陳月圓，趙武奇，賈夢科，高貴田，張清安，孟永宏

（陜西師范大學食品工程與營養(yǎng)科學學院 西安 710119）

獼猴桃質地柔軟，口感酸甜，被稱為“VC 之王”[1-2]，富含鉀、鎂、纖維素[3]，含有類胡蘿卜素、葉綠素[4]、果膠、單寧等，營養(yǎng)豐富，市場需求很大。鮮切獼猴桃片具有新鮮、營養(yǎng)、便攜、無公害等優(yōu)點[5]，可滿足人們追求健康生活的目的，發(fā)展前景廣闊。而鮮切會對獼猴桃造成機械損傷，破壞其營養(yǎng)成分，使獼猴桃片易被微生物污染，貨架期縮短[6-7]，降低其商業(yè)價值。低溫等離子體處理可明顯延長果蔬的保鮮期，維持鮮切果蔬的營養(yǎng)與感官品質[8-9]。食品貨架期預測是食品質量管理的重要方式，可對食品的品質和安全性做出快速、準確的評估與預測[10]，進而為食品貯藏、銷售方案的制定及工藝配方的改進提供理論支持[11]，對確保消費者身體健康，維護品牌信譽有著重要作用。目前零級、一級反應、Logistic[12]、Weibull[13]及修正的Compertz[14-15]模型是典型的描述食品品質降解、微生物生長與貯藏時間關系的模型；Arrhenius[16]可以反映貯藏期間反應速率與貯藏溫度的關系；Belehradck[17]模型主要用來描述溫度對細菌生長速率和遲滯期的影響。張文等[18]分別采用零級、一級反應、Logistic 模型、Weibull 模型對黃金、玉冠和豐水3 種梨的質地指標進行貨架期預測，結果表明Weibull 模型的擬合度R2最大，可以快速預測梨的貨架期。高燦燦等[19]研究鮮切小白菜和鮮切生菜貯藏期間感官品質、細菌總數(shù)及大腸菌群數(shù)的變化，并利用修正的Compertz 方程進行曲線擬合，所得模型可靠；胡位歆等[20]利用Arrhenius 方程，對4～37 ℃下草莓VC 及TA 的動力學變化進行擬合，構建貨架期模型的預測效果良好。雷昊等[21]采用Arrhenius 及Belehradck 模型分析鮮切杭白菜品質變化動力學過程，建立貨架期預測模型的預測效果良好。本文以低溫等離子體處理的鮮切獼猴桃片為樣品，建立鮮切獼猴桃片品質指標和菌落總數(shù)貨架期預測模型，為鮮切獼猴桃片的貯藏提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

‘海沃德’獼猴桃，陜西佰瑞獼猴桃研究院種植基地；氫氧化鈉、氯化鋇、草酸、酚酞，國藥集團化學試劑有限公司；鹽酸，天津市興復精細化工研究所；甲醇、PVPP，天津市盛奧化學試劑有限公司；鄰苯二甲酸氫鉀，北京奧博星生物技術有限責任公司；碳酸氫鈉，天津市津北精細化工有限公司；抗壞血酸、2.6-二氯酚靛酚，天津津東天正精細化學試劑廠；三氯乙酸，天津市恒興化學試劑制造有限公司；硫代巴比妥酸，天津市天力化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

BK130/36 低溫等離子體，美國PHENIX 科技有限公司；TA XT Plus 物性測試儀，英國Stable Micro System 公司；紫外可見分光光度計、手持式折光儀，北京普析通用儀器有限責任公司；WSC-S色差儀，上海精密儀器公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 鮮切獼猴桃片樣品制備 選取成熟度、大小基本一致，無機械損傷與病蟲害的獼猴桃，經(jīng)去皮后切成厚度為10 mm 的獼猴桃片，選取表面積為（23±0.6）cm2的獼猴桃片作為樣品，以單層單列的方式放入保鮮盒中，每盒放置2 片，在電壓26 kV，時間120 s 下進行等離子體處理。

1.3.2 不同貯藏溫度對鮮切獼猴桃片品質指標及菌落總數(shù)影響試驗 將處理后的樣品分別放置在0，5，10，15，20，25 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中貯藏，0，5，10℃每隔3 d，15 ℃每隔2 d，20，25 ℃每隔1 d，分別測定固酸比、總酚含量、葉綠素含量、色差、脆性、VC 含量和菌落總數(shù)，每個指標重復測定3 次。

