專利名稱：：一種預(yù)測冷藏鏈中南美白對蝦貯藏品質(zhì)變化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種預(yù)測冷藏鏈中南美白對蝦貯藏品質(zhì)變化的方法。
背景技術(shù)：
：食品冷藏鏈?zhǔn)侵甘称窂纳a(chǎn)者到消費(fèi)者之間流通的所有環(huán)節(jié)，即從原料采購、生產(chǎn)加工、貯藏、配送、銷售直至消費(fèi)者餐桌等各個環(huán)節(jié)，都能維持在適度的低溫狀態(tài)。水產(chǎn)品腐敗變質(zhì)的原因主要是水產(chǎn)品本身帶有或貯運(yùn)過程中污染的微生物，在適宜條件下生長繁殖，分解蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪等成分產(chǎn)生異味和毒性物質(zhì)，致使水產(chǎn)品腐敗變質(zhì)；另一方面是水產(chǎn)品本身含有的酶在一定環(huán)境條件下能促使其腐敗變質(zhì)。在貯運(yùn)過程中，環(huán)境溫度是微生物生長繁殖的重要條件，酶的作用與溫度也有密切關(guān)系，所以說溫度與水產(chǎn)品的質(zhì)量有直接關(guān)系。南美白對蝦學(xué)名凡納對蝦，又稱白肢蝦、白對蝦，具有生長快、繁殖周期長、味鮮美、營養(yǎng)好等特點(diǎn)，是當(dāng)今世界與中國對蝦、斑節(jié)對蝦并稱養(yǎng)殖產(chǎn)量最高的三大優(yōu)良蝦種之一，同時也是目前三大養(yǎng)殖對蝦中單產(chǎn)量最高的蝦種。由于目前國內(nèi)外市場對水產(chǎn)類食品鮮度的要求不斷提高以及生鮮水產(chǎn)品流通量變大和流通距離變長，快速評估水產(chǎn)品的鮮度及準(zhǔn)確預(yù)測剩余貨架期顯得十分重要。在南美白對蝦的低溫貯藏過程中，其菌落總數(shù)、揮發(fā)性鹽基氮TVB-N值，K值、感官品質(zhì)會發(fā)生變化。通過對低溫貯藏過程中各指標(biāo)變化的動力學(xué)特性進(jìn)行研究，建立品質(zhì)變化的動力學(xué)模型，從而可以對南美白對蝦的品質(zhì)進(jìn)行動態(tài)評估并實(shí)現(xiàn)貨架期的預(yù)測。
發(fā)明內(nèi)容一種預(yù)測冷藏鏈中南美白對蝦貯藏品質(zhì)變化的方法，本發(fā)明對南美白對蝦在不同貯藏溫度條件下的菌落總數(shù)、揮發(fā)性鹽基氮TVB-N值、K值、感官評價變化進(jìn)行研究，根據(jù)各指標(biāo)值的變化建立品質(zhì)變化動力學(xué)模型，為動態(tài)監(jiān)測和控制貯藏過程中的南美白對蝦的品質(zhì)提供實(shí)驗和理論方面的依據(jù)。本發(fā)明的技術(shù)方案的實(shí)現(xiàn)，一種預(yù)測冷藏鏈中南美白對蝦貯藏品質(zhì)變化的方法，其特點(diǎn)是，方法步驟為1)對貯藏在-5"C、(TC、5°C、l(TC、2(TC的恒溫環(huán)境中的南美白對蝦每天采樣，進(jìn)行微生物指標(biāo)菌落總數(shù)、理化指標(biāo)(揮發(fā)性鹽基氮TVB-N值和K值)、感官值的測定評估。2)確立南美白對蝦的菌落總數(shù)、揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)值隨貯藏溫度變化的動力學(xué)模型形式。選定的模型為一級化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模型。3)通過回歸分析計算，建立菌落總數(shù)、揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)值、K值變化的動力學(xué)數(shù)學(xué)模型。4)品質(zhì)動力學(xué)模型的驗證和評價。將南美白對蝦貯藏在特定溫度條件下，以樣品的品質(zhì)變化的實(shí)測值與動力學(xué)模型得到的預(yù)測值進(jìn)行比較，計算預(yù)測值和實(shí)測值的相對誤差，對模型進(jìn)行精確度驗證。圖1不同貯藏溫度下南美白對蝦菌落總數(shù)值的變化。