CN101349685A

CN101349685A - 一种预测冷却肉品质变化的方法

Info

Publication number: CN101349685A
Application number: CNA2008100425364A
Authority: CN
Inventors: 谢晶; 肖虹; 潘迎捷; 李建雄
Original assignee: Shanghai Maritime University
Current assignee: Shanghai Maritime University
Priority date: 2008-09-05
Filing date: 2008-09-05
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2028-09-05
Also published as: CN101349685B

Abstract

一种预测冷却肉品质变化的方法，本发明在对不同贮藏温度情况下冷却肉的菌落总数、挥发性盐基氮(TVBN)、色差值，感官变化情况进行研究，根据各指标建立冷却肉品质变化动力学模型。有利于快速、准确地对冷却肉的品质进行动态分析。

Description

一种预测冷却肉品质变化的方法

技术领域

本发明涉及一种预测冷却肉品质动态变化的方法。

背景技术

我国是世界第一养猪大国，生猪存栏数约占世界总存栏量的51.8％，猪肉产量占世界猪肉总量的46.8％。有关资料表明，2006年，全国肉类总产量达到8051万吨，占全世界肉类总产量的近30％，其中猪肉产量为5197万吨，占世界猪肉总产量46.8％，居世界第一，占我国所有肉类产量的64.5％。猪肉在我国肉类消费中的比例更是高达66.8％。可见猪肉是所有肉类消费中比例最大的品种，，其安全性关系到广大人民的身体健康和生命安全而肉类安全事故也大多发生于猪肉，因此当前确保猪肉的安全卫生是保障肉类安全的重要任务，猪肉的安全与否事关养殖业健康稳定发展和消费者健康的大局，其安全性越来越被重视。

不同食品腐败的机理各不相同且变质反应非常复杂，但通过对变质机理的研究能找到食品品质动态变化的规律，即食品腐败过程中品质的损失可以通过动力学模型得到很好的反映。

冷却肉以其新鲜、肉嫩、味美、营养、卫生的优点日益受到消费者的青睐。但是，如果冷链系统不完善，会影响到冷却肉的品质和安全性。由于我国居民对冷却肉需求的不断增长以及冷却肉流通量变大和流通距离变长，快速评估冷却肉鲜度显得十分重要。

挥发性盐基氮(TVBN)通常作为蛋白性食品新鲜度的化学指标，肉类等在腐败过程中，由于细菌的生长繁殖和酶的作用，使蛋白质分解而产生胺类及氨等具挥发性的碱性含氮物质，这些挥发性盐基氮与肉品腐败程度之间有明显的对应关系。因此，测定冷却肉中TVBN的含量有助于判定其新鲜度和质量。此外，在冷却肉的低温贮藏过程中，其菌落总数、pH值、色差等，以及感官品质也会发生变化。通过对冷却肉在低温贮藏过程中菌落总数、挥发性盐基氮(TVBN)、pH值、色差、感官变化的动力学特性进行研究，建立冷却肉的菌落总数与挥发性盐基氮(TVBN)值、pH值、色差、感官变化等随贮藏温度和时间变化的动力学模型，从而可以对冷却肉的品质进行动态评估和监控。

发明内容

一种预测冷却肉品质变化的方法，本发明对新鲜冷却肉在不同贮藏温度条件下的菌落总数、pH值、色差、挥发性盐基氮(TVBN)、感官评价变化进行研究，根据菌落总数、pH值、色差、挥发性盐基氮(TVBN)、感官评价值建立冷却肉品质变化动力学模型，为动态监测和控制冷却肉品质提供理论依据。

