CN104034854A - 一种调味龙虾的货架期预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调味龙虾的货架期预测方法。将调味熟制龙虾分别贮藏在不同温度的培养箱里，每隔一定时间测定产品的感官评分、细菌总数、失重率、挥发性盐基氮(TVB-N)值的变化，以此建立调味龙虾品质变化的动力学模型，建立其货架期预测模型为lnt=7474.8／T-19.869(式中t为调味龙虾的货架期预测值，T为贮藏温度的开尔文温度)，此模型有利于准确地对调味龙虾的食用安全性进行判断和预测。

Description

一种调味龙虾的货架期预测方法

一、技术领域

本发明涉及一种调味龙虾的货架期快速预测方法，属于食品生产与质量安全技术范畴。

二、背景技术

淡水龙虾是存活于淡水中的一种甲壳类动物，学名克氏原螯虾。其虾肉营养丰富，肉质松软鲜美，风味独特，并且具有高蛋白、低脂肪，肌纤维细嫩，易消化吸收等特点，因此在餐桌上大受欢迎。目前，市场上虾类产品大多为冻煮龙虾仁、单冻煮熟龙虾仁、整肢虾、冻虾黄、水洗龙虾肉等。淡水龙虾的传统加工制品通常有口味单一、保质期短、附加值低等缺点，开发一种安全、营养、天然、美味的龙虾即食食品，并研究其在货架期内的品质变化，以提高其货架期，保护龙虾产品在运输、储藏、销售过程中的经济价值成为研究热点。为了充分开发淡水龙虾这项资源，实现其高附加值，拟研究开发调味龙虾方便食品，并建立其货架期预测模型。

近年来，我国水产品产量持续增长，随之而来的食品安全问题引起高度关注，随着人们对食品安全要求的提高，龙虾货架期的研究对龙虾产业的发展有非常重要的意义。食品货架期受产品内部因素(包括微生物数量、酶类和生化反应等)、外部环境因素(包括温度、相对湿度、pH值、压力和辐射等)以及包装材料与包装形式的影响。判断货架期的指标可以有感官指标、微生物指标、挥发性盐基氮(TVB-N)值等。Arrhenius方程反映了食品的腐败变质速率与温度的关系，用Arrhenius方程建立以温度为基础的各指标动力学预测模型预测在不同贮藏温度下食品的货架期，能达到快速预测食品货架期的目的。

三、发明内容

技术问题：

一种调味龙虾的货架期预测方法，本发明针对龙虾货架期测算实验周期长的缺点，采用较高贮藏温度贮藏产品，测定其细菌总数、失重率、TVB-N值、感官评分的变化，根据各指标变化情况建立调味龙虾品质变化的动力学模型，由此建立货架期预测模型，有利于快速预测不同贮藏温度下调味龙虾的食用安全性和货架期。