圖2不同貯藏溫度下南美白對蝦揮發(fā)性鹽基氮TVB-N值變化。圖3不同貯藏溫度下南美白對蝦K值的變化。圖4不同貯藏溫度下南美白對蝦感官評價值。結(jié)合說明書對發(fā)明的具體實(shí)施進(jìn)行進(jìn)一步說明，但本發(fā)明所要求的保護(hù)范圍并不局限于實(shí)施例所描述的范圍。i材料和方法i.i原料原料用蝦購自上海市圖們路陽普市場，整批蝦清潔、無異味，剔除死蝦及老殼蟲下后，選出體型較大、色澤鮮亮的新鮮南美白對蝦作為實(shí)驗原料。將挑選出的新鮮活蝦用冰水洗滌，冷卻使蝦休克，然后整只裝入密實(shí)袋，分別貯藏于-5'C、(TC、5°C、IO'C、2(TC的環(huán)境中進(jìn)行不同指標(biāo)的測定。1.2品質(zhì)指標(biāo)的測定方法把貯藏在不同溫度下的樣品，每天按時取樣，進(jìn)行感官評定、微生物和物理化學(xué)指標(biāo)的分析測定，如果樣品開始在感官上不能接受，則停止試驗。1.2.1感官分析評定根據(jù)GB2741-94《海蝦衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》制定出南美白對蝦的感官評價標(biāo)準(zhǔn)。按照蝦的色澤、氣味、蝦體肉質(zhì)致密情況、頭部和腹部的連接情況等綜合指標(biāo)給予評定。采用10分制進(jìn)行評分，若綜合評分在6分以下，則表明原料在感官上已經(jīng)不能食用。1.2.2菌落總數(shù)測定根據(jù)GB/T4789.2—2003操作。1.2.3揮發(fā)性鹽基氮TVB-N值的測定自動定氮儀(瑞士，F(xiàn)OSS-KEJET2300)。儀器設(shè)置吸收液為30ml，自動加蒸餾水為50ml，加堿量為O，模式delay，結(jié)果以mgN/100g表示。1.2.4K值的測定水產(chǎn)品死亡早期，自身酶的作用仍未停止，此時核苷酸伴隨能量物質(zhì)三磷酸腺苷(ATP)的逐漸分解，三磷酸腺苷ATP受到體內(nèi)酶的作用而發(fā)生降解，將HxR+Hx的量與ATP關(guān)聯(lián)物總量的比值，定義為K值。K值可以有效的反映水產(chǎn)品內(nèi)在的變化，可以作為水產(chǎn)品鮮度的質(zhì)量指標(biāo)。ATP關(guān)聯(lián)物的提取和測定本發(fā)明參考加以修正后的Yokoyama、Ryder方法。利用高效液相色譜儀(日本，ShimadzuLC-10AD)測定；色譜柱0D-2(150X4.66mm，ShinwaChemicalIndustries)，流動相0.05mol/LKH2P04:0.05mol/LK2HP04(1:1，V/V，pH6.78)，流速lmL/min，檢測波長254nm,進(jìn)樣量20uL，外標(biāo)法定量。按以下公式計算1.3數(shù)據(jù)的整理分析用Excel-2003和SPSSIO.O對實(shí)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理。2結(jié)果與分析2.1南美白對蝦菌落總數(shù)隨貯藏溫度和時間的變化由GB18406.4-2001標(biāo)準(zhǔn)可知二級鮮度的海水蝦的菌落總數(shù)應(yīng)《l(^cfu/g。不同溫度條件貯藏的南美白對蝦的菌落總數(shù)的實(shí)驗結(jié)果如圖1所示。由圖1可以看出，貯藏在5r、l(TC、2(TC下的白對蝦分別在貯藏了6天，4天和2天后超過了國家標(biāo)準(zhǔn)。而貯藏在-5'C、(TC的條件下的南美白對蝦，在實(shí)驗?zāi)┢跇悠返木淇倲?shù)仍維持在較低水平，可見低溫可以有效抑制微生物的活動。2.2南美白對蝦TVB-N隨貯藏溫度和時間的變化揮發(fā)性鹽基氮含量目前已被我國和世界上大多數(shù)國家作為鑒定肉、水產(chǎn)品腐敗程度的指標(biāo)之一。在許多水產(chǎn)品中TVB-N水平與感官評價之間有相當(dāng)高的相關(guān)性，因此被廣泛用于海產(chǎn)品類食品的新鮮度指標(biāo)。揮發(fā)性鹽基氮含量越低，產(chǎn)品新鮮度越高。在不同溫度貯藏過程中，南美白對蝦TVB-N含量的測定結(jié)果見圖2。