专利名称：：一种预测冷藏链中南美白对虾贮藏品质变化的方法
技术领域：
：本发明涉及一种预测冷藏链中南美白对虾贮藏品质变化的方法。
背景技术：
：食品冷藏链是指食品从生产者到消费者之间流通的所有环节，即从原料采购、生产加工、贮藏、配送、销售直至消费者餐桌等各个环节，都能维持在适度的低温状态。水产品腐败变质的原因主要是水产品本身带有或贮运过程中污染的微生物，在适宜条件下生长繁殖，分解蛋白质、氨基酸、脂肪等成分产生异味和毒性物质，致使水产品腐败变质；另一方面是水产品本身含有的酶在一定环境条件下能促使其腐败变质。在贮运过程中，环境温度是微生物生长繁殖的重要条件，酶的作用与温度也有密切关系，所以说温度与水产品的质量有直接关系。南美白对虾学名凡纳对虾，又称白肢虾、白对虾，具有生长快、繁殖周期长、味鲜美、营养好等特点，是当今世界与中国对虾、斑节对虾并称养殖产量最高的三大优良虾种之一，同时也是目前三大养殖对虾中单产量最高的虾种。由于目前国内外市场对水产类食品鲜度的要求不断提高以及生鲜水产品流通量变大和流通距离变长，快速评估水产品的鲜度及准确预测剩余货架期显得十分重要。在南美白对虾的低温贮藏过程中，其菌落总数、挥发性盐基氮TVB-N值，K值、感官品质会发生变化。通过对低温贮藏过程中各指标变化的动力学特性进行研究，建立品质变化的动力学模型，从而可以对南美白对虾的品质进行动态评估并实现货架期的预测。
发明内容一种预测冷藏链中南美白对虾贮藏品质变化的方法，本发明对南美白对虾在不同贮藏温度条件下的菌落总数、挥发性盐基氮TVB-N值、K值、感官评价变化进行研究，根据各指标值的变化建立品质变化动力学模型，为动态监测和控制贮藏过程中的南美白对虾的品质提供实验和理论方面的依据。本发明的技术方案的实现，一种预测冷藏链中南美白对虾贮藏品质变化的方法，其特点是，方法步骤为1)对贮藏在-5"C、(TC、5°C、l(TC、2(TC的恒温环境中的南美白对虾每天采样，进行微生物指标菌落总数、理化指标(挥发性盐基氮TVB-N值和K值)、感官值的测定评估。2)确立南美白对虾的菌落总数、挥发性盐基氮(TVB-N)值随贮藏温度变化的动力学模型形式。选定的模型为一级化学反应动力学模型。3)通过回归分析计算，建立菌落总数、挥发性盐基氮(TVB-N)值、K值变化的动力学数学模型。4)品质动力学模型的验证和评价。将南美白对虾贮藏在特定温度条件下，以样品的品质变化的实测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的相对误差，对模型进行精确度验证。图1不同贮藏温度下南美白对虾菌落总数值的变化。图2不同贮藏温度下南美白对虾挥发性盐基氮TVB-N值变化。图3不同贮藏温度下南美白对虾K值的变化。图4不同贮藏温度下南美白对虾感官评价值。结合说明书对发明的具体实施进行进一步说明，但本发明所要求的保护范围并不局限于实施例所描述的范围。i材料和方法i.i原料原料用虾购自上海市图们路阳普市场，整批虾清洁、无异味，剔除死虾及老壳虫下后，选出体型较大、色泽鲜亮的新鲜南美白对虾作为实验原料。将挑选出的新鲜活虾用冰水洗涤，冷却使虾休克，然后整只装入密实袋，分别贮藏于-5'C、(TC、5°C、IO'C、2(TC的环境中进行不同指标的测定。1.2品质指标的测定方法把贮藏在不同温度下的样品，每天按时取样，进行感官评定、微生物和物理化学指标的分析测定，如果样品开始在感官上不能接受，则停止试验。1.2.1感官分析评定根据GB2741-94《海虾卫生标准》制定出南美白对虾的感官评价标准。按照虾的色泽、气味、虾体肉质致密情况、头部和腹部的连接情况等综合指标给予评定。采用10分制进行评分，若综合评分在6分以下，则表明原料在感官上已经不能食用。