孫 鶴,汪雅馨,史夢(mèng)佳,謝洪軒,張陽(yáng)陽(yáng)
(1.信陽(yáng)農(nóng)林學(xué)院食品學(xué)院,河南信陽(yáng) 464000;2.遼寧安井食品有限公司,遼寧鞍山 114000)
牡蠣(Oyster),俗稱海蠣子、蠔,其肉質(zhì)地柔軟、水分含量高、蛋白質(zhì)含量豐富,但去殼后在常溫或冷藏條件下容易發(fā)生腐敗變質(zhì)[1-2],在冷凍時(shí),其組織結(jié)構(gòu)易遭到破壞[3]。為了最大限度保留牡蠣中的營(yíng)養(yǎng)成分和獨(dú)特鮮味并方便貯藏,越來(lái)越多的研究者使用不同干燥技術(shù)對(duì)牡蠣進(jìn)行加工處理,使其作為一種營(yíng)養(yǎng)保健食品走向市場(chǎng)。張潔[4]采用噴霧干燥法制備牡蠣粉末產(chǎn)品,經(jīng)檢測(cè)該產(chǎn)品色澤和風(fēng)味都較好,并完全符合衛(wèi)生指標(biāo)。余煉等人[5]采用微波干燥技術(shù)干燥牡蠣,并研究其對(duì)干制品品質(zhì)的影響,確定了牡蠣微波干燥條件,并發(fā)現(xiàn)Page 方程適合描述牡蠣微波干燥水分變化情況。楊志娟等人[6]采用冷凍干燥對(duì)牡蠣進(jìn)行試驗(yàn)研究,測(cè)試凍干過(guò)程中的共晶點(diǎn)和共熔點(diǎn),分析影響因素,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的凍干終點(diǎn)是影響凍干速率的關(guān)鍵因素,并綜合考慮凍干時(shí)間和經(jīng)濟(jì)性,得出牡蠣凍干工藝的適宜條件。高加龍等人[7]對(duì)牡蠣進(jìn)行真空冷凍干燥加工,研究發(fā)現(xiàn)真空冷凍干燥的牡蠣制品中幾種滋味成分含量高于市售蠔干。丘華等人[8]采用Box-behnken 和響應(yīng)面分析得到了非油炸即食牡蠣微波-熱風(fēng)聯(lián)合干燥最優(yōu)工藝。
研究表明,若食品在貯藏過(guò)程中主要因?yàn)槟撤N化學(xué)反應(yīng)或微生物生長(zhǎng)而引起品質(zhì)變化,則該食品可根據(jù)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程建立貨架期預(yù)測(cè)模型[9-10]。吳群芳[11]將熱風(fēng)干燥后的牡蠣干制品分別貯藏在20,28,37 ℃條件下進(jìn)行加速試驗(yàn),通過(guò)分析貯藏過(guò)程中過(guò)氧化值、酸價(jià)和菌落總數(shù)的變化規(guī)律,利用一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程式計(jì)算測(cè)定指標(biāo)的變化速率常數(shù),并結(jié)合Arrhenius 方程建立了以各測(cè)定指標(biāo)為依據(jù)的貨架期預(yù)測(cè)模型,各預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值之間相對(duì)誤差低于4%。侯金東[12]對(duì)微波干燥制備的牡蠣干制品分別在恒定溫度和波動(dòng)溫度下進(jìn)行貯藏試驗(yàn),分析貯藏過(guò)程中相應(yīng)指標(biāo)的變化規(guī)律,最終以揮發(fā)性鹽基氮(Total volatile basic nitrogen,TVB-N) 值的變化規(guī)律為依據(jù),結(jié)合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程和Arrhenius 方程,預(yù)測(cè)牡蠣干制品在不同溫度下貯藏時(shí)的貨架期,其中25 ℃下牡蠣干制品可以貯藏472 d。
以冷風(fēng)干燥和熱風(fēng)干燥制備的牡蠣干制品為研究對(duì)象,通過(guò)在不同溫度下進(jìn)行貯藏試驗(yàn),以TVB-N 值、硫代巴比妥酸(Thiobarbituric acid,TBA)值和菌落總數(shù)為指標(biāo),分析其貯藏過(guò)程中的品質(zhì)變化規(guī)律,并結(jié)合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型和Arrhenius 方程預(yù)測(cè)2 種牡蠣干制品的貨架期。旨在為企業(yè)產(chǎn)量和市場(chǎng)銷售量的預(yù)估提供理論依據(jù),對(duì)利用冷風(fēng)干燥法制備牡蠣干制品的工業(yè)化生產(chǎn)具有實(shí)際意義。
