裸裝鹵制鴨胗中乳酸菌的生長(zhǎng)預(yù)測(cè)模型研究

摘要：為快速預(yù)測(cè)裸裝鹵制鴨制品中微生物的生長(zhǎng)，以不同溫度下貯藏的裸裝鹵制鴨胗為試材，研究乳酸菌的生長(zhǎng)變化與模型構(gòu)建。結(jié)果表明，采用修正的Gompertz方程擬合獲得的乳酸菌一級(jí)生長(zhǎng)預(yù)測(cè)模型，準(zhǔn)確因子和偏差因子分別為0.951 8和1.050 6；采用平方根模型描述溫度對(duì)最大比生長(zhǎng)速率和延滯期的影響，模型方程顯示二者均呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。說明構(gòu)建的生長(zhǎng)模型能夠有效預(yù)測(cè)5～25 ℃貯藏條件下乳酸菌在裸裝鹵制鴨胗上的生長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：鴨胗；乳酸菌；預(yù)測(cè)模型

中圖分類號(hào)：S834 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）19-4756-04

醬鹵制品因其獨(dú)特的風(fēng)味和高蛋白、低脂肪等營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)，越來越受到消費(fèi)者青睞[1-2]。但在其制作加工的過程中易受到微生物的污染，容易引發(fā)食品安全事故，給消費(fèi)者的健康造成危害[3]。

近年來，隨著食品預(yù)測(cè)微生物學(xué)的發(fā)展，關(guān)于食品微生物預(yù)測(cè)模型[4-10]的研究越來越多。修正的Gompertz模型[11]能很好地描述微生物生長(zhǎng)，在腐敗微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)一級(jí)模型的研究中被廣泛使用，平方根模型是研究微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)的二級(jí)模型，該模型被廣泛應(yīng)用，是影響微生物生長(zhǎng)的最佳溫度經(jīng)驗(yàn)方程式[12]。有研究表明，乳酸菌雖然在初始菌數(shù)量上不占優(yōu)勢(shì)，但由于其能抑制其他菌的生長(zhǎng)而逐漸成為優(yōu)勢(shì)菌，所以仍是鹵制鴨制品中的腐敗菌之一[13]。本試驗(yàn)以裸裝鹵制鴨胗為試驗(yàn)材料，分析鹵制品的腐敗規(guī)律，建立乳酸菌的生長(zhǎng)預(yù)測(cè)模型，為鹵制鴨制品的品質(zhì)評(píng)價(jià)與貨架期預(yù)測(cè)模型的建立提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品

裸裝鹵制鴨胗，購自武漢常青花園周黑鴨專營(yíng)店。2012年6～9月在武漢輕工大學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.2 試劑與儀器

MRS瓊脂（Man Rogosa and sharpe agar）（青島高科技園海博生物技術(shù)有限公司）；氯化鈉（優(yōu)級(jí)純）（國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。

CP214（C）型電子天平（奧豪斯儀器（上海）有限公司）；DNP-9082型電熱恒溫培養(yǎng)箱（上海精宏試驗(yàn)設(shè)備有限公司）； LRH-150-S恒溫恒濕培養(yǎng)箱（廣東省醫(yī)療器械廠）；SW-CJ-2FD型雙人單面凈化工作臺(tái)（蘇州凈化設(shè)備有限公司）；手提式蒸汽不銹鋼消毒器（滅菌鍋）（上海三申醫(yī)療器械有限公司）；低溫培養(yǎng)箱（三洋電機(jī)國際貿(mào)易有限公司）；SK-1快速混合器（金壇市科析儀器有限公司）；HBM-400系列樣品均質(zhì)器（天津市恒奧科技發(fā)展有限公司）；DHG-9123A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、LRH-100C型低溫培養(yǎng)箱、DHP-9082型電熱恒溫培養(yǎng)箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）。

1.3 不同恒定溫度下乳酸菌生長(zhǎng)曲線的測(cè)定

將購買的鹵制鴨胗貯藏在5個(gè)溫度條件下，分別為5、10、15、20和25 ℃。每個(gè)樣品取25 g，剪碎后放入裝有225 mL無菌生理鹽水的無菌均質(zhì)袋中，以7次/s的速度拍擊2 min，取出樣品，從無菌均質(zhì)袋中吸取1 mL懸液進(jìn)行稀釋，取3個(gè)合適的稀釋梯度，每個(gè)稀釋梯度3次重復(fù)，用MRS選擇性培養(yǎng)基培養(yǎng)，在37 ℃培養(yǎng)48 h后進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)[14]，此為第0天。之后5、10和15 ℃的樣品每隔24 h測(cè)定1次，20、25 ℃的樣品每隔12 h測(cè)定1次。

1.4 一級(jí)模型的擬合與驗(yàn)證

一級(jí)模型的擬合采用SAS 9.1統(tǒng)計(jì)軟件，分別將在不同溫度下獲得乳酸菌生長(zhǎng)數(shù)據(jù)，用Gompertz模型擬合其生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)，得到相應(yīng)的一級(jí)模型參數(shù)。Gompertz方程[15]如下：