由圖可知，樣品的TVB-N值隨貯藏時間的延長而逐漸增加，貯藏溫度越高其增長速度越快。這主要是由于低溫抑制了微生物的繁殖和酶的活性，從而抑制或減緩了微生物對蛋白質(zhì)的降解和腐敗作用。由GBI8406.4-2001可知，一般鮮度的TVBN值應(yīng)《30mg/100g。在5。C條件下，C藏第6d時TVB-N值(27.3407mg/100g)接近上限值；在20'C貯藏時，TVB-N值增加非常迅速，貯藏ld后，其TVB-N值就高達(dá)21.9638mg/100g，第2d就已嚴(yán)重超標(biāo)；在-5°。貯藏時，白對蝦的TVB-N值變化緩慢，貯藏前7d中的測定值變化不大，而在后期逐漸升高，進(jìn)一步驗證了低溫對水產(chǎn)品中嗜溫微生物和酶活動的抑制作用。2.3K值隨貯藏溫度和時間的變化許多學(xué)者對K值與鮮度的關(guān)系進(jìn)行過研究，認(rèn)為利用K值評價大多數(shù)水產(chǎn)品貯藏早期的鮮度是比較適宜的。K值作為一種評價水產(chǎn)品鮮度的指標(biāo)，其值越小就表示鮮度越好，反之則鮮度越差。國外學(xué)者OzogulY研究發(fā)現(xiàn)，對于一般即殺魚，K值在10。/。以下；作為生魚片的新鮮魚要求K值在20y。以下；一般鮮度為40%左右。由實(shí)驗測定結(jié)果計算出來的K值如圖3所示，可以看出，隨著貯藏時間的延長，不同貯藏溫度的南美白對蝦的K值均呈上升趨勢，l(TC溫度條件下fc藏的南美白對蝦在貯藏到第5d后的K值(45.435%)已經(jīng)超過一般鮮度。而在溫度較低的-5'C條件下K值增長緩慢，在實(shí)驗?zāi)┢?12.381%)仍維持在較低水平。由圖2和圖3容易看出相同貯藏溫度條件下的南美白對蝦的K值變化規(guī)律與TVB-N的變化基本趨向一致。2.4感官評定感官形態(tài)是判斷水產(chǎn)品腐敗程度最直觀的方式，實(shí)驗發(fā)現(xiàn)南美白對蝦在20t:貯藏條件下，第l天蟲下肉松軟，表面有渾濁體液，外觀上失去正常的青色光澤而發(fā)生黑變，第2天蝦體變紅，有較強(qiáng)腥臭味，己經(jīng)表現(xiàn)為感官上不可接受。而在-5'C溫度條件下貯藏時，第6天的感官評價值仍為8分，無明顯腐敗現(xiàn)象。由圖4可知，0天時，新鮮南美白對蝦的感官評價為10分。隨著貯藏時間的延長，各個溫度下貯藏的南美白對蝦感官水平呈下降趨勢，溫度越高，感官上的腐敗現(xiàn)象出現(xiàn)得越早，并且與在不同貯藏溫度條件下微生物指標(biāo)、理化指標(biāo)(TVB-N和K值)的變化有著相同的趨勢。3南美白對蝦品質(zhì)動力學(xué)模型的建立通過研究食品品質(zhì)損失動力學(xué)來預(yù)測食品的貨架期一直受到很多學(xué)者的關(guān)注。Labuza撰文指出，食品加工和貯存過程中，大多數(shù)食品品質(zhì)的變化遵循零級或一級模式。經(jīng)檢驗，南美白對蝦的鮮度品質(zhì)函數(shù)為一級反應(yīng)動力學(xué)模型。其方程形式為爿",(1)式中t一貯藏時間，d;—食品的初始品質(zhì)指標(biāo)；[A]—食品經(jīng)貯藏t天后的品質(zhì)指標(biāo)；Kni(n=0、1)級反應(yīng)速率常數(shù)。采集不同溫度下品質(zhì)函數(shù)中的反應(yīng)速度常數(shù)值，通過Arrhenius—級反應(yīng)關(guān)系"&exp(—告)(2)式中，ko—指前因子Ea—活化能，J/mol;R—?dú)怏w常數(shù)，8.314J/(mol'K);T一熱力學(xué)溫度，K。對(2)式取對數(shù)方程，求得不同溫度下的反應(yīng)速率常數(shù)后，用lnk對熱力學(xué)溫度的倒數(shù)(1/T)作圖可得到一條斜率為(-EA/R)的直線，由此可以求出Arrhenius方程中的活化能EA。7獲得該反應(yīng)動力學(xué)模型中各參數(shù)的值后，就可以求出貨架壽命終端的時間及經(jīng)過一定溫度歷程產(chǎn)品的品質(zhì)，也可計算出品質(zhì)達(dá)到任一特定值時的貯藏時間。本實(shí)驗對貯藏在-5'C、(TC、5'C、1CTC、20。