不同貯藏溫度條件下鮐魚(yú)貨架期預(yù)測(cè)模型的構(gòu)建

吳奇子，陳 雪，劉 歡，方旭波,2，陳小娥,*，林燕國(guó)

（1.浙江海洋學(xué)院食品與醫(yī)藥學(xué)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 舟山 316022；3.舟山中茂水產(chǎn)有限公司，浙江 舟山 316102）

不同貯藏溫度條件下鮐魚(yú)貨架期預(yù)測(cè)模型的構(gòu)建

吳奇子1，陳 雪1，劉 歡1，方旭波1,2，陳小娥1,*，林燕國(guó)3

（1.浙江海洋學(xué)院食品與醫(yī)藥學(xué)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 舟山 316022；3.舟山中茂水產(chǎn)有限公司，浙江 舟山 316102）

為了探索海上移動(dòng)運(yùn)輸船上東海鮐魚(yú)新鮮度隨溫度變化規(guī)律及其動(dòng)力學(xué)特性，將鮐魚(yú)貯藏在0、5、10、15 ℃條件下，測(cè)定K值、揮發(fā)性鹽基氮（total volatile base nitrogen，TVB-N）值與菌落總數(shù)（total viable count，TVC），并進(jìn)行感官評(píng)分，研究其貨架期預(yù)測(cè)模型。結(jié)果顯示，隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，鮐魚(yú)的感官品質(zhì)指標(biāo)逐漸下降，K值、TVB-N值和TVC均逐漸上升。實(shí)驗(yàn)用Arrhenius方程構(gòu)建了貯藏溫度、貯藏時(shí)間與K值、TVB-N值和TVC之間的動(dòng)力學(xué)模型，其中，K值變化的活化能（Ea）及速率常數(shù)（k0）分別為30.54 kJ/mol和1.54×104；TVB-N變化的Ea及k0分別為41.21 kJ/mol和4.40×105；TVC變化的Ea及k0分別為46.78 kJ/mol 和2.93×106。建立的動(dòng)力學(xué)模型可以在0～15 ℃范圍內(nèi)對(duì)鮐魚(yú)的貨架期進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

東海鮐魚(yú)；貯藏溫度；貨架期；預(yù)測(cè)模型；Arrhenius方程

東海鮐魚(yú)（Scomber japonicus）又稱青占魚(yú)，為中上層暖水性魚(yú)類，分布于我國(guó)東海和南海地區(qū)，年捕撈量為50萬(wàn) t左右，列東海魚(yú)種產(chǎn)量的第3位，尤其在當(dāng)?shù)貪O民的海洋捕撈中占有重要地位[1]。

目前我國(guó)鮐魚(yú)多沿用海上捕撈→冷海水（或冰藏）保鮮運(yùn)輸→陸上冷凍加工的傳統(tǒng)生產(chǎn)加工方式，但存在漁獲破損率20%～30%、質(zhì)量得不到保障、銷售價(jià)格低等問(wèn)題。隨著海上移動(dòng)運(yùn)輸船加工技術(shù)的突破，舟山中茂水產(chǎn)有限公司建造的集精深加工、冷藏保鮮于一體的大型海上冷凍加工船，使鮐魚(yú)在海上就能進(jìn)行低溫速凍，大大縮短了從捕撈到加工的時(shí)間，提高了鮐魚(yú)的品質(zhì)。

目前，對(duì)黃鰭金槍魚(yú)、智利竹筴魚(yú)和鰹魚(yú)的船上貯藏品質(zhì)的變化都有報(bào)道[2-4]，但鮐魚(yú)船上貯藏品質(zhì)變化的研究較少。因此有必要建立能較為準(zhǔn)確預(yù)測(cè)海上移動(dòng)運(yùn)輸船鮐魚(yú)原料貨架期的方法。本研究模擬船上環(huán)境，分析魚(yú)體冷藏過(guò)程中感官評(píng)定、K值、揮發(fā)性鹽基氮（totalvolatile base nitrogen，TVB-N）值與菌落總數(shù)（total viable count，TVC）的變化規(guī)律，評(píng)價(jià)冰藏預(yù)處理對(duì)鮐魚(yú)冷藏品質(zhì)的影響。同時(shí)，用動(dòng)力學(xué)模型建立貨架期預(yù)測(cè)模型，為海上移動(dòng)運(yùn)輸船上鮐魚(yú)原料的品質(zhì)變化監(jiān)控提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