本发明的测定步骤按照以下过程进行：

1)对贮藏在0℃、5℃、10℃、20℃条件下的冷却肉的挥发性盐基氮(TVBN)、菌落总数、pH值、色差、感官品质变化进行测定。

2)确立冷却肉的TVBN、菌落总数、pH值、色差值、感官品质随贮藏温度变化的动力学模型型式。模型选择一级化学反应动力学模型为佳。

3)建立菌落总数、挥发性盐基氮(TVBN)、pH值、色差值、感官品质值变化的动力学模型。

4)品质动力学模型的验证和评价。将冷却肉贮藏在特定温度条件下，以冷却肉品质变化的实验值与动力学模型得到的预测值进行比较，计算预测值和实测值之间的相对误差。

附图说明

图1为不同贮藏温度下冷却肉菌落总数随贮藏时间的变化。

图2为不同贮藏温度下冷却肉TVBN值随贮藏时间的变化。

图3为不同贮藏温度下冷却肉pH值随贮藏时间的变化

图4为不同贮藏温度下冷却肉亮度L随贮藏时间的变化。

图5为不同贮藏温度下冷却肉红度a随贮藏时间的变化。

图6为不同贮藏温度下冷却肉感官评定值得变化。

具体实施方式

以下结合说明书对发明进行进一步说明，但本发明所要求的保护范围并不局限于实施例描述的范围。

1材料与方法

1.1材料和实验仪器

实验所用的猪后腿瘦肉直接购自屠宰厂，宰杀不超过6个小时。购得的猪肉用冰桶运分袋(食品自封袋)包装贮藏于0℃、5℃、10℃的冰箱及20℃的恒温培养箱，肉在实验过程中每天进行感官评定和菌落总数、挥发性盐基氮(TVBN)、色差及pH值的测定。实验所用仪器有：理化干燥箱、手提式不锈钢蒸气消毒器、数显示恒温水浴锅、生化培养箱、FOSS自动凯氏定氮仪、pH计、三星BCD-191GNS(E)冰箱；ZE2000型色差计。

1.2实验方法

1.2.1菌落总数的测定

按GB-T4789.2-2003进行，结果以LogCFU/g(CFU，Colony Forming Unit)表示。

1.2.2挥发性盐基氮(TVBN)的测定

采用GB-609-88 FOSS自动凯式定氮仪。

1.2.3色差的测定

在打开包装袋后立即用色差仪对肉色进行测定，记录下数据亮度变量L、红度坐标a、黄度坐标b，每个肉样测定3次，取其平均值。

1.2.4pH值测定

取肉样10g，置于烧杯中剪碎，加入蒸馏水100ml，浸泡30min，不时搅拌，然后过滤于另一烧杯中备用，再用pH计测定。

1.2.5冷却肉感官评定

对样品肉色、气味、组织状态、持水力4项指标进行感官评定。评分标准采用5段评分法，具体判定标准见表1。

表1 冷却肉感官描述检验评分标准

1.2.6化学品质动力学分析

一般认为，如果食品的某种品质的变化是由化学反应引起的，其反应产物浓度随时间变化而降低(A)或升高(B)。用该品质变化表示的货架寿命数据大多遵循0级或1级模式。对于0级模式，采用线性坐标可得到一条直线；对于1级模式，则需要通过半对数坐标才能得到一条直线。在食品加工和保存过程中，大部分与食品质量有关的品质变化都遵守0级或1级模式。

0级反应：[A]＝[A₀]-k₀·t或[B]＝[B₀]+k₀·t (1-1)

1级反应：ln([A]/[A₀])＝-k₁·t或ln([B]/[B₀])＝k₁·t (1-2)

式中，[A]、[B]--贮藏t天后某理化指标含量；

[A₀]、[B₀]--某理化指标的初始含量；

t--藏时间；

k_n--n(n＝0、1)级反应速度常数。

1.2.7理化实验数据分析

用Excel2003对实验数据进行分析。

2结果与讨论

2.1不同贮藏温度对猪肉菌落总数的影响

鲜肉的变质主要是由微生物引起的，肉品出现腐败变质，一级鲜度猪肉细菌总数少于10⁴个/g；一般认为，冷却肉的细菌总数达到10⁶个/g时为变质肉的警戒线；达到10⁷个/g时冷却肉外观有明显的腐败现象；达到10⁸个/g时外表有粘液形成，不宜食用。