C的條件下的南美白對蝦的不同鮮度指標(biāo)值進(jìn)行指數(shù)形式回歸分析，確定反應(yīng)級數(shù)，計算反應(yīng)常數(shù)，得到不同鮮度指標(biāo)品質(zhì)變化的活化能EA及Arrhenius方程，見表1。表l不同貯藏溫度南美白對蝦品質(zhì)變化的動力學(xué)模型參數(shù)鮮度指標(biāo)貯藏溫度(K)初始值A(chǔ)o回歸系數(shù)R2速率常數(shù)k(d—26854000.91960.339527354000.97460.5955菌落總數(shù)27854000.96990.9095(cfli/g)28354000.97721.507829354000.92593.29752682.12130,98250.20982732.12130.99060.3533TVB-N2782.12130.96150.3983(mg/100g)2832.12130.96990.67572932.12130駕91.36462684.8120.92830.15902734.8120.93930.2610K值(％)2784.8120.91300.32132834.8120.92070.39872934.8120.9574l週8由表1可知，各溫度下的指數(shù)回歸方程具有較高的擬和精度(R2>0.9)，隨著貯藏溫度的升高，速率常數(shù)k明顯增大，達(dá)到國家限定的品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的時間即貨架期的時間逐漸縮短。經(jīng)過回歸分析，得到的各個鮮度指標(biāo)(菌落總數(shù)代號A;TVB-N值代號B;K值:代號C)的活化能分別為EA-5.9863Xl()4j/mo1、EB=4.8471X104J/mol、EC=5.4346X104J/mol。通過對計算出的活化能與不同溫度下的反應(yīng)速率常數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系即公式(2)進(jìn)行回歸確定出Ko，最終建立起各種指標(biāo)的貨架期預(yù)測模型，具體形式為見表2。表2基于不同鮮度指標(biāo)的南美白對蝦的貨架期模型模型種類方程形式菌落總數(shù)TVB-NK值A(chǔ)=A0e"'B=B0ekBtC=Cnekc'kA(r)=l.1524x10'exp(--^——)kB(r)=4.7399x10sexp(-)kc(r)=5.3703xl09eXp(-5.43:6x104)注式中t-貯藏時間，d;A，B，C-鮮度品質(zhì)測定值；Ao，Bo，Q-初始鮮度品質(zhì)測定值。根據(jù)以上研究結(jié)果，可以用外推法對一定溫度下貯藏對南美白對蝦的貨架壽命進(jìn)行預(yù)測，即只要已知南美白對蝦所處的環(huán)境溫度、鮮度指標(biāo)的初始值及貨架期終點(diǎn)的限定值，就可由所得貨架期預(yù)測模型獲得在該溫度條件下的貨架期壽命；另外，亦可通過貯藏環(huán)境溫度、南美白對蝦鮮度指標(biāo)的初始值及貯藏時間，可以推知在該貯藏溫度條件下貯藏一定時間后的南美白對蟲下的品質(zhì)狀況。4動力學(xué)預(yù)測模型的驗證和評價以國標(biāo)規(guī)定的各指標(biāo)的鮮度限定值為判定標(biāo)準(zhǔn)，可以計算出由預(yù)測模型得到的理論貨架壽命。表3列出了-5。C、(TC、5'C條件下的理論貨架壽命和由感官評定得到的實(shí)際貨架期，經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)預(yù)測值和實(shí)測值的相對誤差較小，顯示建立的模型可以快速可靠地預(yù)測南美白對蝦的鮮度和剩余貨架期。表3貨架期預(yù)測模型所得到的不同溫度條件的貨架壽命<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>注表中括號內(nèi)數(shù)據(jù)為預(yù)測值與真實(shí)值之間的相對誤差(％)5結(jié)論通過測定在不同貯藏溫度條件下的南美白對蝦的鮮度指標(biāo)和感官評價，發(fā)現(xiàn)貯藏溫度對南美白對蝦的品質(zhì)和貨架期有顯著的影響。