潘文龍，謝 晶，黎 柳，湯元睿，蘇 輝，吳圣彬，夏 帆

（上海海洋大學食品學院，上海201306）

河鯽魚在不同貯藏溫度下的貨架期模型預測

潘文龍，謝 晶*，黎 柳，湯元睿，蘇 輝，吳圣彬，夏 帆

（上海海洋大學食品學院，上海201306）

為了研究河鯽魚在物流過程中的品質變化與貨架期預測模型，將河鯽魚分別貯藏在273、279、282、285、291K條件下，測定了河鯽魚的感官指標、揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）、菌落總數(shù)（TVC）、脂肪氧化（TBA）和鮮度指標K值隨貯藏時間的變化規(guī)律。通過相應的品質能級函數(shù)分析，確定零級化學反應動力學更適合表現(xiàn)河鯽魚各指標品質變化規(guī)律。利用Arrhenius方程對活化能Ea，A0和溫度進行非線性擬合，得到TVB-N、TVC、TBA和K值的活化能（Ea）和指前因子（A0）分別為：77.68kJ/mol和4.590×1014、99.64kJ/mol和1.790×1018、83.78kJ/mol和1.146×1014、104.4kJ/mol和2.219×1020。結果表明：河鯽魚的感官品質指標隨著貯藏時間的延長而不斷下降，且隨著貯藏溫度的升高而下將迅速，TVB-N、TVC、TBA及K值隨著貯藏時間的延長而增加，溫度越高各指標變化越快，且貯藏后期更快。用河鯽魚貯藏在282K下的貨架期實測值來驗證建立的貨架期預測模型，實驗結果證明該模型所獲得的貨架期預測值相對誤差達到±5%以內。因此可根據TVB-N、TVC、TBA和K值在273～291K范圍內，對河鯽魚的新鮮度和剩余貨架期進行預測，同時也為其他水產品貨架期的預測提供了一定的參考。

河鯽魚，感官評定，Arrhenius方程，貨架期，預測模型

河鯽魚（Crucian carp）肉質細嫩，肉味甜美，營養(yǎng)價值高，但死后容易受外界環(huán)境、微生物和酶等因素的作用而發(fā)生腐敗變質[1]，這些作用的強弱與溫度密切相關。一般消費者都是從菜市場或者超市內直接購買新鮮活的河鯽魚，但隨著生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快，更加方便快速的水產品越來越受到消費者的青睞。大型超市已逐漸將宰殺包裝好的河

鯽魚在冰藏條件下售賣，為消費者提供了方便。這就要實時掌握生鮮鯽魚的品質變化及剩余貨架期[2-4]。

目前國內外學者對食品貨架期預測模型的建立做過了一些研究，Han等[5]利用Arrhenius方程建立了牛肉的貨架期預測模型；Hong H[6]和Zhang L[7]分別研究了不同溫度下鳙魚和草魚的品質變化及貨架期預測模型的建立；佟懿[8]和張利平[9]也分別研究了帶魚和上海青蔬菜的品質變化動力學模型及貨架期預測，都具有重要的參考價值。國內關于鯽魚在營養(yǎng)生理方面和不同條件下的品質變化研究頗多，但對新鮮河鯽魚在物流過程中品質變化的動力學特性及其貨架期預測[10]方面的報道卻很少。本研究通過對河鯽魚的揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）值、菌落總數(shù)（TVC）、脂肪氧化（TBA）、鮮度指標K值和感官指標在不同貯藏溫度下變化規(guī)律的研究，通過數(shù)理分析獲得溫度與貨架期的對應函數(shù)關系，利用Arrhenius方程將這些能夠反應河鯽魚質量變化的指標與其貯藏的溫度和時間建立數(shù)學模型，建立的模型針對河鯽魚的貨架期預測，成本較低，可以作為廣泛的預測方法來獲知河鯽魚的剩余貨架期，有望通過與計算機技術的結合，全程掌握和實時監(jiān)控冷鏈物流中河鯽魚的質量狀態(tài)和新鮮度，同時也為其他水產品的研究和貨架期預測模型的研究提供一定的參考價值。為相關水產品企業(yè)節(jié)約了成本，具有廣闊的應用前景。另外，本實驗所建立的河鯽魚貨架期預測模型的方法仍然需要更多的學者通過一定的實踐來驗證和提供理論上的支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮河鯽魚 購買于上海市浦東新區(qū)臨港新城農工商超市，挑選個體均一（300～500g）、色澤光亮、魚鱗完整、健康活力的河鯽魚為實驗原料，在超市內經“四去”（去頭去尾去內臟去鱗）處理，然后用冰水清洗干凈后在冰藏條件下迅速運回實驗室處理，再進行第二次冰水清洗并瀝干，用保鮮膜包裝好分別放入273、279、282、285、291K恒溫箱內貯藏，每次實驗時從鯽魚魚背部中線取肉，每組樣品平行測定3次；平板計數(shù)瓊脂培養(yǎng)基、硫代巴比妥酸、三氯乙酸、無水甲苯、硼酸、高氯酸 均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司；標準品三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）、二磷酸腺苷（adenosine diphosphate，ADP）、肌苷酸（adenosinemonophosphate，AMP）、肌苷酸（inosinix acid，IMP）、次黃嘌呤（inosine，Hx）和次黃嘌呤核苷（inosine，HxR） 購自Sigma公司；甲醇、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀 為色譜級，購自上海安譜科學儀器有限公司。