鮐魚(yú)由舟山中茂水產(chǎn)有限公司提供，鮐魚(yú)已經(jīng)過(guò)（-1±0.5）℃、10 h的冷海水保鮮。

1.2 儀器與設(shè)備

AR124CN電子分析天平 美國(guó)Ohaus公司；HH-6系列恒溫水浴鍋 金壇市榮華儀器制造有限公司；BPS-250CB恒溫恒濕保溫箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司；H2050R冷凍離心機(jī) 長(zhǎng)沙湘儀有限公司；XBLL-23A絞肉機(jī) 上海帥佳電子科技有限公司；LC-10AD高效液相色譜儀 日本Shinwa公司。

1.3 方法

1.3.1 鮐魚(yú)原料的預(yù)處理

將經(jīng)捕魚(yú)船水冷保鮮10 h的魚(yú)樣隨機(jī)分成4 組，分別裝于密實(shí)袋中，貯藏于0、5、10、15 ℃條件下（±0.5 ℃），保藏0、12、24、36、48、60、72、84 h后取樣測(cè)定。每次測(cè)定時(shí)隨機(jī)取3 條鮐魚(yú)，切取魚(yú)背部肌肉混合后定量取樣，進(jìn)行感官評(píng)定、K值、TVB-N值和TVC的測(cè)定。

1.3.2 感官評(píng)定

感官評(píng)定采用Brady等[5]的方法進(jìn)行評(píng)分，評(píng)分項(xiàng)目和標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 鮐魚(yú)鮮度感官評(píng)分項(xiàng)目和標(biāo)準(zhǔn)Table1 Sensory evaluation of Scomber japonicus

1.3.3 K值測(cè)定

參照Yokoyama等[6]對(duì)ATP及其關(guān)聯(lián)產(chǎn)物含量進(jìn)行提取的方法并稍作修改，在15 mL 7%高氯酸溶液加入4 g剪碎鮐魚(yú)樣品，攪拌均勻，-2 ℃條件下5 000 r/min離心15 min，取上清液。加入5%高氯酸溶液對(duì)沉淀進(jìn)行洗滌，繼續(xù)冷凍離心，取上清液，重復(fù)操作2 次。將所獲上清液合并，并用1 mol/L KOH溶液將其中和至pH 6.5～6.8，定容至50 mL，利用孔徑為0.45 μm的微孔濾膜過(guò)濾。

參照Ryder[7]的方法對(duì)ATP及其關(guān)聯(lián)產(chǎn)物含量進(jìn)行測(cè)定，并加以修改。LC-10AD高效液相色譜儀，紫外檢測(cè)器，色譜柱：OD-2（150 mm×4.66 mm）；流動(dòng)相：0.05 mol/L pH 6.8的磷酸鉀緩沖溶液；流速：1 mL/min；檢測(cè)波長(zhǎng)：254 nm；進(jìn)樣量：10 μL。外標(biāo)法定量。計(jì)算公式[3]如下：

式中：ATP為三磷酸腺苷；AMP為一磷酸腺苷；ADP為二磷酸腺苷；IMP為肌苷酸；HxR為次黃嘌呤核苷；Hx為次黃嘌呤。

1.3.4 TVB-N值測(cè)定

參考SC/T 3032—2007《水產(chǎn)品中揮發(fā)性鹽基氮測(cè)定方法》操作[8]。

1.3.5 微生物TVC測(cè)定

按GB 4789.2—2010《食品中細(xì)菌總數(shù)的測(cè)定方法》操作[9]。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

