雞精調(diào)味料貨架期預(yù)測模型的建立

王芳，張佳匯

上海太太樂食品有限公司（上海 201812）

雞精調(diào)味料（簡稱雞精），是20世紀(jì)80年代在國內(nèi)開始推廣的一種復(fù)合調(diào)味料，它是以味精（MSG）、食鹽、雞肉/雞骨粉末、呈味核苷酸二鈉（I+G）等為主要原料，添加或不添加增香劑制作而成，因其具有雞肉鮮香、營養(yǎng)安全、口感復(fù)合化等優(yōu)點，受到廣大消費者的青睞，被廣泛應(yīng)用于烹飪及食品加工領(lǐng)域。然而，雞精在貯藏過程中由于受到溫度、濕度、光照、化學(xué)成分等因素的影響，導(dǎo)致其外觀、口感和風(fēng)味等產(chǎn)品質(zhì)量會發(fā)生變化，進(jìn)而影響其貨架期。因此，在當(dāng)今人們對調(diào)味料品質(zhì)的要求愈來愈高的背景之下，通過對雞精貯藏過程中劣變機(jī)制的研究，快速、準(zhǔn)確地預(yù)測雞精貨架期顯得尤為重要。

目前關(guān)于食品貨架期的研究方法較多，根據(jù)原理不同，可分為人工智能[1]、統(tǒng)計學(xué)[2]、化學(xué)動力學(xué)[3]、基于溫度動力學(xué)預(yù)測[4]、微生物生長動力學(xué)[5]等方法。在實際運用中，不同方法都有其局限性，需要根據(jù)食品特性，制定相應(yīng)的貨架期預(yù)測方法[6]。其中，基于統(tǒng)計學(xué)的WHA模型、零級及一級化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模型，已被應(yīng)用于椪柑果酒[7]、豬油曲奇餅干[8]、紅茶[9]、海鱸魚[10]、滅菌乳[11]等的貨架期預(yù)測，但有關(guān)雞精貨架期的研究鮮有報道。為此，通過考察不同貯藏溫度下雞精中MSG含量、I+G含量、總氮含量、其它氮含量、水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、色差值以及感官方面的變化規(guī)律，分析各指標(biāo)間的相關(guān)性，并運用動力學(xué)方法建立雞精貨架期預(yù)測模型，以期為企業(yè)在生產(chǎn)、貯藏、運輸和銷售過程中的品質(zhì)監(jiān)控提供理論指導(dǎo)。

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

雞精調(diào)味料（上海太太樂食品有限公司生產(chǎn)）；鋁箔包裝袋（黃山永新股份有限公司）。

ML303/02電子分析天平（梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司）；EH-420C腳踏塑料封口機(jī)（紅朗包裝機(jī)械（北京）有限公司）；DHG-9240A型電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海林頻儀器股份有限公司）；LRH-1000F生化培養(yǎng)箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）；HR73-P快速水分測定儀（瑞士Mettler Toledo公司）；Five Easy Plus FE28酸度計（梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司）；UV2450紫外可見分光光度計（日本島津公司）；K-350（蒸餾儀）/K-435（消化儀）半自動定氮儀，（瑞士BUCHI公司）；Digi Eye Digipix數(shù)慧眼（R）圖像顏色處理系統(tǒng)（英國Veri Vide公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品處理

采用90 μm厚的單向拉伸聚丙烯（Oriented Polypropylene，OPP）/鋁/聚乙烯（polyethylene，PE）的鋁箔包裝袋對雞精包裝，每袋100 g，共包裝36袋，然后各取12袋分別放置在3個溫度（25，37和55 ℃）條件下避光貯存77 d，每7 d取1次樣進(jìn)行指標(biāo)測定。

1.2.2 理化指標(biāo)測定

1.2.2.1 MSG含量

MSG含量根據(jù)SB/T 10371—2003《雞精調(diào)味料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》中的谷氨酸鈉測定方法（甲醛值法）進(jìn)行測定。

1.2.2.2 I+G含量

I+G含量根據(jù)SB/T 10371—2003《雞精調(diào)味料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》中的呈味核苷酸二鈉測定方法進(jìn)行測定。

1.2.2.3 總氮含量

總氮含量根據(jù)SB/T 10371—2003《雞精調(diào)味料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》中的總氮測定方法進(jìn)行測定。