技术方案：

本发明的测定步骤按照以下过程进行：

(1)将新鲜龙虾经如下操作制成调味龙虾。原料验收→清洗→去肠腺→清洗→调味煮制→冷却沥干→真空包装→高压蒸汽灭菌→预冷→计量→冷藏→检测

(2)对不同贮藏温度下调味龙虾的菌落总数、失重率、TVB-N值、感官评分变化情况进行测定。其中，贮藏温度设为30℃、40℃、50℃。

(3)相关性分析：利用相关性系数分析产品感官评分与细菌总数、pH值、失重率、TVB-N值之间的相关性。确定产品品质下降的关键因子。

(4)建立动力学模型：建立调味龙虾TVB-N值随贮藏时间变化的动力学曲线，利用回归方程得出TVB-N值随贮藏时间变化的一级化学反应动力学模型。

(5)建立货架期预测模型：由动力学方程和得到的数据推出反应的Arrhenius方程，得到不同贮藏温度下调味龙虾的货架期预测模型。

(6)货架期预测模型的验证和评价：将调味龙虾贮藏在设定的温度下，用货架期实测值验证该模型，比较与预测值的相对误差。

四、附图说明

图1是不同贮藏温度下调味龙虾感官品质的变化图；

图2是不同贮藏温度下调味龙虾失重率的变化图；

图3是不同贮藏温度下调味龙虾pH值的变化图；

图4是不同贮藏温度下调味龙虾TVB-N值的变化图

五、具体实施方式

下面通过实施例详述本发明，但本发明并不限于实施例描述的范围。

1材料和方法

1.1实验材料

主料：新鲜龙虾。

调味料：干辣椒、花椒、葱、姜、香叶、大蒜、八角、桂皮、生抽、老抽、蔗糖、食盐、高度白酒等。

其他：微生物培养基、真空包装袋、化学试剂等。

1.2调味龙虾加工工艺流程

原料验收→清洗→去肠腺→清洗→调味煮制→冷却沥干→真空包装→高压 蒸汽灭菌→预冷→计量→冷藏→检测

1.3调味龙虾货架期预测的实验方法

经真空包装且在低温下贮藏的成品由于其较好的贮藏条件，使其拥有较长的货架期，这使得测定在此贮藏条件下的成品调味虾的货架期需耗费较长的时间与较多的精力，为了缩短试验周期，采用Arrhenius方程建立以温度为基础的动力学货架期预测模型。分别选出3组能保证实验需要且数量相同的调味龙虾成品放置于不同温度的培养箱进行保存，采用30℃、40℃、50℃作为贮藏温度，每隔5天做一次成品指标检测，包括成品的理化性质和微生物检测，利用相关系数分析感官评分与其他指标之间的相关性，确定产品品质下降的关键因子。利用关键因子和贮藏时间之间的回归方程和Arrhenius方程建立以贮藏温度为基础的货架期预测模型，推算不同贮藏条件下调味龙虾的货架期。

1.4测定指标及方法

1.4.1感官评定

邀请10位感官评定员用评分法进行感官评定。分别从虾的口味、气味、色泽和组织结构进行评定。分值从1分(最差品质)到5分(最佳品质)，以平均值计为样品的感官评分，分值3分作为虾肉可接受的最低值限。

感官评价的方法采用简单描述检验法中的界定式描述法与评分检验法相结合。

描述检验法指标检查表：

色泽：①有色至酱红；②均匀一致。

组织：①虾体完整；②肉质紧实不松散；③柔韧有嚼劲。

气味：①气味正常；②香味浓郁、持久；③无酸臭味、霉味、煤油味、苦味等异味。

口味：①有正常的鲜香味；②口齿留香；③无酸臭味、霉味、煤油味、苦味等异味。

评分检验法评分检查表：

5.0-产品的所有特征与标准样完全一致。

4.5-产品可以接受，但与标准样相比较则有轻微差别。

4.0-产品可以接受，但与标准样相比较则有些差别。

3.5-产品可以接受，但与标准样相比较则有明显差别。

3.0-产品最低接受限值。

2.5-产品稍微有点不能接受。

2.0-产品有点不能接受。

1.5-产品很明显地不能接受。

1.0-产品完全不能接受。

1.4.2pH的测定

龙虾5.0g，蒸馏水25ml，均质后取上清液，用pH计测其pH值。

1.4.3失重率的计算

龙虾灭菌真空包装后首次称重，重量计为W₁，在实验贮藏温度下间隔称重重量计为W₂，则：

失重率(％)＝(W₁-W₂)×100/W₁

1.4.4挥发性盐基氮(TVB-N)的测定

参照GB 5009.44-1996操作。

1.4.5细菌总数的测定

按GB4789.2-2010规定采用稀释平板计数法，指标＜3×10⁴cfu/g。

1.5数据分析

各指标测定重复3次，结果以平均值(means)表示。应用Excel2003绘图，应用SPSS16.0作相关性分析和差异显著性检验。

2结果与分析

2.1不同贮藏温度下调味龙虾感官品质的变化

从图1可以看出，不同贮藏温度下的调味龙虾随着贮藏时间的延长感官评分值呈下降趋势，并且贮藏温度越高，感官评分值下降越快。感官观察发现，随着贮藏期的延长，熟制后的龙虾色泽逐渐变暗，无原先的亮泽，虾体变软，虾肉的黏度增大，水分增多，且有异味产生。调味龙虾感官评定可接受的分值是3分，低于3分则产品不可接受，即产品达到了贮藏极限，食品腐败变质。从附图1中可得，在30℃和40℃贮藏条件下，调味龙虾在30d贮藏期间感官评分均大于3，而在50℃贮藏条件下，感官评分大于3仅为25d。

