真空包裝低鹽發(fā)酵酒糟魷魚貨架期預(yù)測的研究

謝佳妮，何炯靈，方旭波，2*

（1.浙江海洋學院 食品與醫(yī)藥學院，浙江 舟山 316022；2.浙江省水產(chǎn)品加工技術(shù)研究聯(lián)合重點實驗室，浙江 舟山 316022）

酒糟魚作為一種我國傳統(tǒng)水產(chǎn)制品，風味獨特，深受消費者喜愛，但傳統(tǒng)的酒糟魚加工方法由于含鹽量大，不符合人們對健康生活的需要，因此酒糟魚制品的低鹽化是行業(yè)的發(fā)展趨勢[1]。近來，由于受世界性的經(jīng)濟危機影響，國外訂單明顯減少，加上魷魚加工制品品種老化、單一等原因?qū)е卖滛~的內(nèi)需市場沒有很好開發(fā)，舟山地區(qū)的遠洋魷魚原料出現(xiàn)了滯銷現(xiàn)象。鑒于此，許多廠家呼吁盡快進行魷魚的高附加值化技術(shù)研究，開發(fā)出適合中國人口味的、形式多樣的產(chǎn)品，滿足市場的需要。因此本課題組在前期研究了低鹽發(fā)酵酒糟魷魚加工工藝的基礎(chǔ)上，著重對其保藏性進行了研究。

低鹽發(fā)酵酒糟魷魚為一種新型的魷魚加工方法[2]，不僅有利于人們對魷魚食用量的增加，緩解舟山現(xiàn)在魷魚滯銷的現(xiàn)狀，而且可以使魷魚被更多人們所喜愛，能更好的利用海洋資源，同時也滿足了人們對于健康生活的需要，但是酒糟魷魚制作過程中需經(jīng)過鹽漬過程，其鹽濃度也很大程度上決定了酒糟魷魚的保藏性。低鹽發(fā)酵酒糟魷魚在制作過程中降低了其鹽分，這將使其保藏性大大降低，從而不利于儲藏、運輸和銷售。因此，對低鹽發(fā)酵酒糟魷魚的貨架壽命進行準確地預(yù)測，對產(chǎn)品開發(fā)很有必要。

食品的貨架期是指從感官和食用安全的角度分析，食品品質(zhì)保持在消費者可接受程度下的貯藏時間。目前已有學者利用不同的動力學模型對不同的魷魚加工食品的品質(zhì)變化做過了一些研究工作[3-11]，但對酒糟魷魚在貯藏過程中品質(zhì)變化的動力學特性及食品貨架期預(yù)測方面的研究卻少有報道。本實驗通過對酒糟魷魚不同溫度貯藏條件下，菌落總數(shù)、揮發(fā)性鹽基總氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）值變化規(guī)律的研究[12]，應(yīng)用動力學模型建立相關(guān)鮮度指標隨貯藏溫度和時間變化的貨架期預(yù)測模型，為建立酒糟魷魚在流通過程中品質(zhì)變化及剩余貨架期的預(yù)測評估的時間-溫度指示系統(tǒng)提供基礎(chǔ)理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

秘魯魷魚：浙江富振旺食品有限公司；食鹽、糖、黃酒（食品級）：市購；多聚磷酸鹽（分析純）：浙江省遠洋漁業(yè)集團股份有限公司；硫酸、硫酸銅、硫酸鉀、硼酸、氫氧化鈉、鹽酸：國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

GZX-9240 MBE電熱恒溫鼓風干燥箱：上海博迅實業(yè)有限公司；EL303電子天平：梅特勒-托利多儀器上海有限公司；SPX-250B智能生化培養(yǎng)箱：寧波江南儀器廠；BS110電子分析天平：北京賽多利斯天平有限公司；YXQ-SG46-280壓力蒸氣滅菌鍋：上海博迅實業(yè)有限公司；D-8941型真空包裝機：德國Multivac公司；KDN-9140MBE自動定氮儀：上海纖檢儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 酒糟魷魚加工工藝流程