UDK15型全自動凱氏定氮儀 意大利VELP公司；LHS-100CL型恒溫恒濕箱、電熱鼓風干燥箱 上海一恒科學儀器有限公司；BCD-252型MHV冰箱 蘇州三星電子；UV-3000 PC型紫外可見分光光度計 上海美譜達儀器有限公司；LC-2010C HT型高效液相色譜儀和UV-VIS型檢測器 島津公司；inertsil ODPSP（4.6mm×250mm，5μm）色譜柱 日本GL Sciences公司；PHS-3C型雷磁pH計 上海精密科學儀器有限公司；PE保鮮袋 上海城灣工貿有限公司。

1.2 實驗方法

將處理好的魚隨機分為5組，分別在273、279、282、285、291K條件進行貯藏。測定指標有：感官評定、TVB-N、TVC、TBA、K值。通過預實驗結合實際操作，得到以下五個溫度的測試間隔如表1所示，根據每個溫度下的腐敗程度設定不同的測試頻率，其中用282K條件下的品質指標值用來驗證和評價所得到的貨架期預測模型。

表1 五個貯藏溫度下的河鯽魚的測試時間間隔Table 1 Time interval of testing of crucian carp stored under four temperatures

1.2.1 感官評定 各檢驗項目分為好、較好、一般、較差和差五個級別，分值分別為5、4、3、2、1分，以河鯽魚的色澤、氣味、形態(tài)、質地4項得分的平均值為魚肉感官評定結果，評定人員由6～8名訓練有素的感官評定成員組成的評定小組，且要求平均分低于3分即表明河鯽魚已經腐敗變質，此時剩余貨架期為0。具體見表2。

1.2.2 揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）的測定 利用自動凱氏定氮儀測定不同貯藏溫度下的河鯽魚TVB-N的含量，參考Goulas等[11]的方法。

1.2.3 菌落總數(shù)（TVC）的測定 參照GB 4789.2-2010中食品微生物學菌落總數(shù)的檢測方法[12]，在無菌操作臺內，稱取25.00mg鯽魚背部肌肉置于225m L無菌生理鹽水中，置于（30±1）℃生化培養(yǎng)箱培養(yǎng)（72±3）h，采用平板計數(shù)法測定菌落總數(shù)，以滅菌的生理鹽水

為空白作對照實驗，結果以CFU/g表示。

表2 河鯽魚感官評定表Table 2 Sensory evaluation of crucian carp

1.2.4 脂肪氧化（TBA）的測定 參照Salih[13]和楊勝平等[14]的方法，略加修改。準確稱取河鯽魚5g切碎于離心管中，加入15m L濃度為20%的三氯乙酸（TCA）溶液，均質1m in，再加入10m L濃度為20%的三氯乙酸（TCA）溶液，靜置60m in，再8000r/m in離心10m in過濾，濾液用蒸餾水定容至50m L，搖勻后吸取5m L此濾液加入錐形瓶中，再加入0.02mol/L硫代巴比妥酸溶液5m L，沸水浴反應20m in。沸水浴后取出，流動水冷卻5m in。然后用分光光度計在532nm處測量吸光度值A?？瞻讟樱何?.5m L 20%的TCA、2.5m L蒸餾水、5m L TBA溶液加入錐形瓶中。根據吸光度值A和標準曲線計算：TBA值=A×7.8mg/100g。