1.2.2菌落总数测定根据GB/T4789.2—2003操作。1.2.3挥发性盐基氮TVB-N值的测定自动定氮仪(瑞士，FOSS-KEJET2300)。仪器设置吸收液为30ml，自动加蒸馏水为50ml，加碱量为O，模式delay，结果以mgN/100g表示。1.2.4K值的测定水产品死亡早期，自身酶的作用仍未停止，此时核苷酸伴随能量物质三磷酸腺苷(ATP)的逐渐分解，三磷酸腺苷ATP受到体内酶的作用而发生降解，将HxR+Hx的量与ATP关联物总量的比值，定义为K值。K值可以有效的反映水产品内在的变化，可以作为水产品鲜度的质量指标。ATP关联物的提取和测定本发明参考加以修正后的Yokoyama、Ryder方法。利用高效液相色谱仪(日本，ShimadzuLC-10AD)测定；色谱柱0D-2(150X4.66mm，ShinwaChemicalIndustries)，流动相0.05mol/LKH2P04:0.05mol/LK2HP04(1:1，V/V，pH6.78)，流速lmL/min，检测波长254nm,进样量20uL，外标法定量。按以下公式计算1.3数据的整理分析用Excel-2003和SPSSIO.O对实验数据进行分析整理。2结果与分析2.1南美白对虾菌落总数随贮藏温度和时间的变化由GB18406.4-2001标准可知二级鲜度的海水虾的菌落总数应《l(^cfu/g。不同温度条件贮藏的南美白对虾的菌落总数的实验结果如图1所示。由图1可以看出，贮藏在5r、l(TC、2(TC下的白对虾分别在贮藏了6天，4天和2天后超过了国家标准。而贮藏在-5'C、(TC的条件下的南美白对虾，在实验末期样品的菌落总数仍维持在较低水平，可见低温可以有效抑制微生物的活动。2.2南美白对虾TVB-N随贮藏温度和时间的变化挥发性盐基氮含量目前已被我国和世界上大多数国家作为鉴定肉、水产品腐败程度的指标之一。在许多水产品中TVB-N水平与感官评价之间有相当高的相关性，因此被广泛用于海产品类食品的新鲜度指标。挥发性盐基氮含量越低，产品新鲜度越高。在不同温度贮藏过程中，南美白对虾TVB-N含量的测定结果见图2。由图可知，样品的TVB-N值随贮藏时间的延长而逐渐增加，贮藏温度越高其增长速度越快。这主要是由于低温抑制了微生物的繁殖和酶的活性，从而抑制或减缓了微生物对蛋白质的降解和腐败作用。由GBI8406.4-2001可知，一般鲜度的TVBN值应《30mg/100g。在5。C条件下，C藏第6d时TVB-N值(27.3407mg/100g)接近上限值；在20'C贮藏时，TVB-N值增加非常迅速，贮藏ld后，其TVB-N值就高达21.9638mg/100g，第2d就已严重超标；在-5°。贮藏时，白对虾的TVB-N值变化缓慢，贮藏前7d中的测定值变化不大，而在后期逐渐升高，进一步验证了低温对水产品中嗜温微生物和酶活动的抑制作用。2.3K值随贮藏温度和时间的变化许多学者对K值与鲜度的关系进行过研究，认为利用K值评价大多数水产品贮藏早期的鲜度是比较适宜的。K值作为一种评价水产品鲜度的指标，其值越小就表示鲜度越好，反之则鲜度越差。国外学者OzogulY研究发现，对于一般即杀鱼，K值在10。/。以下；作为生鱼片的新鲜鱼要求K值在20y。以下；一般鲜度为40%左右。由实验测定结果计算出来的K值如图3所示，可以看出，随着贮藏时间的延长，不同贮藏温度的南美白对虾的K值均呈上升趋势，l(TC温度条件下fc藏的南美白对虾在贮藏到第5d后的K值(45.435%)已经超过一般鲜度。而在温度较低的-5'C条件下K值增长缓慢，在实验末期(12.381%)仍维持在较低水平。由图2和图3容易看出相同贮藏温度条件下的南美白对虾的K值变化规律与TVB-N的变化基本趋向一致。