玉米薄餅貯藏品質(zhì)分析及貨架期預(yù)測(cè)模型建立

曹 勇，張隋鑫，許秀穎，趙城彬，吳玉柱，張 浩，劉景圣

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，小麥和玉米深加工國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，吉林 長(zhǎng)春 130118）

營(yíng)養(yǎng)美味玉米主食的研究與開(kāi)發(fā)對(duì)我國(guó)糧食產(chǎn)業(yè)和食品工業(yè)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義[1]，對(duì)玉米食品的新技術(shù)[2]、加工工藝[3]、成分變化[4-5]等領(lǐng)域的深入研究可為玉米主食產(chǎn)業(yè)發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。玉米餅類(lèi)食品具有悠久的歷史，以玉米和小麥粉為主要原料，輔以豆粉或薯粉，糖、油脂及其他材料，經(jīng)調(diào)粉（漿）、成型、蒸或煎烤等工藝制成。玉米餅制品種類(lèi)豐富，按照加工工藝及產(chǎn)品特性不同，分為發(fā)酵玉米餅、黏餅、筋餅、煎餅、玉米餅干等。玉米粉糊化溫度高（62～72 ℃）、黏性較大，其淀粉中直鏈淀粉含量較高，易回生。因玉米自身理化特性，其在口感、加工及貯藏方面存在不良影響，如何提高玉米食品的品質(zhì)并延長(zhǎng)其貨架期是當(dāng)下亟待解決的問(wèn)題。

來(lái)自食品自身及環(huán)境中的物理、化學(xué)、微生物、生物化學(xué)等諸多因素會(huì)導(dǎo)致食品在貯藏過(guò)程中發(fā)生品質(zhì)劣變[6]。研究食品貯藏品質(zhì)變化可為保障食品安全提供重要的理論基礎(chǔ)。影響淀粉類(lèi)食品貨架期的主要原因是水分狀態(tài)及遷移、微生物生長(zhǎng)及回生。張婉等[7]研究了貯藏溫度對(duì)鮮熟面條感官品質(zhì)、pH值、彈性、黏聚性、菌落總數(shù)的影響，篩選出有效的貨架期預(yù)測(cè)指標(biāo)，根據(jù)鮮熟面在不同溫度貯藏下菌落總數(shù)的變化情況，建立鮮熟面的貨架期預(yù)測(cè)模型。Ai Jing等[8]研究了大米蒸糕在貯藏過(guò)程中，食品添加劑對(duì)米糕回生及水分分布的影響，結(jié)果表明可溶性膠體的抗老化機(jī)制與食品水分含量有關(guān)。胡云峰等[9]運(yùn)用Arrhenius方程，以碘藍(lán)值為預(yù)測(cè)指標(biāo)，建立了不同溫度下鮮濕米線(xiàn)的貨架期預(yù)測(cè)模型。化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型是表征食品在貯藏過(guò)程中品質(zhì)變化的有利工具，研究表明，以理化指標(biāo)、微生物指標(biāo)或感官指標(biāo)作為評(píng)定食品品質(zhì)的關(guān)鍵因子建立的動(dòng)力學(xué)模型可反映食品品質(zhì)的變化情況，進(jìn)而有效預(yù)測(cè)食品的貨架期[10-12]。

韌性薄餅的特點(diǎn)是韌性大，具有拉伸性，柔軟而筋道，可以包裹其他食材，具有廣闊的市場(chǎng)前景。本實(shí)驗(yàn)以自制韌性玉米薄餅為研究對(duì)象，采用色差分析、差示掃描量熱（differential scanning calorimetry，DSC）法及質(zhì)構(gòu)分析（texture profile analysis，TPA）對(duì)玉米薄餅在貯藏過(guò)程中理化指標(biāo)、微生物生長(zhǎng)規(guī)律和產(chǎn)品的貨架期進(jìn)行研究，以期確定貯藏溫度對(duì)餅貯藏品質(zhì)的影響，并根據(jù)預(yù)測(cè)的微生物學(xué)模型，建立貨架期預(yù)測(cè)模型，進(jìn)一步預(yù)測(cè)產(chǎn)品的貨架期，為韌性玉米薄餅貯藏過(guò)程中的品質(zhì)變化提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玉米粉、小麥粉均為市售。

