黃 卉，李來好*，楊賢慶，郝淑賢，馬海霞，岑劍偉，李 莎

(中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所，廣東 廣州 510300)

卵形鯧鲹貯藏過程中品質(zhì)變化動力學(xué)模型

黃 卉，李來好*，楊賢慶，郝淑賢，馬海霞，岑劍偉，李 莎

(中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所，廣東 廣州 510300)

研究不同溫度貯藏條件下卵形鯧鲹揮發(fā)性鹽基氮值(TVB-N)、硫代巴比妥酸值(TBA)和菌落總數(shù)隨時間的變化規(guī)律及其動力學(xué)特性，建立TVB-N、TBA和菌落總數(shù)與貯藏溫度和貯藏時間的動力學(xué)模型，以預(yù)測和控制卵形鯧鲹在貯藏過程中的品質(zhì)和貨架期。貯藏過程中卵形鯧鲹的TVB-N、TBA和菌落總數(shù)增加，隨著貯藏溫度的升高，卵形鯧鲹品質(zhì)劣化速度加快。TVB-N、TBA和菌落總數(shù)均符合一級化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模型，并且與Arrhenius方程有很高的擬合度。利用化學(xué)動力學(xué)原理建立了卵形鯧鲹貯藏過程中TVB-N、TBA和菌落總數(shù)的動力學(xué)模型：t= (lnAt－lnA0)/(1.68×109×e-56600/RT)，t= (lnAt－lnA0)/(3.10×108×e-52090/RT)，t= (lnAt－lnA0)/(1.87×108×e-47550/RT)。卵形鯧鲹的貯藏期可通過以上動力學(xué)模型進(jìn)行預(yù)測。

卵形鯧鲹；揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)；硫代巴比妥酸值(TBA)；菌落總數(shù)；動力學(xué)模型

卵形鯧鲹俗稱金鯧、黃臘鯧，其肉色潔白細(xì)嫩，蛋白質(zhì)、脂肪含量高，鮮美可口，是名貴食用海水魚。近年來，卵形鯧鲹的人工養(yǎng)殖取得了可喜進(jìn)展，在廣東、廣西、福建均已進(jìn)入網(wǎng)箱養(yǎng)殖[1]。卵形鯧鲹除了以活魚銷售外，大部分是以冰鮮魚和冷凍魚的形式銷售和出口，這兩種產(chǎn)品形式的卵形鯧鲹在貯藏過程中會發(fā)生品質(zhì)變化。因此，監(jiān)測和控制其品質(zhì)變化是十分重要的，如何準(zhǔn)確的預(yù)測卵形鯧鲹的貯藏期及合理確定其貯藏溫度是一個亟待解決的問題。

近年來，一些國內(nèi)外學(xué)者利用化學(xué)動力學(xué)模型對冷藏魚[2-4]、冷卻肉[5-6]、板鴨[7]等的品質(zhì)變化進(jìn)行研究，并且預(yù)測其貨架期，而對卵形鯧鲹在貯藏過程中品質(zhì)變化的動力學(xué)模型研究尚未見報道。本實(shí)驗(yàn)主要針對卵形鯧鲹在貯藏過程中的揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)、硫代巴比妥酸值(TBA)和菌落總數(shù)進(jìn)行測定，建立其隨貯藏溫度和時間變化的動力學(xué)模型，為貯藏過程中品質(zhì)變化的預(yù)測提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

卵形鯧鲹：購于廣州市黃沙水產(chǎn)市場。將卵形鯧鲹體表洗凈，裝入袋中，真空包裝，分別貯藏于5、0、－10℃條件下，定期取樣，測定TVB-N、TBA及菌落總數(shù)，每個貯藏條件下的樣品平行測定3次。

高氯酸、鹽酸、硼酸、乙醇、三氯乙酸、氫氧化鈉、甲基紅、甲基藍(lán)等(分析純) 廣州化學(xué)試劑廠；硫代巴比妥酸(分析純) 上海遠(yuǎn)帆助劑廠；營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基 廣東環(huán)凱微生物制劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