新鮮牡蠣,購(gòu)自福州倉(cāng)山區(qū)大潤(rùn)發(fā)超市,試驗(yàn)時(shí)挑選大小接近的個(gè)體;平板計(jì)數(shù)瓊脂(PCA),廣東環(huán)凱微生物科技有限公司提供;2 - 硫代巴比妥酸,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供;氧化鎂(輕質(zhì))、硼酸、NaOH、95%乙醇、三氯乙酸、EDTA 等均為分析純?cè)噭?,?guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供。
YCF20-24P 型熱泵冷風(fēng)干燥機(jī),杭州歐易電器有限公司產(chǎn)品;DHG-9420A 型電熱鼓風(fēng)干燥箱,上海一恒科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品;SQP 型電子分析天平,賽多利斯科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品;Anke GL-20G-Ⅱ型離心機(jī),上海安亭科學(xué)儀器廠產(chǎn)品;WSC-S 型測(cè)色色差計(jì),北京辰泰克化學(xué)技術(shù)有限公司產(chǎn)品;K9840 型自動(dòng)凱氏定氮儀,海能儀器有限公司產(chǎn)品;UV-1601 型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì),北京瑞利分析儀器有公司產(chǎn)品;VT-840K 型超凈工作臺(tái),蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司產(chǎn)品;DZD-5002SA 型真空包裝機(jī),青島圣方食品機(jī)械有限公司產(chǎn)品;GSP-9160MBE 型恒溫培養(yǎng)箱,上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠產(chǎn)品。
1.3.1 牡蠣干制品的制備
牡蠣冷風(fēng)干制品(以下統(tǒng)稱“冷風(fēng)干制品”):根據(jù)課題組前期確定的最佳干燥工藝[13],新鮮牡蠣去殼、清洗,沸水預(yù)煮3 min,裝盤(pán)放入冷風(fēng)干燥箱,設(shè)置干燥溫度為20 ℃,環(huán)境相對(duì)濕度為55%進(jìn)行干燥,裝盤(pán)量控制在2±0.5 kg,直至牡蠣干制品水分含量達(dá)18%±0.5%,停止干燥。
牡蠣熱風(fēng)干制品(以下統(tǒng)稱“熱風(fēng)干制品”):參考侯金東[12]研究結(jié)果,新鮮牡蠣去殼、清洗,沸水預(yù)煮3 min,裝盤(pán)放入鼓風(fēng)干燥箱,設(shè)置干燥溫度為70 ℃進(jìn)行干燥,裝盤(pán)量控制在2±0.5 kg,直至牡蠣干制品水分含量達(dá)18%±0.5%,停止干燥。
1.3.2 貯藏試驗(yàn)
將制備的牡蠣冷風(fēng)和熱風(fēng)干制品分別混合均勻,在封口袋中密封保存,放置1 周平衡水分后分裝到真空包裝袋中,每個(gè)真空包裝袋中放入30 g 樣品,用真空包裝機(jī)封口,包裝袋上標(biāo)記貯藏溫度和干制品類型,分別在25,35,45 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行貯藏試驗(yàn)。每隔5 d 取一次樣品,并測(cè)定樣品中TVB-N 值、TBA 值和菌落總數(shù),每個(gè)指標(biāo)重復(fù)3 次,取平均值。
1.3.3 揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N) 值的測(cè)定