1.3.2 感官評定方法

由10名經(jīng)過訓練的評定員組成感官評價小組，按“咸味、鮮味、酒味、回味、異味、嚼勁、色澤”的順序?qū)悠愤M感官評定，評分結(jié)果以樣品平均分顯示（樣品平均分=總評分/評價員數(shù)）?？傮w接收性的評分是由咸味、鮮味、酒味、回味、異味、嚼勁、色澤評分相加得到。感官評定方法采用100分制評分試驗法。以分數(shù)的高低從感官上反映酒糟魷魚的質(zhì)量評定結(jié)果，當半數(shù)或以上評價員評價結(jié)果為0分時，即為感官拒絕點。具體評定標準見表1。

表1 酒糟魷魚感官評定標準Table 1 Sensory evaluation standards of fermented-grain squid

1.3.3 TVB-N值的檢測

采用半微量凱氏定氮法，隔一段時間測定不同溫度條件下酒糟魷魚的TVB-N值[13]。樣品魷魚除去脂肪，切碎攪勻，稱取約10.0 g，置于錐形瓶中，加100 mL水，不時振搖，浸漬30 min后過濾，濾液置冰箱備用。

消化：加2.5 mL濃硫酸，3.0×10-4mol/L硫酸銅溶液0.4 mL，1.2 g硫酸鉀和數(shù)粒玻璃珠，混勻。置通風柜內(nèi)，加熱煮沸至冒三氧化硫白煙，并使溶液變清，調(diào)節(jié)熱源使繼續(xù)保持煮沸30 min，放冷。用少量水使消解后溶液定量移入半微量定氮蒸餾裝置，其總量不超過30 mL。

蒸餾：加入0.050 mol/L氫氧化鈉溶液10 mL，通入水蒸氣蒸餾，用2%硼酸溶液20 mL吸收蒸出的氨，接取餾出液至50 mL。

吸收液用0.01 mol/L鹽酸標準溶液滴定，以0.2%甲基紅乙醇液和0.1%亞甲藍水溶液臨用時等量混合指示液作指示，終點呈藍紫色，同時做空白試驗。揮發(fā)性鹽基總氮值計算公式如下：

式中：X為樣品中揮發(fā)性鹽基氮的含量，mg/100g；v1為測定用樣液消耗鹽酸或硫酸標準溶液體積，mL；v2為試劑空白消耗鹽酸或硫酸標準溶液體積，mL；N1為鹽酸標準溶液的物質(zhì)的量濃度，mol/L；m1為樣品質(zhì)量，g；14為1 mol/L鹽酸標準溶液1 mL相當?shù)暮量藬?shù)。

1.3.4 細菌總數(shù)的測定

依照國標GB/T 4789.2—2003《食品衛(wèi)生微生物學檢驗菌落總數(shù)測定》方法進行。

1.3.5 貨架壽命實驗

（1）一級動力學模型

食品品質(zhì)改變一般指生產(chǎn)過程中化學物理和微生物的變化，這些變化可用化學反應(yīng)動力學模型進行描述，大多數(shù)與食品有關(guān)的品質(zhì)變化都遵循零級或一級反應(yīng)模式，其中一級反應(yīng)動力學模型[14]應(yīng)用廣泛。

式中：t為食品的貯藏時間，d；B0為食品的初始品質(zhì)指標值（測定菌落總數(shù)時為CFU/g；測定揮發(fā)性鹽基氮時為mg/100g）；B為食品貯藏第t 天時的品質(zhì)指標值，d；k B為食品品質(zhì)變化速率常數(shù)。

（2）Arrhenius方程

在0 ℃、4 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃貯藏條件下可分別得到魷魚的總揮發(fā)性鹽基氮值、微生物菌落總數(shù)值。利用得到的數(shù)據(jù)作圖，確定反應(yīng)級數(shù)，計算反應(yīng)常數(shù)，得到該反應(yīng)的Arrhenius 方程[15]。

