冷凍羊肉片在貯藏期間的品質(zhì)變化及貨架期預(yù)測(cè)

宋曉燕, 徐如穎, 韓銀雙, 劉寶林

上海理工大學(xué) 健康科學(xué)與工程學(xué)院,上海 200093

冷凍肉是熱鮮肉或冷鮮肉在-18 ℃以下凍結(jié)保存的肉[1]。盡管冷凍肉能夠長(zhǎng)期貯藏[1]，但其在貯藏過程中品質(zhì)很容易降低[2]。在冷凍肉的貯藏、運(yùn)輸?shù)裙に囘^程中，為了保持冷凍肉的品質(zhì)和口感，并且能夠有效地減緩由于微生物作用而導(dǎo)致的化學(xué)反應(yīng)速率，常常都會(huì)進(jìn)行全程冷鏈。食品在冷鏈過程中由于一直處于低溫的貯藏條件，大部分食品中微生物的生長(zhǎng)和繁殖受到了抑制，酶的活性也會(huì)有所降低，從而能夠較好的保持食品的品質(zhì)。但是，在貯藏過程中，食品的品質(zhì)仍然會(huì)不可避免的出現(xiàn)變質(zhì)等情況。因此，對(duì)冷鏈過程中食品的品質(zhì)預(yù)測(cè)是極其重要的。

研究食品品質(zhì)的動(dòng)力學(xué)模型，即是從食品的動(dòng)力學(xué)變化角度出發(fā)來研究食品品質(zhì)的損失情況，不僅可以有效地為食品在貯藏過程中的品質(zhì)和安全問題提供保障，還可以對(duì)冷鏈過程中食品的品質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。在貯藏過程中，食品品質(zhì)的損失情況是不同的，對(duì)于某一種特定的食品總可以通過一些諸如菌落總數(shù)、TVB-N值、酸價(jià)等相關(guān)的指標(biāo)來建立其品質(zhì)動(dòng)力學(xué)模型[3]。研究表明動(dòng)力學(xué)模型可以應(yīng)用在柿子[4]、胡蘿卜[5]、草莓[6]、鱷梨[7]、熟肉制品[8]等食品中，而關(guān)于冷凍羊肉片的品質(zhì)變化的動(dòng)力學(xué)模型的研究相對(duì)較少。

本文以冷凍羊肉片為研究對(duì)象，采用恒溫貯藏試驗(yàn)，研究了不同貯藏溫度下，冷凍羊肉片的菌落總數(shù)、揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)、酸價(jià)變化與貯藏時(shí)間的關(guān)系，得到了各品質(zhì)指標(biāo)變化的速率常數(shù)，從而更好地預(yù)測(cè)貯藏期間的冷凍羊肉片的品質(zhì)變化情況。

1 材料與方法

1.1 材料

冷凍羊肉片，內(nèi)蒙古草原興發(fā)食品有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

BCD-189S型National冰箱，無錫松下冷機(jī)有限公司；WAECO CF50型可調(diào)溫冰箱，深圳美固電子有限公司；MJ-180B-II恒溫培養(yǎng)箱，上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠；YXQ-LS-SII型全自動(dòng)立式電熱壓力蒸汽滅菌器，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；AB204-N型分析天平，上海精密科學(xué)儀器有限公司；SH2-88型臺(tái)式水浴恒溫振蕩器，江蘇加速太倉(cāng)市試驗(yàn)設(shè)備公司；DHG-9203A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海雷磁新涇儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1樣品處理

將購(gòu)得的包裝好的冷凍羊肉片分6組，每組10袋，每袋是380 g，分別置于-25 ℃、-20 ℃、-15 ℃、5 ℃、15 ℃、25 ℃溫度下貯藏，貯藏環(huán)境的相對(duì)濕度范圍為80%～90%。對(duì)于在-25 ℃、-20 ℃、-15 ℃溫度下貯藏的樣品，連續(xù)保存36 d，每隔4 d檢測(cè)菌落總數(shù)、TVB-N值及酸價(jià)3個(gè)品質(zhì)指標(biāo)，每次檢測(cè)取3個(gè)平行樣品；對(duì)于在5 ℃、15 ℃、25 ℃溫度下貯藏的樣品，最多連續(xù)保存7 d，5 ℃、15 ℃貯藏的樣品每隔1 d，25 ℃貯藏的樣品每隔0.5 d檢測(cè)菌落總數(shù)、TVB-N值及酸價(jià)3個(gè)品質(zhì)指標(biāo)，每次檢測(cè)取3個(gè)平行樣品。若檢測(cè)到的指標(biāo)值超過相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，則該樣品不再檢測(cè)。

1.3.2菌落總數(shù)的測(cè)定

1.3.3TVB-N值的測(cè)定

稱取10 g樣品剪碎置于盛有100 mL蒸餾水的錐形瓶中，振蕩30 min，然后過濾，濾液置冰箱備用。根據(jù)GB 5009.228—2016揮發(fā)性鹽基氮的測(cè)定來測(cè)定樣品的TVB-N值[10]，結(jié)果用mg/100 g表示。

