風(fēng)味蟹肉醬貨架期的動力學(xué)預(yù)測研究

吳浩然，張鐳譯，林琳，姜紹通，陸劍鋒

(合肥工業(yè)大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院，安徽省農(nóng)產(chǎn)品精深加工重點實驗室，農(nóng)產(chǎn)品生物化工教育部工程研究中心，合肥 230009)

河蟹學(xué)名中華絨螯蟹(Eriocheirsinensis)，大量分布在我國沿海、江河和湖泊地區(qū)，是我國主要的養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)蟹類之一[1-3]。近幾年河蟹的養(yǎng)殖規(guī)模不斷擴(kuò)大，2018年我國河蟹總產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到了75.69萬噸[4]。河蟹作為我國特有的優(yōu)質(zhì)水產(chǎn)品，其蟹肉味道鮮美，且營養(yǎng)價值高，是餐桌上的寵兒[5-10]。河蟹生長周期長，但上市時間較短，鮮活河蟹很難長期供應(yīng)市場。風(fēng)味蟹肉醬作為一種以冷凍蟹肉為主要原料制備而成的新型水產(chǎn)調(diào)味品，不僅蟹味濃郁、營養(yǎng)豐富，還能進(jìn)行較長時間的貯藏，可以很容易解決蟹類產(chǎn)品市場供應(yīng)問題。

食品貨架期是指食品在推薦條件下貯藏，能夠保持食品的安全性；確保食品的感官特性、理化及微生物指標(biāo)滿足國標(biāo)要求；并且保持商品營養(yǎng)成分表上注明的任何營養(yǎng)值不變的一段時間[11-12]。隨著生活水平的提高，消費者對其所購買的食品品質(zhì)的要求也越來越高，因而了解食品的貨架期也就顯得越來越重要。市場上一些高鹽、高油或低水分食品的貨架期都比較長，許多食品公司都等不起太長的時間去確定產(chǎn)品的貨架期。

因此，需要利用一些食品貨架期的加速測試方法在較短的時間內(nèi)了解食品的貨架期。所謂食品貨架期加速測試就是通過化學(xué)動力學(xué)來量化外部因素對變質(zhì)反應(yīng)的影響力。通過將食品置于多個超正常水平的環(huán)境中，使食品的變質(zhì)速度加快，再以感官、微生物、理化指標(biāo)等作為自變量建立評價食品品質(zhì)變化的動力學(xué)模型，能夠很好地反映食品品質(zhì)的變化情況，進(jìn)而快速有效地預(yù)測出食品的貨架期[13-14]。

目前，儲存期加速測試已成功用于多種食品的貨架期預(yù)測，如任亞妮等[15]應(yīng)用ASLT法成功預(yù)測了軟面包的貨架期，杭鋒等[16]對超高溫滅菌乳的貨架期進(jìn)行了預(yù)測，鄧麗[17]對發(fā)酵醬類的貨架期進(jìn)行了預(yù)測，李子雨等[18]運用動力學(xué)模型預(yù)測了速凍水餃的貨架期。風(fēng)味蟹肉醬作為一種新型高檔水產(chǎn)調(diào)味品，在制備過程中加入了大量的植物油，導(dǎo)致其貯藏時間比較長，因此需要利用食品貨架期加速測試方法來對其貨架期進(jìn)行快速預(yù)測研究。

為了能夠快速、準(zhǔn)確地預(yù)測風(fēng)味蟹肉醬的貨架期，本實驗將風(fēng)味蟹肉醬置于3個超正常水平的環(huán)境中，使其變質(zhì)速度加快，再對貯藏過程中蟹肉醬的過氧化值、酸價、菌落總數(shù)和感官評分的變化情況進(jìn)行測定，最后選擇變化最大的酸價和過氧化值為指標(biāo)建立動力學(xué)模型來預(yù)測風(fēng)味蟹肉醬在常溫(25 ℃)下的貨架期。本研究結(jié)果可為風(fēng)味蟹肉醬及相似調(diào)味品的生產(chǎn)、貯藏和銷售提供一定的理論基礎(chǔ)和實踐參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料

風(fēng)味蟹肉醬由實驗室利用冷凍蟹肉、黃豆醬及一些輔料自制而成。

1.1.2 試劑

石油醚、氫氧化鈉、乙醚、無水乙醇、百里香酚酞、硫代硫酸鈉、冰乙酸、三氯甲烷、碘化鉀、可溶性淀粉：均為分析純，購于國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

