真空包裝低鹽發酵酒糟魷魚貨架期預測的研究

謝佳妮，何炯靈，方旭波，2*

（1.浙江海洋學院 食品與醫藥學院，浙江 舟山 316022；2.浙江省水產品加工技術研究聯合重點實驗室，浙江 舟山 316022）

酒糟魚作為一種我國傳統水產制品，風味獨特，深受消費者喜愛，但傳統的酒糟魚加工方法由于含鹽量大，不符合人們對健康生活的需要，因此酒糟魚制品的低鹽化是行業的發展趨勢[1]。近來，由于受世界性的經濟危機影響，國外訂單明顯減少，加上魷魚加工制品品種老化、單一等原因導致魷魚的內需市場沒有很好開發，舟山地區的遠洋魷魚原料出現了滯銷現象。鑒于此，許多廠家呼吁盡快進行魷魚的高附加值化技術研究，開發出適合中國人口味的、形式多樣的產品，滿足市場的需要。因此本課題組在前期研究了低鹽發酵酒糟魷魚加工工藝的基礎上，著重對其保藏性進行了研究。

低鹽發酵酒糟魷魚為一種新型的魷魚加工方法[2]，不僅有利于人們對魷魚食用量的增加，緩解舟山現在魷魚滯銷的現狀，而且可以使魷魚被更多人們所喜愛，能更好的利用海洋資源，同時也滿足了人們對于健康生活的需要，但是酒糟魷魚制作過程中需經過鹽漬過程，其鹽濃度也很大程度上決定了酒糟魷魚的保藏性。低鹽發酵酒糟魷魚在制作過程中降低了其鹽分，這將使其保藏性大大降低，從而不利于儲藏、運輸和銷售。因此，對低鹽發酵酒糟魷魚的貨架壽命進行準確地預測，對產品開發很有必要。

食品的貨架期是指從感官和食用安全的角度分析，食品品質保持在消費者可接受程度下的貯藏時間。目前已有學者利用不同的動力學模型對不同的魷魚加工食品的品質變化做過了一些研究工作[3-11]，但對酒糟魷魚在貯藏過程中品質變化的動力學特性及食品貨架期預測方面的研究卻少有報道。本實驗通過對酒糟魷魚不同溫度貯藏條件下，菌落總數、揮發性鹽基總氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）值變化規律的研究[12]，應用動力學模型建立相關鮮度指標隨貯藏溫度和時間變化的貨架期預測模型，為建立酒糟魷魚在流通過程中品質變化及剩余貨架期的預測評估的時間-溫度指示系統提供基礎理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

秘魯魷魚：浙江富振旺食品有限公司；食鹽、糖、黃酒（食品級）：市購；多聚磷酸鹽（分析純）：浙江省遠洋漁業集團股份有限公司；硫酸、硫酸銅、硫酸鉀、硼酸、氫氧化鈉、鹽酸：國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

GZX-9240 MBE電熱恒溫鼓風干燥箱：上海博迅實業有限公司；EL303電子天平：梅特勒-托利多儀器上海有限公司；SPX-250B智能生化培養箱：寧波江南儀器廠；BS110電子分析天平：北京賽多利斯天平有限公司；YXQ-SG46-280壓力蒸氣滅菌鍋：上海博迅實業有限公司；D-8941型真空包裝機：德國Multivac公司；KDN-9140MBE自動定氮儀：上海纖檢儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 酒糟魷魚加工工藝流程

1.3.2 感官評定方法

由10名經過訓練的評定員組成感官評價小組，按“咸味、鮮味、酒味、回味、異味、嚼勁、色澤”的順序對樣品進感官評定，評分結果以樣品平均分顯示（樣品平均分=總評分/評價員數）?？傮w接收性的評分是由咸味、鮮味、酒味、回味、異味、嚼勁、色澤評分相加得到。感官評定方法采用100分制評分試驗法。以分數的高低從感官上反映酒糟魷魚的質量評定結果，當半數或以上評價員評價結果為0分時，即為感官拒絕點。具體評定標準見表1。