實(shí)驗(yàn)均重復(fù)3次，采用Origin pro 8.5軟件繪圖。結(jié)果均以±s進(jìn)行表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 鮐魚(yú)在不同貯藏溫度條件下的感官評(píng)分變化

圖1 鮐魚(yú)在不同貯藏溫度條件下的感官評(píng)分變化Fig.1 Sensory evaluation of Scomber japonicas at different temperatures during storage

由圖1可知，不同貯藏溫度的感官評(píng)分隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)，且在同一貯藏時(shí)間內(nèi)，0 ℃條件下鮐魚(yú)的感官評(píng)分均高于5、10、15 ℃。 保藏84 h后，0、5、10 ℃條件下貯藏的鮐魚(yú)感官評(píng)分分別為9.15、7.71、6.27、4.49 分，只有0 ℃冰藏的鮐魚(yú)處于“好”范圍，5、10 ℃保藏條件下的鮐魚(yú)均處在“較好”水平，15 ℃保藏條件下的鮐魚(yú)已經(jīng)處于“一般”水平，說(shuō)明0℃冰藏保鮮能很好地抑制鮐魚(yú)體內(nèi)內(nèi)源性酶系活性和微生物的生長(zhǎng)繁殖，同時(shí)減弱脂肪氧化的進(jìn)程，使鮐魚(yú)的各項(xiàng)感官指標(biāo)處在一個(gè)較高的水平。

2.2 鮐魚(yú)在不同貯藏溫度條件下的K值變化

圖2 鮐魚(yú)在不同貯藏溫度條件下的K值變化Fig.2 Changes in K value of Scomber japonicus during storage at different temperatures

魚(yú)體死后早期內(nèi)在質(zhì)量變化通常用K值來(lái)衡量，利用K值來(lái)評(píng)價(jià)大多種魚(yú)種的鮮度已經(jīng)被廣泛接受[10-14]。圖2結(jié)果表明，隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，K值在不同貯藏溫度條件下均呈上升趨勢(shì)。這反映魚(yú)體死后，隨著機(jī)體內(nèi)環(huán)境因子發(fā)生變化而引發(fā)核苷酸類的生化降解(ATP→AMP→ADP→IMP→HxR→Hx)，ATP含量不斷減少，HxR和Hx含量逐漸增加，致使魚(yú)鮮度不斷下降的規(guī)律[15-17]。據(jù)Ozogul等[18]的統(tǒng)計(jì)調(diào)查，即殺的魚(yú)K值一般在10%以下，可供生魚(yú)片食用的K值在20%以下，K值為20%～40%為一般鮮度，K值超過(guò)40%認(rèn)定為初期腐敗。如果按照這一標(biāo)準(zhǔn)，鮐魚(yú)在0℃冰藏中保存84 h時(shí)，K值為15.65%＜20%，符合“生魚(yú)片”標(biāo)準(zhǔn)；在5 ℃保存84 h時(shí)，K值為25.19%＜40%，處于“一般鮮度”范圍；鮐魚(yú)在10、15 ℃條件下貯藏84 h后，K值分別為48.14%和98.74%，均超過(guò)40%，處于“初期腐敗”范圍。由此可知，以K值為40%（一般鮮度）為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，0 ℃冰藏保鮮一般可比15 ℃常溫保藏延長(zhǎng)特鮮品保質(zhì)期至少24 h，優(yōu)勢(shì)明顯。

2.3 鮐魚(yú)在不同貯藏溫度條件下的TVB-N值變化

圖3 鮐魚(yú)在不同貯藏溫度下的TVB-N值變化Fig.3 Changes in TVB-N content in Scomber japonicus during storage at different temperatures