HH-2A孔數(shù)顯水浴鍋 江蘇金壇市環(huán)宇科學(xué)儀器廠；RZ-5286A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；FA104N電子分析天平 上海民橋精密科學(xué)儀器限公司；C21-KT2115多功能電磁爐、MP-CJ28WWOK302炒鍋 廣東美的生活電器制造有限公司。

1.3 制備工藝

風(fēng)味蟹肉醬的制作工藝：

1.4 貨架期預(yù)測實驗設(shè)計

將密封滅菌后的風(fēng)味蟹肉醬隨機(jī)等分成3組，置于3臺溫度設(shè)置為37，45，55 ℃且濕度保持一致的恒溫恒濕培養(yǎng)箱內(nèi)。實驗開始第0天測定3組樣品的過氧化值、酸價、菌落總數(shù)和感官評分4個品質(zhì)指標(biāo)，之后37 ℃組每隔15 d，45 ℃和55 ℃組每隔7 d在同一時間測定樣品的4個品質(zhì)指標(biāo)。對每次的測定數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計算出需要的數(shù)值，進(jìn)而得出相應(yīng)反應(yīng)的阿倫尼烏斯方程，并建立動力學(xué)模型，最后通過計算得到風(fēng)味蟹肉醬的預(yù)測貨架期。實驗中各項指標(biāo)的安全限制按照DB11/516-2008《半固態(tài)(醬)調(diào)味品衛(wèi)生要求》規(guī)定：過氧化值上限為0.25 g/100 g，酸價上限為3.0 mg/g，菌落總數(shù)為5000 CFU/g。在實驗中，但凡發(fā)現(xiàn)一項指標(biāo)超標(biāo)，便將其視為過期食品。

1.4.1 風(fēng)味蟹肉醬菌落總數(shù)測定

菌落總數(shù)測定參考GB 4789.2-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗 菌落總數(shù)測定》進(jìn)行。精確稱量1 g樣品，然后使用9 mL無菌鹽水溶液(0.9%)混合。 隨后，使用無菌鹽溶液連續(xù)稀釋每個樣品，測量總生存計數(shù)。 用于計數(shù)總微生物的培養(yǎng)基是平板計數(shù)瓊脂(PCA)(北京奧博星生物技術(shù)有限公司)。將每種稀釋劑(1 mL)鋪在適當(dāng)?shù)钠桨迳?，并將瓊脂平板孵育。計算微生物計?shù)，并表示為log CFU/mL。

1.4.2 風(fēng)味蟹肉醬酸價(AV)和過氧化值(POV)測定

1.4.2.1 酸價

準(zhǔn)確稱取70 g樣品置于燒杯中，加入150 mL石油醚，攪拌均勻后用保鮮膜封口，放置在通風(fēng)櫥內(nèi)浸泡13 h以上。浸泡完成后用濾紙過濾，得到的濾液用旋蒸儀蒸出多余的石油醚，剩下的油脂按照GB 5009.229-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中酸價的測定》的方法測定酸價，每個樣品進(jìn)行3次重復(fù)實驗。

1.4.2.2 過氧化值

準(zhǔn)確稱取70 g樣品置于燒杯中，加入150 mL石油醚，攪拌均勻后用保鮮膜封口，放置在通風(fēng)櫥內(nèi)浸泡13 h以上。浸泡完成后用濾紙過濾，得到的濾液用旋蒸儀蒸出多余的石油醚，剩下的油脂按照GB 5009.227-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中過氧化值的測定》的方法測定過氧化值，每個樣品進(jìn)行3次重復(fù)實驗。

1.4.3 風(fēng)味蟹肉醬感官評定標(biāo)準(zhǔn)

邀請7名有感官評定經(jīng)驗的食品工程專業(yè)研究生組成感官品質(zhì)評定小組，對風(fēng)味蟹肉醬的顏色、組織狀態(tài)、氣味和滋味4個方面進(jìn)行綜合評價。根據(jù)每個項目的重要程度確定分值，取7人評價總分的平均值作為質(zhì)量評價的感官評定分值，具體評分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 風(fēng)味蟹肉醬感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 The sensory evaluation standards of flavor crab sauce

1.5 風(fēng)味蟹肉醬貨架期預(yù)測模型的建立

風(fēng)味蟹肉醬：蟹肉醬經(jīng)巴氏滅菌(95 ℃，30 min)后冷卻至室溫，分別在37，45，55 ℃ 3個超正常溫度條件下儲藏，每隔一定天數(shù)測量蟹肉醬的酸價、過氧化值、菌落總數(shù)和感官評分。

儲藏期間，風(fēng)味蟹肉醬中油脂的氧化酸敗遵循一級反應(yīng)模型：

B=B0ekt。

(1)