图2展示了贮藏在不同温度下猪肉的菌落总数随贮藏时间的变化关系，由图可知，随着贮藏时间的延长，各组菌落总数均呈上升的趋势；菌落总数随存放温度的升高而增加，保存温度较低时，细菌总数的增加较缓慢。由于低温抑制了微生物的繁殖，使得贮藏在0℃、5℃温度下的冷却肉的第1天的菌落总数值高于第2天的值。贮藏在10℃、20℃温度下的猪肉，分别在第3天、第2天就变质了。显然，低温有利于猪肉贮藏，可以有效延长货架期。

2.2不同贮藏温度对猪肉TVBN的影响

冷却肉由于酶和细菌的作用，在腐败过程中，使蛋白质分解而产生氨以及胺类等碱性含氮物质，此类物质具有挥发性。TVBN是国家标准中判断鲜肉品质的重要指标，规定一级鲜度TVBN值≤15.0mg/100g；二级鲜度≤25.0mg/100g；变质肉＞25.0mg/100g。

从图2中可以看出，在同一温度下，猪肉TVBN值随保存时间的延长而增加。猪肉保存温度越高，TVBN值的增加越快。保存温度越低，TVBN值的增加较缓。贮藏在10℃、20℃温度下的猪肉，分别在第6天、第3天成为变质肉。显然，低温有利于猪肉贮藏，可以有效延长货架期。

2.3不同贮藏温度对猪肉pH值的影响

图3为在不同温度的贮藏过程中猪肉pH值的变化曲线。新鲜肉的pH值一般在5.6左右，本次样品的初始值为5.76。pH值的参考标准：一级鲜度pH5.8～6.2，二极鲜度pH6.3～6.6，变质肉pH6.7以上。

从图中可以看出，贮藏在10℃和20℃温度下的猪肉的pH值随贮藏时间的延长而升高，随存放温度的升高而升高，贮藏在20℃温度下猪肉的pH值在第3天是二级鲜度，到第7天已经变质。贮藏在0℃和5℃温度下的猪肉，其pH值呈现高→低→高的趋势，主要是因为在贮藏初期，在肉样自身的成熟和保鲜过程中，肉的组织细胞呼吸活动活跃使得肌肉中肌糖元酵解和ATP分解，分别产生乳酸、磷酸等酸性物质，致使肉样pH逐渐降低。随着贮藏时间的延长，由于肉中内源蛋白酶和微生物分泌的蛋白分解酶的作用，降解肌肉蛋白质为多肽和氨基酸，并释放出碱性基团，而使肉的PH值回升，这与肌肉宰后变化规律一致。因此，pH仅作为参考指标。

2.4不同贮藏温度对猪肉色差的影响

通过实验分析发现，L值与原料肉的存放时间存在显著的线性关系(保存温度3～5℃)，a值与原料肉的新鲜度也存在显著的线性关系。从图中可以看出随着贮藏时间的延长，猪肉的亮度L和红度a缓慢下降。

2.5不同贮藏温度对猪肉感官品质的影响

感官形态是判断猪肉新鲜程度最直观的方式，不同贮藏温度下猪肉感官品质的变化见图2-6，随着贮藏时间的延长，猪肉的感官品质均呈现持续下降的趋势，但下降幅度不尽相同。从0℃的低温到20℃的高温，品质下降速率依次加快，表明了温度对延缓猪肉感官品质下降的作用。