紫外-可見分光光度計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司；蛋白質(zhì)分析儀 丹麥福斯公司。

1.3 方法

1.3.1 TVB-N含量的測定

按照SC/T 3032—2007《水產(chǎn)品中揮發(fā)性鹽基氮的測定》方法測定。

1.3.2 TBA值的測定

取10g樣品研細(xì)，加入50mL 體積分?jǐn)?shù)7.5% 三氯乙酸(含有1mg/mL EDTA)，振搖30min，雙層濾紙過濾兩次。取5mL上清液，加入5mL 0.02mol/L TBA溶液，沸水浴中保存40min，取出冷卻1h，5500r/min離心25min，取上清液，加入5mL氯仿?lián)u勻，靜置分層后取上清液分別在532nm和600nm處比色，記錄消光值并用以下公式計(jì)算TBA值。

TBA/(mg/100g)=(A532－A600)/155×(1/10) ×72.6×100

1.3.3 菌落總數(shù)的測定

按照GB/T 4789.2—2003《食品衛(wèi)生微生物學(xué)檢驗(yàn)：菌落總數(shù)測定》的方法測定。

1.3.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

采用Excel軟件和SAS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 反應(yīng)級數(shù)(n)的確定

食品品質(zhì)在貯藏過程中的變化可用化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)來描述[8-9]。化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的基本公式可表示為：

式中：A為品質(zhì)因子的濃度；t為貯藏時間；K為變化速率常數(shù)；n為反應(yīng)級數(shù)。

大多數(shù)食品的質(zhì)量與時間關(guān)系表現(xiàn)出零級或一級的反應(yīng)，即n=0或n=1，動力學(xué)方程如下：

圖1～3是卵形鯧鲹在不同溫度貯藏過程中TVB-N、 TBA和菌落總數(shù)與貯藏時間的關(guān)系。由3個圖可以看出，3個溫度下TVB-N、TBA和菌落總數(shù)與時間t近似呈指數(shù)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均大于0.9，根據(jù)(3)式可得卵形鯧鲹在貯藏中TVB-N、TBA和菌落總數(shù)的變化為一級反應(yīng)，即反應(yīng)級數(shù)n=1。

圖1 TVB-N與貯藏時間的關(guān)系Fig.1 Relationship between TVB-N and storage time

圖2 TBA與貯藏時間的關(guān)系Fig.2 Relationship between TBA and storage time

圖3 菌落總數(shù)與貯藏時間的關(guān)系Fig.3 Relationship between total bacterial count and storage time

2.2 反應(yīng)速率常數(shù)K的確定

表1 TVB-N、TBA、菌落總數(shù)在不同溫度的反應(yīng)速率常數(shù)Table1 Reaction rate constants of TVB-N, TBA and total bacterial count at different temperatures

由于TVB-N、TBA、菌落總數(shù)與時間(t)成指數(shù)關(guān)系，因此將三者取自然對數(shù)后與時間t進(jìn)行線性回歸，由線性方程的斜率可得三者在不同溫度下的反應(yīng)速率常數(shù)，見表1。

2.3 反應(yīng)活化能(Ea)的確定

反應(yīng)速率常數(shù)K與溫度的關(guān)系一般符合阿侖尼烏斯(Arrhenius)方程形式：

式中：T為絕對溫度/K；K0為方程常數(shù)；Ea為活化能/(J/mol)；R為氣體常數(shù)。

對式(4)取自然對數(shù)得：

圖4 溫度對TVB-N反應(yīng)速率常數(shù)的影響Fig.4 Effect of temperature on reaction rate constant of TVB-N

圖5 溫度對TBA反應(yīng)速率常數(shù)的影響Fig.5 Effect of temperature on reaction rate constant of TBA

圖6 溫度對菌落總數(shù)反應(yīng)速率常數(shù)的影響Fig.6 Effect of temperature on reaction rate constant of total bacterial count