如圖3所示，不同貯藏溫度下鮐魚(yú)的TVB-N值總體呈上升趨勢(shì)，初始值均為10.00 mg/100 g。貯藏12 h后，0、5、10、15 ℃條件下鮐魚(yú)的TVB-N值分別上升0.33、0.36、0.94、1.92 mg/100 g，由于鮐魚(yú)體內(nèi)的蛋白質(zhì)尚未被分解，尚未產(chǎn)生的氨、伯胺、仲胺及叔胺等堿性含氮且具揮發(fā)性物質(zhì)[19]。貯藏84 h后，0、5、10、15 ℃條件下鮐魚(yú)的TVB-N值分別為16.26、19.52、25.46、34.97 mg/100 g，根據(jù)我國(guó)海水魚(yú)的鮮度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[20]，鮐魚(yú)鮮度等級(jí)規(guī)定為一級(jí)品TVB-N值不超過(guò)15 mg/100 g，二級(jí)品TVB-N值不超過(guò)30 mg/100 g，此時(shí)0 ℃貯藏條件下冰藏鮐魚(yú)剛好從一級(jí)鮮度進(jìn)入二級(jí)鮮度標(biāo)準(zhǔn)，5、 10 ℃貯藏條件下的鮐魚(yú)已經(jīng)處于二級(jí)鮮度范圍，15 ℃貯藏條件下的鮐魚(yú)未達(dá)到二級(jí)鮮度標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明0 ℃冰藏保鮮對(duì)于抑制鮐魚(yú)體內(nèi)胺類物質(zhì)的產(chǎn)生和降低TVB-N值有積極作用。

2.4 鮐魚(yú)在不同貯藏溫度條件下的TVC變化

鮐魚(yú)中的微生物多為常見(jiàn)的海產(chǎn)品微生物，它們不耐低溫，對(duì)鮐魚(yú)進(jìn)行低溫保存能殺死大多數(shù)微生物，但仍有部分仍以較低活性存活地嗜冷微生物，這些嗜冷微生物表現(xiàn)為假死或生長(zhǎng)受抑制狀態(tài)，當(dāng)鮐魚(yú)解凍升溫后，又恢復(fù)活力[21-23]。這些微生物中的致病菌和腐敗菌仍會(huì)影響鮐魚(yú)的食用安全和品質(zhì)[24-25]。

圖4 鮐魚(yú)在不同貯藏溫度條件下的TVC變化Fig.4 Changes in TVC of Scomber japonicas during storage at different temperatures

通過(guò)比較不同貯藏溫度對(duì)鮐魚(yú)中微生物的抑制效果，來(lái)優(yōu)選鮐魚(yú)的適宜保藏溫度。由圖4可得，0、5、10、15 ℃貯藏條件下凍鮐魚(yú)的初始TVC均為3.20（lg（CFU/g））。當(dāng)貯藏12 h后，0、5、10、15 ℃貯藏條件下凍鮐魚(yú)的TVC分別為3.26、3.33、3.34、3.58（lg（CFU/g）），捕獲初期，鮐魚(yú)新鮮度非常高，TVC較少。84 h后，0、5、10、15 ℃貯藏條件下鮐魚(yú)的TVC分別為4.15、4.82、5.81、7.00（lg（CFU/g）），按照海水魚(yú)類衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[20]，一級(jí)鮮度的TVC規(guī)定為3×104CFU/g，即4.48（lg（CFU/g）），二級(jí)鮮度的TVC規(guī)定為1×106CFU/g，即6.00（lg（CFU/g））。0℃條件下保藏的鮐魚(yú)還處于一級(jí)鮮度，5、10 ℃條件下保藏的鮐魚(yú)處于二級(jí)鮮度，15 ℃條件下保藏的鮐魚(yú)已經(jīng)不屬于二級(jí)鮮度，因此選擇0 ℃冰藏保鮮能有效控制微生物總量。

2.5 鮐魚(yú)貯藏過(guò)程中品質(zhì)變化的動(dòng)力學(xué)模型

在生產(chǎn)加工過(guò)程中，食品的品質(zhì)改變可以利用動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行描述[26]，而與食品有關(guān)的品質(zhì)變化大多都遵循零級(jí)或一級(jí)反應(yīng)模式[27-29]，其中一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型[30]應(yīng)用廣泛，見(jiàn)式（2）：