1.2.2.4 其它氮含量

其它氮含量根據(jù)SB/T 10371—2003《雞精調(diào)味料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》中的其它氮計算方法進(jìn)行計算。

1.2.2.5 水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)

開機(jī)預(yù)熱快速水分測定儀30 min后，打開加熱腔，將空樣品盤放在支架上，按TARE鍵去皮重，再把雞精樣品（4～5 g）均勻地分撒在樣品盤上，然后合上加熱腔，待質(zhì)量顯示穩(wěn)定20 s后，按START鍵啟動開始測試，等待儀器自行加熱測定，當(dāng)聽到報警聲響起且樣品盤自動彈出后，即測定結(jié)束，記錄顯示屏上的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)據(jù)。

1.2.2.6 色差測定

采用Digi Eye數(shù)碼測色系統(tǒng)對雞精色澤進(jìn)行檢測。選用L*a*b*色差系統(tǒng)，經(jīng)彩色標(biāo)準(zhǔn)板校正，取雞精置于透明比色皿中進(jìn)行檢測。每個樣品測定3次，取平均值。L*是明度指標(biāo)，L*值越大說明物質(zhì)明度越亮。a*代表紅綠色度，在正值時表示紅色程度，在負(fù)值時表示綠色程度；b*代表黃藍(lán)色度，在正值時表示黃色程度，在負(fù)值時表示藍(lán)色程度。

1.2.3 感官評價

1.2.3.1 評定人員的選擇和評定方法標(biāo)準(zhǔn)的確定

由10位專業(yè)品嘗師組成評價小組，對每個雞精樣品按色澤、形態(tài)、香氣、滋味4個指標(biāo)，分設(shè)5個等級（滿分100分）逐一進(jìn)行單因素評價，填寫感官評價分析問卷。雞精感官評價評分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 雞精感官評價評分標(biāo)準(zhǔn)

1.2.3.2 模糊數(shù)學(xué)感官綜合評分的確定

采用模糊數(shù)學(xué)綜合評判法對上述初步得到的感官評價結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)換運算，得到各雞精樣品的感官綜合評分。其中，模糊關(guān)系運算中的權(quán)重集采用“0～4分評判法”確定，經(jīng)統(tǒng)計分析，得到雞精各感官指標(biāo)的權(quán)重集X={X1，X2，X3，X4}={0.20，0.17，0.29，0.34}。

1.2.4 雞精貨架期預(yù)測模型的確定

對3個不同貯藏溫度條件下雞精的品質(zhì)指標(biāo)、感官評分進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析，得到與感官評分相關(guān)系數(shù)最高的品質(zhì)指標(biāo)，即為貯藏期間影響樣品貨架期的關(guān)鍵指標(biāo)，然后利用零級和一級動力學(xué)方程對關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行指數(shù)回歸分析。根據(jù)回歸方程的決定系數(shù)確定適合此次試驗的動力學(xué)模型，并計算反應(yīng)常數(shù)得到Arrhenius方程，對不同貯藏溫度條件下雞精的貨架期進(jìn)行預(yù)測。

1.2.5 雞精貨架期預(yù)測模型的驗證

根據(jù)得出的相應(yīng)貨架期預(yù)測模型，計算雞精的貨架期，即為貨架期預(yù)測值。將預(yù)測值與實測值進(jìn)行比較，依據(jù)平均百分比相對誤差，驗證其貨架期預(yù)測模型的可靠性。

1.2.6 雞精貨架期預(yù)測模型的應(yīng)用

上述雞精貨架期預(yù)測模型是以雞精A為研究對象建立的，選擇另一款雞精B（與雞精A配方略有差異）貯藏0，180，360和540 d（以25 ℃貯藏溫度為例）的留樣樣品，運用Digi Eye數(shù)碼測色系統(tǒng)分別測其色差a*值，然后代入雞精貨架期預(yù)測模型，計算雞精B的貯藏時間預(yù)測值，將預(yù)測值與實際值進(jìn)行比較，依據(jù)平均百分比相對誤差，驗證該模型的可應(yīng)用性。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

所有試驗重復(fù)3次，利用Excel 2010、Python 3.7軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析和繪制曲線。

