張雪路，阮長(zhǎng)青，章采東，劉文靜，孫記濤，李芳

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，大慶 163319）

一種復(fù)合黑米、黑芝麻的黑小豆沙貨架期預(yù)測(cè)研究

張雪路，阮長(zhǎng)青，章采東，劉文靜，孫記濤，李芳

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，大慶 163319）

為探明復(fù)合黑米、黑芝麻的黑小豆沙在不同貯藏溫度條件下的貯藏特性和貨架期。采用不同溫度下進(jìn)行貯藏，定期測(cè)定其菌落總數(shù)，建立不同溫度下生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型，同時(shí)利用10℃和20℃的實(shí)際貨架期對(duì)建立的模型進(jìn)行驗(yàn)證，得到4℃～25℃條件下貨架期預(yù)測(cè)模型。結(jié)果表明：4～25℃條件下貨架期預(yù)測(cè)模型為SL=λ-[（5.016 4-N0）/（μmax×2.718）]×{ln[ln（4-N0）/（5.016 4-N0）]-1}，結(jié)合常溫下儲(chǔ)藏感官分析和大腸桿菌測(cè)定得到25℃保質(zhì)期為60 d左右。該模型可以為豆沙類產(chǎn)品貨架期預(yù)測(cè)提供參考。

豆沙；貨架期；感官分析

豆沙，中式甜點(diǎn)常用原材料，將豆子蒸煮熟制，去皮或帶皮制成沙狀加糖而成。優(yōu)質(zhì)豆沙香甜適口、細(xì)膩潤(rùn)滑、入口即化，因而深受廣大人民的喜愛，且豆子中含有黃酮[1]類和花色苷[2]物質(zhì)，具有抗氧化作用。但豆沙在運(yùn)輸、貯藏及銷售過程中由于溫度的變化易發(fā)生腐敗變質(zhì)，導(dǎo)致食品腐敗變質(zhì)主要是由于理化變化、微生物超標(biāo)、感官難以接受的原因[3]，而多數(shù)食品的腐敗是細(xì)菌增殖造成的。目前關(guān)于豆沙的研究多集中于配方、添加劑和工藝，解蕊等[4-6]對(duì)傳統(tǒng)紅豆沙加工工藝及其新配方進(jìn)行了改良和創(chuàng)新。Baik B K等人對(duì)蒸煮時(shí)間和糖的添加量對(duì)豆沙顆粒大小、顏色、硬度的關(guān)系進(jìn)行了研究[7-8]，姚麗麗等[9-10]對(duì)豆沙中乳化劑的添加進(jìn)行了研究，乳化劑的添加可以改善豆沙的品質(zhì)、延緩老化。質(zhì)構(gòu)分析可用于評(píng)價(jià)濕熱處理、微波干燥等處理工藝條件[11-12]，尚未見黑小豆沙貨架期預(yù)測(cè)的報(bào)道。

描述微生物生長(zhǎng)的初級(jí)模型有Gompertz函數(shù)、Logistic方程、Richard方程、Schnute方程、Baranyi模型、Monod模型、Stannard方程等[13-14]。其中Gompertz方程和Logistic方程最為常用。

研究擬建立真空包裝的帶皮黑小豆黑米黑芝麻豆沙在不同貯藏溫度下的微生物生長(zhǎng)模型動(dòng)力學(xué)模型，并結(jié)合感官指標(biāo)預(yù)測(cè)常溫下帶皮黑小豆黑米黑芝麻豆沙的貨架期。

1 材料與設(shè)備

1.1 主要實(shí)驗(yàn)材料

平板計(jì)數(shù)瓊脂（PCA）；煌綠乳糖膽鹽肉湯（BGLB）；結(jié)晶紫中性紅膽鹽瓊脂（VRBA）；均購(gòu)于青島高科園海博生物技術(shù)有限公司；DRP-9082型電熱恒溫培養(yǎng)箱生產(chǎn)廠家為上海森信實(shí)驗(yàn)室儀器有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 菌落總數(shù)測(cè)定

按照GB 4789.2-2010（菌落總數(shù)測(cè)定）中的方法，對(duì)豆沙菌落總數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。規(guī)定菌落總數(shù)≤104cfu·g-1。

1.2.2 大腸桿菌測(cè)定

按照GB/4789.3-2010（大腸菌群計(jì)數(shù)）中大腸菌群MPN計(jì)數(shù)法。規(guī)定大腸菌群≤230 MPN·100 g-1。

