吳奇子，陳 雪，劉 歡，方旭波,2，陳小娥,*，林燕國

（1.浙江海洋學院食品與醫(yī)藥學院，浙江 舟山 316022；2.浙江省水產品加工技術研究聯(lián)合重點實驗室，浙江 舟山 316022；3.舟山中茂水產有限公司，浙江 舟山 316102）

不同貯藏溫度條件下鮐魚貨架期預測模型的構建

吳奇子1，陳 雪1，劉 歡1，方旭波1,2，陳小娥1,*，林燕國3

（1.浙江海洋學院食品與醫(yī)藥學院，浙江 舟山 316022；2.浙江省水產品加工技術研究聯(lián)合重點實驗室，浙江 舟山 316022；3.舟山中茂水產有限公司，浙江 舟山 316102）

為了探索海上移動運輸船上東海鮐魚新鮮度隨溫度變化規(guī)律及其動力學特性，將鮐魚貯藏在0、5、10、15 ℃條件下，測定K值、揮發(fā)性鹽基氮（total volatile base nitrogen，TVB-N）值與菌落總數（total viable count，TVC），并進行感官評分，研究其貨架期預測模型。結果顯示，隨貯藏時間的延長，鮐魚的感官品質指標逐漸下降，K值、TVB-N值和TVC均逐漸上升。實驗用Arrhenius方程構建了貯藏溫度、貯藏時間與K值、TVB-N值和TVC之間的動力學模型，其中，K值變化的活化能（Ea）及速率常數（k0）分別為30.54 kJ/mol和1.54×104；TVB-N變化的Ea及k0分別為41.21 kJ/mol和4.40×105；TVC變化的Ea及k0分別為46.78 kJ/mol 和2.93×106。建立的動力學模型可以在0～15 ℃范圍內對鮐魚的貨架期進行準確預測。

東海鮐魚；貯藏溫度；貨架期；預測模型；Arrhenius方程

東海鮐魚（Scomber japonicus）又稱青占魚，為中上層暖水性魚類，分布于我國東海和南海地區(qū)，年捕撈量為50萬 t左右，列東海魚種產量的第3位，尤其在當地漁民的海洋捕撈中占有重要地位[1]。

目前我國鮐魚多沿用海上捕撈→冷海水（或冰藏）保鮮運輸→陸上冷凍加工的傳統(tǒng)生產加工方式，但存在漁獲破損率20%～30%、質量得不到保障、銷售價格低等問題。隨著海上移動運輸船加工技術的突破，舟山中茂水產有限公司建造的集精深加工、冷藏保鮮于一體的大型海上冷凍加工船，使鮐魚在海上就能進行低溫速凍，大大縮短了從捕撈到加工的時間，提高了鮐魚的品質。

目前，對黃鰭金槍魚、智利竹筴魚和鰹魚的船上貯藏品質的變化都有報道[2-4]，但鮐魚船上貯藏品質變化的研究較少。因此有必要建立能較為準確預測海上移動運輸船鮐魚原料貨架期的方法。本研究模擬船上環(huán)境，分析魚體冷藏過程中感官評定、K值、揮發(fā)性鹽基氮（totalvolatile base nitrogen，TVB-N）值與菌落總數（total viable count，TVC）的變化規(guī)律，評價冰藏預處理對鮐魚冷藏品質的影響。同時，用動力學模型建立貨架期預測模型，為海上移動運輸船上鮐魚原料的品質變化監(jiān)控提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

鮐魚由舟山中茂水產有限公司提供，鮐魚已經過（-1±0.5）℃、10 h的冷海水保鮮。

1.2 儀器與設備

AR124CN電子分析天平 美國Ohaus公司；HH-6系列恒溫水浴鍋 金壇市榮華儀器制造有限公司；BPS-250CB恒溫恒濕保溫箱 上海一恒科學儀器有限公司；H2050R冷凍離心機 長沙湘儀有限公司；XBLL-23A絞肉機 上海帥佳電子科技有限公司；LC-10AD高效液相色譜儀 日本Shinwa公司。