2 結(jié)果與分析

2.1 理化指標(biāo)的變化

2.1.1 不同溫度貯藏下雞精的MSG含量變化

MSG是雞精中的主要配料成分之一，其作用是提供鮮味。根據(jù)SB/T 10371—2003《雞精調(diào)味料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，雞精中MSG含量應(yīng)≥35%。由圖1可知，隨著貯藏時間的延長，各組雞精中的MSG含量均在42%～43%范圍內(nèi)起伏，且符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。另外，經(jīng)方差分析可知，在相同時間下不同溫度貯藏組之間差異不顯著（p＞0.05），這說明在貯藏過程中雞精中的MSG含量較為穩(wěn)定，不受時間、溫度的影響。

圖1 雞精在不同溫度貯藏過程中的MSG含量變化

2.1.2 不同溫度貯藏下雞精的I+G含量變化

I+G與MSG并存時，可以顯示出強烈的增鮮作用，使食品的滋味更加豐富可口，并呈現(xiàn)出強烈的肉味。在雞精加工中往往通過添加I+G同時減少MSG的用量，以達(dá)到鮮味提升的效果。根據(jù)SB/T 10371—2003《雞精調(diào)味料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，雞精中I+G含量應(yīng)≥1.1%。從圖2可以看出，隨著貯藏時間的延長，各組雞精中的I+G含量均在2.2%～2.35%范圍內(nèi)起伏，且符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。經(jīng)方差分析可知，在相同時間下不同溫度貯藏組之間差異不顯著（p＞0.05），這說明I+G在雞精貯藏過程中的穩(wěn)定性較好，不會受時間、溫度的影響而出現(xiàn)衰減現(xiàn)象。

圖2 雞精在不同溫度貯藏過程中的I+G含量變化

2.1.3 不同溫度貯藏下雞精的總氮含量變化

總氮含量是關(guān)乎雞精品質(zhì)至關(guān)重要的衡量指標(biāo)。SB/T 10371—2003《雞精調(diào)味料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》中明確規(guī)定雞精產(chǎn)品總氮含量不低于3%，在某種意義上對雞精中雞成分的含量進(jìn)行了強制規(guī)定，從而規(guī)范了行業(yè)市場秩序。由圖3可知，各試驗組雞精中總氮含量隨著貯藏時間的延長整體呈現(xiàn)平穩(wěn)趨勢，在貯藏56 d后開始出現(xiàn)小幅波動變化趨勢，但基本維持在3.8%～3.9%水平范圍內(nèi)上下起伏，且符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。經(jīng)方差分析可知，在相同時間下不同溫度貯藏組之間差異不顯著（p＞0.05），這說明在雞精貯藏過程中總氮指標(biāo)也不隨時間、溫度的變化而變化。

圖3 雞精在不同溫度貯藏過程中的總氮含量變化

2.1.4 不同溫度貯藏下雞精的其它氮含量變化

其它氮是指總氮含量減去MSG和I+G中的氮含量，該指標(biāo)也是保障雞精品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。其中，雞肉/雞骨粉末或其濃縮抽提物、雞蛋粉/液等雞原料能反映其它氮的含量，當(dāng)然也不排除大米、酵母抽提物、水解植物蛋白等其他配料也能增加該指標(biāo)含量。SB/T 10371—2003中同樣也規(guī)定雞精產(chǎn)品中其它氮含量≥0.2%。從圖4可以發(fā)現(xiàn)，在不同溫度貯藏條件下雞精其它氮含量隨貯藏時間的延長同樣也呈現(xiàn)出無規(guī)律的波動變化趨勢，且均在行標(biāo)規(guī)定值之上。經(jīng)方差分析可知，在相同貯藏時間下各組之間無顯著性差異（p＞0.05）。同理說明，在雞精貯藏過程中其它氮指標(biāo)也不受時間、溫度的影響而變化。

圖4 雞精在不同溫度貯藏過程中的其它氮含量變化

2.1.5 不同溫度貯藏下雞精的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化

一般而言，在理想條件下食品中的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)在貯藏過程中隨著時間的延長而逐漸降低，且溫度越高，水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)越低。但在此次試驗中發(fā)現(xiàn)（圖5），在不同溫度貯藏條件下雞精水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨貯藏時間的延長均呈現(xiàn)出無規(guī)律的波動趨勢，且經(jīng)方差分析可知，在相同貯藏時間下，25，37和55 ℃貯藏組之間無顯著性差異（p＞0.05）。這可能是由于在每次取樣檢測時，由于季節(jié)、氣候等因素影響，不能保證環(huán)境濕度完全一致，又因雞精中含有食鹽、糖等成分，容易受潮，進(jìn)而導(dǎo)致雞精中的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化變得較為復(fù)雜。