1.2.3 感官品質(zhì)評(píng)定

由6位有經(jīng)驗(yàn)的品評(píng)員根據(jù)樣品的氣味、口感、色澤、組織狀態(tài)進(jìn)行綜合評(píng)定，并給出打分取平均值作為評(píng)分分?jǐn)?shù)，感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)表見下表1。

表1 感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1Sensory score standard

1.2.4 樣品制備

將黑小豆在40℃浸泡150 min，蒸煮40 min，制沙，加入處理好的黑米12%、黑芝麻5%、白砂糖26%、大豆油14%、黃原膠0.4%、分子蒸餾單甘酯0.6%，炒制至水分含量約20%～25%。將制好的帶皮黑小豆黑米黑芝麻豆沙真空包裝并進(jìn)行121℃、20 min高壓蒸汽滅菌[3，8]，大約每5 g真空包裝一袋。分別放置在4、15、25、35℃，常壓，無(wú)光照，濕度為43%條件下貯藏，4℃每隔20 d，15℃、25℃每隔15 d，35℃每隔7 d從恒溫培養(yǎng)箱中取出一袋樣品，在無(wú)菌條件下取樣2 g加生理鹽水進(jìn)行梯度稀釋，按照國(guó)標(biāo)GB 4789.2-2010（菌落總數(shù)測(cè)定）中的方法，進(jìn)行菌落總數(shù)的測(cè)定。

1.2.5 不同溫度下微生物生長(zhǎng)模型建立（一級(jí)模型）

將4、15、25、35℃條件下得到的菌落總數(shù)數(shù)據(jù)，用修正的Gompertz[14]方程進(jìn)行擬合。Gompertz方程如下。

式中：Nt—t時(shí)細(xì)菌總數(shù)，Log10 cfu·g-1；N0—初始菌數(shù)，Log10 cfu·g-1；Nmax—穩(wěn)定期最大菌數(shù)，Log10 cfu·g-1；λ—延滯時(shí)間，d；μmax—最大生長(zhǎng)速率，d-1；t—儲(chǔ)藏時(shí)間，d。

設(shè)未知參數(shù)A、B、C。A、B、C關(guān)系為：最大生長(zhǎng)速率μmax=A×B/e，（e=2.718 2）；最大菌數(shù)Nmax=N0+A；λ= C-（1/B）。由此推導(dǎo)出Gompertz進(jìn)行方程式[15]：

1.2.6 溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響模型建立（二級(jí)模型）

二級(jí)方程采用Belehradek[16-18]平方根模型，得到溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響，生長(zhǎng)速率或延滯期的平方根與溫度呈線性關(guān)系，通過幾個(gè)固定溫度的參數(shù)用該模型可以推導(dǎo)其他溫度的參數(shù)，從而預(yù)測(cè)其他溫度下微生物的生長(zhǎng)。生長(zhǎng)速率或延滯期與溫度的方程關(guān)系如下：

式中，Tmin是一個(gè)假設(shè)的溫度，bλ、bμ是方程的常數(shù)。

1.2.7 微生物生長(zhǎng)模型的驗(yàn)證與可靠性評(píng)價(jià)

將四種配方黑小豆沙真空包裝并高壓滅菌后，應(yīng)用建立的模型求得4、15、25、35℃儲(chǔ)藏時(shí)的預(yù)測(cè)值，與各溫度儲(chǔ)藏過程中的實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，采用準(zhǔn)確度Af和偏差度Bf來進(jìn)行評(píng)價(jià)[19]。

式中：N實(shí)測(cè)—試驗(yàn)實(shí)際測(cè)得的細(xì)菌總數(shù)，N預(yù)測(cè)—應(yīng)用動(dòng)力學(xué)模型得到的細(xì)菌總數(shù)，n—試驗(yàn)次數(shù)。其中Af的絕對(duì)值越接近1，其準(zhǔn)確度越高。

1.2.8 貨架期預(yù)測(cè)

復(fù)合黑米、黑芝麻的黑小豆沙在貯藏過程中的剩余貨架期（SL），在微生物的動(dòng)力學(xué)生長(zhǎng)模型的基礎(chǔ)上推導(dǎo)[20]：

將復(fù)合黑米、黑芝麻的黑小豆沙在10℃和20℃條件下得到的實(shí)際貨架期，和4～25℃條件下建立的SL得到10℃和20℃條件下的預(yù)測(cè)值相比較，對(duì)貨架期模型進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.2.9 常溫儲(chǔ)藏實(shí)驗(yàn)