表1 酒糟魷魚感官評定標準Table 1 Sensory evaluation standards of fermented-grain squid

1.3.3 TVB-N值的檢測

采用半微量凱氏定氮法，隔一段時間測定不同溫度條件下酒糟魷魚的TVB-N值[13]。樣品魷魚除去脂肪，切碎攪勻，稱取約10.0 g，置于錐形瓶中，加100 mL水，不時振搖，浸漬30 min后過濾，濾液置冰箱備用。

消化：加2.5 mL濃硫酸，3.0×10-4mol/L硫酸銅溶液0.4 mL，1.2 g硫酸鉀和數粒玻璃珠，混勻。置通風柜內，加熱煮沸至冒三氧化硫白煙，并使溶液變清，調節熱源使繼續保持煮沸30 min，放冷。用少量水使消解后溶液定量移入半微量定氮蒸餾裝置，其總量不超過30 mL。

蒸餾：加入0.050 mol/L氫氧化鈉溶液10 mL，通入水蒸氣蒸餾，用2%硼酸溶液20 mL吸收蒸出的氨，接取餾出液至50 mL。

吸收液用0.01 mol/L鹽酸標準溶液滴定，以0.2%甲基紅乙醇液和0.1%亞甲藍水溶液臨用時等量混合指示液作指示，終點呈藍紫色，同時做空白試驗。揮發性鹽基總氮值計算公式如下：

式中：X為樣品中揮發性鹽基氮的含量，mg/100g；v1為測定用樣液消耗鹽酸或硫酸標準溶液體積，mL；v2為試劑空白消耗鹽酸或硫酸標準溶液體積，mL；N1為鹽酸標準溶液的物質的量濃度，mol/L；m1為樣品質量，g；14為1 mol/L鹽酸標準溶液1 mL相當氮的毫克數。

1.3.4 細菌總數的測定

依照國標GB/T 4789.2—2003《食品衛生微生物學檢驗菌落總數測定》方法進行。

1.3.5 貨架壽命實驗

（1）一級動力學模型

食品品質改變一般指生產過程中化學物理和微生物的變化，這些變化可用化學反應動力學模型進行描述，大多數與食品有關的品質變化都遵循零級或一級反應模式，其中一級反應動力學模型[14]應用廣泛。

式中：t為食品的貯藏時間，d；B0為食品的初始品質指標值（測定菌落總數時為CFU/g；測定揮發性鹽基氮時為mg/100g）；B為食品貯藏第t 天時的品質指標值，d；k B為食品品質變化速率常數。

（2）Arrhenius方程

在0 ℃、4 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃貯藏條件下可分別得到魷魚的總揮發性鹽基氮值、微生物菌落總數值。利用得到的數據作圖，確定反應級數，計算反應常數，得到該反應的Arrhenius 方程[15]。

式中：k0為指前因子；kB為食品品質變化速率常數；EA為活化能，J/mol；T為絕對溫度，K；R為氣體常數，8.314 4 J/（mol·K）；k0和EA都是與反應系統物質本性有關的經驗常數。

對式（2）取對數后，上式可轉化為：

式中：k0為指前因子；kB為食品品質變化速率常數；EA為活化能，J/mol；T為絕對溫度，K；R為氣體常數，8.314 4 J/（mol·K）；k0和EA都是與反應系統物質本性有關的經驗常數。

在求得不同溫度下的速率常數后，用lnk B（1/T）作圖可得一直線，由直線斜率（-EA/R）可求得反應活化能EA，由截距可求得指前因子k0。Arrhenius關系式的主要價值在于可以在高溫（1/T）條件下借助貨架期加速試驗獲得數據，然后用外推法求得在較低溫度條件下的貨架壽命。

（3）魷魚貨架期預測模型建立

用一級化學反應動力學模型對不同貯藏溫度下魷魚的TVB-N值、菌落總數進行回歸分析，即可獲得魷魚在不同貯藏溫度條件下不同鮮度指標的貨架期。

式中：B0為食品的初始品質指標值（測定菌落總數時為CFU/g；測定揮發性鹽基氮時為mg/100g）；B為食品貯藏第t天時的品質指標值，d；k0為指前因子；EA為活化能，J/mol；T為絕對溫度，K；R為氣體常數，8.314 4 J/（mol·K）；k0和EA都是與反應系統物質本性有關的經驗常數。