式中：B為鮐魚(yú)t時(shí)的品質(zhì)指標(biāo)值；B0為鮐魚(yú)初始的品質(zhì)指標(biāo)值；kB為鮐魚(yú)的品質(zhì)變化速率（常數(shù)）；t為鮐魚(yú)的貯藏時(shí)間/h。

在不同貯藏溫度條件下得到該反應(yīng)的Arrhenius方程[31]，然后確定反應(yīng)級(jí)數(shù)和計(jì)算反應(yīng)常數(shù)，見(jiàn)式（3）：

式中：k0為頻率因子；T為絕對(duì)溫度/K；R為氣體常數(shù)，8.314 4 J/（mol·K）；Ea為活化能/（J/mol）。

在0、5、10、15 ℃條件下，利用一級(jí)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型得到海上運(yùn)輸船鮐魚(yú)原料不同指標(biāo)的貨架期，見(jiàn)式（4）：

得到的各個(gè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。由式（3）得到不同貯藏溫度條件下鮐魚(yú)的K值、TVB-N值和TVC變化的活化能（Ea）分別為30.54、41.21、46.78 kJ/mol。由此根據(jù)式（4）得到鮐魚(yú)的K值、TVB-N值和TVC的貨架期預(yù)測(cè)模型。

表2 鮐魚(yú)在不同貯藏溫度條件下品質(zhì)變化的動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)Table2 Kinetic model parameters for K value, TVB-N and TVC of Scomber japonicus during storage at different temperatures

K值預(yù)測(cè)模型見(jiàn)式（5），TVB-N預(yù)測(cè)模型式（6），TVC預(yù)測(cè)模型見(jiàn)式（7）。

式（5）～（7）中：BK、BTVB-N和BTVC為貯藏一定時(shí)間后鮐魚(yú)K值、TVB-N和TVC的測(cè)定值；BK0、BTVB-N0和BTVC0為鮐魚(yú)K值、TVB-N和TVC的初始測(cè)定值。

為了獲得鮐魚(yú)在一定貯藏溫度條件下某一指標(biāo)的貨架期，根據(jù)所得到的預(yù)測(cè)模型，確定鮐魚(yú)該指標(biāo)的初始品質(zhì)值和終點(diǎn)品質(zhì)值即可。此外，當(dāng)鮐魚(yú)某一指標(biāo)的初始品質(zhì)值和貯藏溫度被確定，該指標(biāo)在一定貯藏時(shí)間下的終點(diǎn)品質(zhì)值便可獲得。

2.6 貨架壽命的動(dòng)力學(xué)模型驗(yàn)證和預(yù)測(cè)

用貨架期實(shí)測(cè)值驗(yàn)證鮐魚(yú)在0、15 ℃進(jìn)行貯藏時(shí)的貨架期預(yù)測(cè)模型，并根據(jù)文獻(xiàn)等建議的二級(jí)鮮度極限值（即K≤40%、TVB-N≤30 mg/100 g和TVC≤106CFU/g）。因此，綜合上述3 項(xiàng)指標(biāo)，當(dāng)鮐魚(yú)的指標(biāo)超過(guò)二級(jí)鮮度時(shí)作為貨架期終點(diǎn)。表3為0、15 ℃貯藏條件下，鮐魚(yú)3 項(xiàng)指標(biāo)對(duì)貨架期的實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值的比較。

表3 鮐魚(yú)在0、15 ℃貯藏條件下貨架期的預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值Table3 Predicted and observed shelf-life of Scomber japoniccuuss aatt 0 and 15 ℃

由表3可知，運(yùn)用本研究建立的鮐魚(yú)貨架期預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)值準(zhǔn)確率在±10%以內(nèi)。因此，根據(jù)此動(dòng)力學(xué)預(yù)測(cè)模型即可實(shí)時(shí)、快速、可靠地預(yù)測(cè)0～15 ℃貯藏溫度條件下海上運(yùn)輸船鮐魚(yú)原料的貨架期。

