王福雙,李蕾蕾,王素英

(天津市食品生物技術(shù)重點實驗室 天津商業(yè)大學(xué)生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院 天津 300134)

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低溫貯藏南美白對蝦品質(zhì)綜合評價體系的構(gòu)建

王福雙,李蕾蕾,王素英*

(天津市食品生物技術(shù)重點實驗室 天津商業(yè)大學(xué)生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院 天津 300134)

為構(gòu)建一種能夠彌補傳統(tǒng)品質(zhì)評價方法的綜合評價體系,本文對冷藏、冰溫和凍藏過程中南美白對蝦的主要品質(zhì)指標(biāo)進行測定。借助因子分析法和線性回歸法篩選核心指標(biāo)并進行綜合品質(zhì)評價,用判別分析法構(gòu)建南美白對蝦新鮮度的判別模型。結(jié)果表明:低溫貯藏過程中南美白對蝦的綜合品質(zhì)可用顏色參數(shù)b*和質(zhì)構(gòu)參數(shù)硬度這2個核心指標(biāo)進行評價,利用60組樣品建立南美白對蝦新鮮度判別模型,判別正確率為96.7%,根據(jù)判別模型得出三種低溫貯藏分別于冷藏3 d、冰溫8 d、凍藏42 d達到了貨架期。因此,本研究構(gòu)建的綜合評價體系可替代傳統(tǒng)評價手段來對南美白對蝦低溫貯藏過程中的綜合品質(zhì)進行有效評價。

品質(zhì)評價,綜合評價,判別模型

南美白對蝦(Penaeusvannamei)的水分含量為74.78%,蛋白質(zhì)含量為18.71%,是營養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨特、備受人們青睞的水產(chǎn)品[1-3]。但在捕撈、運輸、貯藏、銷售等環(huán)節(jié)極易被微生物污染而發(fā)生腐敗變質(zhì),不僅給養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)帶來經(jīng)濟損失,而且造成環(huán)境污染。因此準(zhǔn)確判斷南美白對蝦腐敗變質(zhì)程度,科學(xué)評價南美白對蝦品質(zhì)具有重要意義。

為對南美白對蝦在貯藏過程中品質(zhì)進行評價,眾多學(xué)者對貯藏過程中南美白對蝦感官評價、揮發(fā)性鹽基氮、pH、巰基含量、菌落總數(shù)等品質(zhì)指標(biāo)進行測定[4-6],但通過對部分品質(zhì)指標(biāo)的評價分析,不能全面的評價南美白對蝦貯藏過程中的品質(zhì)變化,同時,很多指標(biāo)之間存在著一定的相關(guān)性,進而增加了實驗的復(fù)雜性,如感官評分與色差、質(zhì)構(gòu)指標(biāo)之間就有一定的相關(guān)性與重疊性。為此,李立杰[7]通過逐步回歸法分析不同貯藏方式下南美白對蝦的色澤、質(zhì)構(gòu)指標(biāo)與揮發(fā)性鹽基氮進行相關(guān)性分析,建立了色澤和質(zhì)構(gòu)參數(shù)預(yù)測南美白對蝦新鮮度的回歸方程。杜利農(nóng)等[8]以南美白對蝦貯藏過程中揮發(fā)性鹽基氮含量為評定標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)用電子鼻技術(shù)構(gòu)建了南美白對蝦鮮度的判別模型。王偉等[9]用色度儀和質(zhì)構(gòu)儀測定南美白對蝦貯藏過程中的顏色和質(zhì)地特征,基于感官評價構(gòu)建了南美白對蝦新鮮度的評價模型。但由于傳統(tǒng)的感官評價方法受評價者對評價標(biāo)準(zhǔn)理解的差別,評價結(jié)果存在人為誤差,而單一的理化性質(zhì)評價檢測準(zhǔn)確性較低,可靠性不足,存在很大局限性。因此基于多個理化和物性指標(biāo)獲得豐富的實驗數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型,對南美白對蝦低溫貯藏過程中品質(zhì)變化進行綜合評價,可獲得較全面的評價結(jié)果。

本實驗將測定冷藏,冰溫及凍藏條件下的南美白對蝦的化學(xué)指標(biāo)(pH)、物理指標(biāo)(色差、質(zhì)構(gòu)特性)以及細菌總數(shù),運用多元統(tǒng)計方法,分析不同指標(biāo)之間的內(nèi)在聯(lián)系,旨在構(gòu)建一個適合南美白對蝦低溫貯藏過程中品質(zhì)綜合評價模型,以及可有效判別低溫貯藏過程中南美白對蝦新鮮度的判別模型,尋找有效替代傳統(tǒng)評價方法的綜合評價手段。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

鮮活南美白對蝦天津市南開區(qū)王頂?shù)趟a(chǎn)市場;胰蛋白胨、大豆蛋白胨、瓊脂粉、硼酸均為生化試劑(BR),北京奧博星生物技術(shù)有限公司;氯化鈉(≥99.5%)、氫氧化鈉(≥99.5%)、甲基紅(≥99.0%)、次甲基藍(≥98.5%)均為分析純(AR),天津市化學(xué)試劑一廠。