2 結果與分析

2.1 不同貯藏溫度下酒糟魷魚TVB-N貯藏時間關系分析

圖1 不同貯藏溫度下魷魚的T-VBN 含量變化Fig.1 Effect of storage temperature on T-VBN content of fermented-grain squid

總揮發性鹽基氮（TVB-N）包括的主要化合物有氨類、胺類等堿性含氮物質，在許多的魚類中TVB-N水平與鮮度感官評價之間有相當高的相關性，因此被廣泛用作魚類新鮮度指標[16]。

由于魷魚的生理習性關系，魷魚的體內存在著大量的氯化銨（NH4Cl）。魷魚體內沒有類似氣泡的結構，即魷魚不是控制氣泡來控制上浮還是下沉的。由于NH4Cl的密度比海水小，魷魚將NH4+濃縮于體內，就可以懸浮在水里而無需消耗大量的能量。如果沒有大量的NH4Cl在體內，魷魚在游動的時候就會沉入水底。這就是魷魚體內的揮發性鹽基總氮含量遠高于一般魚類的原因[17]。酒糟魷魚在不同貯藏溫度下TVB-N值的變化如圖1所示。

由圖1可知，整個貯藏期間魷魚TVB-N值隨著時間的增加不斷上升。同時，在不同貯藏溫度下魷魚的TVB-N 值隨著貯藏溫度的升高而升高，這主要是由于較高的溫度會加快微生物繁殖速度和內源蛋白酶的活性，從而使得肉蛋白質分解速率加快，因此表現為較高的TVB-N值。

2.2 不同貯藏溫度下酒糟魷魚總菌落數-貯藏時間關系分析

微生物是影響水產品品質的一個重要因素，如圖2所示，可見在不同的貯藏溫度下，酒糟魷魚的菌落總數有著明顯的變化，并且變化趨勢與不同貯藏溫度下的酒糟魷魚的TVB-N值相同。由實驗數據得，微生物的生長速率與貯藏溫度呈正比，貯藏溫度越高，微生物生長越快。并且，隨著貯藏時間的延長，不同貯藏溫度下酒糟魷魚的菌落總數都迅速增加。國標[18]要求魷魚的菌落總數＜30 000 CFU/g，即菌落總數對數值＜4.48。

圖2 不同貯藏溫度下魷魚菌落總數變化Fig.2 Effect of storage temperature on total bacterial count of fermented-grain squid

由圖2可知，貯藏溫度為40 ℃時，酒糟魷魚的菌落總數變化最明顯，貯藏36 d后，其菌落總數已達6.200×106CFU/g，超過國家標準。然而，隨著貯藏溫度的下降，酒糟魷魚菌落總數的漲幅也逐漸趨向緩慢。貯藏溫度為0 ℃時，酒糟魷魚在第108天時，菌落總數為650.0 CFU/g，其增值為初始值的5 倍。而在30 ℃條件下的魷魚貯藏54 d 后，其總菌落數為1.010×107CFU/g，其增值為初始值的8.780×104倍。

2.3 不同貯藏溫度下酒糟魷魚感官品質-貯藏時間關系分析

感官評價是描述酒糟魷魚品質變化的一項綜合性評估。貯藏初期的酒糟魷魚，表面肉質緊致、色澤均一、香氣濃郁、咀嚼性好，此時感官表現為良好。隨著貯藏時間的邊長，肌漿中的內源蛋白酶分解魚肉蛋白產生氨氣、胺類等堿性含氮物質，使TVB-N值上升，并且微生物以蛋白質為營養物質生長繁殖，進一步產生胞外蛋白酶，促使蛋白質分解，進一步促使TVB-N值上升。在此過程中，魚肉組織呈酸性，組織軟化，色澤暗淡，呈現強烈的腥味和氨味，原有的香味消失，感官品質逐漸變差。不同貯藏溫度條件下酒糟魷魚感官品質變化如圖3所示。