3冷却肉品质变化的化学品质动力学分析

3.1一级动力学模型

用Excel2003对实验数据进行整理和分析，并选用曲线回归的分析方法，求得各理化指标在不同贮藏温度下的化学品质动力学反应数据。在贮藏过程中猪肉pH值呈现高→低→高的趋势，因此仅作为参考指标而没有对其进行曲线回归分析。猪肉在贮藏过程中TVBN值和菌落总数的变化是呈上升趋势，亮度L值和红度a值的变化呈下降趋势。在食品加工和贮藏过程中，大多数与食品质量有关的品质变化都遵循零级或一级模式。经分析确定猪肉新鲜度品质函数为一级反应动力学模型。贮藏过程中猪肉的菌落总数、挥发性盐基氮(TVBN)、色差L和a值变化用指数方程进行回归分析，得到反应速率常数k、回归系数R²见表2。

回归方程表达式为：

A = A_{o} e^{k_{a} t}

式中：t：食品的贮藏时间，天；A₀：食品的初始品质；A：食品贮藏第t天时的品质；k_a：食品品质变化速率常数。

表2.猪肉在不同贮藏温度下品质变化的动力学模型参数

3.2反应速率常数

在0℃、5℃、10℃和20℃贮藏条件下可分别得到猪肉的菌落总数、挥发性盐基氮(TVBN)值、色差L和a值。利用得到的数据做图，计算反应常数，得到该反应的Arrhenius方程。由于反应速率常数k是温度的函数，因此运用Arrhenius方程可以预测猪肉在不同贮藏条件下的货架寿命。Arrhenius方程为：

k = k_{0} \exp (- \frac{E_{A}}{RT})

式中：k₀：指前因子(又称频率因子)；E_A：活化能；T：绝对温度，K；R：气体常数，8.3144J/(mol·K)，k₀和E_A都是与反应系统物质本性有关的经验常数。

方程取对数，得：

\ln k = {\ln k}_{0} - \frac{E_{A}}{RT}

在求得不同温度下的速率常数后，用lnk对热力学温度的倒数(1/T)作图可得到一条斜率为-EA/R的直线。

因此得到，菌落总数变化的动力学方程为：

k_{a} = 5.711 \times 10^{8} \exp (- \frac{5.325 \times 10^{4}}{RT});

总挥发性盐基氮变化的动力学方程为：

k_{a} = 5.179 \times 10^{4} \exp (- \frac{2.890 \times 10^{4}}{RT})

色差值L变化的动力学方程为：

k_{a} = 2.727 \times 10^{10} \exp (- \frac{6.632 \times 10^{4}}{RT})

色差值a变化的动力学方程为：

k_{a} = 8.001 \times 10^{4} \exp (- \frac{5.325 \times 10^{4}}{RT})

菌落总数、挥发性盐基氮(TVBN)值、色差L和a值的活化能分别为7.126×10⁴J/mol，6.886×10⁴J/mol，6.632×10⁴J/mol，5.325×10⁴J/mol。该品质动力学模型可以模拟鲜猪肉在贮藏温度下品质的变化过程，从而也可为鲜猪肉货架寿命的预测和控制提供可靠的理论依据。

3.3猪肉品质变化动力学模型

通过菌落总数、挥发性盐基氮(TVBN)、色差值变化的动力学模型和得到的反应速率常数可以得到猪肉的品质变化动力学模型：

菌落总数变化动力学模型：

A = A_{o} e^{k_{a} t},

其中：

k_{a} = 5.711 \times 10^{8} \exp (- \frac{5.325 \times 10^{4}}{RT});

总挥发性盐机氮变化动力学模型：

A = A_{o} e^{k_{a} t},

其中：

k_{a} = 5.179 \times 10^{4} \exp (- \frac{2.890 \times 10^{4}}{RT}) .