1.2.5 鮮度指標K值的測定 ATP及其降解產物的提取參考Yoloyama等[15]的方法，加以修改。稱取5g剁碎的魚肉于離心管內，加入預冷（4℃）后10%（體積分數(shù)）高氯酸（PCA）10m L，均質60s，然后4℃，漿液離心分離，取上清液；沉淀物用冷卻（4℃）的5%（體積分數(shù)）的PCA 10m L洗滌，離心，重復3次；最后合并上清液，并調節(jié)上清液pH至6.5左右，定容于50m L容量瓶，最后用0.22μm的微孔過濾膜過濾，裝進進樣瓶，濾液貯存于-20℃冰箱待測。

ATP關聯(lián)物的高效液相色譜（HPLC）檢測。HPLC條件：色譜柱VP-CDSC18（46mm×150mm），采用pH 6.5的0.05mol/L磷酸緩沖液平衡洗脫；樣品進樣量10μL，流速1m L/min，柱溫25℃，檢測波長254nm。ATP關聯(lián)物標準品HPLC圖譜的測定：ATP、腺苷二磷酸的混合物在相同條件下測定，并繪制標準圖譜。鮮度指標K的計算公式：

式中：CHxR、CHx、CATP、CADP、CAMP和CIMP分別為次黃嘌呤核苷、次黃嘌呤、腺苷三磷酸、腺苷二磷酸、腺苷酸和肌苷酸的濃度，mol/g。

1.3 數(shù)據分析

實驗平行三次，采用SPSS 19.0和Excel軟件對實驗數(shù)據進行處理分析，利用Origin Pro V8.6軟件繪制曲線。

2 結果與分析

2.1 感官分析

感官評價是對新鮮河鯽魚品質變化的一個綜合性評估，在貯藏初期新鮮河鯽魚肌肉呈僵直收縮狀態(tài)，表現(xiàn)為魚腥味濃、色澤正常和肌肉有彈性。感官評定為5分，隨著貯藏時間的延長，魚肉蛋白質在酶等因素作用下出現(xiàn)僵直、解僵和自溶現(xiàn)象并產生胺類等揮發(fā)性物質，同時微生物大量繁殖，導致魚肉組織質地發(fā)生軟化[16]，腥臭味逐漸增強，感官品質依次變差。圖1可反應不同貯藏溫度下河鯽魚的感官品質的變化。根據感官評定可判斷河鯽魚的在273、279、285、291K條件下的貨架期分別為14、9、3、1.5d。不同溫度下的河鯽魚在貯藏期間感官評分均呈下降趨勢，隨著溫度的升高，其降低速率越快。河鯽魚在貯藏期間的品質惡化會進一步導致氣味、色澤、彈性和質地不同程度的變化[17]。

圖1 河鯽魚在不同溫度下貯藏的感官評分變化Fig.1 Changes of sensory evaluation of crucian carp stored at different temperatures

2.2 TVB-N分析

參照GB 2733-2005：鮮凍動物性水產品衛(wèi)生標準，河鯽魚的TVB-N值≤13mg/100g為一級品，13mg/ 100g≤TVB-N值≤20mg/100g為二級品，超過20mg/100g即已經發(fā)生腐敗變質[18]。不同貯藏溫度下的TVB-N值的變化見圖2。隨著貯藏時間的延長而不斷升高，并且溫度的高低決定著TVB-N變化的速率[19]。貯藏291K溫度下河鯽魚的TVB-N變化最快，在第2d其測定值達到了24.67mg/100g，已經超過了二級標準，表明已發(fā)生腐敗變質；貯藏285K溫度下河鯽魚的TVB-N在第4d其測定值達到了25.69mg/100g，已經超過了二級標準；而在279K溫度下河鯽魚的TVB-N在第10d其測定值就達到了23.18mg/100g，表明已發(fā)生腐敗變質；在273K溫度下的河鯽魚則可貯藏14d左右。

圖2 河鯽魚在不同溫度下貯藏的TVB-N含量變化Fig.2 Changes of total volatile basic nitrogen（TVB-N）content of crucian carp stored at different temperatures

2.3 TVC分析

參照GB 2733-2005：鮮凍動物性水產品衛(wèi)生標準，細菌總數(shù)≤4lg CFU/g為一級品，細菌總數(shù)≤6lg CFU/g為二級品，超過6lg CFU/g即已經發(fā)生腐敗變質[17]。不同貯藏溫度條件下微生物的變化趨勢比較明顯[20]，生鮮河鯽魚的初始值為3lg CFU/g，貯藏在291K溫度下河鯽魚的菌落總數(shù)變化最快，在第1.5d時其菌落總數(shù)就已達到6.77lg CFU/g，其增值是初始值的2.26倍；貯藏285K溫度下河鯽魚的菌落總數(shù)在第4d也達到了6.77lg CFU/g，表明其已經腐?。欢?79K溫度下河