常溫儲(chǔ)藏試驗(yàn)?zāi)芨鼫?zhǔn)確的確定復(fù)合黑米、黑芝麻的黑小豆沙在儲(chǔ)藏期間的各項(xiàng)指標(biāo)變化，將樣品置于25℃下，每隔10 d取樣（同1.2.4方法）一次，測(cè)定感官指標(biāo)和大腸菌群數(shù)。

1.2.10 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)利用Matlab（R2012a），進(jìn)行Gompertz方程擬合。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同溫度下菌落總數(shù)生長(zhǎng)模型

根據(jù)4℃、15℃、25℃、35℃貯藏條件下，測(cè)得不同貯藏天數(shù)時(shí)菌落總數(shù)的對(duì)數(shù)值，利用Matlab （R2012a）軟件，進(jìn)行Gompertz方程擬合，得到微生物一級(jí)模型，擬合曲線如下圖橫坐標(biāo)為貯藏天數(shù)（d），縱坐標(biāo)為菌落總數(shù)對(duì)數(shù)值lg cfu·g-1。

圖1 不同溫度下微生物生長(zhǎng)擬合曲線Fig.1Gompertz-model fitting of microbial growth at different temperature

得到微生物在4個(gè)不同溫度下的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型如下：

通過不同溫度下菌落總數(shù)生長(zhǎng)曲線的擬合結(jié)果，可以得出各溫度下的最大生長(zhǎng)比率（μmax）、延滯時(shí)間（λ）等常數(shù)，具體數(shù)值見表2。

表2 不同溫度下λ、μmax、R2、SSE值Table 2λ、μmax、R2、SSE value under different temperature

由圖1可以看出，不同溫度的生長(zhǎng)速率不同。4℃時(shí)，微生物生長(zhǎng)緩慢，在貯藏時(shí)間140 d時(shí)最大菌落數(shù)為2.112 9，說明低溫能有效的抑制黑小豆沙微生物菌群的生長(zhǎng)[19]。15℃以上時(shí)，微生物增長(zhǎng)速度加快，當(dāng)微生物達(dá)到穩(wěn)定期時(shí)微生物菌落數(shù)已經(jīng)超過最大限度標(biāo)準(zhǔn)Ns。最大菌數(shù)的對(duì)數(shù)值分別為：15℃為5.690 4、25℃為7.245 7、35℃為6.669 6。由表2可看出，最大生長(zhǎng)速率隨著貯藏溫度的增加而增加，延滯時(shí)間逐漸減小，R2均在0.97以上，SSE在0.3以下，說明該模型能較好的擬合各溫度下黑小豆沙微生物生長(zhǎng)。

2.2 溫度對(duì)微生物的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的影響

利用平方根模型，計(jì)算出最大生長(zhǎng)速率μmax、延滯時(shí)間λ與溫度的關(guān)系，得到二級(jí)模型。

由圖2、3可得出，（μmax）0.5-T和（1/λ）0.5-T的線性關(guān)系，R2分別為0.940 1和0.946 7，說明溫度與最大生長(zhǎng)速度平方根和延滯時(shí)間平方根的線性關(guān)系良好[21]，得到方程如下：

圖2 溫度與最大生長(zhǎng)速率的關(guān)系Fig.2Temperature dependence of（μmax）0.5

圖3 溫度與延滯時(shí)間的關(guān)系Fig.3Temperature dependence of（1/λ）0.5

表3 溫度與λ和μmax平方根模型的殘差值Table 3Residuals of temperature with（μmax）0.5and（1/λ）0.5

由表3中實(shí)測(cè)值和預(yù)測(cè)值可以看出，各個(gè)溫度下（μmax）0.5的殘差值絕對(duì)值均小于0.02；（1/λ）0.5的殘差值絕對(duì)值均小于0.02，因此，得到的數(shù)據(jù)是可信的。

2.3 微生物生長(zhǎng)模型的驗(yàn)證和評(píng)價(jià)

利用偏差度和準(zhǔn)確度的方法來評(píng)價(jià)建立模型的可靠性。Bf是用來驗(yàn)證上下波動(dòng)的幅度，Af用來衡量預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值之間的差異。將4、15、25℃將得到的菌落總數(shù)與應(yīng)用模型計(jì)算得到的數(shù)值進(jìn)行比較，計(jì)算偏差度Bf和準(zhǔn)確度Af驗(yàn)證模型的可靠性[19]。

由表4可知，4、15、25℃的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值之間的Bf均低于10%；只有在25℃時(shí)Af為1.250 2，其他各溫度Af都在20%以內(nèi)。所以建立的模型能夠很好地預(yù)測(cè)帶皮黑小豆黑米黑芝麻豆沙微生物的生長(zhǎng)規(guī)律。