式中：k0為指前因子；kB為食品品質(zhì)變化速率常數(shù)；EA為活化能，J/mol；T為絕對溫度，K；R為氣體常數(shù)，8.314 4 J/（mol·K）；k0和EA都是與反應(yīng)系統(tǒng)物質(zhì)本性有關(guān)的經(jīng)驗常數(shù)。

對式（2）取對數(shù)后，上式可轉(zhuǎn)化為：

式中：k0為指前因子；kB為食品品質(zhì)變化速率常數(shù)；EA為活化能，J/mol；T為絕對溫度，K；R為氣體常數(shù)，8.314 4 J/（mol·K）；k0和EA都是與反應(yīng)系統(tǒng)物質(zhì)本性有關(guān)的經(jīng)驗常數(shù)。

在求得不同溫度下的速率常數(shù)后，用lnk B（1/T）作圖可得一直線，由直線斜率（-EA/R）可求得反應(yīng)活化能EA，由截距可求得指前因子k0。Arrhenius關(guān)系式的主要價值在于可以在高溫（1/T）條件下借助貨架期加速試驗獲得數(shù)據(jù)，然后用外推法求得在較低溫度條件下的貨架壽命。

（3）魷魚貨架期預(yù)測模型建立

用一級化學反應(yīng)動力學模型對不同貯藏溫度下魷魚的TVB-N值、菌落總數(shù)進行回歸分析，即可獲得魷魚在不同貯藏溫度條件下不同鮮度指標的貨架期。

式中：B0為食品的初始品質(zhì)指標值（測定菌落總數(shù)時為CFU/g；測定揮發(fā)性鹽基氮時為mg/100g）；B為食品貯藏第t天時的品質(zhì)指標值，d；k0為指前因子；EA為活化能，J/mol；T為絕對溫度，K；R為氣體常數(shù)，8.314 4 J/（mol·K）；k0和EA都是與反應(yīng)系統(tǒng)物質(zhì)本性有關(guān)的經(jīng)驗常數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同貯藏溫度下酒糟魷魚TVB-N貯藏時間關(guān)系分析

圖1 不同貯藏溫度下魷魚的T-VBN 含量變化Fig.1 Effect of storage temperature on T-VBN content of fermented-grain squid

總揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）包括的主要化合物有氨類、胺類等堿性含氮物質(zhì)，在許多的魚類中TVB-N水平與鮮度感官評價之間有相當高的相關(guān)性，因此被廣泛用作魚類新鮮度指標[16]。

由于魷魚的生理習性關(guān)系，魷魚的體內(nèi)存在著大量的氯化銨（NH4Cl）。魷魚體內(nèi)沒有類似氣泡的結(jié)構(gòu)，即魷魚不是控制氣泡來控制上浮還是下沉的。由于NH4Cl的密度比海水小，魷魚將NH4+濃縮于體內(nèi)，就可以懸浮在水里而無需消耗大量的能量。如果沒有大量的NH4Cl在體內(nèi)，魷魚在游動的時候就會沉入水底。這就是魷魚體內(nèi)的揮發(fā)性鹽基總氮含量遠高于一般魚類的原因[17]。酒糟魷魚在不同貯藏溫度下TVB-N值的變化如圖1所示。

由圖1可知，整個貯藏期間魷魚TVB-N值隨著時間的增加不斷上升。同時，在不同貯藏溫度下魷魚的TVB-N 值隨著貯藏溫度的升高而升高，這主要是由于較高的溫度會加快微生物繁殖速度和內(nèi)源蛋白酶的活性，從而使得肉蛋白質(zhì)分解速率加快，因此表現(xiàn)為較高的TVB-N值。