色差L值变化动力学模型：

A = A_{o} e^{k_{a} t},

其中：

k_{a} = 2.727 \times 10^{10} \exp (- \frac{6.632 \times 10^{4}}{RT})

色差a值变化动力学模型：

A = A_{o} e^{k_{a} t},

其中：

k_{a} = 8.001 \times 10^{4} \exp (- \frac{5.325 \times 10^{4}}{RT})

式中：A-鲜度品质测定值；A₀-初始鲜度品质测定值。

根据所得到的鲜猪肉货架期预测模型，当确定了猪肉的贮藏温度、猪肉的初始菌落总数、挥发性盐基氮(TVBN)值及终点鲜度品质控制值，即可获得在确定的贮藏温度条件下的贮藏时间。另外，也可以通过确定猪肉的贮藏温度、猪肉初始菌落总数、挥发性盐基氮(TVBN)值及贮藏时间，即可获得在确定的贮藏温度条件下贮藏一定时间后的鲜度品质。

3.4品质变化动力学模型的验证和评价

将猪肉贮藏在10℃和20℃条件下，用货架期实测值验证该模型。表3为10℃和20℃条件下，猪肉的菌落总数、挥发性盐基氮(TVBN)货架期预测模型的实验值与品质变化动力学模型得到的预测值的比较。而且高温段的预测精度要优于低温段。

表3猪肉在283K贮藏下货架期的预测值和实测值

上述验证结果显示，应用本研究建立的猪肉动力学模型和货架期预测模型，可以快速、较可靠地实时预测0℃～20℃贮藏条件下猪肉的货架寿命。

4结论

实验结果表明，冷却肉的菌落总数、TVBN值、pH值随着贮藏时间的延长而增加；其感官品质随着贮藏时间的延长而变低劣；色差L值和a值随着贮藏时间的延长而缓慢下降。贮藏温度越高，各项指标变化越快。TVBN、菌落总数、亮度L和红度a值随贮藏时间变化的化学品质反应级数属于1级模式。菌落总数、挥发性盐基氮(TVBN)值指标用Arrhenius方程描述，有较高的拟和精度。根据这种预测冷却肉品质动态变化的方法，可以准确地对冷却肉的食用安全性进行判别和并可用于实时预测其品质的动态变化。

Claims

1.一种预测冷却肉品质变化的方法，其特征在于：对不同贮藏温度情况下冷却肉的菌落总数、挥发性盐基氮(TVBN)、pH值、感官变化情况进行研究，建立品质变化动力学模型。步骤如下：

1)对新鲜猪肉清洗。将清洗后的冷却肉切块。

2)将切块后的冷却肉，立即密封包装，冷藏。在实验过程中每天进行感官评定和菌落总数、挥发性盐基氮(TVBN)、pH值及色差的测定。

3)确立菌落总数、挥发性盐基氮(TVBN)值、pH值随贮藏温度变化的动力学模型型式。

4)反应速率常数分析。

5)建立菌落总数、挥发性盐基氮(TVBN)值、pH值变化的动力学模型。

6)以上述品质变化动力学模型为依据，选择货架期终点的品质判定值，进行货架期预测，验证模型准确性。

2.如权利要求1所述的一种预测冷却肉品质变化的方法，其特征在于：将冷却肉放入碎冰中，用冰水清洗。将清洗后的冷却肉沿最长肌纤维方向切成重量100±15g，厚度约2cm的长条型样品。

3.如权利要求1所述的一种预测冷却肉品质变化的方法，其特征在于：冷却肉样品分别在0℃、5℃、10℃和20℃下下贮藏。

4.如权利要求1所述的一种预测冷却肉品质变化的方法，其特征在于：用一级和零级化学反应动力学模型对不同贮藏温度下肉的感官和理化指标进行回归分析。以1级模型为佳。

5.如权利要求1所述的一种预测冷却肉品质变化的方法，其特征在于：可以通过确定冷却肉的贮藏温度、初始菌落总数、挥发性盐基氮(TVBN)值、pH值及贮藏时间，可获得在确定的贮藏温度条件下贮藏一定时间后冷却肉的品质；另外，也可以在确定了冷却肉的贮藏温度、初始菌落总数、挥发性盐基氮(TVBN)值、pH值及终点鲜度品质控制值，获得在确定的贮藏温度条件下冷却肉的可贮藏时间。