1.3.4酸價(jià)的測(cè)定

稱取70 g～100 g樣品剪碎置于500 mL具塞三角瓶中，加入石油醚，振蕩10 min，然后過濾。根據(jù)GB 5009.228—2016食品中酸價(jià)的測(cè)定來測(cè)定樣品的酸價(jià)[11]，結(jié)果用mg/g表示。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Origin 9.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 貯藏過程中冷凍羊肉片的品質(zhì)變化規(guī)律

2.1.1貯藏過程中冷凍羊肉片中菌落總數(shù)的變化

選取2017年1月-2018年1月在我院接受剖宮產(chǎn)手術(shù)的產(chǎn)婦128例,分為對(duì)照組(n=64)和觀察組(n=64)其中對(duì)照組年齡26-45歲不等,平均年齡(32.73±4.96)歲;觀察組年齡25-46歲,平均年齡(33.12±5.03)歲。經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,兩組產(chǎn)婦一般資料上差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P﹥0.05),具有可比性。

貯藏過程中冷凍羊肉片的菌落總數(shù)隨貯藏溫度、時(shí)間的變化見圖1。本研究中冷凍羊肉片的菌落總數(shù)的初始值為210 CFU/g(其對(duì)數(shù)值為2.32lgCFU/g)。根據(jù)圖1可知，在低溫環(huán)境下貯藏的樣品，其細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖速度較慢。由GB/T 9961—2008《鮮、凍胴體羊肉》中對(duì)微生物指標(biāo)的要求，菌落總數(shù)應(yīng)≤5×105CFU/g[12](其對(duì)數(shù)值應(yīng)≤ 5.70 lgCFU/g)，因而當(dāng)有樣品超過此限量要求時(shí)，認(rèn)為其不具備食用安全性。經(jīng)估算，5 ℃、15 ℃、25 ℃溫度下貯藏的樣品分別放置約5 d、2 d、1 d就已接近貨架期終點(diǎn)。

注：空白表示不測(cè)量。圖1 不同貯藏溫度下樣品菌落總數(shù)的對(duì)數(shù)值隨貯藏時(shí)間的變化

2.1.2貯藏過程中冷凍羊肉片中TVB-N值變化

貯藏過程中冷凍羊肉片的TVB-N值隨貯藏溫度、時(shí)間的變化見表1。由表1可知，貯藏在-25 ℃～-15 ℃下和5 ℃～25 ℃下的樣品的TVB-N初始值分別為7.48 mg/100 g和8.55 mg/100 g，這是由與試驗(yàn)材料的批次不同造成的，不會(huì)影響其隨貯藏時(shí)間的變化趨勢(shì)。貯藏溫度越低，樣品的TVB-N值上升速度越慢。GB 2707—2016[13]中規(guī)定TVB-N值<15 mg/100 g是新鮮肉，因此貯藏在5 ℃、15 ℃、25 ℃下的樣品放置約4 d、2 d、1 d就不能再食用了。

2.1.3貯藏過程中冷凍羊肉片的酸價(jià)變化

不同貯藏溫度下冷凍羊肉片的酸價(jià)隨貯藏溫度、時(shí)間的變化見表2。由表2可知，酸價(jià)試驗(yàn)與TVB-N試驗(yàn)所用樣品批次一致，初始值分別為0.99 mg/g和1.50 mg/g?？梢钥闯觯?25 ℃～-15 ℃的低溫貯藏能有效緩解酸價(jià)的變化，5 ℃～25 ℃的高溫貯藏使樣品的酸價(jià)隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而升高。研究借鑒SB/T 10379—2012《速凍調(diào)制食品》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[14]中對(duì)酸價(jià)的限定值是不超過3 mg/g，可知在5℃、15 ℃、25 ℃下貯藏的樣品放置約6 d、2 d、1 d品質(zhì)就出現(xiàn)了劣變。

表1 不同貯藏溫度下樣品TVB-N值隨貯藏時(shí)間的變化

表2 不同貯藏溫度下樣品酸價(jià)隨貯藏時(shí)間的變化

2.2 冷凍羊肉片品質(zhì)動(dòng)力學(xué)初級(jí)模型擬合

利用動(dòng)力學(xué)模型可對(duì)食品品質(zhì)進(jìn)行初級(jí)模擬，即在恒定溫度下，某品質(zhì)指標(biāo)隨貯藏時(shí)間的變化及其變化速率常數(shù)。利用Origin軟件對(duì)圖1、表1和表2的數(shù)據(jù)按照一級(jí)反應(yīng)公式進(jìn)行回歸擬合，得到各貯藏溫度下的樣品的菌落總數(shù)、TVB-N值、酸價(jià)的增長(zhǎng)速率常數(shù)k及對(duì)應(yīng)的決定系數(shù)r2見表3。