根據(jù)GB 5009.228—2016 中自動(dòng)凱式定氮儀法[14],并參考劉君[15]的測(cè)定方法稍加修改。樣品直接粉碎,稱取10 g(精確至0.001 g) 于蒸餾管內(nèi),加入75 mL水,用漩渦混合器搖勻,使試樣在樣液中分散均勻,浸漬30 min。在蒸餾管中加1 g 氧化鎂,固定在凱式定氮儀的加熱一側(cè),另一側(cè)用錐形瓶接收試劑,設(shè)定儀器參數(shù)為加NaOH 和水的體積為0 mL,加硼酸體積為30 mL,蒸餾時(shí)間為3 min,蒸餾結(jié)束后,將2 滴甲基紅乙醇溶液和1 滴亞甲基藍(lán)乙醇溶液滴在錐形瓶接收液中,用0.1 mol/L 鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定,終點(diǎn)顏色呈藍(lán)紫色。不加樣品的試劑做空白,每個(gè)樣品重復(fù)3 次,取平均值,TVB-N 值計(jì)算如下式。
式中:X——樣品中揮發(fā)性鹽基氮的含量,mg/100 g;
V1——消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定液的體積,mL;
V2——空白消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定液的體積,mL;
C——鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度,mol/L;
14——與滴定1.0 mL 鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液相當(dāng)?shù)牡|(zhì)量,g/mol;
m——樣品質(zhì)量,g;
100——單位轉(zhuǎn)換系數(shù)。
1.3.4 硫代巴比妥酸(TBA) 值的測(cè)定
參考陳慧斌等人[16]的測(cè)定方法,并稍加修改。將制備的牡蠣干制品粉碎,稱量5 g 樣品至錐形瓶中,加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.5%的三氯乙酸溶液(含0.1%EDTA)50 mL,在70 ℃振蕩水槽中放置30 min,用雙層濾紙過(guò)濾2 次。取5 mL 上清液加入濃度為0.02 mol/L的TBA 溶液5 mL,在90 ℃水浴中保溫40 min,取出冷卻至室溫,以轉(zhuǎn)速6 000 r/min 離心15 min。加5 mL 氯仿于離心后的上清液,搖勻,靜置分層后于波長(zhǎng)532 nm 和600 nm處測(cè)定上清液的吸光度,每個(gè)樣品重復(fù)3 次,取平均值,TBA 值計(jì)算如下式。
式中:M——樣品的質(zhì)量,g;與TBA 反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量以每千克中丙二醛的毫克數(shù)表示。
1.3.5 菌落總數(shù)的測(cè)定
根據(jù)GB 47892—2010[17]測(cè)定樣品中的菌落總數(shù)。
1.3.6 貨架期預(yù)測(cè)
貯藏過(guò)程中牡蠣干制品品質(zhì)隨貯藏時(shí)間的變化規(guī)律符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型[18],可根據(jù)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程,得出牡蠣干制品品質(zhì)變化速率常數(shù)k,方程公式[19]如下:
式中:A——不同貯藏時(shí)間樣品各指標(biāo)測(cè)定值;
A0——樣品各指標(biāo)的初始測(cè)定值;
k——樣品品質(zhì)變化速率常數(shù);
t——樣品貯藏時(shí)間,d。
對(duì)數(shù)形式為:
結(jié)合Arrhenius 方程[20],見(jiàn)下式,可得到樣品特定指標(biāo)的貨架期預(yù)測(cè)模型。
式中:K——指前因子;
Ea——反應(yīng)活化能,J/mol;
R——摩爾氣體常數(shù),R=8.3144 J/(mol·K);
T——樣品貯藏絕對(duì)溫度,K。
1.3.7 數(shù)據(jù)處理