胰蛋白胨、瓊脂 英國(guó)Oxoid公司；酵母浸膏、月桂基硫酸鹽胰蛋白胨肉湯 青島高科技工業(yè)園海博生物技術(shù)有限公司；硫代硫酸鈉、葡萄糖、無(wú)水乙酸鈉、碘化鉀、碘 天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司；三氯甲烷、氫氧化鉀、濃鹽酸、硫酸、異丙醇、冰乙酸 北京化工廠(chǎng)。

1.2 儀器與設(shè)備

RVA-TecMasterTM快速黏度分析儀 澳大利亞Perten公司；Q2000 DSC儀 美國(guó)TA公司；40型全自動(dòng)壓餅機(jī)邢臺(tái)市金聚豐機(jī)械廠(chǎng)；CM-5色差儀 日本柯尼卡美能達(dá)公司；TA.XT Plus食品物性測(cè)定儀 英國(guó)Stable Micro Systems公司；HWS恒溫恒濕培養(yǎng)箱 寧波東南儀器有限公司；DSX-2803高壓蒸汽滅菌器 上海申安醫(yī)療器械廠(chǎng)。

1.3 方法

1.3.1 玉米薄餅制備工藝

玉米薄餅制備工藝參照傳統(tǒng)筋餅的制作方法，采用上下同時(shí)加熱型全自動(dòng)壓餅機(jī)壓制而成。玉米粉經(jīng)預(yù)糊化和發(fā)酵（加入玉米粉質(zhì)量60%的沸水進(jìn)行熱燙預(yù)糊化，攪拌均勻，密封，30 ℃發(fā)酵2 h）→加入小麥粉（m（玉米粉）∶m（小麥粉）＝2∶3）→加水混勻（料水比5∶3）→攪拌揉制（10 min）→成型（每個(gè)面團(tuán)為30 g）→熟制（140 ℃、20 s）→室溫冷卻→包裝（無(wú)菌無(wú)塵環(huán)境下，常壓密封）→成品。

所得成品圓型韌性玉米薄餅，水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（14±2）%、厚度為（1.2±0.2）mm、韌性為（1 220.0±5.5）g。樣品分別于4、25、40 ℃溫度條件下存放，每隔2 d取樣，進(jìn)行測(cè)定。

1.3.2 感官評(píng)定

由食品科學(xué)專(zhuān)業(yè)教師和研究生共15 人，經(jīng)過(guò)培訓(xùn)組成感官評(píng)價(jià)小組，對(duì)樣品的色澤、口感、氣味3 個(gè)指標(biāo)進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。所有指標(biāo)分為“好”、“較好”和“差”3 個(gè)等級(jí)，感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 玉米薄餅感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Criteria of sensory assessment of corn pancakes

1.3.3 理化指標(biāo)測(cè)定

水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定參照GB 5009.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》[13]。

酸值測(cè)定參照GB 5009.229—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中酸價(jià)的測(cè)定》[14]的方法。

樣品過(guò)氧化值測(cè)定參照GB 5009.227—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中過(guò)氧化值的測(cè)定》[15]的方法。

1.3.4 微生物指標(biāo)測(cè)定

菌落總數(shù)參照GB 4789.2—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué) 檢驗(yàn)菌落總數(shù)測(cè)定》[16]的方法測(cè)定，結(jié)果用lg（CFU/g）表示。

大腸菌群總數(shù)參照GB 4789.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 大腸菌群計(jì)數(shù)》[17]的方法測(cè)定。

1.3.5 色值測(cè)定

利用色差儀測(cè)定樣品色值，記錄L*、a*、b*值的變化。L*值代表亮度（0代表黑色，100代表白色），a*值代表紅綠度（+代表紅色，－代表綠色），b*值代表黃藍(lán)度（+代表黃色增加，－代表藍(lán)色）。