圖3 魷魚在不同貯藏溫度下的感官評分Fig.3 Sensory evaluation score at different temperatures

由圖3可知，隨著貯藏溫度的升高和貯藏時間的延長，感官評分下降趨勢明顯。貯藏在0 ℃條件下的酒糟魷魚，在第108 天時，魷魚的感官品質仍為“較好”，而貯藏在40 ℃條件下的酒糟魷魚在第36 天感官品質已經為“差”。貯藏在20 ℃、30 ℃、40 ℃條件下貯藏的酒糟魷魚感官變化的速率依次減慢。感官品質與酒糟魷魚在不同貯藏溫度下的理化值的變化趨勢相同。

2.4 低鹽發酵酒糟魷魚貯藏過程中品質變化的動力學模型

酒糟魷魚在貯藏過程中品質的變化可以用一級化學反應動力學模型來描述[19]，而反應速率常數k B是溫度的函數，因此酒糟魷魚在不同貯藏溫度下的貨架壽命可以運用Arrhenius 方程預測[20]。由回歸得到的反映酒糟魷魚貯藏過程中新鮮度變化的指標見表2。由表2可知，所有方程的R2值均＞0.9，說明總體線性關系較好，因此該方程相關性顯著[21]。生化反應速率與貯藏溫度呈正比，貯藏溫度越高，生化反應速度越快。因此，隨著貯藏時間的延長TVB-N值、菌落總數值急劇上升，感官值下降。由式（2）得到貯藏于不同溫度條件下酒糟魷魚的菌落總數、TVB-N值變化的活化能（EA）分別為71.26 kJ/mol、68.86 kJ/mol。指前因子（k0）分別為3.987×103、2.159×103。由此根據式（4）得到酒糟魷魚的菌落總數，TVB-N值的貨架期預測模型。

菌落總數貨架期預測模型：

式中：BTVC為貯藏一定時間后酒糟魷魚的菌落總數測定值，CFU/g；BTVC0為酒糟魷魚的菌落總數初始測定值，CFU/g；T為絕對溫度，K；R為氣體常數，8.314 4 J/（mol·K）。

總揮發性鹽基氮貨架期預測模型：

式中：BTVB-N為貯藏一定時間后TVB-N測定值，mg/100g；BTVB-N0為酒糟魷魚的TVB-N的初始測定值，mg/100g；T為絕對溫度，K；R為氣體常數，8.314 4 J/（mol·K）。

表2 酒糟魷魚在不同貯藏溫度下品質變化的動力學模型參數Table 2 Kinetic model parameters of fermented squid at different storage temperature

由表2可知，根據所得到的酒糟魷魚貨架期預測模型，當酒糟魷魚的貯藏溫度、初始鮮度品質值及終點鮮度品質控制值被確定后，即可獲得的貯藏時間。另外，也可以通過確定酒糟魷魚的貯藏溫度、魷魚初始鮮度品質值及貯藏時間，獲得在貯藏一定時間后的鮮度品質。

2.5 貨架壽命的動力學模型驗證和預測

將魷魚在4 ℃和20 ℃進行貯藏時，用貨架期實測值驗證貨架期預測模型的準確度，將鮮度指標品質（菌落總數、TVB-N 值）超過鮮度指標時作為貨架壽命的終點。表3為4 ℃和20 ℃貯藏條件下，酒糟魷魚的菌落總數、揮發性鹽基氮（TVB-N）、貨架期實測值與貨架期預測模型得到的預測值的比較。

表3 酒糟魷魚在4 ℃和20 ℃貯藏下貨架期指標的預測值和實測值Table 3 Predict value and measured value of fermented-grain squid shelf life indicators at 4°C and 20°C

由表3可知，應用本研究建立的酒糟魷魚貨架期預測模型所獲得貨架期預測值準確率在±10%以內，根據此模型可以對酒糟魷魚的貨架期進行反推，即可快速可靠地實時預測0～40 ℃貯藏條件下酒糟魷魚的貨架壽命。

3 結論

貨架壽命對于消費者的健康和安全，對于食品生產廠商的信譽至關重要。本實驗用揮發性鹽基氮（TVB-N）作為低鹽發酵酒糟魷魚品質變化和貨架壽命的指示指標，建立TVB-N與貯藏時間之間的一級動力學方程、TVB-N變化速率常數k與貯藏溫度之間的Arrhenius方程，從而能夠預測某一貯藏溫度下低鹽發酵酒糟魷魚食品的貨架壽命和保藏性，預測結果與真實值之間能較好地符合。

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