表2 動力學(xué)模型參數(shù)Table2 Parameters of kinetic models

圖4～6是根據(jù)式(4)對速率常數(shù)K及溫度T進(jìn)行回歸[10]。根據(jù)式(5)，將不同溫度下的反應(yīng)速率常數(shù)K取自然對數(shù)后，對1/T作圖，根據(jù)所得直線的斜率可得到Arrhenius方程中的活化能Ea，由直線斜率可得到K0(表2)，相關(guān)系數(shù)均在0.9以上，能較好的反映卵形鯧鲹的TVB-N、TBA和菌落總數(shù)隨時間變化的反應(yīng)速率常數(shù)與貯藏溫度的關(guān)系。

2.4 卵形鯧鲹貯藏期的預(yù)測模型

2.4.1 TVB-N預(yù)測模型

由式(1)和式(4)，可得：

對式(6)積分后，可得貯藏過程中的品質(zhì)變化通用動力學(xué)模型：

根據(jù)卵形鯧鲹在貯藏過程中TVB-N的變化，結(jié)合公式(7)可得卵形鯧鲹貯藏過程中TVB-N變化的動力學(xué)模型：

式中：A0為卵形鯧鲹的初始TVB-N值；At為卵形鯧鲹貯藏t時間后的TVB-N值。

將活化能Ea=56.60kJ/mol，反應(yīng)常數(shù)K0=1.68×109代入式(8)可得：

2.4.2 TBA、菌落總數(shù)預(yù)測模型

同理可得卵形鯧鲹貯藏過程中TBA變化的動力學(xué)模型：

卵形鯧鲹貯藏過程中菌落總數(shù)變化的動力學(xué)模型：

式(9)、(10)、(11)皆可用來預(yù)測卵形鯧鲹在不同貯藏溫度下的貯藏期。

2.5 卵形鯧鲹動力學(xué)模型的應(yīng)用

國標(biāo)GB 2733—2005《鮮、凍動物性水產(chǎn)品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，海水魚的TVB-N≤30mg/100g，國外學(xué)者研究指出，以細(xì)菌菌落總數(shù)106CFU/g作為人們消費(fèi)高品質(zhì)魚類可接受的限值[11]，細(xì)菌數(shù)達(dá)到107CFU/g或更高時有難聞的氣味和味道產(chǎn)生，即魚類已腐敗變質(zhì)[12]。TBA值暫未見文獻(xiàn)報道貯藏極限值，本實(shí)驗(yàn)中TBA值達(dá)到0.6mg/100g時魚類已變質(zhì)，因此用此值作為實(shí)際可接受的限值來預(yù)測貯藏期。根據(jù)以上限值對公式(9)、(10)、(11)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果見表3。

由表3可知，通過以上模型預(yù)測貯藏期時，實(shí)際貯藏期與理論貯藏期較為接近。因此，可根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際質(zhì)量要求，利用TVB-N或菌落總數(shù)動力學(xué)模型，選擇合適的貯藏溫度和貯藏期。

表3 模型的驗(yàn)證結(jié)果Table3 Results of validation of kinetic models

3 結(jié) 論

3.1 卵形鯧鲹在貯藏過程中，TVB-N、TBA和菌落總數(shù)不斷增加，三者的變化規(guī)律均符合一級反應(yīng)動力學(xué)模型，貯藏溫度越高，反應(yīng)速率越大。

3.2 利用化學(xué)動力學(xué)原理建立卵形鯧鲹貯藏過程中TVB-N、TBA和菌落總數(shù)的動力學(xué)模型：t=(lnAt－lnA0)/ (1.68×109×e-56600/RT)，t= (lnAt－lnA0)/(3.10×108× e-52090/RT)，t= (lnAt－lnA0)/(1.87×108×e-47550/RT)。通過以上動力學(xué)模型，可根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際質(zhì)量要求，選擇合適的貯藏溫度和貯藏期，為生產(chǎn)和銷售提供指導(dǎo)。

[1]齊旭東, 區(qū)又君. 卵形鯧鲹不同組織同工酶表達(dá)的差異[J]. 南方水產(chǎn), 2008, 4(3): 38-42.

[2]許鐘, 楊憲時, 郭全友, 等. 冷藏大黃魚貨架期預(yù)測模型的建立和評價[J]. 中國水產(chǎn)科學(xué), 2005, 12(6): 779-785.