1.3.6 老化特性測(cè)定

通過(guò)DSC儀分析淀粉重結(jié)晶程度。稱(chēng)取10.00 mg樣品，裝入鋁盤(pán)內(nèi)密封，以10 ℃/min進(jìn)行掃描，掃描溫度范圍為20～110 ℃。

1.3.7 質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定

采用食品物性測(cè)定儀的TPA模式進(jìn)行餅的質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定，將玉米薄餅樣品置于模具中央，旋緊螺絲固定樣品。通過(guò)兩次沖壓，利用HDP/TPB探頭進(jìn)行樣品延展性和韌性的測(cè)定。測(cè)前速率1.0 mm/s、測(cè)試速率1.0 mm/s、測(cè)后速率10.0 mm/s、測(cè)試距離40 mm、觸發(fā)力5 g。

1.3.8 玉米薄餅貨架期預(yù)測(cè)模型建立

1.3.8.1 微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型（一級(jí)模型）

根據(jù)貯藏在4、25、40 ℃條件下玉米薄餅的菌落總數(shù)，采用Gompertz方程（式（1））描述微生物生長(zhǎng)變化，進(jìn)行非線(xiàn)性回歸分析[18]。

式中：N（t）為t時(shí)刻樣品菌落總數(shù)（lg（CFU/g））；N0為初始的樣品菌落總數(shù)（lg（CFU/g））；λ為延滯時(shí)間/d；μmax為最大比生長(zhǎng)速率/d－1；α為總生長(zhǎng)量，是最大菌落總數(shù)與初始菌落總數(shù)差值（lg（CFU/g））。

1.3.8.2 溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)影響模型（二級(jí)模型）

用Belehradek方程，即平方根方程描述溫度對(duì)菌落總數(shù)生長(zhǎng)的影響[19]，具體見(jiàn)式（2）、（3）。

式中：μmax為最大生長(zhǎng)速率/d－1；λ為延滯時(shí)間/d；T為溫度/℃；bμ、bλ為回歸直線(xiàn)的斜率；Tminμ、Tminλ為假設(shè)概念，指理論上微生物細(xì)胞能夠代謝的最低溫度/℃。

1.3.8.3 模型可靠性驗(yàn)證

應(yīng)用建立的微生物動(dòng)力學(xué)模型求得貯藏在4、25、40 ℃環(huán)境下樣品貨架期的預(yù)測(cè)值，與實(shí)驗(yàn)實(shí)際值比較，采用偏差因子（bias factor，Bf）和準(zhǔn)確因子（accuracy factor，Af）來(lái)評(píng)價(jià)菌落總數(shù)生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型的可靠性，Bf和Af分別按式（4）、（5）進(jìn)行計(jì)算[20-21]。

式中：N實(shí)測(cè)是實(shí)驗(yàn)測(cè)得的微生物的數(shù)量；N預(yù)測(cè)是應(yīng)用微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型中得到的與N實(shí)測(cè)同一時(shí)間的微生物數(shù)量；n為實(shí)驗(yàn)次數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理

實(shí)驗(yàn)均重復(fù)3 次，利用SPSS 22.0軟件通過(guò)單因素方差分析比較差異顯著性，P＜0.05為差異顯著，數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。利用Origin Pro 8.5軟件作圖與模型擬合。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米薄餅貨架期品質(zhì)指標(biāo)變化

2.1.1 感官評(píng)價(jià)分析結(jié)果

圖1 不同溫度貯藏玉米薄餅感官評(píng)分變化Fig.1 Changes in sensory score of samples under different storage temperatures

由圖1可知，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，玉米薄餅感官評(píng)分呈下降趨勢(shì)，即玉米薄餅的感官品質(zhì)逐漸降低。其中，在4 ℃貯藏條件下，樣品的感官評(píng)分下降速率緩慢，在14 d的貯藏過(guò)程中保持了較好的感官品質(zhì)。在25 ℃和40 ℃貯藏條件下，感官評(píng)分下降速率加快。感官品質(zhì)的下降主要由微生物活動(dòng)、自身組分變化、水分遷移等原因引起。當(dāng)感官評(píng)分降至60 分時(shí)，即認(rèn)為不適宜食用，達(dá)到保質(zhì)期限值。