式中N0是初始菌數(shù)；C是隨時(shí)間無限增加時(shí)菌增量的對(duì)數(shù)值；B是在時(shí)間為M時(shí)的相對(duì)最大比生長(zhǎng)速率；M是達(dá)到相對(duì)最大生長(zhǎng)速率所需要的時(shí)間。得到上述參數(shù)后，通過以下公式求出U、LPD值。其中，最大比生長(zhǎng)速率U=B×C/e，e=2.718 2；遲滯期LPD=M-（1/B）。通過計(jì)算準(zhǔn)確因子（Af）和偏差因子（Bf）來驗(yàn)證一級(jí)模型的預(yù)測(cè)效果[16]。計(jì)算準(zhǔn)確因子（Af）和偏差因子（Bf）的公式如下。

式中，obs為實(shí)測(cè)值，pred代表模型得到的預(yù)測(cè)值，n為測(cè)定次數(shù)。

1.5 二級(jí)模型的擬合與驗(yàn)證

二級(jí)模型同樣利用SAS 9.1統(tǒng)計(jì)軟件，采用平方根模型擬合溫度-最大比生長(zhǎng)速率平方根與溫度-延滯期倒數(shù)平方根曲線。其關(guān)系式如下：

式中：T是培養(yǎng)溫度，TminU、TminL是最低生長(zhǎng)溫度，為一個(gè)假設(shè)的概念，指的是微生物沒有代謝活動(dòng)時(shí)的溫度，是通過外推回歸線與溫度軸相交而得到的溫度；b是系數(shù)。用F統(tǒng)計(jì)量檢驗(yàn)二級(jí)模型總體的顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溫度下鹵制鴨胗中乳酸菌的生長(zhǎng)趨勢(shì)

從圖1可以看出，各溫度下，鹵制鴨胗中乳酸菌的生長(zhǎng)曲線呈現(xiàn)典型的S型。溫度對(duì)乳酸菌的生長(zhǎng)速率有較大的影響，溫度越高，乳酸菌生長(zhǎng)速度越快。20 ℃和25 ℃貯藏條件下，乳酸菌生長(zhǎng)速率明顯大于其他3個(gè)溫度下的生長(zhǎng)速率，說明乳酸菌更容易在常溫下生長(zhǎng)。

2.2 鹵制鴨胗中乳酸菌在不同貯藏溫度下的動(dòng)力學(xué)模型及其驗(yàn)證

2.2.1 一級(jí)模型的擬合 應(yīng)用SAS 9.1統(tǒng)計(jì)軟件，分別將在不同溫度下獲得鹵制鴨胗中乳酸菌的生長(zhǎng)數(shù)據(jù)，利用修正的Gompertz模型擬合微生物的生長(zhǎng)。由表1可以看出，回歸相關(guān)系數(shù)R2的值均在0.99以上，表明Gompertz模型能很好地描述不同溫度貯藏條件下乳酸菌生長(zhǎng)的S型曲線。

由表2結(jié)果可以看出，在5 ℃和10 ℃條件下的延滯期（LPD）較長(zhǎng)，分別為2.109 1和1.387 2 d，當(dāng)貯藏溫度為25 ℃時(shí)，延滯期縮短至0.313 6 d，最大比生長(zhǎng)速率由最初的1.036 4 d-1增加到4.817 9 d-1。當(dāng)鹵制鴨胗在低溫條件下貯藏時(shí)，乳酸菌的生長(zhǎng)受到一定的抑制，而在較高的溫度條件下，乳酸菌生長(zhǎng)很快，此時(shí)貯藏時(shí)間短，乳酸菌容易大量繁殖，導(dǎo)致產(chǎn)品腐敗變質(zhì)。因此，在實(shí)際的生產(chǎn)、流通和銷售過程中，要嚴(yán)格控制產(chǎn)品的溫度。

2.2.2 一級(jí)模型的驗(yàn)證 通過計(jì)算準(zhǔn)確因子（Af）和偏差因子（Bf）來驗(yàn)證一級(jí)模型的預(yù)測(cè)效果。準(zhǔn)確因子是用來評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度的指標(biāo)，偏差因子是用來評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值的差異程度的指標(biāo)。準(zhǔn)確因子的值越大，表明預(yù)測(cè)效果越差，當(dāng)準(zhǔn)確因子值為1時(shí)預(yù)測(cè)效果最為理想。通過公式（2）和（3）計(jì)算得到總的平均準(zhǔn)確因子Af=0.951 8和偏差因子Bf=1.050 6，均在1左右，表明模型能很好地預(yù)測(cè)不同溫度下鹵制鴨胗中乳酸菌的生長(zhǎng)。

2.3 溫度對(duì)乳酸菌生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的影響

2.3.1 二級(jí)模型擬合 平方根模型（公式3、4）常用來描述溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)特性的影響。圖2是應(yīng)用平方根模型擬合溫度與最大比生長(zhǎng)速率的關(guān)系圖。圖3是應(yīng)用平方根模型擬合溫度與延滯期的關(guān)系。