表4 4、15、25℃的預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值Table 4Predicted and observed value for black adzuki bean paste stored at 4、15、25℃

2.4 微生物剩余貨架期的預(yù)測(cè)

根據(jù)已知的豆沙最小腐敗量（Ns）（GB 19295-2003）為104cfu/g，初始菌數(shù)（N0），穩(wěn)定期最大菌數(shù)（Nmax）建立剩余貨架期，已知4、15、25℃下的Nmax分別為2.112 9、5.690 4、7.245 7，因此4～25℃的Nmax取為5.016 4。

剩余貨架期的預(yù)測(cè)模型：

通過二級(jí)模型計(jì)算出4～25℃時(shí)對(duì)應(yīng)溫度下的μmax、λ和該溫度下的初始菌數(shù)N0，就能推導(dǎo)出時(shí)該溫度下的剩余貨架期。

表5 10℃和20℃下貯藏時(shí)貨架期的預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值Table 5Predicted and observed shelf life for black adzuki bean paste stored at 10℃and 20℃

在10℃和20℃貯藏貨架期實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值相比較，結(jié)果表明相對(duì)誤差均在10%以內(nèi)，說明該模型能夠有效地預(yù)測(cè)復(fù)合黑米、黑芝麻的黑小豆沙在4～25℃的貨架期。預(yù)測(cè)出25℃時(shí)貨架期為66 d。

2.5 常溫貯藏條件下豆沙感官品質(zhì)和大腸桿菌的變化

將樣品置于25℃下，每隔10 d取樣一次，根據(jù)GB 19295-2003中規(guī)定，豆沙中大腸菌群≤230 MPN·100 g-1。測(cè)定感官指標(biāo)。

表6 豆沙常溫貯藏過程中大腸菌群的變化Table 6Changes of coliform group of black adzuki bean paste stored at room temperature

圖4 常溫下儲(chǔ)藏感官變化Fig.4Changes of sensory stored at room temperature

豆沙常溫貯藏過程中大腸菌群的變化見表6。由圖4可知當(dāng)儲(chǔ)藏時(shí)間超過60 d時(shí)感官品質(zhì)明顯下降，前60 d感官品質(zhì)維持在87分以上；從70 d開始感官評(píng)分在81分以下，產(chǎn)品色澤、香氣變淡，油水略有分離，組織結(jié)構(gòu)開始松散，口感上略有異味。此時(shí)產(chǎn)品的感官已難以接受，從感官評(píng)分上來看常溫可儲(chǔ)藏60 d。大腸菌群數(shù)在120 d也沒有超標(biāo)。

綜合復(fù)合黑米、黑芝麻的黑小豆沙的感官評(píng)價(jià)與大腸桿菌檢測(cè)，并結(jié)合2.4所得的預(yù)測(cè)貨架期，最終得到25℃保質(zhì)期為60 d左右。

3 結(jié)論

經(jīng)過對(duì)復(fù)合黑米、黑芝麻的豆沙中菌落總數(shù)生長(zhǎng)模型和動(dòng)力學(xué)模型的驗(yàn)證，得到帶皮黑小豆黑米黑芝麻豆沙在4℃～25℃條件下貨架期預(yù)測(cè)模型為，SL=λ-[（5.016 4-N0）/（μmax×2.718）]×{ln[-ln（4-N0）/ （5.016 4-N0）]-1}。

經(jīng)驗(yàn)證該模型能很好地預(yù)測(cè)帶皮黑小豆黑米黑芝麻豆沙的剩余貨架期，結(jié)合常溫下儲(chǔ)藏感觀分析和大腸桿菌測(cè)定得到25℃保質(zhì)期為60 d左右。為其他豆沙類食品的后續(xù)貨架期或保質(zhì)期的研究提供理論支持和相關(guān)數(shù)據(jù)。

［1］王長(zhǎng)遠(yuǎn)，吳洪奎，于長(zhǎng)青，等.黃酮類化合物研究進(jìn)展［J］.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，79（2）：75-78.

［2］王超，劉文靜，阮長(zhǎng)青，等.藍(lán)莓酒渣花色苷提取工藝的研究［J］.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，28（2）：64-69.

［3］楊芳，王鐵旦，周榮鋒，等.真空包裝板栗蓉在不同溫度條件下的貯藏特性及其貨架期預(yù)測(cè)［J］.食品科學(xué)，2013，34 （18）：321-326.

［4］解蕊.紅豆沙加工工藝的研究［J］.糧油食品科技，2010，18（4）：38-41.