在不同溫度條件下貯藏的南美白對蝦的菌落總數(shù)、TVB-N值、K值含量隨著忙藏時間的延長的變化規(guī)律與感官評價基本一致，且都符合一級動力學(xué)模型。貯藏溫度越高，菌落總數(shù)、TVB-N值和K值的反應(yīng)速率常數(shù)k值越大；-5匸下各指標(biāo)的增長速率最小，其余溫度與反應(yīng)速度常數(shù)增長成正比；溫度與反應(yīng)速度常數(shù)的關(guān)系可用Arrhenius方程描述，且有很高的擬和精度。根據(jù)這種預(yù)測南美白對蝦品質(zhì)動態(tài)變化的方法，可以準(zhǔn)確地對南美白對蟲下的食用安全性進(jìn)行判別和監(jiān)控。權(quán)利要求1.一種預(yù)測冷藏鏈中南美白對蝦貯藏品質(zhì)變化的方法，其特征在于通過對不同貯藏溫度下對南美白對蝦進(jìn)行恒溫試驗及對南美白對蝦的菌落總數(shù)檢驗和揮發(fā)性鹽基氮TVB-N、K值等理化指標(biāo)檢驗，結(jié)合感官變化情況進(jìn)行研究，建立貨架期動力學(xué)預(yù)測模型。步驟如下1)將捕撈的新鮮活蝦用冰水洗滌，冷卻使蝦休克。2)對洗凈后的南美白對蝦分別包裝，冷藏。定期取樣進(jìn)行菌落總數(shù)、TVB-N值、K值的測定，同時進(jìn)行感官評定。3)確立上述各品質(zhì)指標(biāo)隨貯藏溫度變化的動力學(xué)模型的數(shù)學(xué)形式。4)反應(yīng)速率常數(shù)的計算、分析。5)建立菌落總數(shù)、TVB-N值、K值變化的動力學(xué)模型。6)根據(jù)初步確定的品質(zhì)變化動力學(xué)模型對南美白對蝦進(jìn)行貨架期預(yù)測，與實(shí)測值比較驗證模型的準(zhǔn)確性。2.如權(quán)利要求l所述的預(yù)測冷藏鏈中南美白對蝦貯藏品質(zhì)變化的方法，其特征在于將捕撈后的活蝦放入碎冰中，用冰水冷卻使蝦休克并進(jìn)行清洗。將清洗后的南美白對蝦整只放于密實(shí)袋中貯藏。3.如權(quán)利要求l所述的預(yù)測冷藏鏈中南美白對蝦貯藏品質(zhì)變化的方法，其特征在于南美白對蝦樣品分別貯藏于-5"、(TC、5'C、l(TC、2(TC的恒溫環(huán)境中。4.如權(quán)利要求l所述的預(yù)測冷藏鏈中南美白對蝦貯藏品質(zhì)變化的方法，其特征在于-用一級化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模型對不同貯藏溫度下的菌落總數(shù)、揮發(fā)性鹽基氮TVB-N值、K值等指標(biāo)的變化進(jìn)行回歸分析，溫度對反應(yīng)速率常數(shù)的影響依據(jù)Arrhenius方程形式進(jìn)行計算分析。5.如權(quán)利要求l所述的預(yù)測冷藏鏈中南美白對蝦貯藏品質(zhì)變化的方法，其特征在于只要已知南美白對蝦所處的環(huán)境溫度、鮮度指標(biāo)的初始值及貨架期終點(diǎn)的限定值，就可由所得貨架期預(yù)測模型獲得在該溫度條件下的貨架期壽命；另外，亦可通過貯藏環(huán)境溫度、南美白對蝦鮮度指標(biāo)的初始值及貯藏時間，可以推知在該貯藏溫度條件下貯藏一定時間后的南美白對蝦的品質(zhì)狀況。全文摘要本發(fā)明公開了一種預(yù)測冷藏鏈中南美白對蝦貯藏品質(zhì)變化的方法，在對不同溫度情況下貯藏的南美白對蝦的菌落總數(shù)、揮發(fā)性鹽基氮TVB-N、K值、感官變化情況進(jìn)行研究，最終根據(jù)Arrhenius方程建立起品質(zhì)變化動力學(xué)模型。本發(fā)明的有益效果將貨架期的預(yù)測公式應(yīng)用到南美白對蝦中，本動力學(xué)模型有利于準(zhǔn)確地預(yù)測南美白對蝦的貨架期并對其貯藏過程中的品質(zhì)進(jìn)行動態(tài)判別。文檔編號C12Q1/04GK101539561SQ200910049908公開日2009年9月23日申請日期2009年4月24日優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日發(fā)明者劉麗媛,勵建榮,李清純,晶謝申請人:上海海洋大學(xué)