試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Origin 9.0 軟件進(jìn)行處理,采用IBM SPSS Statistics 20 軟件兩兩比較法(Duncan) 進(jìn)行顯著性分析。
2.1.1 牡蠣冷風(fēng)干制品貯藏期間的品質(zhì)變化
不同貯藏溫度條件下牡蠣冷風(fēng)干制品各指標(biāo)變化見(jiàn)表1。
表1 不同貯藏溫度條件下牡蠣冷風(fēng)干制品各指標(biāo)變化
在貯藏過(guò)程中,隨著貯藏溫度的升高和貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),其品質(zhì)變化越來(lái)越明顯,貯藏至第30 天時(shí),3 個(gè)指標(biāo)值均有所上升,但上升趨勢(shì)略有不同。不難看出,TVB-N 值和TBA 值隨貯藏時(shí)間延長(zhǎng)均呈現(xiàn)規(guī)律性上升,貯藏溫度越高,數(shù)值上升越快,表明牡蠣干制品中蛋白質(zhì)、脂肪在貯藏過(guò)程中均發(fā)生了不同程度的氧化分解,且貯藏溫度對(duì)其分解程度影響較大。菌落總數(shù)在貯藏過(guò)程中雖有所增加,但呈現(xiàn)波動(dòng)變化趨勢(shì),變化不明顯,且均未超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),可能是因?yàn)槟迪牳芍破匪趾勘容^低,抑制微生物的生長(zhǎng)繁殖,此現(xiàn)象在多數(shù)研究中均有所呈現(xiàn)[21-22]。
2.1.2 牡蠣熱風(fēng)干制品貯藏期間的品質(zhì)變化
不同貯藏溫度條件下牡蠣熱風(fēng)干制品各指標(biāo)變化見(jiàn)表2。
表2 不同貯藏溫度條件下牡蠣熱風(fēng)干制品各指標(biāo)變化
由表2 可知,牡蠣熱風(fēng)干制品在貯藏過(guò)程中TVB-N 值、TBA 值和菌落總數(shù)的變化情況與冷風(fēng)干制品的變化趨勢(shì)相似,各指標(biāo)隨貯藏溫度升高及貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。但對(duì)比冷風(fēng)干制品可以看出,牡蠣熱風(fēng)干制品的各指標(biāo)數(shù)值變化速率均較低,造成這種現(xiàn)象的原因可能是由于牡蠣冷風(fēng)干制品本身的營(yíng)養(yǎng)成分高于熱風(fēng)干制品,貯藏過(guò)程中自身或微生物可分解的蛋白質(zhì)、脂肪含量較多。
牡蠣干制品貯藏期間TVB-N 值變化趨勢(shì)見(jiàn)圖1。
圖1 牡蠣干制品貯藏期間TVB-N 值變化趨勢(shì)
TVB-N 值是評(píng)價(jià)水產(chǎn)品新鮮程度的重要指標(biāo),其數(shù)值與產(chǎn)品腐敗程度呈正相關(guān)關(guān)系,即TVB-N 值越高,產(chǎn)品蛋白質(zhì)分解越嚴(yán)重,腐敗程度越高。牡蠣屬于高蛋白低脂肪水產(chǎn)品,由前期對(duì)牡蠣冷風(fēng)、熱風(fēng)干制品在貯藏過(guò)程中的品質(zhì)變化分析可知,干制品經(jīng)過(guò)30 d 貯藏,其TBA 值和菌落總數(shù)均有所上升,但變化不明顯,不足以顯示牡蠣干制品在貯藏過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)變化,因此選用TVB-N 值預(yù)測(cè)牡蠣干制品貨架期比較可靠。
圖1(a)、(b) 分別為經(jīng)冷風(fēng)、熱風(fēng)干燥方法制備的牡蠣干制品TVB-N 值在貯藏過(guò)程中隨貯藏時(shí)間的變化情況。可以明顯看出,在貯藏過(guò)程中,牡蠣干制品的TVB-N 值與貯藏時(shí)間呈正相關(guān)關(guān)系,運(yùn)用Origin 9.0 軟件對(duì)趨勢(shì)圖中曲線進(jìn)行線性擬合。
牡蠣干制品貯藏期間TVB-N 值變化趨勢(shì)相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表3。
表3 牡蠣干制品貯藏期間TVB-N 值變化趨勢(shì)相關(guān)參數(shù)