2.1.2 酸值分析結(jié)果

圖2 不同溫度貯藏玉米薄餅酸值變化Fig.2 Changes in acid value of samples under different storage temperatures

酸值是用來(lái)表示脂質(zhì)水解酸敗程度的指標(biāo)，酸值越高表示脂質(zhì)水解產(chǎn)生游離脂肪酸含量越高。貯藏過(guò)程中較高的溫度對(duì)脂肪的水解有一定的促進(jìn)作用，會(huì)產(chǎn)生較多的游離脂肪酸；因此貯藏溫度越高，酸值變化越大[22-23]。如圖2所示，玉米薄餅酸值均隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增大，在4 ℃條件下貯藏，玉米薄餅的酸值上升速率最小。貯藏14 d時(shí)，25、40 ℃條件下玉米薄餅酸值分別達(dá)到2.03、2.75 mg/g。在貯藏時(shí)間內(nèi)，玉米薄餅酸值一直低于GB 7099—2015《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 糕點(diǎn)、面包》[24]中對(duì)糕點(diǎn)等食品酸值規(guī)定的食品安全限量要求（5 mg/g）。

2.1.3 過(guò)氧化值分析結(jié)果

圖3 不同溫度貯藏玉米薄餅過(guò)氧化值的變化Fig.3 Changes in POV of samples under different storage temperatures

通過(guò)測(cè)定脂肪過(guò)氧化值，可以判定其氧化變質(zhì)的程度[25]。如圖3所示，4 ℃貯藏條件下，玉米薄餅的過(guò)氧化值增加的幅度最小。而在25 ℃和40 ℃貯藏條件下，玉米薄餅過(guò)氧化值隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增大。在40 ℃貯藏14 d時(shí)，玉米薄餅的過(guò)氧化值達(dá)0.18 g/100 g。隨貯藏溫度的升高，油脂反應(yīng)的速率加快，促進(jìn)了脂肪的氧化。在不同溫度下貯藏14 d時(shí)，玉米薄餅的過(guò)氧化值均小于GB 7099—2015[24]中對(duì)糕點(diǎn)等食品過(guò)氧化值規(guī)定的食品安全限量要求（0.25 g/100 g）。

2.1.4 菌落總數(shù)和大腸桿菌分析結(jié)果

圖4 不同貯藏溫度玉米薄餅菌落總數(shù)的變化Fig.4 Changes in total number of bacterial colonies in samples under different storage temperatures

玉米薄餅含有豐富的營(yíng)養(yǎng)，同時(shí)水分含量較高。貯藏時(shí)微生物大量生長(zhǎng)繁殖，從而導(dǎo)致其貨架期縮短。隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)和溫度升高，菌落總數(shù)增加[26]。如圖4所示，在不同貯藏溫度下玉米薄餅樣品的菌落總數(shù)隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)，25 ℃和40 ℃條件下，菌落總數(shù)增長(zhǎng)較快。40 ℃貯藏6 d時(shí)，玉米薄餅的菌落總數(shù)已經(jīng)達(dá)到4.90（lg（CFU/g））。25 ℃貯藏10 d時(shí)，玉米薄餅的菌落總數(shù)達(dá)到4.98（lg（CFU/g））。4 ℃下，菌落總數(shù)增長(zhǎng)最為緩慢，14 d時(shí)達(dá)到2.51（lg（CFU/g）），未達(dá)到GB 7099—2015[24]規(guī)定的糕點(diǎn)安全限量（5（l g（C F U/g）））。而在25 ℃和40 ℃下分別貯藏10 d和6 d時(shí)，菌落總數(shù)接近GB 7099—2015[24]的規(guī)定的食品安全限量要求。因?yàn)榘b條件對(duì)菌落總數(shù)存在較大影響，所以本實(shí)驗(yàn)中，為避免空氣中細(xì)菌污染薄餅，餅的生產(chǎn)和包裝環(huán)境達(dá)到商業(yè)無(wú)菌無(wú)塵的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。本實(shí)驗(yàn)中，玉米薄餅在4、25、40 ℃條件下貯藏的整個(gè)過(guò)程中均未檢出大腸菌群。