鯽魚的菌落總數(shù)在第8d達到了5.9lg CFU/g，其增值是初始值的1.97倍，嚴格來講仍屬于二級品，但很快接近可食用上限值；在273溫度下的河鯽魚的菌落總數(shù)在第12d才達到了6lg CFU/g，已經達到上限值。根據菌落總數(shù)可判斷河鯽魚的在273、279、285、291K條件下的貨架期分別為11、8、3、1d。

圖3 河鯽魚在不同溫度下貯藏的菌落總數(shù)變化Fig.3 Changes of total viable count（TVC）of crucian carp stored at different temperatures

2.4 TBA分析

本研究是從河鯽魚背部中線處取肉，一般背部肌肉由于脂肪含量極少，新鮮的河鯽魚初始值為0.0234mg/100g，隨著溫度的升高和貯藏時間的延長，河鯽魚脂肪氧化速率加快，TBA的總體變化趨勢與河鯽魚的貯藏品質變化基本吻合，說明其品質的下降與脂肪的氧化有一定的關系[21]。目前河鯽魚貨架期為零時其TBA值并沒有限定極限值，但可與其他指標值結合來判斷產品的貨架期。河鯽魚達到感官不可接受程度時，其TBA值約為0.20mg/100g，再參考其他指標變化綜合分析，根據TBA值可判斷在273、279、285、291K溫度下的貨架期分別為14、9、3、1d。

圖4 河鯽魚在不同溫度下貯藏的TBA變化Fig.4 Changes of TBA of crucian carp stored at different temperatures

2.5 K值分析

K值是一種很好評價水產品和肉制品鮮度的指標，即殺魚的K值大約在10%以下，20%以下為一級鮮度，20%～40%為二級鮮度，超過60%表明已經發(fā)生腐敗[18，22-23]。不同貯藏溫度下的河鯽魚的K值變化見圖5，隨著貯藏時間的延長，K值總體呈線性增長趨勢。根據K值可判斷貯藏于273、279、285、291K溫度下的樣品，超過60%上限值的時間分別為10、8、3、1d。

圖5 河鯽魚在不同溫度下貯藏的K值變化Fig.5 Changes of K value of crucian carp stored at different temperatures

3 河鯽魚品質動力學分析和貨架期模型的建立

3.1 品質變化動力學分析

食品在加工和儲藏過程中，大多數(shù)食品的品質變化都符合零級或一級反應模式[24]，本研究參照河鯽魚的品質變化參數(shù)，采用Originpro V 8.6對其進行線性和非線性擬合，得到零級和一級速率常數(shù)及其決定系數(shù)，具體見表3，R2較大表明總體線性關系較好，由表3可知，不同貯藏溫度下零級回歸方程的決定系數(shù)均大于0.9，表明擬合精度越好。另外，∑R2的大小也可以有助于確定食品的品質變化的級別，零級動力學回歸的相關系數(shù)∑R2較一級動力學大，說明其更有較高的擬合精度[9，25-26]。綜合分析，河鯽魚的各品質指標變化規(guī)律符合零級化學反應動力學模型。

3.2 貨架期預測模型的建立

3.2.1 零級化學動力學模型 本研究經過分析鯽魚的各品質變化屬于零級反應模式，公式如下：

B=B0-kt

3.2.2 Arrhenius方程 眾所周知的Arrhenius方程應用廣泛，能夠反應食品的腐敗變質速率。河鯽魚不同溫度下的k值見表4，利用Originpro V 8.6對其進行非線性擬合可得到Ea和A0。Arrhenius方程公式如下：

結合零級化學反應動力學模型和Arrhenius方程，得到河鯽魚的貨架期預測模型為：

式中，SL為預測貨架期（shelf life），d；k為反應速率常數(shù)；B0為品質參數(shù)初始值，如TBA，TVB-N，K值的等；B為實時品質因子；A0為指前（頻率）因子，即活化能為零時的反應速率；Ea為活化能，J/mol；R為氣體常數(shù)，8.3144J/（mol·K）；T為絕對溫度，K。

由此可以得到TVB-N貨架期預測模型為：

TVC貨架期預測模型為：

表3 河鯽魚在不同貯藏溫度下品質變化的動力學模型參數(shù)Table 3 Parameters of kineticsmodle in TVB-N，TVC，TBA，K value of crucian carp at different temperatures during storage