1.3 方法

1.3.1 鮐魚原料的預處理

將經捕魚船水冷保鮮10 h的魚樣隨機分成4 組，分別裝于密實袋中，貯藏于0、5、10、15 ℃條件下（±0.5 ℃），保藏0、12、24、36、48、60、72、84 h后取樣測定。每次測定時隨機取3 條鮐魚，切取魚背部肌肉混合后定量取樣，進行感官評定、K值、TVB-N值和TVC的測定。

1.3.2 感官評定

感官評定采用Brady等[5]的方法進行評分，評分項目和標準見表1。

表1 鮐魚鮮度感官評分項目和標準Table1 Sensory evaluation of Scomber japonicus

1.3.3 K值測定

參照Yokoyama等[6]對ATP及其關聯(lián)產物含量進行提取的方法并稍作修改，在15 mL 7%高氯酸溶液加入4 g剪碎鮐魚樣品，攪拌均勻，-2 ℃條件下5 000 r/min離心15 min，取上清液。加入5%高氯酸溶液對沉淀進行洗滌，繼續(xù)冷凍離心，取上清液，重復操作2 次。將所獲上清液合并，并用1 mol/L KOH溶液將其中和至pH 6.5～6.8，定容至50 mL，利用孔徑為0.45 μm的微孔濾膜過濾。

參照Ryder[7]的方法對ATP及其關聯(lián)產物含量進行測定，并加以修改。LC-10AD高效液相色譜儀，紫外檢測器，色譜柱：OD-2（150 mm×4.66 mm）；流動相：0.05 mol/L pH 6.8的磷酸鉀緩沖溶液；流速：1 mL/min；檢測波長：254 nm；進樣量：10 μL。外標法定量。計算公式[3]如下：

式中：ATP為三磷酸腺苷；AMP為一磷酸腺苷；ADP為二磷酸腺苷；IMP為肌苷酸；HxR為次黃嘌呤核苷；Hx為次黃嘌呤。

1.3.4 TVB-N值測定

參考SC/T 3032—2007《水產品中揮發(fā)性鹽基氮測定方法》操作[8]。

1.3.5 微生物TVC測定

按GB 4789.2—2010《食品中細菌總數的測定方法》操作[9]。

1.4 統(tǒng)計方法

實驗均重復3次，采用Origin pro 8.5軟件繪圖。結果均以±s進行表示。

2 結果與分析

2.1 鮐魚在不同貯藏溫度條件下的感官評分變化

圖1 鮐魚在不同貯藏溫度條件下的感官評分變化Fig.1 Sensory evaluation of Scomber japonicas at different temperatures during storage

由圖1可知，不同貯藏溫度的感官評分隨著貯藏時間的延長呈下降趨勢，且在同一貯藏時間內，0 ℃條件下鮐魚的感官評分均高于5、10、15 ℃。 保藏84 h后，0、5、10 ℃條件下貯藏的鮐魚感官評分分別為9.15、7.71、6.27、4.49 分，只有0 ℃冰藏的鮐魚處于“好”范圍，5、10 ℃保藏條件下的鮐魚均處在“較好”水平，15 ℃保藏條件下的鮐魚已經處于“一般”水平，說明0℃冰藏保鮮能很好地抑制鮐魚體內內源性酶系活性和微生物的生長繁殖，同時減弱脂肪氧化的進程，使鮐魚的各項感官指標處在一個較高的水平。

2.2 鮐魚在不同貯藏溫度條件下的K值變化

圖2 鮐魚在不同貯藏溫度條件下的K值變化Fig.2 Changes in K value of Scomber japonicus during storage at different temperatures

魚體死后早期內在質量變化通常用K值來衡量，利用K值來評價大多種魚種的鮮度已經被廣泛接受[10-14]。圖2結果表明，隨貯藏時間的延長，K值在不同貯藏溫度條件下均呈上升趨勢。這反映魚體死后，隨著機體內環(huán)境因子發(fā)生變化而引發(fā)核苷酸類的生化降解(ATP→AMP→ADP→IMP→HxR→Hx)，ATP含量不斷減少，HxR和Hx含量逐漸增加，致使魚鮮度不斷下降的規(guī)律[15-17]。據Ozogul等[18]的統(tǒng)計調查，即殺的魚K值一般在10%以下，可供生魚片食用的K值在20%以下，K值為20%～40%為一般鮮度，K值超過40%認定為初期腐敗。如果按照這一標準，鮐魚在0℃冰藏中保存84 h時，K值為15.65%＜20%，符合“生魚片”標準；在5 ℃保存84 h時，K值為25.19%＜40%，處于“一般鮮度”范圍；鮐魚在10、15 ℃條件下貯藏84 h后，K值分別為48.14%和98.74%，均超過40%，處于“初期腐敗”范圍。由此可知，以K值為40%（一般鮮度）為標準進行比較，0 ℃冰藏保鮮一般可比15 ℃常溫保藏延長特鮮品保質期至少24 h，優(yōu)勢明顯。