［5］姜梅，張艷芬，王善榮.紅豆沙的加工新工藝及其最佳配方的試驗(yàn)研究［J］.食品工業(yè)科技，2003，24（2）：56-57.

［6］陳雪峰，吳麗萍，楊大慶，等.月餅餡料的研制［J］.食品科技，2004（10）：27-30.

［7］Baik B K，Klamczynska B，Czuchajowska Z.Particle size of unsweetened azuki paste as related to cultivar and cooking time［J］.Journal of Food Science，1998，63（2）：322-326.

［8］Baik B K，Czuchajowska Z.Paste particle and bean size as related to sweetened azuki paste quality［J］.Cereal Chemistry，1999，76（1）：122-128.

［9］姚麗麗，林麗軍，嚴(yán)蓓蓓.月餅豆沙餡料乳化性能改良與物性品質(zhì)的評(píng)價(jià)［J］.食品工業(yè)，2011（8）：13-16.

［10］陳振家，狄建兵，李玉娥.不同乳化劑對(duì)紅蕓豆沙老化度影響的研究［J］.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，31（5）：451-455.

［11］王立東，張桂芳，包國(guó)鳳.α-化快熟紅小豆制備工藝研究及質(zhì)構(gòu)特性分析［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工，2015，14（7）：43-46.

［12］武曉娟，薛文通，王小東，等.豆沙質(zhì)地特性的感官評(píng)定與儀器分析［J］.食品科學(xué)，2011，32（9）：87-90.

［13］Mertens L，Derlinden E V，Impe J F V.Comparing experimental design schemes in predictive food microbiology：Optimal parameter estimation of secondary models［J］. Journal of Food Engineering，2012，112（3）：119-133.

［14］Bren A，Hart Y，Dekel E，et al.The last generation of bacterial growth in limiting nutrient［J］.Bmc Systems Biology，2012（3）：27-27.

［15］Zwietering M H，Rombouts F M.Some aspects of modeling microbial quality of food［J］.Food Control，1993（2）：89-96.

［16］孫大慶，李洪飛，楊健，等.東北粘豆包中—株羅伊氏乳桿菌的分離、鑒定與益生性質(zhì)研究［J］.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，27（5）：106-110.

［17］Ratkowsky D A，Lowry R K，Mcmeekin T A，et al.Model for bacterial culture growth rate throughout the entire biokinetic temperature range.［J］.Journal of Bacteriology，1983，154（3）：1222-1226.

［18］Dalgaard P，Vancanneyt M，Vilalta N E，et al.Identification of lactic acid bacteria from spoilage associations of cooked and brined shrimps stored under modified atmosphere between 0℃and 25℃［J］.Journal of Applied Microbiology，2003，94（1）：80-89.

［19］田文.高纖維大豆沙拉醬的研制［D］.無(wú)錫：江南大學(xué)，2013.

［20］李除夕，董明盛，陳曉紅，等.豆腐中庫(kù)特氏菌生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型和貨架期預(yù)測(cè)［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2009，25（1）：82-86.

［21］王力衛(wèi).冷凍蝦仁加工中的優(yōu)勢(shì)菌分析及其貨架期預(yù)測(cè)［D］.湛江：廣東海洋大學(xué)，2012.

Research on Shelf Life Prediction of a Kind of Small Black Bean Paste Composite Made by Black rice and Black Sesame

Zhang Xuelu，Ruan Changqing，Zhang Caidong，Liu Wenjing，Sun Jitao，Li Fang
（1.College of Food Science，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319）

In order to investigate black bean paste composite made by black rice and black sesame storage characteristic and shelf life under different storage temperature.The total number of colonies on a regular basis were determined under different temperature storage，and the growth dynamics model was established under different temperature，meanwhile shelf life prediction model was obtained under the condition of 4-25℃through the shelf life model verification of the actual 10℃and 20℃.The results showed that shelf life prediction model of 4-25℃condition was SL=λ-[（5.016 4-N0）/（μmax×2.718）]×{ln[ln（4-N0）/（5.016 4-N0）]-1}.Shelf life was 60 days with sensory analysis and e.coli determination of room temperature storage at 25℃.The model could provide reference for shelf life prediction of the bean paste products.

bean paste；shelf life；sensory analysis

TS214.9

A

1002-2090（2017）03-0039-06

10.3969/j.issn.1002-2090.2017.03.009

2016-04-20

張雪路（1990-），女，黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院2014級(jí)碩士研究生。

阮長(zhǎng)青，男，教授，碩士研究生導(dǎo)師，E-mail：cqruan@163.com。