2.1.5 色值分析結(jié)果

色澤是食品的主要質(zhì)量指標(biāo)。如表2所示，隨貯藏時(shí)間延長(zhǎng)，玉米薄餅L*值和a*值均呈下降趨勢(shì)，b*值呈上升趨勢(shì)，即樣品的整體色澤加深。色值變化主要是淀粉的老化、脂肪氧化及微生物生長(zhǎng)所導(dǎo)致的[27]。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，淀粉發(fā)生老化現(xiàn)象，水分子局部析出，從而阻礙了表面對(duì)光的反射，致使光的反射率下降，亮度降低；微生物也開(kāi)始生長(zhǎng)，霉菌、酵母菌會(huì)在餅的內(nèi)部及表面滋生，導(dǎo)致面片表面出現(xiàn)綠色斑點(diǎn)；同時(shí)玉米薄餅中組分也會(huì)發(fā)生褐變反應(yīng)，導(dǎo)致餅變暗、變褐，色澤向綠色和黃色發(fā)展。

表2 不同貯藏溫度玉米薄餅L*值、a＊值和b*值Table 2L*,a* andb* values of corn pancakes under different storage temperatures

2.1.6 熱特性分析結(jié)果

運(yùn)用DSC技術(shù)可以對(duì)淀粉制品的回生老化程度進(jìn)行測(cè)定。凝膠在溫度掃描過(guò)程中會(huì)有不同程度的吸熱及放熱現(xiàn)象，淀粉凝膠結(jié)晶度增加，代表其回生程度增大[28]。在不同貯藏溫度下，對(duì)玉米薄餅熱力學(xué)參數(shù)的變化進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如表3所示。貯藏時(shí)間對(duì)重結(jié)晶淀粉的熱特性有顯著影響，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，玉米薄餅的重結(jié)晶融化起始溫度t0、最高溫度tp、終止溫度tm和老化焓ΔH呈升高趨勢(shì)，是因?yàn)樵谫A藏過(guò)程中，樣品中淀粉分子逐漸老化回生，增強(qiáng)了淀粉分子內(nèi)部有序性的結(jié)晶，融化淀粉重結(jié)晶所需的老化焓越來(lái)越高，導(dǎo)致了ΔH的升高，其在4 ℃下由第0天的0.9 J/g增加到第14天的4.28 J/g。

2.1.7 質(zhì)構(gòu)特性分析結(jié)果

圖5 不同貯藏溫度玉米薄餅質(zhì)構(gòu)特性變化Fig.5 Changes in texture properties of samples under different storage temperatures

質(zhì)構(gòu)特性測(cè)試常與感官評(píng)價(jià)相結(jié)合，能夠減少感官評(píng)價(jià)的主觀誤差，是目前評(píng)價(jià)食品品質(zhì)的一種重要方法。淀粉基食品在貯藏過(guò)程中易發(fā)生老化現(xiàn)象，在貯藏過(guò)程中質(zhì)構(gòu)特性的變化與淀粉的老化有一定的關(guān)系[29]。由圖5可知，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，玉米薄餅的韌性及延展性呈下降趨勢(shì)。在貯藏14 d的過(guò)程中，40、25、4 ℃條件下玉米薄餅韌性分別下降了55.35%、34.82%、19.96%，延展性分別下降了15.36%、12.40%、5.50%。韌性和延展性明顯下降是由于在貯藏期內(nèi)，玉米薄餅中微生物生長(zhǎng)、淀粉的老化、水分的析出破壞了玉米薄餅內(nèi)面筋蛋白與淀粉分子形成的空間結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致玉米薄餅質(zhì)構(gòu)特性的變化，使其隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)韌性和延展性降低。而隨著貯藏溫度的升高，餅的韌性與延展性下降幅度加大。這是由于隨著貯藏溫度的升高，餅中的許多酶促和非酶促化學(xué)反應(yīng)速率及微生物生長(zhǎng)速率均加快，其導(dǎo)致面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)物理性破壞。結(jié)合感官評(píng)價(jià)，玉米薄餅韌性低于600 g、延展性低于55 mm時(shí)即認(rèn)為不適宜食用，到達(dá)保質(zhì)期限值。