2.3 鮐魚在不同貯藏溫度條件下的TVB-N值變化

圖3 鮐魚在不同貯藏溫度下的TVB-N值變化Fig.3 Changes in TVB-N content in Scomber japonicus during storage at different temperatures

如圖3所示，不同貯藏溫度下鮐魚的TVB-N值總體呈上升趨勢，初始值均為10.00 mg/100 g。貯藏12 h后，0、5、10、15 ℃條件下鮐魚的TVB-N值分別上升0.33、0.36、0.94、1.92 mg/100 g，由于鮐魚體內的蛋白質尚未被分解，尚未產生的氨、伯胺、仲胺及叔胺等堿性含氮且具揮發(fā)性物質[19]。貯藏84 h后，0、5、10、15 ℃條件下鮐魚的TVB-N值分別為16.26、19.52、25.46、34.97 mg/100 g，根據我國海水魚的鮮度等級標準[20]，鮐魚鮮度等級規(guī)定為一級品TVB-N值不超過15 mg/100 g，二級品TVB-N值不超過30 mg/100 g，此時0 ℃貯藏條件下冰藏鮐魚剛好從一級鮮度進入二級鮮度標準，5、 10 ℃貯藏條件下的鮐魚已經處于二級鮮度范圍，15 ℃貯藏條件下的鮐魚未達到二級鮮度標準，說明0 ℃冰藏保鮮對于抑制鮐魚體內胺類物質的產生和降低TVB-N值有積極作用。

2.4 鮐魚在不同貯藏溫度條件下的TVC變化

鮐魚中的微生物多為常見的海產品微生物，它們不耐低溫，對鮐魚進行低溫保存能殺死大多數微生物，但仍有部分仍以較低活性存活地嗜冷微生物，這些嗜冷微生物表現(xiàn)為假死或生長受抑制狀態(tài)，當鮐魚解凍升溫后，又恢復活力[21-23]。這些微生物中的致病菌和腐敗菌仍會影響鮐魚的食用安全和品質[24-25]。

圖4 鮐魚在不同貯藏溫度條件下的TVC變化Fig.4 Changes in TVC of Scomber japonicas during storage at different temperatures

通過比較不同貯藏溫度對鮐魚中微生物的抑制效果，來優(yōu)選鮐魚的適宜保藏溫度。由圖4可得，0、5、10、15 ℃貯藏條件下凍鮐魚的初始TVC均為3.20（lg（CFU/g））。當貯藏12 h后，0、5、10、15 ℃貯藏條件下凍鮐魚的TVC分別為3.26、3.33、3.34、3.58（lg（CFU/g）），捕獲初期，鮐魚新鮮度非常高，TVC較少。84 h后，0、5、10、15 ℃貯藏條件下鮐魚的TVC分別為4.15、4.82、5.81、7.00（lg（CFU/g）），按照海水魚類衛(wèi)生標準[20]，一級鮮度的TVC規(guī)定為3×104CFU/g，即4.48（lg（CFU/g）），二級鮮度的TVC規(guī)定為1×106CFU/g，即6.00（lg（CFU/g））。0℃條件下保藏的鮐魚還處于一級鮮度，5、10 ℃條件下保藏的鮐魚處于二級鮮度，15 ℃條件下保藏的鮐魚已經不屬于二級鮮度，因此選擇0 ℃冰藏保鮮能有效控制微生物總量。

2.5 鮐魚貯藏過程中品質變化的動力學模型

在生產加工過程中，食品的品質改變可以利用動力學模型進行描述[26]，而與食品有關的品質變化大多都遵循零級或一級反應模式[27-29]，其中一級反應動力學模型[30]應用廣泛，見式（2）：