2.2不同贮藏温度下调味龙虾失重率的变化

图2所示，产品的贮藏温度越高失重率越高。贮藏10d时，30℃贮藏的产品失重率为1.48％，40℃下为2.47％；且随着贮藏时间的增加，失重率也越高。 30℃贮藏5d时产品的失重率仅为0.71％，贮藏30d时产品的失重率达到2.92％。

这是由于随着贮藏时间延长，产品发生变质，细胞和组织结构破裂，其持水性下降，导致水分严重流失，在恒温保存条件下增加了水分的蒸发量，从而提高了样品的失重率。由此说明，产品的失重率可以是判断虾类产品是否发生腐败变质的一个指标。

2.3不同贮藏温度下调味龙虾pH的变化

动物性食品在贮藏过程中由于微生物和酶的共同作用，导致蛋白质被分解而产生氮及胺类碱性含氮物质，所以pH值通常用于判断动物死后糖原转化为乳酸以及肌肉组分如蛋白质和核酸的降解情况。图3所示，不同贮藏温度下产品的pH随贮藏时间的延长而升高，并且维持在一个较高水平。如50℃贮藏条件下调味龙虾0d时的pH仅为6.12，贮藏至10d时pH已达到7.48，并且在随后的贮藏期内pH值皆保持在7.10以上。

鲜虾经过熟制pH值上升到弱碱性，并且一直维持在弱碱性条件下，是因为经高温熟制后的动物体内蛋白质发生了热变性所致，而在保存期中一直维持在弱碱性条件下，可能是由于微生物代谢作用产生的碱性物质积累所致。本实验中，在30℃贮藏条件下样品可接受pH为30d，40℃条件下为22d，50℃条件下为20d，但在此条件下，所有样品的感官评定分为不可接受，所以pH值不宜作为衡量熟制龙虾鲜度的指标。

2.4不同贮藏温度下调味龙虾挥发性盐基氮的变化

TVB-N反映了细菌和内源蛋白水解酶所降解的蛋白质和非蛋白氮含量的变化，是评价肉类腐败的常用指标。由图4可见，随着贮藏时间的延长，调味龙虾TVB-N值处于上升趋势，且贮藏温度越高TVB-N值越高。我国国标对河虾卫生标准GB2740-1994规定：TVB-N值不得超过20mg/100g。在30℃和40℃贮藏温度下样品最大TVB-N值在整个实验期内均未超标，而50℃贮藏30d时TVB-N值为21mg/100g，超过国标范围。动物性食品在贮藏过程中由于微生物和酶的共同作用，导致蛋白质被分解而产生氮及胺类碱性含氮物质，这也使得TVB-N值可作为熟制龙虾腐败程度的指标。

2.5不同贮藏温度下调味龙虾细菌总数的变化

微生物污染是食品腐败变质的主要原因。从表1可见，经过熟制且高压灭菌的样品在培养初期未有细菌感染，随着贮藏时间的增长，温度越高细菌总数越 高，当菌落总数＞3×10⁴cfu/g，则表示样品已腐败变质。表1表明，30℃贮藏条件下样品在实验周期内最大的细菌总数未超标，40℃贮藏条件下的样品在26d时细菌总数超标，50℃贮藏条件下样品在22d时细菌总数超标，说明样品已腐败变质，且当样品中细菌总数超过此范围时，其感官评分也较低，细菌总数与感官评分相结合，可以更好的判定食品的货架期。