表3 不同貯藏溫度下各指標(biāo)的增長(zhǎng)速率常數(shù)k及決定系數(shù)r2

由表3可知，當(dāng)貯藏溫度為25 ℃時(shí)，冷凍羊肉片中菌落總數(shù)的增長(zhǎng)速率常數(shù)約是-25 ℃、-20 ℃、-15 ℃下的530倍、310倍和190倍，即在25 ℃下存放1 d就變質(zhì)的樣品在-25 ℃下卻可以存放530 d而不發(fā)生微生物腐??；冷凍羊肉片中TVB-N值的增長(zhǎng)速率常數(shù)約是-25 ℃、-20 ℃、-15 ℃下的470倍、280倍和140倍，即在25 ℃下存放1 d就變質(zhì)的樣品在-25 ℃下卻可以存放470 d而TVB-N值不超標(biāo)；冷凍羊肉片中酸價(jià)的增長(zhǎng)速率常數(shù)約是-25 ℃、-20 ℃、-15 ℃下的530倍、260倍和150倍，即在25 ℃下存放1 d就發(fā)生酸敗的樣品在-25 ℃下卻可以存放530 d也不會(huì)酸敗。

2.3 冷凍羊肉片品質(zhì)變化時(shí)溫度對(duì)反應(yīng)速率常數(shù)的影響

2.3.1冷凍羊肉片品質(zhì)變化時(shí)溫度對(duì)菌落總數(shù)速度常數(shù)的影響

描述冷凍羊肉片的菌落總數(shù)速度常數(shù)隨貯藏溫度變化的影響，得到的方程如下：

細(xì)菌總數(shù)：kn=2×1016exp(-87 072.52/RT)

(1)

冷凍羊肉片的菌落總數(shù)速度常數(shù)隨貯藏溫度的變化見圖2，可以看出隨著貯藏溫度的升高，菌落總數(shù)速率常數(shù)逐漸增大，回歸方程的復(fù)相關(guān)系數(shù)> 0.9，表明回歸方程能很好的擬合冷凍羊肉片的菌落總數(shù)速度常數(shù)與貯藏溫度的關(guān)系。根據(jù)此公式可以預(yù)測(cè)，冷凍羊肉片在4 ℃可以貯藏5 d，在-18 ℃可以貯藏224 d，其菌落總數(shù)不超過限量值。

圖2 溫度對(duì)菌落總數(shù)速度常數(shù)的影響

2.3.2冷凍羊肉片品質(zhì)變化時(shí)溫度對(duì)TVB-N速度常數(shù)的影響

描述冷凍羊肉片的TVB-N速度常數(shù)隨貯藏溫度變化的影響，得到的方程如下：

TVB-N值：ky=5×109exp(-56 299.91/RT)

(2)

冷凍羊肉片的TVB-N速度常數(shù)隨貯藏溫度的變化見圖3，可以看出隨著貯藏溫度的升高，TVB-N速度常數(shù)逐漸增大，回歸方程的復(fù)相關(guān)系數(shù)>0.9，表明回歸方程能很好的擬合冷凍羊肉片的TVB-N速度常數(shù)與貯藏溫度的關(guān)系。根據(jù)此公式可以預(yù)測(cè)，冷凍羊肉片在4 ℃可以貯藏4 d，在-18 ℃可以貯藏227 d，其TVB-N值不超過限量值。

圖3 溫度對(duì)TVB-N速度常數(shù)的影響

2.3.3冷凍羊肉片品質(zhì)變化時(shí)溫度對(duì)脂肪氧化速度常數(shù)的影響

描述冷凍羊肉片的脂肪氧化速度常數(shù)隨貯藏溫度變化的影響，得到的方程如下：

酸價(jià)：kz=1×1013exp(-74 781.94/RT)

(3)

冷凍羊肉片的酸價(jià)速度常數(shù)隨貯藏溫度的變化見圖4，可以看出隨著貯藏溫度的升高，脂肪氧化速度常數(shù)逐漸增大，回歸方程的相關(guān)系數(shù)>0.9，表明回歸方程很好的擬合冷凍羊肉片的脂肪氧化速度常數(shù)與貯藏溫度的關(guān)系。根據(jù)此公式可以預(yù)測(cè)，冷凍羊肉片在4 ℃可以貯藏5 d，在-18 ℃可以貯藏196 d，其酸價(jià)不超過限量值。

圖4 溫度對(duì)脂肪氧化速度常數(shù)的影響

3 結(jié)論

在不同貯藏溫度下，冷凍羊肉片的菌落總數(shù)、TVB-N值和酸價(jià)隨貯藏時(shí)間的變化規(guī)律均符合動(dòng)力學(xué)初級(jí)模型，模型擬合度分別為0.97、0.97和0.95。貯藏溫度越高，冷凍羊肉片中的菌落總數(shù)、TVB-N值和酸價(jià)的增長(zhǎng)速率越快，模型擬合的K值就越大。冷凍羊肉片在25 ℃下貯藏1 d即變質(zhì)，經(jīng)菌落總數(shù)、TVB-N和酸價(jià)的增長(zhǎng)速率常數(shù)計(jì)算和預(yù)測(cè)，其在-25 ℃下可以貯藏470 d不變質(zhì)。隨著貯藏溫度的升高，描述冷凍羊肉片中菌落總數(shù)、TVB-N值、酸價(jià)隨貯藏時(shí)間變化得到的回歸方程的相關(guān)系數(shù)大于0.9，能夠很好的擬合其關(guān)系。