1） 質構測定方法 使用帶有5 mm 探頭的質構儀通過穿刺試驗測定鮮切獼猴桃片的硬度與脆性。測前、測試中及返回速度均設成1 mm/s。

2） 色澤測定方法 使用色差儀測量鮮切獼猴桃片的L*、a*、b*值，色差按公式（1）計算。

式中，a*，b*——鮮切獼猴桃片貯藏10 d 后的色澤；L0，a0，b0——鮮切獼猴桃片初始色澤。

3） 理化指標測定方法 VC 采用2.6-二氯靛酚滴定法，參照GB/T 5009.86-2016[22]；TA 酸堿滴定法，參照GB/T 12456-2008[23]；SSC 測定使用手持式阿貝折光儀；固酸比=可溶性固形物/可滴定酸。

4） 菌落總數(shù)測定 菌落總數(shù)參照GB 4789.2-2016[24]測定，菌落降低對數(shù)值按公式（2）計算。

1.3.3 鮮切獼猴桃片品質指標貨架期預測模型的建立 分別利用零級（式3）、一級反應（式4）、Logistic（式5）及Weibull 方程（式6），對試驗數(shù)據(jù)進行擬合，根據(jù)擬合度確定各監(jiān)測指標的擬合方程和反應速率K；利用Arrhenius 模型（式7），根據(jù)斜率、截距求出各指標的活化能與指前因子A0，建立各指標的貨架期預測模型；用3 ℃貯藏條件下鮮切獼猴桃片的試驗數(shù)據(jù)，評價貨架期模型的預測效果。

式中，k、K——鮮切獼猴桃片理化指標的反應速率常數(shù)；Ct、C0——鮮切獼猴桃片理化指標在t時刻與初始的參數(shù)；t——鮮切獼猴桃片的貯藏時間，d；a、A——理化指標最大值參數(shù)；B——理化指標變化率最大時的斜率；M——理化指標變化率最大時的時間，d；c——理化指標最小值參數(shù)；d——擬合參數(shù)；A0——指前因子；Eα——鮮切獼猴桃片各理化指標的反應活化能，J/mol；氣體常數(shù)為8.3144 J/（mol·K）；T——鮮切獼猴桃片的貯藏溫度，K。

將Arrhenius 模型（式7）與品質變化動力學模型（式3、式5）聯(lián)立分別得到鮮切獼猴桃片零級反應（式8）與一級反應的貨架期模型（式9）。

1.3.4 鮮切獼猴桃片菌落總數(shù)貨架期預測模型的建立 分別利用零級（式3）、一級反應（式4）、Weibull（式6）、Logistic 變形方程（式10）及修正的Compertz 方程（式11）對菌落總數(shù)的試驗數(shù)據(jù)進行擬合，根據(jù)擬合度的大小，確定鮮切獼猴桃片菌落總數(shù)的擬合方程及最大比生長速率μmax遲滯期λ；利用不同溫度下的μmax及λ 對Belehradck 模型（式12，式13）進行擬合，得出Belehradck 模型中參數(shù)bμ、Tminμ與溫度的關系，建立鮮切獼猴桃片菌落總數(shù)的貨架期預測模型（式14）；用3 ℃貯藏條件下鮮切獼猴桃片的試驗數(shù)據(jù)對模型進行檢驗，以準確因子Af（式15）、偏差因子Bf（式16）及相對誤差為標準評價模型的預測效果。

式中，Nt、N0、Nmax——獼猴桃片菌落總數(shù)t 天時的值、初始值與最大值，lg（CFU/g）；t——鮮切獼猴桃片的貯藏時間，d；λ——遲滯期，d；μmax——鮮切獼猴桃片菌落的最大比生長速率；Tminμ、Tminλ——細菌生長的最低溫度，℃；N預測、N實測——3 ℃下菌落總數(shù)的預測值與實測值，lg（CFU/g）；Nt、N10——處理組和對照組貯藏10 d 后獼猴桃片的菌落總數(shù)，lg（CFU/g）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft excel 進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、SPSS statistics 18.0 在0.05 水平進行顯著性分析、Origin 8.5 軟件進行繪圖與模型擬合。