3 結(jié) 論

研究了冰藏保鮮處理對(duì)海上移動(dòng)運(yùn)輸船鮐魚(yú)品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，在0～84 h的時(shí)間范圍內(nèi)，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，鮐魚(yú)的感官指標(biāo)呈下降趨勢(shì)，K值、TVB-N值和TVC均呈上升趨勢(shì)。84 h時(shí)，冰藏保鮮鮐魚(yú)的感官評(píng)定為9.15 分，處于“好”的范圍，K值為15.65%，符合“生魚(yú)片標(biāo)準(zhǔn)”，TVB-N值為16.26 mg/100 g，剛好進(jìn)入二級(jí)鮮度，TVC為1.41×104CFU/g，處于一級(jí)鮮度，說(shuō)明冰藏保鮮處理能減緩核苷酸的降解，抑制內(nèi)源性酶的活性和微生物生長(zhǎng)，較好地保持魚(yú)肉的品質(zhì)。鮐魚(yú)在貯藏過(guò)程中，K值、TVB-N值和TVC項(xiàng)指標(biāo)的變化規(guī)律均符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)，反應(yīng)速率隨貯藏溫度的升高均不斷加快。研究建立的K值、TVB-N值和TVC的動(dòng)力學(xué)模型，通過(guò)動(dòng)力學(xué)模型，根據(jù)鮐魚(yú)生產(chǎn)加工的實(shí)際要求，選擇適宜的貯藏溫度和品質(zhì)指標(biāo)，對(duì)海上移動(dòng)運(yùn)輸船鮐魚(yú)原料的貨架期進(jìn)行預(yù)測(cè)。

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Predictive Modelling of Shelf Life for Scomber japonicus Stored at Different Temperatures

WU Qizi1, CHEN Xue1, LIU Huan1, FANG Xubo1,2, CHEN Xiao’e1,*, LIN Yanguo3
(1. School of Food and Pharmacy, Zhejiang Ocean University, Zhoushan 316022, China; 2. Joint Key Laboratory of Aquatic Products Processing Technology Research of Zhejiang Province, Zhoushan 316022, China; 3. Zhoushan Zhongmao Aquatic Products Co. Ltd., Zhoushan 316102, China)

Kinetic models were developed to study the freshness and shelf life of Scomber japonicus on board at different storage temperatures. Sensory evaluation, K value, total-volatile basic nitrogen (TVB-N) value, and total viable count (TVC) during storage at 0, 5, 10 and 15 ℃ were examined to fi nd out the relationship between the shelf life and storage temperature. The predictive models of K value, TVB-N value and TVC with respect to temperature and storage time were developed based on Arrhenius equation. Activation energies (Ea) and rate constants (k0) of K value, TVB-N value and TVC were 30.54 kJ/mol, 1.54 × 104, 41.21 kJ/mol, 4.40 × 105, 46.78 kJ/mol, and 2.93 × 106, respectively. The results indicate that K value, TVB-N value and TVC increased with increasing storage time and temperature. It was also observed that the sensory quality decreased with increasing storage time and temperature. The remaining shelf-life of Scomber japonicus can be predicted at a storage temperature ranging from 0 to 15 ℃ based on K value, TVB-N value and TVC.

Scomber japonicus; storage temperature; shelf life; predictive modelling; Arrhenius equation

TS254.4

A

1002-6630（2015）22-0232-05

10.7506/spkx1002-6630-201522044

2015-02-15

浙江科技廳重點(diǎn)農(nóng)業(yè)項(xiàng)目（2013C02016）；舟山市科技計(jì)劃項(xiàng)目（2014C11014）

吳奇子（1991—），男，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称芳庸づc安全。E-mail：1181896551@qq.com

*通信作者：陳小娥（1968—），女，教授，博士，研究方向?yàn)樗a(chǎn)品加工與貯藏。E-mail：xiaoechen@163.com