式中：B為鮐魚t時的品質指標值；B0為鮐魚初始的品質指標值；kB為鮐魚的品質變化速率（常數）；t為鮐魚的貯藏時間/h。

在不同貯藏溫度條件下得到該反應的Arrhenius方程[31]，然后確定反應級數和計算反應常數，見式（3）：

式中：k0為頻率因子；T為絕對溫度/K；R為氣體常數，8.314 4 J/（mol·K）；Ea為活化能/（J/mol）。

在0、5、10、15 ℃條件下，利用一級化學反應動力學模型得到海上運輸船鮐魚原料不同指標的貨架期，見式（4）：

得到的各個數據見表2。由式（3）得到不同貯藏溫度條件下鮐魚的K值、TVB-N值和TVC變化的活化能（Ea）分別為30.54、41.21、46.78 kJ/mol。由此根據式（4）得到鮐魚的K值、TVB-N值和TVC的貨架期預測模型。

表2 鮐魚在不同貯藏溫度條件下品質變化的動力學模型參數Table2 Kinetic model parameters for K value, TVB-N and TVC of Scomber japonicus during storage at different temperatures

K值預測模型見式（5），TVB-N預測模型式（6），TVC預測模型見式（7）。

式（5）～（7）中：BK、BTVB-N和BTVC為貯藏一定時間后鮐魚K值、TVB-N和TVC的測定值；BK0、BTVB-N0和BTVC0為鮐魚K值、TVB-N和TVC的初始測定值。

為了獲得鮐魚在一定貯藏溫度條件下某一指標的貨架期，根據所得到的預測模型，確定鮐魚該指標的初始品質值和終點品質值即可。此外，當鮐魚某一指標的初始品質值和貯藏溫度被確定，該指標在一定貯藏時間下的終點品質值便可獲得。

2.6 貨架壽命的動力學模型驗證和預測

用貨架期實測值驗證鮐魚在0、15 ℃進行貯藏時的貨架期預測模型，并根據文獻等建議的二級鮮度極限值（即K≤40%、TVB-N≤30 mg/100 g和TVC≤106CFU/g）。因此，綜合上述3 項指標，當鮐魚的指標超過二級鮮度時作為貨架期終點。表3為0、15 ℃貯藏條件下，鮐魚3 項指標對貨架期的實測值與預測值的比較。

表3 鮐魚在0、15 ℃貯藏條件下貨架期的預測值和實測值Table3 Predicted and observed shelf-life of Scomber japoniccuuss aatt 0 and 15 ℃

由表3可知，運用本研究建立的鮐魚貨架期預測模型的預測值準確率在±10%以內。因此，根據此動力學預測模型即可實時、快速、可靠地預測0～15 ℃貯藏溫度條件下海上運輸船鮐魚原料的貨架期。

3 結 論

研究了冰藏保鮮處理對海上移動運輸船鮐魚品質的影響，結果表明，在0～84 h的時間范圍內，隨著貯藏時間的延長，鮐魚的感官指標呈下降趨勢，K值、TVB-N值和TVC均呈上升趨勢。84 h時，冰藏保鮮鮐魚的感官評定為9.15 分，處于“好”的范圍，K值為15.65%，符合“生魚片標準”，TVB-N值為16.26 mg/100 g，剛好進入二級鮮度，TVC為1.41×104CFU/g，處于一級鮮度，說明冰藏保鮮處理能減緩核苷酸的降解，抑制內源性酶的活性和微生物生長，較好地保持魚肉的品質。鮐魚在貯藏過程中，K值、TVB-N值和TVC項指標的變化規(guī)律均符合一級動力學，反應速率隨貯藏溫度的升高均不斷加快。研究建立的K值、TVB-N值和TVC的動力學模型，通過動力學模型，根據鮐魚生產加工的實際要求，選擇適宜的貯藏溫度和品質指標，對海上移動運輸船鮐魚原料的貨架期進行預測。

[1] 方旭波, 勞敏軍, 陳小娥, 等. 鮐魚休閑魚肉粒加工工藝實驗[J]. 漁業(yè)現(xiàn)代化, 2008, 35(1): 50-52.