2 結果與分析

2.1 貯藏溫度對鮮切獼猴桃片理化指標及菌落總數(shù)的影響

如圖1所示，隨著貯藏時間的延長，固酸比大部分在10～11 的范圍內(nèi)波動，貯藏溫度對鮮切獼猴桃片固酸比的影響不顯著（P＞0.05）。當貯藏溫度高時，呼吸作用強，消耗SSC 的同時生成了TA，而等離子體處理可以抑制呼吸作用，減少SSC 的消耗與TA 的生成，維持SSC 及TA 含量的穩(wěn)定，使鮮切獼猴桃片始終保持酸甜可口、香甜美味的口感。

圖1 貯藏溫度對固酸比的影響Fig.1 Effect of storage temperature on solid acid ratio

如圖2所示，在貯藏期內(nèi)，總酚含量在3.2～3.4 A280nm/g 范圍內(nèi)波動，貯藏溫度對鮮切獼猴桃片總酚含量的影響不顯著（P＞0.05）。多酚氧化酶經(jīng)低溫等離子體鈍化處理后，活性隨溫度的變化不顯著，可較好地保存鮮切獼猴桃片中總酚含量。

圖2 貯藏溫度對總酚含量的影響Fig.2 Effect of storage temperature on total phenol content

如圖3所示，隨著貯藏時間的延長，鮮切獼猴桃片的葉綠素含量不斷下降，然而其變化不顯著（P＞0.05），且15，20，25 ℃貯藏條件下的葉綠素含量略低于0 ℃和5 ℃。葉綠素易因溫度、pH 等因素而降解，高溫可以增強酶活性，提高脫鎂反應速率，加速葉綠素的降解，使葉綠素含量降低，而等離子體處理可以鈍化葉綠素降解酶活性，延緩葉綠素的降解，使其含量相對穩(wěn)定。

圖3 貯藏溫度對葉綠素含量的影響Fig.3 Effect of storage temperature on chlorophyll content

如圖4所示，隨著貯藏時間的延長，鮮切獼猴桃片的色差逐漸增大，且溫度越高，色差增大越快。鮮切獼猴桃片的色澤與葉綠素含量、POD 活性等密切相關，溫度是影響葉綠素含量、POD 活性的主要因素，高溫可以增強POD 活性，加速脫鎂反應，加快葉綠素降解，造成鮮切獼猴桃片的色澤損失，導致色差增大。

圖4 貯藏溫度對色差的影響Fig.4 Effect of storage temperature on chromatic aberration

如圖5所示，隨貯藏時間的延長脆性不斷下降，溫度越高，脆性下降越快。15，20，25 ℃時，鮮切獼猴桃片的脆性急劇下降，3 d 內(nèi)降到460 g·s左右，而0，5，10 ℃時下降緩慢，在貯藏末期，脆性仍在500 g·s 左右。貯藏溫度越高，呼吸作用及POD 活性越強，使鮮切獼猴桃片品質惡化加快，脆性急劇下降，而低溫可以減緩這一過程，使脆性維持在較高水平。

圖5 貯藏溫度對脆性的影響Fig.5 Effect of storage temperature on brittleness

如圖6所示，隨著貯藏時間延長，鮮切獼猴桃片的VC 含量逐漸降低，溫度越高，VC 含量越低；與其它處理組比較，0，5 ℃的處理下VC 含量下降緩慢，在貯藏末期VC 含量仍在95 mg/100 g 左右。VC 容易因光照、溫度、酶等因素發(fā)生降解，低溫可以抑制APX 等與VC 降解有關酶活性，延緩VC 的降解速率，提高VC 保存率。

圖6 貯藏溫度對VC 含量的影響Fig.6 Effect of storage temperature on VC content

如圖7所示，隨著貯藏時間延長，菌落總數(shù)逐漸增加，溫度越高，菌落總數(shù)增加越快。5，20，25℃貯藏條件下的菌落生長速度顯著大于0，5，10℃（P＜0.05），且3 d 后，5，10 ℃貯藏環(huán)境下的菌落總數(shù)顯著高于0 ℃（P＜0.05）。可見，低溫更有利于鮮切獼猴桃片的保鮮。

圖7 貯藏溫度對菌落總數(shù)的影響Fig.7 Effect of storage temperature on the total number of colonies