2.2 不同貯藏溫度下酒糟魷魚總菌落數(shù)-貯藏時間關(guān)系分析

微生物是影響水產(chǎn)品品質(zhì)的一個重要因素，如圖2所示，可見在不同的貯藏溫度下，酒糟魷魚的菌落總數(shù)有著明顯的變化，并且變化趨勢與不同貯藏溫度下的酒糟魷魚的TVB-N值相同。由實驗數(shù)據(jù)得，微生物的生長速率與貯藏溫度呈正比，貯藏溫度越高，微生物生長越快。并且，隨著貯藏時間的延長，不同貯藏溫度下酒糟魷魚的菌落總數(shù)都迅速增加。國標[18]要求魷魚的菌落總數(shù)＜30 000 CFU/g，即菌落總數(shù)對數(shù)值＜4.48。

圖2 不同貯藏溫度下魷魚菌落總數(shù)變化Fig.2 Effect of storage temperature on total bacterial count of fermented-grain squid

由圖2可知，貯藏溫度為40 ℃時，酒糟魷魚的菌落總數(shù)變化最明顯，貯藏36 d后，其菌落總數(shù)已達6.200×106CFU/g，超過國家標準。然而，隨著貯藏溫度的下降，酒糟魷魚菌落總數(shù)的漲幅也逐漸趨向緩慢。貯藏溫度為0 ℃時，酒糟魷魚在第108天時，菌落總數(shù)為650.0 CFU/g，其增值為初始值的5 倍。而在30 ℃條件下的魷魚貯藏54 d 后，其總菌落數(shù)為1.010×107CFU/g，其增值為初始值的8.780×104倍。

2.3 不同貯藏溫度下酒糟魷魚感官品質(zhì)-貯藏時間關(guān)系分析

感官評價是描述酒糟魷魚品質(zhì)變化的一項綜合性評估。貯藏初期的酒糟魷魚，表面肉質(zhì)緊致、色澤均一、香氣濃郁、咀嚼性好，此時感官表現(xiàn)為良好。隨著貯藏時間的邊長，肌漿中的內(nèi)源蛋白酶分解魚肉蛋白產(chǎn)生氨氣、胺類等堿性含氮物質(zhì)，使TVB-N值上升，并且微生物以蛋白質(zhì)為營養(yǎng)物質(zhì)生長繁殖，進一步產(chǎn)生胞外蛋白酶，促使蛋白質(zhì)分解，進一步促使TVB-N值上升。在此過程中，魚肉組織呈酸性，組織軟化，色澤暗淡，呈現(xiàn)強烈的腥味和氨味，原有的香味消失，感官品質(zhì)逐漸變差。不同貯藏溫度條件下酒糟魷魚感官品質(zhì)變化如圖3所示。

圖3 魷魚在不同貯藏溫度下的感官評分Fig.3 Sensory evaluation score at different temperatures

由圖3可知，隨著貯藏溫度的升高和貯藏時間的延長，感官評分下降趨勢明顯。貯藏在0 ℃條件下的酒糟魷魚，在第108 天時，魷魚的感官品質(zhì)仍為“較好”，而貯藏在40 ℃條件下的酒糟魷魚在第36 天感官品質(zhì)已經(jīng)為“差”。貯藏在20 ℃、30 ℃、40 ℃條件下貯藏的酒糟魷魚感官變化的速率依次減慢。感官品質(zhì)與酒糟魷魚在不同貯藏溫度下的理化值的變化趨勢相同。