式中：BTVB-N0，BTVC0，BTBA0，BK0分別為河鯽魚的TVBN、TBA、TVC和K值的初始測定值；BTBA為貯藏一段時間后的測定值。

表4 河鯽魚品質指標零級變化的活化能Ea和指前因子A0Table 4 Active energy（Ea）and frequency coefficient（A0）for zero order change of quality indexes of crucian carp

3.3 貨架期預測模型的驗證與評價

為驗證該模型在273～291K溫度區(qū)間的準確性，將河鯽魚貯藏在282K條件下，通過測定其TVB-N、TBA、TVC和K值的實際測量值驗證該模型。表5為282K條件下河鯽魚的品質指標貨架期預測模型的實驗值與品質變化動力學模型得到的預測值比較。

上述驗證結果顯示，應用本研究所建立的河鯽魚貨架期預測模型所得到的貨架期預測值相對誤差在±5%以內，可以快速準確地實時預測273～291K貯藏條件下的河鯽魚的貨架期。

表5 河鯽魚在282K條件下貨架期的預測值和實測值比較Table 5 Predicted and observed shelf-life of crucian carp at 282K

4 結論

4.1 河鯽魚的感官品質指標隨著貯藏時間的延長而不斷下降，且隨著貯藏溫度的升高而下將迅速，其他品質指標（TVB-N、TBA、TVC和K值）在不同貯藏溫度下均隨著貯藏時間的延長而不斷升高，并且溫度的高低決定著其品質指標的增長速度，且都符合零級化學反應動力學模型。

4.2 根據河鯽魚的TVB-N、TBA、TVC和K值所建立的貨架期預測模型，得到的Arrhenius方程和零級化學反應動力學方程在一定程度上具有較高的一致性和擬合精度（決定系數(shù)R2均大于0.9），本實驗建立的河鯽魚貨架期預測模型的貨架期預測值相對誤差均在±5%以內。

4.3 根據282K條件的各指標實測值用來驗證得到的河鯽魚貨架期預測模型，結果表明相對誤差在5%以內，因此可根據河鯽魚的TVB-N、TBA、TVC和K值在273～291K范圍內對其剩余貨架期進行快速可靠地預測。

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Prediction model for the shelf-life of Crucian carp stored atdifferent temperatures

PANW en-long，XIE Jing*，LILiu，TANG Yuan-rui，SU Hui，WU Sheng-bin，XIA Fan
（College of Food Science and Technology，ShanghaiOcean University，Shanghai201306，China）

To study quality changes and prediction model for shelf life of Crucian carp in the food logistics process，Sensory evaluation，total-volatile basic nitrogen（TVB-N）value，total viable count（TVC），thiobarbituric acid（TBA）and K value were accessed to investigate the relation between the shelf-life and temperature at different storage temperatures（273，279，282，285，291K）.Through analyzing the chemical kinetics of quality，it was conclued that kinetic analyses were proposed that zero-order law was more appropriate than first-order reaction kinetics to describe quality change of Crucian carp.Nonlinear fitting of active energy（Ea），frequency coefficient（A0）and temperature T based on Arrhenius law was also studied，from which active energy Eaand frequency coefficient A0of TVB-N，TVC，TBA and K value were 77.68kJ/mol and 4.590×1014，99.64kJ/mol and 1.790×1018，83.78kJ/mol and 1.146×1014，and 104.4kJ/mol and 2.219×1020，respectively.The results indicated that the evaluation of sensory quality decresed with storage time and increasing temperature，TVB-N，TVC，TBA and K value increased with the increasing of storage time and temperature，and much faster in later storage period.The relative error between the predicted by the model for the shelf life of Crucian carp and the observed shelf-life stored at 282K was within±5%.The freshness and remaining shelf life of Crucian carp could be predicted at the storage temperature from 273～291K based on TVB-N，TVC，TBA and K value.Meanwhile，It could also provide some

for shelf life prediction for other aquatic product.

Crucian carp；sensory assessment；Arrhenius equation；shelf life；prediction model

TS254.4

：A

：1002-0306（2014）16-0312-06

10.13386/j.issn1002-0306.2014.16.060

2013-12-06 *通訊聯(lián)系人

潘文龍（1988-），男，在讀碩士研究生，研究方向：水產品保鮮。

國家“十二五”支撐計劃課題（2012BAD29B06）；上海市科委工程中心建設（11DZ2280300）。