圖5 雞精在不同溫度貯藏過程中的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化

2.1.6 不同溫度貯藏下雞精的色差a*值變化

雞精色澤的來源主要包括原料的混合色澤、添加的色素以及生產(chǎn)過程中形成的顏色，通常以淺黃色為主。但在貯藏過程中，往往受到環(huán)境影響會發(fā)生非酶促褐變現(xiàn)象，導(dǎo)致產(chǎn)品色澤變紅或變褐。因此，將色差a*值作為研究雞精色澤變化的主要考察指標(biāo)。由圖6可知，隨著貯藏時間的延長，雞精的色差a*值呈現(xiàn)逐漸升高趨勢，且溫度越高，樣品的紅度升高速率越快，高溫條件（55 ℃）下貯藏組與其他兩組間存在顯著性差異（p＜0.05），這說明在貯藏過程中溫度對雞精的色差a*值具有顯著影響。

圖6 雞精在不同溫度貯藏過程中的色差a*值變化

2.2 模糊數(shù)學(xué)感官綜合評判結(jié)果

衡量雞精品質(zhì)最直觀的指標(biāo)就是雞精的感官特性，它直接決定著消費者的購買欲望，同時也是感官貨架期的判斷依據(jù)。如圖7所示，在貯藏過程中各組雞精的模糊數(shù)學(xué)感官綜合評分隨著時間的增加呈現(xiàn)逐漸下降趨勢，且溫度越高，雞精的模糊數(shù)學(xué)感官綜合得分越低，尤其是55 ℃條件下雞精的感官得分下降速率與其他兩組相比明顯較高，這說明溫度對雞精的感官品質(zhì)變化有較大影響。因此，在貯藏雞精時要避免高溫環(huán)境。

圖7 雞精在不同溫度貯藏過程中的模糊數(shù)學(xué)感官綜合評分變化

2.3 雞精貨架期預(yù)測模型的建立

2.3.1 雞精在貯藏期間理化指標(biāo)和感官評分之間的相關(guān)性

由表2可知，除色差a*值外，不同貯藏溫度下理化指標(biāo)與感官綜合評分之間的相關(guān)系數(shù)均＜0.6，說明其他理化指標(biāo)（MSG、I+G、總氮、其它氮、水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)）與感官綜合評分之間無顯著相關(guān)性。在所有指標(biāo)中，僅色差a*值與感官綜合評分之間呈極顯著相關(guān)性（p＜0.01），且呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。在25，37和55 ℃下色差a*值與感官綜合評分之間相關(guān)系數(shù)分別為-0.927，-0.983和-0.909。因此，將色差a*值作為影響雞精品質(zhì)和貨架期動力學(xué)預(yù)測模型的關(guān)鍵因素。

表2 雞精在貯藏期間理化指標(biāo)和感官評分之間的Pearson相關(guān)系數(shù)

2.3.2 反應(yīng)級數(shù)的確定

在貯藏過程中，大多數(shù)食品的品質(zhì)變化具遵循零級（式1）和一級（式2）反應(yīng)模式[12]。

式中：t為樣品的貯藏時間，d；B0為樣品的初始品質(zhì)指標(biāo)值；B為樣品貯藏td時的品質(zhì)指標(biāo)值；k為樣品品質(zhì)變化速率常數(shù)。

擬對關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得到反應(yīng)速率常數(shù)和決定系數(shù)。由表3可知，色差a*值的零級動力學(xué)模型的決定系數(shù)之和為2.720 3，比一級動力學(xué)模型的決定系數(shù)（2.720 1）大。因此，選用零級動力學(xué)模型。

表3 雞精在不同貯藏溫度下色差a*值變化的動力學(xué)模型參數(shù)

2.3.3 雞精在貯藏期間色差a*值的貨架期預(yù)測模型

描述溫度依賴型反應(yīng)速率常數(shù)可用Arrhenius方程（式3）來描述，對式（3）取對數(shù)后得式（4）。

式中：k為反應(yīng)速率常數(shù)；Ea為反應(yīng)的活化能，J/mol；T為熱力學(xué)溫度，K；k0為回歸系數(shù)；R為氣體常數(shù)，8.314 J/（mol·K）。

根據(jù)不同貯藏溫度條件下色差a*值隨時間的變化規(guī)律，建立動力學(xué)預(yù)測模型。以lnk為y值、1/T為x值，作Arrehenius曲線，結(jié)果見表4。