2.2 貨架期預(yù)測(cè)模型構(gòu)建結(jié)果

玉米薄餅含有豐富的營(yíng)養(yǎng)和較高的水分，因此，在貯藏過(guò)程中易腐敗變質(zhì)。為了實(shí)現(xiàn)玉米薄餅工業(yè)化生產(chǎn)，建立其貨架期預(yù)測(cè)模型是非常必要的?？梢酝ㄟ^(guò)貨架期預(yù)測(cè)模型對(duì)玉米薄餅的保質(zhì)期進(jìn)行預(yù)測(cè)，防止食品安全事件的發(fā)生。通過(guò)對(duì)玉米薄餅不同溫度下各指標(biāo)變化研究可知，貯藏期內(nèi)玉米薄餅的酸值與過(guò)氧化值較低。而色值變化、質(zhì)構(gòu)特性和感官評(píng)分均與微生物生長(zhǎng)密切相關(guān)，25 ℃和40 ℃下分別貯藏10 d和6 d時(shí)菌落總數(shù)接近安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，此時(shí)酸值、過(guò)氧化值和質(zhì)構(gòu)這3 種相關(guān)指標(biāo)均未超出保質(zhì)期限值。根據(jù)相關(guān)性分析結(jié)果，本實(shí)驗(yàn)以菌落總數(shù)為貨架期預(yù)測(cè)指標(biāo)，通過(guò)研究貯藏溫度對(duì)玉米薄餅菌落總數(shù)生長(zhǎng)的影響，利用Gompertz方程來(lái)擬合微生物的生長(zhǎng)曲線(xiàn)，進(jìn)而結(jié)合平方根模型，建立并驗(yàn)證玉米薄餅的貨架期預(yù)測(cè)模型。其中，Gompertz方程用于描述食品在貯藏期內(nèi)微生物的生長(zhǎng)情況，利用延滯時(shí)間λ、最大比生長(zhǎng)速率μmax、總生長(zhǎng)量α這3 個(gè)主要參數(shù)對(duì)微生物生長(zhǎng)進(jìn)行預(yù)測(cè)，建立一級(jí)模型。二級(jí)模型采用平方根模型。平方根方程被廣泛應(yīng)用在溫度如何影響微生物生長(zhǎng)的研究中，是根據(jù)微生物的生長(zhǎng)速率或延滯時(shí)間倒數(shù)的平方根與溫度之間存在的線(xiàn)性關(guān)系而建立的預(yù)測(cè)模型。

2.2.1 玉米薄餅貯藏期間品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性分析結(jié)果

Pearson相關(guān)系數(shù)越大，說(shuō)明兩者之間的相關(guān)性越大，由表4可知，不同貯藏溫度下，玉米薄餅的感官評(píng)分與各理化指標(biāo)之間的Pearson相關(guān)系數(shù)均大于0.9，說(shuō)明指標(biāo)間相關(guān)性較好。且不同貯藏溫度下玉米薄餅的感官評(píng)分與過(guò)氧化值、酸值、菌落總數(shù)、b*值呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），與韌性、延展性、L*值、a*值呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）。因此，在玉米薄餅貯藏期內(nèi)上述指標(biāo)可以在一定程度上反映餅貨架期品質(zhì)特性的變化。

在3 種貯藏溫度條件下，規(guī)定當(dāng)餅滿(mǎn)足菌落總數(shù)接近5（lg（CFU/g））、感官評(píng)分低于60、韌性低于600 g、延展性低于55 mm這4 種條件之一時(shí)，不宜食用。研究結(jié)果表明，玉米薄餅的菌落總數(shù)達(dá)到5（lg（CFU/g））時(shí)（即25 ℃下貯藏10 d、40 ℃下貯藏6 d，4 ℃下整個(gè)過(guò)程中均未達(dá)到），其他指標(biāo)均在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)。同時(shí)，菌落總數(shù)與感官評(píng)分之間具有極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，4、25、40 ℃下相關(guān)系數(shù)分別為0.983、0.985、0.992，因此把菌落總數(shù)作為玉米薄餅品質(zhì)變化和貨架期動(dòng)力學(xué)預(yù)測(cè)模型的關(guān)鍵因素，即菌落總數(shù)為5（lg（CFU/g））時(shí)玉米薄餅的貨架期達(dá)到終點(diǎn)。