在貯藏期間牡蠣干制品的TVB-N 值變化規(guī)律遵循一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程,結(jié)合Arrhenius 方程可對(duì)牡蠣干制品的貨架期進(jìn)行預(yù)測(cè)。根據(jù)表3 中牡蠣干制品在各貯藏溫度下TVB-N 值的變化速率常數(shù)k,分別以lnk 對(duì)貯藏絕對(duì)溫度倒數(shù)1/T 作圖。
牡蠣干制品TVB-N 值變化的Arrhenius 曲線見(jiàn)圖2。
圖2 牡蠣干制品TVB-N 值變化的Arrhenius 曲線
參照EEC 的規(guī)定[23],當(dāng)食品中TVB-N 值高于35 mg/100 g 時(shí)即可判斷該食品已腐敗變質(zhì),因此選取TVB-N 值為35 mg/100 g 作為牡蠣干制品的貯藏終點(diǎn),將表3、圖2 中所得變化速率常數(shù)k 及相關(guān)系數(shù)代入Arrhenius 方程,即可預(yù)測(cè)牡蠣干制品的貨架期,并根據(jù)牡蠣干制品貨架期模型預(yù)測(cè)任一溫度下的牡蠣干制品的貨架期。
牡蠣干制品預(yù)測(cè)貨架期見(jiàn)表4。
表4 牡蠣干制品預(yù)測(cè)貨架期
不同牡蠣干制品的貨架期預(yù)測(cè)模型為:
(1) 牡蠣冷風(fēng)干制品貨架期預(yù)測(cè)模型:
(2) 牡蠣熱風(fēng)干制品貨架期預(yù)測(cè)模型:
根據(jù)EEC 對(duì)食品TVB-N 值的限定為貨架期終點(diǎn),測(cè)定牡蠣干制品貯藏在35 ℃和45 ℃下的實(shí)際貨架期,對(duì)比根據(jù)貨架期預(yù)測(cè)模型得出的預(yù)測(cè)貨架期,進(jìn)一步驗(yàn)證通過(guò)試驗(yàn)建立的貨架期預(yù)測(cè)模型的可靠性。
牡蠣干制品貨架期預(yù)測(cè)模型驗(yàn)證見(jiàn)表5。
表5 牡蠣干制品貨架期預(yù)測(cè)模型驗(yàn)證
由表5 可知,2 種干燥方式制備的牡蠣干制產(chǎn)品在不同溫度下貯藏,以TVB-N 值為指標(biāo)分析預(yù)測(cè)其貨架期,牡蠣冷風(fēng)干制品的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的相對(duì)誤差分別為1.86%,3.13%,熱風(fēng)干制品的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的相對(duì)誤差分別為2.67%,1.75%,均在可接受范圍內(nèi),表明牡蠣干制品的貨架期預(yù)測(cè)模型是有效的。
以TVB-N 值、TBA 值和菌落總數(shù)為指標(biāo),將牡蠣冷風(fēng)、熱風(fēng)干制品在25,35,45 ℃下進(jìn)行貯藏,分析貯藏過(guò)程中的2 種牡蠣干制品TVB-N 值、TBA值和菌落總數(shù)的變化規(guī)律,研究發(fā)現(xiàn)各指標(biāo)值均與貯藏溫度和貯藏時(shí)間呈正相關(guān),且貯藏30 d 之后,3個(gè)指標(biāo)值均有所上升,但上升趨勢(shì)略有不同,其中TBA 值和菌落總數(shù)變化程度較小,TVB-N 值變化最為明顯。以TVB-N 值為依據(jù)對(duì)牡蠣干制品貯藏期間的品質(zhì)變化進(jìn)行分析,結(jié)合建立Arrhenius 方程和一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型得到各牡蠣產(chǎn)品的貨架期預(yù)測(cè)模型,并計(jì)算得出牡蠣冷風(fēng)干制品在25,35,45 ℃下的貨架期分別為428,158,62 d;牡蠣熱風(fēng)干制品在25,35,45 ℃下的貨架期分別為402,146,56 d。進(jìn)一步驗(yàn)證試驗(yàn)的結(jié)果顯示,牡蠣干制品以TVB-N 值為指標(biāo)預(yù)測(cè)的貨架期相對(duì)誤差均在可接受范圍內(nèi),表明試驗(yàn)所得的牡蠣干制品貨架期預(yù)測(cè)模型是有效的,該研究結(jié)果為拓寬牡蠣加工提供了一定的理論基礎(chǔ)。