2.4感官评定感官形态是判断水产品腐败程度最直观的方式，实验发现南美白对虾在20t:贮藏条件下，第l天虫下肉松软，表面有浑浊体液，外观上失去正常的青色光泽而发生黑变，第2天虾体变红，有较强腥臭味，己经表现为感官上不可接受。而在-5'C温度条件下贮藏时，第6天的感官评价值仍为8分，无明显腐败现象。由图4可知，0天时，新鲜南美白对虾的感官评价为10分。随着贮藏时间的延长，各个温度下贮藏的南美白对虾感官水平呈下降趋势，温度越高，感官上的腐败现象出现得越早，并且与在不同贮藏温度条件下微生物指标、理化指标(TVB-N和K值)的变化有着相同的趋势。3南美白对虾品质动力学模型的建立通过研究食品品质损失动力学来预测食品的货架期一直受到很多学者的关注。Labuza撰文指出，食品加工和贮存过程中，大多数食品品质的变化遵循零级或一级模式。经检验，南美白对虾的鲜度品质函数为一级反应动力学模型。其方程形式为爿",(1)式中t一贮藏时间，d;—食品的初始品质指标；[A]—食品经贮藏t天后的品质指标；Kni(n=0、1)级反应速率常数。采集不同温度下品质函数中的反应速度常数值，通过Arrhenius—级反应关系"&exp(—告)(2)式中，ko—指前因子Ea—活化能，J/mol;R—气体常数，8.314J/(mol'K);T一热力学温度，K。对(2)式取对数方程，求得不同温度下的反应速率常数后，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，由此可以求出Arrhenius方程中的活化能EA。7获得该反应动力学模型中各参数的值后，就可以求出货架寿命终端的时间及经过一定温度历程产品的品质，也可计算出品质达到任一特定值时的贮藏时间。本实验对贮藏在-5'C、(TC、5'C、1CTC、20。C的条件下的南美白对虾的不同鲜度指标值进行指数形式回归分析，确定反应级数，计算反应常数，得到不同鲜度指标品质变化的活化能EA及Arrhenius方程，见表1。表l不同贮藏温度南美白对虾品质变化的动力学模型参数鲜度指标贮藏温度(K)初始值Ao回归系数R2速率常数k(d—26854000.91960.339527354000.97460.5955菌落总数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，各温度下的指数回归方程具有较高的拟和精度(R2>0.9)，随着贮藏温度的升高，速率常数k明显增大，达到国家限定的品质标准的时间即货架期的时间逐渐縮短。经过回归分析，得到的各个鲜度指标(菌落总数代号A;TVB-N值代号B;K值:代号C)的活化能分别为EA-5.9863Xl()4j/mo1、EB=4.8471X104J/mol、EC=5.4346X104J/mol。通过对计算出的活化能与不同温度下的反应速率常数之间的函数关系即公式(2)进行回归确定出Ko，最终建立起各种指标的货架期预测模型，具体形式为见表2。表2基于不同鲜度指标的南美白对虾的货架期模型模型种类方程形式菌落总数TVB-NK值A=A0e"'B=B0ekBtC=Cnekc'kA(r)=l.1524x10'exp(--^——)kB(r)=4.7399x10sexp(-)kc(r)=5.3703xl09eXp(-5.43:6x104)注式中t-贮藏时间，d;A，B，C-鲜度品质测定值；Ao，Bo，Q-初始鲜度品质测定值。根据以上研究结果，可以用外推法对一定温度下贮藏对南美白对虾的货架寿命进行预测，即只要已知南美白对虾所处的环境温度、鲜度指标的初始值及货架期终点的限定值，就可由所得货架期预测模型获得在该温度条件下的货架期寿命；另外，亦可通过贮藏环境温度、南美白对虾鲜度指标的初始值及贮藏时间，可以推知在该贮藏温度条件下贮藏一定时间后的南美白对虫下的品质状况。