由表4中線性方程計算得到，色差a*值變化對應(yīng)的活化能Ea為49 423.458 4 J/mol，指前因子k0為5 372 536.715 3。在不同貯藏溫度條件下雞精的色差a*值變化的Arrhenius方程曲線的R2值大于0.90。結(jié)合零級動力學(xué)模型和Arrhenius方程，得到雞精色差a*值的貨架期動力學(xué)預(yù)測模型（式5）。

式中：SLa*為雞精貨架期，d；B0(T)為某溫度下雞精的初始色差a*值；B(T)為某溫度下雞精貯藏SLa*后的色差a*值。

表4 以色差a*值為指標(biāo)的Arrehenius方程

2.4 雞精貨架期預(yù)測模型的驗證及貨架期的預(yù)測

在實際生產(chǎn)中，為了確保每批雞精產(chǎn)品顏色在一定的允許范圍內(nèi)，需要制作雞精的顏色標(biāo)準(zhǔn)（上限、標(biāo)樣、下限）作為產(chǎn)品顏色放行的依據(jù)。此次試驗通過查閱公司建立的雞精顏色范圍的色度值數(shù)據(jù)庫，雞精可接受色差指標(biāo)參數(shù)分別為：a*值，-3.2～1.54；b*值，31.69～35.86。故將色差a*值1.54作為貨架壽命的終點，利用建立的雞精貨架期預(yù)測模型分別對25，37和55 ℃貯藏溫度下的貨架期進(jìn)行預(yù)測。由表5可知，預(yù)測值和實測值之間的相對誤差在10%以內(nèi)，說明此次試驗基于色差a*值建立的雞精貨架期預(yù)測模型較為可靠。

表5 不同貯藏溫度下色差a*值的貨架期預(yù)測及實測值

2.5 雞精貨架期預(yù)測模型的應(yīng)用

根據(jù)上述建立的雞精貨架期預(yù)測模型（以雞精A為研究對象），當(dāng)確定貯藏溫度、色差a*值的初始值和終點值時，即可計算某一確定溫度下雞精的貯藏時間。為了驗證該模型的適用性，選擇另一款雞精B（與雞精A配方略有差異），以常溫25 ℃貯藏條件為例進(jìn)行應(yīng)用試驗。綜合分析表5和表6可以看出，與雞精A相比，雞精B的貯藏時間預(yù)測值和實際值之間的相對誤差雖然較高，但均在10%以內(nèi)，由此說明，在配方差異不大的前提下，此次試驗建立的雞精貨架期預(yù)測模型可推廣應(yīng)用于其他同類產(chǎn)品，這將有助于指導(dǎo)研發(fā)員對產(chǎn)品配方進(jìn)行適當(dāng)微調(diào)，從而大大縮短產(chǎn)品研發(fā)上市周期。

表6 25 ℃條件下雞精B的貯藏時間預(yù)測值及實際值

3 結(jié)論

試驗研究了雞精在25，37和55 ℃不同貯藏溫度條件下的理化指標(biāo)和感官特性的變化規(guī)律，并建立了相應(yīng)的貨架期預(yù)測動力學(xué)模型。結(jié)果表明，在3種不同溫度條件下，隨著貯藏時間的延長，雞精的MSG含量、I+G含量、總氮含量、其它氮含量以及水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)指標(biāo)均呈現(xiàn)無規(guī)律的小幅波動變化趨勢，而其色差a*值、模糊數(shù)學(xué)感官綜合評分均呈現(xiàn)不同程度的下降趨勢。相關(guān)性分析結(jié)果顯示，在不同貯藏溫度條件下雞精的色差a*值與感官綜合評分間的Pearson系數(shù)大于0.9，且呈極顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.01），其他理化指標(biāo)與感官綜合評分之間均無顯著相關(guān)性，故選擇色差a*值作為關(guān)鍵指標(biāo)。結(jié)合零級動力學(xué)模型和Arrhenius方程，建立雞精貨架期預(yù)測模型：

模型經(jīng)驗證和應(yīng)用，其理論值與實際值相對誤差較小（＜10%）。因此，此次試驗建立的雞精色差a*值貨架期預(yù)測模型能夠為預(yù)測和監(jiān)控雞精在貯藏期間的貨架期提供理論參考，同時也為同類產(chǎn)品乃至其他復(fù)合調(diào)味料貨架期預(yù)測提供借鑒意義。