表4 玉米薄餅各品質(zhì)指標(biāo)間相關(guān)性分析結(jié)果Table 4 Correlation coefficients between physicochemical indices and sensory score

2.2.2 菌落總數(shù)生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型

2.2.2.1 菌落總數(shù)生長(zhǎng)曲線(xiàn)和動(dòng)力學(xué)模型

圖6 菌落總數(shù)的生長(zhǎng)曲線(xiàn)和動(dòng)力學(xué)模型Fig.6 Kinetic curve and model for total viable count growth

圖6 為玉米薄餅分別在4、25 ℃和40 ℃貯藏條件下得到的菌落總數(shù)，利用Gompertz方程計(jì)算擬合和預(yù)測(cè)微生物生長(zhǎng)曲線(xiàn)和模型。結(jié)果表明，Gompertz方程可以很好地描述本實(shí)驗(yàn)中的微生物生長(zhǎng)曲線(xiàn)，在不同溫度條件下得到的微生物生長(zhǎng)模型的方程為：y4℃＝1.398+4.973exp[－exp（1.829－0.103x）]，R2＝0.978；y25℃＝1.398+4.992exp[－exp（1.217－0.224x）]，R2＝0.989。y40℃＝1.398+4.980exp[－exp（1.091－0.383x）]，R2＝0.992。

2.2.2.2 菌落總數(shù)生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)

表5 菌落總數(shù)生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)Table 5 Kinetic parameters for total viable count growth

表5為不同溫度條件下菌落總數(shù)生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)，隨著貯藏溫度的升高，最大比生長(zhǎng)速率μmax呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。在低溫貯藏時(shí)，菌落總數(shù)的生長(zhǎng)緩慢，延滯時(shí)間λ較長(zhǎng)，隨著溫度的升高，最大比生長(zhǎng)速率μmax逐漸增大，延滯時(shí)間λ逐漸縮短。從擬合結(jié)果可知，決定系數(shù)R2均大于0.97。因此，模型可以用于預(yù)測(cè)玉米薄餅貯藏過(guò)程中菌落總數(shù)的變化。

2.2.3 溫度對(duì)菌落總數(shù)生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)的影響模型

圖7 Belehradek方程描述溫度與μmax的關(guān)系Fig.7 Relationship between temperature and maximum growth rate fitted to Belehradek model

通過(guò)Gompertz模型可以較好地預(yù)測(cè)菌落總數(shù)的生長(zhǎng)，但是對(duì)于溫度如何影響微生物生長(zhǎng)未進(jìn)行描述。在0～40 ℃溫度條件下，根據(jù)平方根模型研究溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)參數(shù)的影響，認(rèn)為生長(zhǎng)速率或延滯時(shí)間倒數(shù)的平方根與溫度之間存在線(xiàn)性關(guān)系[27]。應(yīng)用平方根方程描述的溫度與生長(zhǎng)速率關(guān)系如圖7所示，生長(zhǎng)速率隨溫度的上升逐漸增大，溫度與生長(zhǎng)速率的平方根呈良好的線(xiàn)性關(guān)系，方程為：R2＝0.986。

應(yīng)用平方根模型描述的溫度與延滯時(shí)間的關(guān)系見(jiàn)圖8，溫度與延滯時(shí)間倒數(shù)的平方根呈良好的線(xiàn)性關(guān)系，延滯時(shí)間隨溫度上升逐漸減小，具體關(guān)系的方程為：（R2＝0.902）。表明平方根模型可以較好地描述玉米薄餅中微生物的生長(zhǎng)參數(shù)隨貯藏溫度的變化規(guī)律。

圖8 Belehradek方程描述溫度與延滯時(shí)間的關(guān)系Fig.8 Relationship between temperature and lag phase fitted to Belehradek model

2.2.4 菌落總數(shù)生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型驗(yàn)證和可靠性評(píng)價(jià)