[2] 張洪杰, 于剛, 楊少玲, 等. 船上液氮速凍技術對金槍魚保鮮質量的影響[J]. 廣東農業(yè)科學, 2014, 4(3): 122-125.

[3] 黃瑞濟. 智利竹筴魚船上冷藏保鮮技術研究[D]. 杭州: 浙江工商大學, 2013.

[4] 李向陽. 大洋性圍網鰹魚船上冷鹽水凍結保鮮與品質控制技術研究[D]. 杭州: 浙江工業(yè)大學, 2014.

[5] BRADY P L, HUNECKE M E. Correlations of sensory and instrumental evaluations of roast beef texture[J]. Journal of Food Science, 2009, 50(2): 300-303.

[6] YOKOYAMA Y, SAKAGUCHI M, KAWAL F, et al. Changes in concentration of ATP-related compounds in various tissues of oyster during ice storage[J]. Nippon Suisan Gakkaishi, 2012, 58(11): 2125-2136.

[7] RYDER J M. Determination of adenosine triphosphate and its breakdown products in fish muscle by high-performance liquid chromatography[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2012, 33(4): 678-680.

[8] 衛(wèi)生部. SC/T 3032—2007 水產品中揮發(fā)性鹽基氮測定方法[S]. 北京: 中國標準出版社, 2007.

[9] 衛(wèi)生部. GB/T 4789.2—2010 食品中細菌總數的測定方法[S]. 北京:中國標準出版社, 2010.

[10] EHIRA S, UCHIYAMA H. Determination of fi sh freshness using the K value and comments on some other biochemical changes in relation to freshness[M]//Seafood quality determination, amsterdam. Elsevier Science Publishers B V, 2007: 185-207.

[11] CHANG K L B, CHANG J J, SHIAU C Y, et al. Biochemical, microbiological and sensory changes of sea bass (Lateolabrax japonicus) under partial freezing and refrigerated storage[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1998, 46(2): 682-686.

[12] VANESA L, CARMEN P, JORGE B V, et al. Inhibition of chemical changes related to freshness loss during storage of horse mackerel (Trachurus trachurus) in slurry ice[J]. Food Chemistry, 2005, 93(4): 629-625.

[13] SANTIAGO P A, CARMEN P, JOSé M G, et al. Biochemical changes and quality loss during chilled storage of farmed turbot (Psetta maxima)[J]. Food Chemistry, 2005, 90(3): 445-452.

[14] NEJIB G, MOZA A A, ISMAIL M A, et al. The effect of storage temperature on histamine production and the freshness of yellowfin tuna (Thunnus albacares)[J]. Food Research International, 2010, 38(2): 215-222.

[15] 葉盛權. 冰藏貯存中鱸魚鮮度的化學指標分析[J]. 食品研究與開發(fā), 2013, 24(2): 111-112.

[16] BOYLE J L, LINDSAY R C, STUIBER D A. Adenine nucleotide degradation in modifi ed atmosphere chill-stored fresh fi sh[J]. Journal of Food Science, 2011, 56(5): 1267-1270.

[17] ABBAS K A, SAPUAN S M, MOKHTAR A S. Shelf life assessment of malaysian pangasius sutchi during cold storage[J]. Sadhana, 2013, 31(5): 635-643.

[18] OZOGUL Y, GOKBULUT C. Quality assessment of wild european eel (Anguilla anguilla) stored in ice[J]. Food Chemistry, 2011, 95(3): 458-465.

[19] 李雙雙, 夏松養(yǎng), 李仁偉. 茶多酚對凍藏金槍魚的保鮮效果研究[J].食品科技, 2012, 37(12): 126-129.

[20] 沈月新. 水產食品學[M]. 北京: 中國農業(yè)出版社, 2000: 11-12.

[21] SHIGE K. Microbial responses viewer (MRV): a new combasederived database of microbial responses to food environments[J]. International Journal of Food Microbiology, 2009, 134(1): 75-82.

[22] OUATTARA B, SABATO S F, LACROIX M. Combined effect of antimicrobial coating and gamma irradiation on shelf life extension of pre-cooked shrimp[J]. International Journal of Food Microbiology, 2001, 68(1): 1-9.