溫度與生長(zhǎng)速率和延滯期呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，其模型為方程如公式（6）、（7）。從R2以及P值可以看出，溫度對(duì)最大比生長(zhǎng)速率影響非常顯著，說明微生物生長(zhǎng)速率主要受溫度影響，而溫度對(duì)延滯期影響顯著，可能是延滯期受其他環(huán)境或內(nèi)在因素的影響較大。

2.3.2 二級(jí)模型的驗(yàn)證 表3為二級(jí)模型的方差分析結(jié)果，用F統(tǒng)計(jì)量檢驗(yàn)二級(jí)模型總體的顯著性[1]。由圖2、3和表3可知，溫度與最大比生長(zhǎng)速率以及延滯期之間存在良好的線性關(guān)系，說明了環(huán)境因素溫度對(duì)微生物的生長(zhǎng)變化規(guī)律影響顯著，同時(shí)可以說明平方根模型擬合溫度與最大比生長(zhǎng)速率模型和延滯期模型較為成功。

3 小結(jié)

本試驗(yàn)以裸裝鹵制鴨胗為研究對(duì)象，建立了乳酸菌在裸裝鹵制鴨胗上的生長(zhǎng)預(yù)測(cè)模型，利用修正的Gompertz方程擬合獲得乳酸菌的一級(jí)生長(zhǎng)預(yù)測(cè)模型，模型R2值在0.99以上，準(zhǔn)確因子和偏差因子分別為0.951 8和1.050 6，利用平方根模型描述溫度對(duì)最大比生長(zhǎng)速率和延滯期的影響，二者均呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。兩種模型均可以有效預(yù)測(cè)裸裝鹵制鴨胗在5～25 ℃貯藏條件下乳酸菌的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)，便于更好地控制產(chǎn)品的安全性，為裸裝鹵制鴨胗產(chǎn)品品質(zhì)評(píng)價(jià)和貨架期預(yù)測(cè)提供了數(shù)據(jù)支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1] 林 睿，王宏勛，陳振青，等.裸裝鹵制全鴨中腸桿菌生長(zhǎng)預(yù)測(cè)模型研究[J].食品科學(xué)，2012，33（15）：188-190.

[2] 劉曉紅，李嘉文，翟平平，等.鹵鴨脖中優(yōu)勢(shì)腐敗菌和致病菌的分離與鑒定[J].肉類工業(yè)，2012（6）：41-43.

[3] 孫桂芳，蘇華章.鴨肉熟食生產(chǎn)危害分析與關(guān)鍵控制點(diǎn)[J].食品與機(jī)械，2008，24（3）：111-115.

[4] 許 鐘，楊憲時(shí)，郭全友，等.波動(dòng)溫度下羅非魚特定腐敗菌生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型和貨架期預(yù)測(cè)[J].微生物學(xué)報(bào)，2005，45（5）：799-801.

[5] 戴奕杰，李宗軍，王遠(yuǎn)亮.冷卻肉中假單胞菌生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型的建立[J].肉類研究，2011，25（4）：17-21.

[6] 張一敏.冷卻牛肉假單胞菌生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型及貨架期預(yù)測(cè)模型的研究[D].山東泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010.

[7] 李除夕，董明盛，陳曉紅，等.豆腐中庫特氏菌生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型和貨架期預(yù)測(cè)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2009，25（1）：82-86.

[8] 董慶利，高 翠，丁 甜，等.不同試驗(yàn)條件下豬肉中氣單胞菌生長(zhǎng)預(yù)測(cè)模型的建立和驗(yàn)證[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，33（1）：82-86.

[9] 張培培.冷鮮豬肉中主要病原菌檢測(cè)及單增李斯特菌的生長(zhǎng)預(yù)測(cè)模型比較[D].杭州：浙江大學(xué)，2011.

[10] 傅 鵬，李平蘭，周 康，等.冷卻肉中假單胞菌溫度預(yù)測(cè)模型的建立與驗(yàn)證[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2008，24（4）：229-234.

[11] 劉超群，王宏勛，侯溫甫.低溫肉制品微生物控制與預(yù)測(cè)模型應(yīng)用研究進(jìn)展[J].食品科學(xué)，2009，30（21）：481-484.

[12] 李苗云，孫靈霞，周光宏，等.冷卻豬肉不同貯藏溫度的貨架期預(yù)測(cè)模型[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2008，24（4）：235-239.

[13] 殷 雪.低溫禽肉制品（鹵鴨脖）綜合保鮮技術(shù)研究[D].武漢：武漢工業(yè)學(xué)院，2008.

[14]國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局. GB/T 5009.44—2003 肉與肉制品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

[15] LIU F， YANG R Q，LI Y F. Correlations between growth parameters of spoilage microorganisms and shelf-life of pork stored under air and modified atmosphere at -2， 4 and 10 ℃[J].Food Microbiology，2006，23（6）：578-583.

[16] 劉超群，王宏勛，林 睿，等.熱處理單寧酸對(duì)冷鮮豬肉中微生物生長(zhǎng)的抑制作用[J].食品科學(xué)，2011，32（17）：194-198.