表1不同贮藏温度下调味龙虾的细菌总数的变化

2.6感官评定与产品品质测定值的相关性分析

根据以上数据，计算调味龙虾贮藏期间感官评分与细菌总数、TVB-N值、pH和失重率之间的相关系数，可确定贮藏过程中产品品质下降的关键因子。

表2调味龙虾感官评定与细菌总数、pH、TVB-N值的相关系数

由表2可知，调味龙虾在30d贮藏期间，不同贮藏温度下，细菌总数与感官评定值之间的相关系数在0.3257～0.5378之间，相关性不显著；pH值与感官评分间相关系数为0.4619～0.78321之间，相关性不显著；不同贮藏温度下产品失重率与感官评分之间的相关系数显著；TVB-N值与感官评定之间相关性达到极显著相关，因此，在调味龙虾贮藏过程中，TVB-N可作为产品品质下降的关键因子。

2.7调味龙虾在不同贮藏温度下TVB-N值随贮藏时间变化的动力学模型

大多数食品的品质变化遵循一级动力学规律。调味龙虾的品质变化是由某些化学反应引起的，因此其品质变化与贮藏时间(t)之间遵循一级动力学方程。产品的货架寿命(t)可通过动力学模型方程进行预测：

A＝A₀e^kt (1)

其中：A为TVB-N值(mg/100g)；A₀为样品贮藏初期TVB-N值(mg/100g)；k为TVBN变化速率常数；t为贮藏时间(d)。

根据不同贮藏温度下调味龙虾的TVB-N值随贮藏时间的变化曲线用线性方程对曲线进行回归分析，得到回归方程，见表3所示。

表3调味龙虾在不同贮藏温度下TVB-N值随贮藏时间变化的回归方程

由表4可知，调味龙虾在30℃、40℃、50℃贮藏下TVB-N的变化速率常数分别为0.014、0.0382、0.0641，对各个不同温度(开尔文温度)下的速率常数取对数，然后做Arrhenius方程的曲线，得出y＝-7.4748x+20.459(R²＝0.9733)。其中斜率为-Ea/R＝-7474.8，截距为lnK₀＝20.459。通过计算得出，E_a＝6.215×10⁴J/mol，K₀＝7.70×10⁸。在此基础上建立调味龙虾在贮藏过程中TVB-N值变化速率常数K与贮藏温度(T)之间的Arrhenius方程为：

k＝7.70×10⁸e^-7474.8/T (2)

即，给定任意贮藏温度T(不过分偏离实验温度范围)，就可推算出该温度下样品中TVBN变化速率常数。

2.8调味龙虾货架期模型预测

将公式(1)变形，某一恒定温度条件下调味龙虾的货架期可用下式表示：

$\ln =\frac{A_f}{A_0}=\mathrm{kt}---\left(3\right)$

式中：A_f为样品货架期终点时TVBN值(mg/100g)；A₀为样品贮藏初期TVB-N值(mg/100g)；k为TVBN变化速率常数；t为恒定温度条件下样品的货架期(d)。

将公式(3)与Arrhenius方程联立，得到公式

$t=\frac{\ln (A_f/A_0)}{k_0{e}^{(-E_a/\mathrm{RT})}}---\left(4\right)$

由此看出，产品货架期t是1/T的单值函数，并且与其成指数关系。本实验中Af的取值在国标规定的基础上，结合实验感官评定结果，将TVBN值上限 设为17mg/100g，A₀为样品初始TVBN值(2.8mg/100g)，-Ea/R＝-7474.8，K₀＝7.70×10⁸，代入公式(4)，并且将公式两边取对数，得到下式：

lnt＝7474.8/T-19.869 (5)

式中：t为产品货架期(d)；T为贮藏温度(开尔文温度)。利用公式(5)可预测各贮藏温度下样品的货架期预测值t。

2.9调味龙虾货架期预测模型的验证及评价

根据货架期预测模型计算在实验贮藏温度下调味龙虾的货架期，预测结果为，贮藏于30℃、40℃和50℃下调味龙虾的最大储存期分别为120d、54d和26d，其结果与感官评定的结果一致。