[23] HOZBOR M C, SAIZ A I, YEANNES M I, et al. Microbiological changes and its correlation with quality indices during aerobic iced storage of sea salmon (Pseudopercis semifasciata)[J]. Food Science and Technology, 2010, 39(2): 99-104.

[24] FONNESBECH V B, VENKATESWARAN K, SATOMI M, et al. Identification of Shewanella baltica as the most important H2S-producing species during iced storage of danish marine fish[J]. Applied and Environmental Microbiology, 2005, 71(11): 6689-6697.

[25] ROSS T. Indices for performance evaluation of predictive models in food microbiology[J]. Journal of Applied Microbiology, 2006, 81(5): 501-508.

[26] 佟懿, 謝晶. 鮮帶魚不同貯藏溫度的貨架期預測模型[J]. 農業(yè)工程學報, 2009, 25(6): 301-305.

[27] TAOUKIS P S, KOUTSOUMANIS K, NYCHAS G J. Use of timetempeature integrators and predictive modelling for shelf life control of chilled fish under dynamic storage conditions[J]. International Journal of Food Microbiology, 2009, 53(1): 21-31.

[28] NGA T T M, MARIA G, HELENE L L, et al. Continuous quality and shelf life monitoring of retail-packed fresh cod loins in comparison with conventional methods[J]. Food Control, 2011, 22(6): 1000-1007.

[29] MCMEEKIN T, BOWMAN J, MELLEFONT L, et al. The future of predictive microbiology: strategic research, innovative applications and great expectations[J]. International Journal of Food Microbiology, 2008, 128(1): 2-9.

[30] LABUZA T P, SCHMIDL M K. Accelerated shelf-life testing of foods[J]. Food Technology, 2011, 9(5): 57-64.

[31] RATKOWSKY D A, LOWRY R K, MCMEEKIN T A, et al. Relationship between temperature and growth rate of bacterial cultures[J]. Journal of Bacteriology, 2012, 149(1): 1-5.

Predictive Modelling of Shelf Life for Scomber japonicus Stored at Different Temperatures

WU Qizi1, CHEN Xue1, LIU Huan1, FANG Xubo1,2, CHEN Xiao’e1,*, LIN Yanguo3
(1. School of Food and Pharmacy, Zhejiang Ocean University, Zhoushan 316022, China; 2. Joint Key Laboratory of Aquatic Products Processing Technology Research of Zhejiang Province, Zhoushan 316022, China; 3. Zhoushan Zhongmao Aquatic Products Co. Ltd., Zhoushan 316102, China)

Kinetic models were developed to study the freshness and shelf life of Scomber japonicus on board at different storage temperatures. Sensory evaluation, K value, total-volatile basic nitrogen (TVB-N) value, and total viable count (TVC) during storage at 0, 5, 10 and 15 ℃ were examined to fi nd out the relationship between the shelf life and storage temperature. The predictive models of K value, TVB-N value and TVC with respect to temperature and storage time were developed based on Arrhenius equation. Activation energies (Ea) and rate constants (k0) of K value, TVB-N value and TVC were 30.54 kJ/mol, 1.54 × 104, 41.21 kJ/mol, 4.40 × 105, 46.78 kJ/mol, and 2.93 × 106, respectively. The results indicate that K value, TVB-N value and TVC increased with increasing storage time and temperature. It was also observed that the sensory quality decreased with increasing storage time and temperature. The remaining shelf-life of Scomber japonicus can be predicted at a storage temperature ranging from 0 to 15 ℃ based on K value, TVB-N value and TVC.

Scomber japonicus; storage temperature; shelf life; predictive modelling; Arrhenius equation

TS254.4

A

1002-6630（2015）22-0232-05

10.7506/spkx1002-6630-201522044

2015-02-15

浙江科技廳重點農業(yè)項目（2013C02016）；舟山市科技計劃項目（2014C11014）

吳奇子（1991—），男，碩士研究生，研究方向為食品加工與安全。E-mail：1181896551@qq.com

*通信作者：陳小娥（1968—），女，教授，博士，研究方向為水產品加工與貯藏。E-mail：xiaoechen@163.com