表6 菌落總數(shù)生長(zhǎng)預(yù)測(cè)值的準(zhǔn)確因子和偏差因子Table 6 Bias and accuracy factors of predicted values for the growth of total viable count

應(yīng)用建立的微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型求得4、25 ℃和40 ℃貯藏時(shí)的預(yù)測(cè)值，并與實(shí)驗(yàn)中測(cè)得實(shí)際菌落總數(shù)比較。偏差因子能衡量預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值偏離程度，該值小于1表明生長(zhǎng)速率預(yù)測(cè)值比實(shí)測(cè)值大，預(yù)測(cè)值較為安全；一般認(rèn)為偏差因子在0.75～1.25之間，模型可被接受[21]。準(zhǔn)確因子是衡量預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的平均誤差，該值等于1表明預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值完全吻合，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確，一般在1.1～1.9之間[30]。由表6可知，偏差因子在0.899～1.051之間，準(zhǔn)確因子在1.126～1.281之間，表示誤差較低，因此本研究中建立的預(yù)測(cè)模型能夠很好地預(yù)測(cè)玉米薄餅中微生物的生長(zhǎng)狀態(tài)。

2.2.5 貨架期預(yù)測(cè)和驗(yàn)證

玉米薄餅的貨架期是根據(jù)建立的菌落總數(shù)生長(zhǎng)模型測(cè)得菌落總數(shù)從初始增加至貨架期終點(diǎn)的最小腐敗量（NS，105CFU/g）所需的時(shí)間來(lái)預(yù)測(cè)。通過(guò)Gompertz模型計(jì)算出不同溫度下的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，將上述參數(shù)代入式（6）得到菌落總數(shù)的貨架期預(yù)測(cè)模型（7）。

在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，以菌落總數(shù)接近5（lg（CFU/g））為保質(zhì)期限值，對(duì)貯藏于3 個(gè)溫度下的玉米餅樣品進(jìn)行實(shí)際貨架期的測(cè)定，將實(shí)驗(yàn)得到的貨架期實(shí)際值與預(yù)測(cè)值進(jìn)行比較，探究貨架期模型的可靠性，結(jié)果如表7所示。預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值的相對(duì)誤差在－4.10%～2.91%，驗(yàn)證結(jié)果表明，采用本研究建立的菌落總數(shù)動(dòng)力學(xué)生長(zhǎng)模型可以快速可靠地預(yù)測(cè)4～40 ℃貯藏溫度下玉米薄餅的貨架期。

表7 玉米薄餅的貨架期預(yù)測(cè)值和實(shí)際值Table 7 Observed and predicted shelf-life of corn pancake

3 結(jié) 論

隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，玉米薄餅的酸值、過(guò)氧化值、菌落總數(shù)、熱焓值均逐漸增加；韌性、延展性、感官評(píng)分逐漸降低，各指標(biāo)隨貯藏溫度的升高變化速率加快。影響玉米薄餅貨架期的關(guān)鍵因素為微生物生長(zhǎng)情況，根據(jù)不同溫度下菌落總數(shù)生長(zhǎng)曲線(xiàn)應(yīng)用Gompertz方程建立了菌落總數(shù)生長(zhǎng)擬合模型，模型可以很好地預(yù)測(cè)菌落總數(shù)在4、25 ℃和40 ℃下生長(zhǎng)狀態(tài)。利用平方根模型，建立菌落總數(shù)生長(zhǎng)速率和延滯時(shí)間隨溫度變化的動(dòng)力學(xué)模型，結(jié)果表明，隨溫度的升高菌落總數(shù)生長(zhǎng)速率逐漸增加。根據(jù)Gompertz模型和平方根模型建立了玉米薄餅貨架期預(yù)測(cè)模型，該模型可以有效地預(yù)測(cè)4～40 ℃下玉米薄餅的貨架期。本實(shí)驗(yàn)條件下，玉米薄餅在4、25 ℃和40 ℃條件下的貨架期分別為35、10 d和6 d。研究結(jié)果可為玉米餅及相關(guān)制品的工業(yè)化生產(chǎn)提供技術(shù)和理論依據(jù)。