为了验证预测模型的精确性，分别取35℃和45℃对产品的实际货架期进行测定，并与预测值进行比较，结果见表4。

表4调味龙虾不同贮藏温度下货架期的预测值与实测值

由表4可见，调味龙虾货架期的实测值与预测值之间的相对误差均小于10％，说明模型能较好的预测调味龙虾的货架期。

3结论

调味龙虾的细菌总数、pH值、TVB-N值、失重率随着贮藏时间的延长而增加，感官评分随贮藏时间的延长而降低。不同贮藏温度下TVB-N值随着贮藏时间的延长变化显著，且符合一级反应动力学模型，运用Arrhenius方程获得了调味龙虾的货架期预测模型。此模型与实测值有很高的拟合度，可以准确预测调味龙虾的食用安全性和货架期。

以上详细说明了本发明的实施方式，但这只是为了便于理解而举的实例，不应被视为是对本发明范围的限制。同样，任何所属技术领域的技术人员均可根据本发明的技术方案及其较佳实施例的描述，做出各种可能的等同改变或替换，但所有这些改变或替换都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种调味龙虾的货架期快速预测方法，其特征在于：对不同贮藏温度下调味龙虾的菌落总数、感官评分、失重率、挥发性盐基氮(TVB-N)值的变化情况进行研究，建立货架期预测模型，具体包括以下步骤：

(1)原料选择及处理：挑选大小均一、无病变的龙虾，对龙虾表面进行清理，减去龙虾的六足和两鳌，去除肠腺，再次清洗，确保龙虾表面无污渍；

(2)调味龙虾的煮制：龙虾洗涤干净后，锅中加油温热，放入姜、葱、蒜。爆出香味后加入龙虾继续爆炒片刻，加入水和调味品，煮制20min左右，将龙虾煮制全体通红、有香味散发、熟透后，捞出龙虾进行自然冷却沥干；

(3)真空包装：用聚乙烯高温蒸煮袋将调味龙虾分装完毕后用小型真空包装机真空密封，确保真空包装密封完全；

(4)高压蒸汽灭菌：真空包装完成后将成品放置于0.15MPa(121℃)条件下的高压灭菌锅内保持15min灭菌；

(5)冷冻保藏：挑选灭菌后包装无涨袋、不充气等满足真空包装要求的成品调味龙虾放置于0℃左右的冷藏柜进行保藏；

(6)货架期测定试验：分别将3组数量相同的调味龙虾放置于不同温度的培养箱进行保存，定期取样测定细菌总数、失重率、TVB-N值，并进行感官评定；

(7)货架期预测模型建立：对调味龙虾的TVB-N值进行回归确定不同贮藏温度下的货架寿命，利用Arrhenius方程建立以温度为基础的动力学货架期预测模型，推算不同贮藏温度下调味龙虾的货架期；

(8)模型验证：将调味龙虾贮藏在特定温度下，用货架期的实测值验证模型的准确性，计算预测值和实测值的相对误差。

2.如权利要求1所述的一种调味龙虾的货架期预测方法，其特征在于，龙虾调味品配方是：龙虾200g、干辣椒20g、花椒20g、葱2根、姜4片、香叶4片、大蒜5瓣、八角1个、桂皮1根、生抽45ml、老抽15ml、蔗糖8g、食盐5g、高度白酒30ml。

3.如权利要求1所述的一种调味龙虾货架期预测方法，其特征在于：调味龙虾的贮藏温度分别取30℃、40℃、50℃，选择一级化学反应动力学模型，温度对反应速率常数影响的数学模型根据Arrhenius方程进行分析，TVB-N的回归结果为：k=7.70×10⁸e^-7474.8/T，货架期预测模型的回归方程为：lnt=7474.8／T-19.869，式中t为预测货架期(d)，T为贮藏温度(开尔文温度)。