式中：B表示儲藏t d后蟹肉醬的品質(zhì)；B0表示蟹肉醬初始品質(zhì)；t表示儲藏時間；k表示變化速率常數(shù)。

阿倫尼烏斯方程(Arrhenius)方程：

K=k0e-Ea/RT。

(2)

式中：Ea表示活化能(kJ/mol)；k0表示指前常數(shù)；T表示絕對溫度(K)；R表示氣體常數(shù)[R=8.314 J/(mol·K)]。

對式(2)兩邊同時取對數(shù)，得方程lnk=lnk0-E/RT，可知lnk與1/T存在線性關(guān)系，lnk0為截距，-E/R為斜率。風(fēng)味蟹肉醬貯藏在37，45，55 ℃下得到不同的k值，再通過擬合直線，得到E和k0；最后將其代入原式，進(jìn)而求得風(fēng)味蟹肉醬的預(yù)測貨架期。

2 結(jié)果與分析

2.1 風(fēng)味蟹肉醬在不同溫度貯藏過程中的品質(zhì)變化

菌落總數(shù)是評價食品安全衛(wèi)生的重要指標(biāo)，能夠有效反映食品被微生物污染的程度，是食品安全檢測項目中的必檢項[19]。過氧化值和酸價能夠很好地評價食品中油脂的氧化酸敗程度，是評價高油脂食品品質(zhì)的重要指標(biāo)[20]。

將密封滅菌后的風(fēng)味蟹肉醬隨機(jī)等分成3組，分別放在37，45，55 ℃條件下貯藏一段時間，得到風(fēng)味蟹肉醬在貯藏過程中的品質(zhì)變化，見表2～表4。

表2 產(chǎn)品在37 ℃貯藏酸價、過氧化值、微生物和感官評分變化Table 2 The changes of AV, POV, microorganisms and sensory scores of products stored at 37 ℃

表3 產(chǎn)品在45 ℃貯藏酸價、過氧化值、微生物和感官評分變化Table 3 The changes of AV, POV, microorganisms and sensory scores of products stored at 45 ℃

表4 產(chǎn)品在55 ℃貯藏酸價、過氧化值、微生物和感官評分變化 Table 4 The changes of AV, POV, microorganisms and sensory scores of products stored at 55 ℃

由表2可知，風(fēng)味蟹肉醬在37 ℃下儲藏105 d后，菌落總數(shù)仍未檢測到，說明巴氏殺菌能夠充分殺死罐裝密封后蟹肉醬中的細(xì)菌。因此，在貯藏期間蟹肉醬中油脂的氧化才是主要問題，在貯藏期間風(fēng)味蟹肉醬的過氧化值、酸價和感官評分出現(xiàn)了較大的改變。過氧化值從初始的0.030 g/100 g上升到0.062 g/100 g；酸價由初始的0.40 mg/g上升到1.26 mg/g；感官評分也從初始的87.13降低至74.63。

由表3和表4可知，在45 ℃和55 ℃條件下儲藏的蟹肉醬品質(zhì)變化與37 ℃條件下貯藏相似，貯藏期間菌落總數(shù)未超標(biāo)，酸價、過氧化值以及感官評分的變化是主要問題。且在45 ℃和55 ℃貯藏條件下，蟹肉醬酸價、過氧化值以及感官評分的變化程度遠(yuǎn)高于在37 ℃條件下貯藏。僅貯藏49 d后，在45 ℃貯藏條件下蟹肉醬的酸價就從0.40 mg/g上升到1.43 mg/g；過氧化值由0.03 g/100 g上升到0.085 g/100 g；感官評分從87.13下降至67.29。在55 ℃貯藏條件下蟹肉醬的酸價、過氧化值和感官評分更是從初始的0.40 mg/g、0.030 g/100 g和87.13變化為最終的1.72 mg/g、0.10 g/100 g和65.31。

結(jié)果表明，溫度是影響風(fēng)味蟹肉醬品質(zhì)變化的重要因素，貯藏溫度越高，蟹肉醬品質(zhì)劣變得就越快。另外，蟹肉醬在制作過程中加入了大量的植物油，而蟹肉醬在罐裝的過程中難免會留有少量空氣，兩者接觸就導(dǎo)致了在貯藏期間蟹肉醬中油脂的氧化變質(zhì)[21]。因此，因油脂氧化酸敗而導(dǎo)致的酸價和過氧化值的升高可以作為預(yù)測風(fēng)味蟹肉醬貨架期的重要指標(biāo)。

2.2 過氧化值為指標(biāo)預(yù)測貨架期動力學(xué)模型的建立

在3個超正常溫度下貯藏，風(fēng)味蟹肉醬的過氧化值隨時間的變化曲線見圖1。對風(fēng)味蟹肉醬在貯藏過程中過氧化值隨時間的變化進(jìn)行回歸分析，得到方程，見表5。

