100 g和65.31。

结果表明，温度是影响风味蟹肉酱品质变化的重要因素，贮藏温度越高，蟹肉酱品质劣变得就越快。另外，蟹肉酱在制作过程中加入了大量的植物油，而蟹肉酱在罐装的过程中难免会留有少量空气，两者接触就导致了在贮藏期间蟹肉酱中油脂的氧化变质[21]。因此，因油脂氧化酸败而导致的酸价和过氧化值的升高可以作为预测风味蟹肉酱货架期的重要指标。

2.2 过氧化值为指标预测货架期动力学模型的建立

在3个超正常温度下贮藏，风味蟹肉酱的过氧化值随时间的变化曲线见图1。对风味蟹肉酱在贮藏过程中过氧化值随时间的变化进行回归分析，得到方程，见表5。

图1 产品在37 ℃(a)、45 ℃(b)、55 ℃(c)下储藏时过氧化值的变化Fig.1 The changes of POV of products stored at 37 ℃(a), 45 ℃(b) and 55 ℃(c)

表5 不同贮藏条件下过氧化值(POV)随时间变化的回归方程及参数Table 5 The regressive equations and parameters of POV of products stored at different temperatures with time

风味蟹肉酱在37，45，55 ℃ 3个不同温度下贮藏，过氧化值随贮藏时间的变化速率常数k分别为0.0129，0.0197，0.0257。根据阿伦尼乌斯方程lnk=lnk0-E/RT作图，见图2。

图2 过氧化值变化的Arrhenius曲线Fig.2 The Arrhenius curve of POV changes

线性方程为lnk=-3.8605×1000/T+8.1415。由此计算出E=32.09 kJ/mol，k0=3.434×103，由此可得Arrhenius方程：k=3.434×103exp(-32096/RT)。再将k=3.434×103exp(-32096/RT)式代入B=B0ekt求得在常温(25 ℃)下蟹肉将的货架期为261 d。

2.3 酸价为指标预测货架期动力学模型的建立

在3个超正常温度下贮藏，风味蟹肉酱的酸价随时间的变化曲线见图3。对风味蟹肉酱在贮藏过程中酸价随时间的变化进行回归分析，得到方程，见表6。

图3 产品在37 ℃(a)、45 ℃(b)、55 ℃(c)下贮藏时酸价的变化Fig.3 The changes of AV of products stored at 37 ℃(a), 45 ℃(b) and 55 ℃(c)

表6 不同贮藏条件下酸价(AV)随时间变化的回归方程及参数Table 6 The regressive equations and parameters of AV of products stored at different temperatures with time

风味蟹肉酱在37，45，55 ℃ 3个不同温度下贮藏，其酸价随时间的变化常数k分别为0.0119，0.0269，0.0281。根据阿伦尼乌斯方程lnk=lnk0-E/RT作图，见图4。

图4 酸价变化的Arrhenius曲线Fig.4 The Arrhenius curve of AV changes

线性方程为lnk=-4.73×1000/T+10.978。由此计算出E=39.28，k0=5.75×104由此可得Arrhenius方程：k=5.75×104exp(-39280/RT)。再将k=5.75×104exp(-39280/RT)式代入B=B0ekt求得在常温(25 ℃)下蟹肉酱的货架期为268 d。以酸价为指标计算的货架期与以过氧化值为指标计算的货架期相差不大，说明在风味蟹肉酱的货架期内，酸价和过氧化值都是非常重要的衡量指标。因此，综合酸价和过氧化值两个指标的预测结果，可以得出结论：不添加任何防腐剂的风味蟹肉酱在25 ℃储藏条件下的预测货架期为261 d。

3 结论

本实验研究了风味蟹肉酱在37，45，55 ℃ 3个超正常水平环境中贮藏其酸价、过氧化值、菌落总数和感官评分的变化规律，并以变化较大的酸价和过氧化值为指标建立相应的预测动力学模型预测风味蟹肉酱货架期。结果表明：随贮藏时间的延长，风味蟹肉酱的酸价和过氧化值缓慢升高，感官评分缓慢降低，菌落总数从无到有。按照过氧化值变化得到的蟹肉酱货架期预测方程为B=B0exp(3.434×103e-32096/RTt)，预测货架期为261 d；按照酸价变化得到的蟹肉酱的货架期预测方程为B=B0exp(5.75×104e-39280/RTt)，预测货架期为268 d，因此得到风味蟹肉酱的预测货架期为261 d。本研究可为风味蟹肉酱及其他水产调味品货架期后续的进一步研究提供一定的理论指导和实践参考。