[3]YOON I H, MATCHES J R, RASCO B. Microbiological and chemical changes of surimi-based imitaition crab during storage[J]. Journal of Food Science, 1998, 53(5): 1343-1346.

[4]KOUTSOUMANIS K P, TAOUKIS P S, DROSINOS E H, et al. Applicability of an arrhenius model for the combined effect of temperature and CO2packaging on the spoilage microflora of fish[J]. Applied and Environmental Microbiology, 2000, 66(8): 3528-3534.

[5]柴春祥. 豬肉品質(zhì)變化的動力學(xué)模型[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè), 2004, 30 (6): 10-12.

[6]李苗云, 孫靈霞, 周光宏, 等. 冷卻豬肉不同貯藏溫度的貨架期預(yù)測模型[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報, 2008, 24(4): 235-239.

[7]張麗平, 余曉琴, 童華榮. 動力學(xué)模型預(yù)測板鴨貨架壽命[J]. 食品科學(xué), 2007, 28(11): 584-586.

[8]鄭寶東, 李怡彬, 張怡, 等. 高透光率青梅濃縮汁貯藏過程顏色的動力學(xué)研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報, 2006, 22(12): 242-244.

[9]van BOEKEL M A J S. Statistical aspects of kinetic modeling for food science problems[J]. Journal of Food Science, 1996, 61(3): 477-485

[10]趙思明, 李紅霞, 熊善柏, 等. 魚丸貯藏過程中品質(zhì)變化動力學(xué)模型研究[J]. 食品科學(xué), 2002, 23(8): 80-82.

[11]ROSNES J T, KLEIBERG G H, SIVERTSVIK M, et al. Effect of modified atmosphere packaging and superchilled storage on the shelf-life of farmed ready-to-cook spotted wolf-fish (Anarhichas minor) [J]. Packaging Technology and Science, 2006, 19(2): 325-333.

[12]許鐘, 楊憲時, 肖琳琳. 低溫貯藏羅非魚微生物學(xué)質(zhì)量變化特性和保藏期[J]. 中國海洋大學(xué)學(xué)報, 2005, 35(4): 621-625.

Kinetic Model of Quality Change for Trachinotus ovatus during Storage

HUANG Hui，LI Lai-hao*，YANG Xian-qing，HAO Shu-xian，MA Hai-xia，CEN Jian-wei，LI Sha
(South China Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Guangzhou 510300, China)

Total volatile basic nitrogen (TVB-N), thiobarbituric acid (TBA) and aerobic bacterial count of Trachinotus ovatus at different storage temperatures were investigated. The kinetic models of TVB-N, TBA and aerobic bacterial count were established to predict shelf life and control the quality change of Trachinotus ovatus during storage. Results indicated that TVB-N, TBA and aerobic bacterial count were increased during storage with the increase of storage time and temperature. The reaction model was first order and Arrhenius equation could be used to describe the change of TVB-N, TBA and aerobic bacterial count. The kinetic models of Trachinotus ovatus were t = (lnAt－lnA0)/(1.68×109×e-56600/RT) for TVB-N, t = (lnAt－lnA0)/(3.10×108× e-52090/RT) for TBA, t = (lnAt－lnA0)/(1.87×108×e-47550/RT) for aerobic bacterial count. Therefore, the storage period of Trachinotus ovatus could be calculated using these models.

Trachinotus ovatus；volatile basic nitrogen (TVB-N)；thiobarbituric acid (TBA)；aerobic bacterial count；kinetic model

S984.1；TS254.4；S965.331

A

1002-6630(2010)20-0490-04

2010-06-30

中央級公益性專項(xiàng)資金項(xiàng)目(2009TS14)

黃卉(1980—)，女，助理研究員，博士，研究方向?yàn)樗a(chǎn)品加工與質(zhì)量安全。

E-mail：huanghuigd@yahoo.com.cn

*通信作者：李來好(1963—)，男，研究員，博士，研究方向?yàn)樗a(chǎn)品加工與質(zhì)量安全。E-mail：laihaoli@163.com