圖1 產(chǎn)品在37 ℃(a)、45 ℃(b)、55 ℃(c)下儲藏時過氧化值的變化Fig.1 The changes of POV of products stored at 37 ℃(a), 45 ℃(b) and 55 ℃(c)

表5 不同貯藏條件下過氧化值(POV)隨時間變化的回歸方程及參數(shù)Table 5 The regressive equations and parameters of POV of products stored at different temperatures with time

風(fēng)味蟹肉醬在37，45，55 ℃ 3個不同溫度下貯藏，過氧化值隨貯藏時間的變化速率常數(shù)k分別為0.0129，0.0197，0.0257。根據(jù)阿倫尼烏斯方程lnk=lnk0-E/RT作圖，見圖2。

圖2 過氧化值變化的Arrhenius曲線Fig.2 The Arrhenius curve of POV changes

線性方程為lnk=-3.8605×1000/T+8.1415。由此計算出E=32.09 kJ/mol，k0=3.434×103，由此可得Arrhenius方程：k=3.434×103exp(-32096/RT)。再將k=3.434×103exp(-32096/RT)式代入B=B0ekt求得在常溫(25 ℃)下蟹肉將的貨架期為261 d。

2.3 酸價為指標(biāo)預(yù)測貨架期動力學(xué)模型的建立

在3個超正常溫度下貯藏，風(fēng)味蟹肉醬的酸價隨時間的變化曲線見圖3。對風(fēng)味蟹肉醬在貯藏過程中酸價隨時間的變化進(jìn)行回歸分析，得到方程，見表6。

圖3 產(chǎn)品在37 ℃(a)、45 ℃(b)、55 ℃(c)下貯藏時酸價的變化Fig.3 The changes of AV of products stored at 37 ℃(a), 45 ℃(b) and 55 ℃(c)

表6 不同貯藏條件下酸價(AV)隨時間變化的回歸方程及參數(shù)Table 6 The regressive equations and parameters of AV of products stored at different temperatures with time

風(fēng)味蟹肉醬在37，45，55 ℃ 3個不同溫度下貯藏，其酸價隨時間的變化常數(shù)k分別為0.0119，0.0269，0.0281。根據(jù)阿倫尼烏斯方程lnk=lnk0-E/RT作圖，見圖4。

圖4 酸價變化的Arrhenius曲線Fig.4 The Arrhenius curve of AV changes

線性方程為lnk=-4.73×1000/T+10.978。由此計算出E=39.28，k0=5.75×104由此可得Arrhenius方程：k=5.75×104exp(-39280/RT)。再將k=5.75×104exp(-39280/RT)式代入B=B0ekt求得在常溫(25 ℃)下蟹肉醬的貨架期為268 d。以酸價為指標(biāo)計算的貨架期與以過氧化值為指標(biāo)計算的貨架期相差不大，說明在風(fēng)味蟹肉醬的貨架期內(nèi)，酸價和過氧化值都是非常重要的衡量指標(biāo)。因此，綜合酸價和過氧化值兩個指標(biāo)的預(yù)測結(jié)果，可以得出結(jié)論：不添加任何防腐劑的風(fēng)味蟹肉醬在25 ℃儲藏條件下的預(yù)測貨架期為261 d。

3 結(jié)論

本實驗研究了風(fēng)味蟹肉醬在37，45，55 ℃ 3個超正常水平環(huán)境中貯藏其酸價、過氧化值、菌落總數(shù)和感官評分的變化規(guī)律，并以變化較大的酸價和過氧化值為指標(biāo)建立相應(yīng)的預(yù)測動力學(xué)模型預(yù)測風(fēng)味蟹肉醬貨架期。結(jié)果表明：隨貯藏時間的延長，風(fēng)味蟹肉醬的酸價和過氧化值緩慢升高，感官評分緩慢降低，菌落總數(shù)從無到有。按照過氧化值變化得到的蟹肉醬貨架期預(yù)測方程為B=B0exp(3.434×103e-32096/RTt)，預(yù)測貨架期為261 d；按照酸價變化得到的蟹肉醬的貨架期預(yù)測方程為B=B0exp(5.75×104e-39280/RTt)，預(yù)測貨架期為268 d，因此得到風(fēng)味蟹肉醬的預(yù)測貨架期為261 d。本研究可為風(fēng)味蟹肉醬及其他水產(chǎn)調(diào)味品貨架期后續(xù)的進(jìn)一步研究提供一定的理論指導(dǎo)和實踐參考。