貯藏溫度對鮮切獼猴桃片固酸比、總酚及葉綠素含量的影響不顯著（P＞0.05），對脆性、色差、菌落總數(shù)及VC 含量的影響顯著（P＜0.05），脆性、色差、菌落總數(shù)及VC 含量可以反映不同貯藏溫度對鮮切獼猴桃片品質的影響。因此，建立鮮切獼猴桃片的貨架期模型時，將脆性、色差、菌落總數(shù)及VC 含量作為監(jiān)測指標。

2.2 品質指標貨架期預測模型的建立

分別用零級、一級反應方程、Logistic 方程及Weibull 方程對鮮切獼猴桃片貯藏過程中品質指標隨時間變化的數(shù)據(jù)進行擬合，得到不同溫度下，不同擬合方程對鮮切獼猴桃片脆性、色差、VC 含量變化的擬合度如表1所示。

表1 不同擬合方程的擬合度Table 1 Fitness of different fitting equations

由表1可知，零級反應、一級反應、Logistic 方程及Weibull 方程對獼猴桃片脆性、色差、VC 含量擬合效果較好。由平均擬合度可知，一級反應的線性動力學方程可以更準確的反映等離子體處理后鮮切獼猴桃片在貯藏過程中VC 含量和脆性的變化，零級反應在反映色差的變化趨勢上更有優(yōu)勢，擬合精度更高，因此使用一級反應的線性動力學方程對鮮切獼猴桃片VC 含量和脆性的變化進行表征，零級反應動力學方程對色差的變化進行表征。將不同溫度下的鮮切獼猴桃片VC 含量與脆性的試驗數(shù)據(jù)與一級反應方程進行擬合，將不同溫度下的色差試驗數(shù)據(jù)與零級反應方程擬合，分別可得到反應速率K，其結果如表2所示。

由表2可知，溫度越高，鮮切獼猴桃片的脆性、色差、VC 含量的反應速率（絕對值）越大，即貯藏溫度越低，鮮切獼猴桃片品質下降越慢，可見低溫貯藏可以減緩鮮切獼猴桃片的品質衰敗，延長貨架期。

表2 不同貯藏溫度下的反應速率常數(shù)Table 2 Rate constant at different temperatures

溫度是貯藏過程中鮮切獼猴桃片品質變化的重要影響因素，Arrhenius 模型可精準描述溫度與反應速率的關系。利用不同貯藏溫度下鮮切獼猴桃片各指標值反應速率常數(shù)k 分別與Arrhenius方程進行擬合，計算出脆性、色差及VC 的反應活化能和指前因子A0，結果如表3所示。

表3 不同指標的指前因子、活化能及相關系數(shù)Table 3 Pre-finger factors，activation energies and fitness of different indicators

由表3可知，Arrhenius 方程對脆性、色差、VC含量變化的擬合度均大于0.9，擬合精度高，可用于構建鮮切獼猴桃片的貨架期預測模型。將鮮切獼猴桃片的脆性、色差及VC 的活化能Eα、指前因子A0分別代入式（8）、式（9）可得出脆性、色差、VC的貨架期模型。

脆性貨架期模型：

色差貨架期模型：

VC 貨架期模型：

式中，C0、S0、V0——脆性、色差、VC 的初始值；Cs、Ss、Vs——脆性、色差、VC 的貨架期終點值。

2.3 菌落總數(shù)貨架期預測模型的建立

不同溫度下的鮮切獼猴桃片菌落總數(shù)對不同預測方程的擬合度如表4所示。由表4可知，零級反應、一級反應、Logistic 變形方程及修正的Compertz 方程的R2均大于0.9，擬合精度高，其中Logistic 變形方程的平均擬合度最高。

表4 不同擬合方程的擬合度Table 4 Fitness of different fitting equations

由圖8可知，隨著溫度升高，鮮切獼猴桃片菌落總數(shù)的最大比生長速率μmax增大，遲滯期λ 減小。由式（20）、（21）可知，Belehradck 模型參數(shù)為：bμ=0.04773，Tminμ=-10.35824，bλ=0.03196，Tminλ=-10.74197。以菌落總數(shù)達到6.16 lg（CFU/g）作為貨架期終點[25]。將上述參數(shù)代入式（14），得到鮮切獼猴桃片基于菌落總數(shù)的貨架期預測模型SL菌落，如式（22）所示。