4动力学预测模型的验证和评价以国标规定的各指标的鲜度限定值为判定标准，可以计算出由预测模型得到的理论货架寿命。表3列出了-5。C、(TC、5'C条件下的理论货架寿命和由感官评定得到的实际货架期，经比较发现预测值和实测值的相对误差较小，显示建立的模型可以快速可靠地预测南美白对虾的鲜度和剩余货架期。表3货架期预测模型所得到的不同温度条件的货架寿命<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>注表中括号内数据为预测值与真实值之间的相对误差(％)5结论通过测定在不同贮藏温度条件下的南美白对虾的鲜度指标和感官评价，发现贮藏温度对南美白对虾的品质和货架期有显著的影响。在不同温度条件下贮藏的南美白对虾的菌落总数、TVB-N值、K值含量随着忙藏时间的延长的变化规律与感官评价基本一致，且都符合一级动力学模型。贮藏温度越高，菌落总数、TVB-N值和K值的反应速率常数k值越大；-5匸下各指标的增长速率最小，其余温度与反应速度常数增长成正比；温度与反应速度常数的关系可用Arrhenius方程描述，且有很高的拟和精度。根据这种预测南美白对虾品质动态变化的方法，可以准确地对南美白对虫下的食用安全性进行判别和监控。权利要求1.一种预测冷藏链中南美白对虾贮藏品质变化的方法，其特征在于通过对不同贮藏温度下对南美白对虾进行恒温试验及对南美白对虾的菌落总数检验和挥发性盐基氮TVB-N、K值等理化指标检验，结合感官变化情况进行研究，建立货架期动力学预测模型。步骤如下1)将捕捞的新鲜活虾用冰水洗涤，冷却使虾休克。2)对洗净后的南美白对虾分别包装，冷藏。定期取样进行菌落总数、TVB-N值、K值的测定，同时进行感官评定。3)确立上述各品质指标随贮藏温度变化的动力学模型的数学形式。4)反应速率常数的计算、分析。5)建立菌落总数、TVB-N值、K值变化的动力学模型。6)根据初步确定的品质变化动力学模型对南美白对虾进行货架期预测，与实测值比较验证模型的准确性。2.如权利要求l所述的预测冷藏链中南美白对虾贮藏品质变化的方法，其特征在于将捕捞后的活虾放入碎冰中，用冰水冷却使虾休克并进行清洗。将清洗后的南美白对虾整只放于密实袋中贮藏。3.如权利要求l所述的预测冷藏链中南美白对虾贮藏品质变化的方法，其特征在于南美白对虾样品分别贮藏于-5"、(TC、5'C、l(TC、2(TC的恒温环境中。4.如权利要求l所述的预测冷藏链中南美白对虾贮藏品质变化的方法，其特征在于-用一级化学反应动力学模型对不同贮藏温度下的菌落总数、挥发性盐基氮TVB-N值、K值等指标的变化进行回归分析，温度对反应速率常数的影响依据Arrhenius方程形式进行计算分析。5.如权利要求l所述的预测冷藏链中南美白对虾贮藏品质变化的方法，其特征在于只要已知南美白对虾所处的环境温度、鲜度指标的初始值及货架期终点的限定值，就可由所得货架期预测模型获得在该温度条件下的货架期寿命；另外，亦可通过贮藏环境温度、南美白对虾鲜度指标的初始值及贮藏时间，可以推知在该贮藏温度条件下贮藏一定时间后的南美白对虾的品质状况。全文摘要本发明公开了一种预测冷藏链中南美白对虾贮藏品质变化的方法，在对不同温度情况下贮藏的南美白对虾的菌落总数、挥发性盐基氮TVB-N、K值、感官变化情况进行研究，最终根据Arrhenius方程建立起品质变化动力学模型。本发明的有益效果将货架期的预测公式应用到南美白对虾中，本动力学模型有利于准确地预测南美白对虾的货架期并对其贮藏过程中的品质进行动态判别。文档编号C12Q1/04GK101539561SQ200910049908公开日2009年9月23日申请日期2009年4月24日优先权日2009年4月24日发明者刘丽媛,励建荣,李清纯,晶谢申请人:上海海洋大学