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        基于Gompertz模型和Arrhenius模型預測鹵豆干的貨架期

        2022-04-19 07:27:26侯泰東夏阿林
        現代食品 2022年5期
        關鍵詞:豆干貨架總數

        ◎ 侯泰東,夏阿林

        (邵陽學院 食品與化學工程學院,湖南 邵陽 422000)

        鹵豆干是一種以大豆為原料,經過鹵制、調味、滅菌等一系列工藝制成的即食食品,近年來,鹵豆干已經成為了人們日常消費量較大的豆制品品種之一[1-2]。食品中的各項指標的改變會對食品品質造成不同程度的影響,菌落總數是衡量食品品質是否合格的重要指標之一[3]。近年來,隨著我國豆制品生產技術的提高及其生產規(guī)模的不斷擴大,鹵豆干的生產不斷向工業(yè)化、現代化轉變,但是仍然存在大量以傳統(tǒng)生產形式為主的鹵豆干生產作坊,使鹵豆干的生產過程存在微生物污染等風險[4]。鹵豆干是一種水分活度高,脂肪、蛋白質含量豐富的食品,極易受到微生物污染而導致其品質下降,最終導致貨架期縮短,產生不良影響[5-6]。

        目前,食品中菌落總數測定的主要方法是平板計數法,但是該傳統(tǒng)方法存在一些弊端,不能滿足在保證樣品無損的情況下實現短時間內大批量的檢測,且該檢測方法對檢測人員的操作精準度要求較高,存在耗時費力、試劑消耗量大、污染環(huán)境等缺點,無法做到實時檢測。因此,有必要建立一種可以預測鹵豆干貨架期的方法。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        豆干樣品,購買由于邵陽市某大型超市;PCA培養(yǎng)基,上海博威生物科技有限公司;NaCl,西格瑪奧德里奇(上海)貿易有限公司。

        1.2 儀器與設備

        G154DWS型高壓蒸汽滅菌鍋,上海民儀電子有限公司;HPX-9272 MBE型電熱恒溫培養(yǎng)箱,上海博訊實業(yè)有限公司。

        1.3 實驗方法

        1.3.1 樣品預處理

        取豆干樣品經105 ℃滅菌40 min后拆開包裝封裝與密封袋中,每袋一塊豆干樣品(約重105 g)。分別儲藏與4 ℃、12 ℃和20 ℃的條件下。每隔24 h分別隨機取30袋樣品進行測量。

        1.3.2 菌落總數的測定

        參照《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數測定》(GB 4789.2—2016)[7],進行菌落總數檢測。于無菌環(huán)境下,將樣品放入盛有100 mL的生理鹽水均質袋中,均質,制成1∶10的樣品勻液后,按照國家標準的方法進行檢測。以上每個樣品處理兩組平行。

        1.3.3 傳統(tǒng)貨架期預測模型的建立

        分析4 ℃、12 ℃和20 ℃下豆干樣品中菌落總數基本信息,建立生長模型。修正的Gompertz模型[8]如下:

        式中:lgN為t時間總菌落數對數值;lgN0為初始時間總菌落數對數值;lgNmax為穩(wěn)定期最大總菌落數對數值;μm為最大比生長速率,d-1;λ為遲滯期,d。

        利用Arrhenius動力學方程建立貨架期預測模型。一級反應方程如下:

        式中:A代表豆干樣品儲藏t天時的品質,以菌落總數計,lg CFU·g-1;A0代表豆干樣品初始品質,lg CFU·g-1;k為樣品變化速率常數;t為豆干樣品儲存時間,d。

        通過分析Arrhenius公式可以得到溫度與豆干樣品變化的速率常數k,具體為:

        式中:k0為指前因子;Ea為活化能,kJ·mol-1;R為氣體常數,為8.314 J·mol-1;T為開氏溫度。

        經過處理[9]即可得到關于樣品中微生物的動力學模型。

        2 結果與分析

        2.1 Gompertz模型建立

        所有用于建立模型的鹵豆干樣品菌落總數的標準檢驗的統(tǒng)計結果如表1所示。

        表1 鹵豆干樣品微生物菌落總數標準檢驗統(tǒng)計結果表

        根據每隔24 h檢測的鹵豆干樣品樣本數,取其平均值作為當日鹵豆干樣品腐敗的菌落總數,對該指標與時間變化形成生長趨勢圖,分析其生長規(guī)律。由圖1可以看出,4 ℃、12 ℃和20 ℃貯藏溫度下,隨著時間的增長,鹵豆干樣品中的菌落總數均呈現S型增長趨勢。建立3個溫度梯度的鹵豆干菌落總數的Gompertz模型,擬合結果如表2顯示,隨著溫度的上升,微生物的生長遲滯期λ不斷減小,4 ℃(5.005 0)>12 ℃(3.188 0)> 20 ℃(3.111 3);最大比生長速率不斷增大4 ℃(1.049 1)<12 ℃(1.345 7)<20 ℃(2.208 7);4 ℃、12 ℃以及20 ℃的Gompertz模型的R2分別為0.987 6、0.997 0和0.997 5,表明修正的Gompertz模型得到了較好的擬合結果。

        表2 修正的Gompertz菌落總數模型生長參數表

        《食品安全國家標準 豆制品》(GB 2712—2014)[10]中規(guī)定,產品表面應無霉變,當鹵豆干中菌落總數到達5.2 lg CFU·g-1時,產品表面出現霉變,既當產品中菌落總數超過5.2 lg CFU·g-1時,超出貨架期。經過計算,在4 ℃、12 ℃以及20 ℃下,豆干樣品的貨架期分別為7 d、3 d和3 d。

        2.2 Arrhenius模型建立

        使用Arrhenius模型建立貨架期預測模型時,需對公式(2)、公式(3)進行處理后,進行計算,對公式(2)兩邊取對數后,公式如下:

        將不同溫度、不同時間的豆干樣品菌落總數指標帶入,可以得到不同溫度下菌落總數指標的k值及R2,見表3。從表中可以看出,在4 ℃下,豆干樣品菌落總數與儲存時間之間具有較好的相關性(R2>0.9)。不同貯藏溫度下菌落總數與貯藏時間的關系圖見圖2,隨著溫度升高,其相關性不斷降低,這說明,隨著溫度的升高,Arrhenius模型對于鹵豆干樣品的預測可能會出現準確度下降的情況。

        表3 不同貯藏溫度下菌落總數強度與貯藏時間的關系表

        對公式(3)兩邊取對數后,公式如下:

        對lnk和T進行線性擬合,可以得到k0值以及Ea,結果為:k0=31 808.95,Ea=16 061.97。最后將其帶入公式(2)即可得到理論貨架期。以實際總菌落數統(tǒng)計結果的1~3 d的平均值為初始總菌落數A0,帶入后計算得到菌落數的動力模型為:

        經過計算后得到在4 ℃、12 ℃和20 ℃條件下的鹵豆干貨架期分別為9 d、6 d和4 d。

        3 結論

        采用《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數測定》(GB 4789.2—2016)對鹵豆干樣品中菌落總數進行測定,結合ASLT加速實驗,建立了鹵豆干的貨架期模型,利用修正的Gompertz模型預測鹵豆干貨架期,在4 ℃、12 ℃和20 ℃條件下分別為7 d、3 d和3 d;使用Arrhenius公式擬合的貨架期模型為利用該公式預測在4 ℃、12 ℃和20 ℃條件下的鹵豆干貨架期分別為9 d、6 d和4 d。以上兩種方法均可以有效的對鹵豆干的貨架期進行檢測,可以為鹵豆干的加工、生產和銷售提供一定的支持。

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