圖8 最大生長速率、遲滯期與溫度關系Fig.8 Relationship between maximum growth rate，lag period and temperature

3 模型的檢驗

3.1 品質指標貨架期預測模型的檢驗

試驗表明，當鮮切獼猴桃片達到感官拒絕點時，VC 含量下降20%、脆性降到490 g·s、色差上升到14。表5為鮮切獼猴桃片的脆性、色差、VC含量的貨架期預測模型對貯藏在3 ℃條件下試驗數(shù)據(jù)的預測效果。由表5可知，SL色差、SL脆性和SLVC貨架期預測模型對試驗數(shù)據(jù)的相對誤差分別為3.41%，4.03%，2.4%，均小于5%，其中SLVC貨架期預測模型效果最好。

表5 3 ℃下鮮切獼猴桃片貨架期的實測值與預測值Table 5 Measured and predicted shelf life of fresh-cut kiwi slices at 3 ℃

3.2 菌落總數(shù)貨架期預測模型的檢驗

準確因子Af和偏差因子Bf可以評價Logistics 方程對鮮切獼猴桃片菌落總數(shù)的擬合效果。表6為菌落總數(shù)貨架期預測模型對3 ℃貯藏條件下的N實測與N預測的比較，根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算得到準確因子Af[26]和偏差因子Bf[27]分別為1.3，1.05?？梢姡琇ogistics 變形模型對鮮切獼猴桃片菌落總數(shù)生長曲線的擬合效果好，可用于經(jīng)等離子體處理后鮮切獼猴桃片菌落總數(shù)的預測。

表6 3 ℃下鮮切獼猴桃片菌落總數(shù)的模型預測值與實測值Table 6 Measured and predicted total colony of fresh-cut kiwi slices at 3 ℃

將鮮切獼猴桃片的貯藏溫度T=3 ℃、等離子殺菌后的初始菌落總數(shù)N0=2.050 lg（CFU/g）代入式（22），可計算出3 ℃下鮮切獼猴桃片貨架期的預測值，結果見表5?？芍?，3 ℃下鮮切獼猴桃片貨架期的預測值與實測值的相對誤差為2.8%，小于5%，預測效果好，可用于預測經(jīng)等離子體處理后鮮切獼猴桃片的貨架期。由表可知，基于鮮切獼猴桃片品質指標的貨架期實測值為13.5 d，小于基于菌落總數(shù)的貨架期實測值15.0 d，這可能是因為等離子體中的電子、離子、臭氧、紫外線以及活性粒子的殺菌作用及抑制細胞呼吸作用延緩了鮮切獼猴桃片的腐敗，使得鮮切獼猴桃片開始腐敗的時間滯后于達到感官拒絕點時間，因此，基于鮮切獼猴桃片菌落總數(shù)測定的貨架期較長。

4 結論

隨著貯藏時間的延長，等離子體處理后的鮮切獼猴桃片的固酸比、總酚及葉綠素含量變化不顯著（P＞0.05），色差、菌落總數(shù)顯著增加，脆性、VC含量顯著下降，且隨著貯藏溫度升高，變化速率增大；色差、脆性、菌落總數(shù)及VC 含量可作為鮮切獼猴桃片貨架期預測模型的監(jiān)測指標。零級反應方程對鮮切獼猴桃片的色差變化的擬合效果最好，平均擬合度為0.93864，一級反應方程對脆性、VC 含量變化的擬合效果最好，平均擬合度分別為0.96248，0.97074；建立的基于脆性、色差、VC 含量的鮮切獼猴桃片的貨架期預測模型SL脆性、SL色差、SLVC對測試數(shù)據(jù)的預測值與實測值的相對誤差分別為4.03%，3.05%，2.4%，可以有效預測0～25 ℃貯藏條件下鮮切獼猴桃片的貨架期。Logistics 變形方程對鮮切獼猴桃片菌落總數(shù)變化的擬合效果最好，平均擬合度為0.97900，建立的鮮切獼猴桃片菌落總數(shù)貨架期預測模型SL菌落的準確因子為1.30，偏差因子為1.05，模型對測試數(shù)據(jù)的相對誤差為2.8%，可有效預測0～25 ℃貯藏條件下鮮切獼猴桃片的貨架期。