2.4 低鹽發(fā)酵酒糟魷魚貯藏過程中品質(zhì)變化的動力學模型

酒糟魷魚在貯藏過程中品質(zhì)的變化可以用一級化學反應(yīng)動力學模型來描述[19]，而反應(yīng)速率常數(shù)k B是溫度的函數(shù)，因此酒糟魷魚在不同貯藏溫度下的貨架壽命可以運用Arrhenius 方程預(yù)測[20]。由回歸得到的反映酒糟魷魚貯藏過程中新鮮度變化的指標見表2。由表2可知，所有方程的R2值均＞0.9，說明總體線性關(guān)系較好，因此該方程相關(guān)性顯著[21]。生化反應(yīng)速率與貯藏溫度呈正比，貯藏溫度越高，生化反應(yīng)速度越快。因此，隨著貯藏時間的延長TVB-N值、菌落總數(shù)值急劇上升，感官值下降。由式（2）得到貯藏于不同溫度條件下酒糟魷魚的菌落總數(shù)、TVB-N值變化的活化能（EA）分別為71.26 kJ/mol、68.86 kJ/mol。指前因子（k0）分別為3.987×103、2.159×103。由此根據(jù)式（4）得到酒糟魷魚的菌落總數(shù)，TVB-N值的貨架期預(yù)測模型。

菌落總數(shù)貨架期預(yù)測模型：

式中：BTVC為貯藏一定時間后酒糟魷魚的菌落總數(shù)測定值，CFU/g；BTVC0為酒糟魷魚的菌落總數(shù)初始測定值，CFU/g；T為絕對溫度，K；R為氣體常數(shù)，8.314 4 J/（mol·K）。

總揮發(fā)性鹽基氮貨架期預(yù)測模型：

式中：BTVB-N為貯藏一定時間后TVB-N測定值，mg/100g；BTVB-N0為酒糟魷魚的TVB-N的初始測定值，mg/100g；T為絕對溫度，K；R為氣體常數(shù)，8.314 4 J/（mol·K）。

表2 酒糟魷魚在不同貯藏溫度下品質(zhì)變化的動力學模型參數(shù)Table 2 Kinetic model parameters of fermented squid at different storage temperature

由表2可知，根據(jù)所得到的酒糟魷魚貨架期預(yù)測模型，當酒糟魷魚的貯藏溫度、初始鮮度品質(zhì)值及終點鮮度品質(zhì)控制值被確定后，即可獲得的貯藏時間。另外，也可以通過確定酒糟魷魚的貯藏溫度、魷魚初始鮮度品質(zhì)值及貯藏時間，獲得在貯藏一定時間后的鮮度品質(zhì)。

2.5 貨架壽命的動力學模型驗證和預(yù)測

將魷魚在4 ℃和20 ℃進行貯藏時，用貨架期實測值驗證貨架期預(yù)測模型的準確度，將鮮度指標品質(zhì)（菌落總數(shù)、TVB-N 值）超過鮮度指標時作為貨架壽命的終點。表3為4 ℃和20 ℃貯藏條件下，酒糟魷魚的菌落總數(shù)、揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）、貨架期實測值與貨架期預(yù)測模型得到的預(yù)測值的比較。

表3 酒糟魷魚在4 ℃和20 ℃貯藏下貨架期指標的預(yù)測值和實測值Table 3 Predict value and measured value of fermented-grain squid shelf life indicators at 4°C and 20°C

由表3可知，應(yīng)用本研究建立的酒糟魷魚貨架期預(yù)測模型所獲得貨架期預(yù)測值準確率在±10%以內(nèi)，根據(jù)此模型可以對酒糟魷魚的貨架期進行反推，即可快速可靠地實時預(yù)測0～40 ℃貯藏條件下酒糟魷魚的貨架壽命。

3 結(jié)論

貨架壽命對于消費者的健康和安全，對于食品生產(chǎn)廠商的信譽至關(guān)重要。本實驗用揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）作為低鹽發(fā)酵酒糟魷魚品質(zhì)變化和貨架壽命的指示指標，建立TVB-N與貯藏時間之間的一級動力學方程、TVB-N變化速率常數(shù)k與貯藏溫度之間的Arrhenius方程，從而能夠預(yù)測某一貯藏溫度下低鹽發(fā)酵酒糟魷魚食品的貨架壽命和保藏性，預(yù)測結(jié)果與真實值之間能較好地符合。

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