JT202N型電子天平上海精天電子儀器有限公司;FJ200-SH數(shù)顯高速分散均質(zhì)機上海標(biāo)本模型廠;PB-10酸度計德國賽多利斯集團;SC-80全自動色差計北京康光儀器有限公司;TA-XT2i質(zhì)構(gòu)分析儀英國Stable Micro System公司;UDK-159凱氏定氮儀意大利VELP公司;MLS-3780高壓滅菌鍋日本SANYO電器集團;DH-101電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱天津市中環(huán)實驗電爐有限公司;SPX-150B-D型振蕩培養(yǎng)箱上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;BCD-263冷藏冷凍箱瑞典伊萊克斯股份有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1樣品處理將購買的鮮活南美白對蝦置于碎冰中20 min進行冷休克。隨機分成3組保藏,一組冰溫貯藏(-0.8 ℃),一組冷藏(4 ℃),一組凍藏(-18 ℃)。各樣品貯藏時間分別為:冷藏,0、1、2、3、4、5、6、7、8 d;冰溫貯藏,0、2、4、6、8、10、12、14、16、18 d;凍藏,0、7、14、21、28、35、42、49、56、63、70、77 d,定期對各樣品進行各指標(biāo)的測定。

1.2.2指標(biāo)的測定

1.2.2.1感官評價由10名經(jīng)過訓(xùn)練的評價員組成感官評價小組,按蝦的感官鑒定標(biāo)準(zhǔn)[10],對不同溫度條件下貯藏的南美白對蝦肌肉組織、體表色澤和氣味3個方面進行綜合評分,根據(jù)感官評分,確定南美白對蝦貯藏過程中的各樣品的品質(zhì),將所有樣品分為新鮮組和腐敗組,感官評分>6分為新鮮組,感官評分≤6分為腐敗組。

1.2.2.2色澤測定參考文獻[11]的方法,定期取樣,對南美白對蝦的第二腹節(jié)處進行色差L*、a*、b*值的測量。所有測試均有至少10個平行樣,選取平均值作為結(jié)果。

1.2.2.3質(zhì)構(gòu)測定將對蝦第二腹節(jié)置于質(zhì)構(gòu)儀(TA-XT2i質(zhì)構(gòu)分析儀)P/50探頭下做質(zhì)地多面分析(texture profile analysis,TPA)測試,測定對蝦的膠性、黏聚性、咀嚼性、回復(fù)性、硬度、彈性[12]。

測試時選取的測定條件為:測前速度,2 mm/s;測試速度,1 mm/s;測后速度,2 mm/s;測試深度(應(yīng)變),50%;間隔時間,5 s。所有測試均有至少10個平行樣,取平均值。

1.2.2.4揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)的測定利用半微量定氮法[13]。

1.2.2.5pH的測定用酸度計測定pH[14](結(jié)果保留2位,兩次獨立實驗pH絕對差值不得超過0.1)

1.2.2.6微生物指標(biāo)采用有氧平板菌落計數(shù)法[15],定期對冷藏、冰溫貯藏以及凍藏過程中的南美白對蝦進行梯度稀釋,取0.1 mL涂布于TSA培養(yǎng)基平板,28 ℃下培養(yǎng)72 h,計數(shù)。

1.3數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 16.0軟件進行相關(guān)性分析、顯著性檢驗、因子分析、聚類分析、多元線性回歸和判別分析。顯著性水平為p<0.05。

2　結(jié)果與討論

2.1低溫貯藏過程中南美白對蝦的感官評分

分別對冷藏、冰溫和凍藏過程中的南美白對蝦品質(zhì)進行感官評價。由圖1可知,在三種低溫貯藏過程中,隨著貯藏時間的延長,南美白對蝦的感官評分顯著降低(p<0.05),分別于冷藏3 d、冰溫8 d、凍藏56 d達到了感官拒絕點,繼續(xù)貯藏蝦的體表出現(xiàn)大面積的黑斑,蝦肉彈性較差,頭胸甲分離,殼與蝦肉分離,并有強烈的異味,直至出現(xiàn)腐爛。在進行感官評價的基礎(chǔ)上測定南美白對蝦在三種低溫貯藏過程中的TVB-N含量,結(jié)果發(fā)現(xiàn),到達感官拒絕點時,TVB-N含量均接近但未超過上述國標(biāo)限值(30 mg/100 g)[16],與感官評定的效果基本一致。

圖1　南美白對蝦在低溫貯藏過程中感官評分的變化Fig.1　Changes in sensory evaluation of Penaeus vannamei during low-temperature storage注:圖中下X軸對應(yīng)的是冷藏和冰溫貯藏時間,上X軸對應(yīng)的是冷凍的貯藏時間,左右Y軸是相同的。a～h表示相同的貯藏溫度下,感官評分在不同貯藏時間下所呈現(xiàn)的顯著性差異(p<0.05),圖中數(shù)字代表感官評價達到貨架期前后TVB-N含量(mg/100 g)。

2.2低溫貯藏過程中南美白對蝦綜合評價模型的構(gòu)建

對凍藏、冰溫貯藏、冷藏的南美白對蝦,分別在不同的貯藏時間取樣,測定pH、顏色參數(shù)(L*、a*、b*值)、質(zhì)構(gòu)參數(shù)(膠性、黏聚性、咀嚼性、回復(fù)性、硬度、彈性)以及細菌總數(shù)等指標(biāo)。對各指標(biāo)并進行描述統(tǒng)計分析(表1),發(fā)現(xiàn)低溫貯藏過程中南美白對蝦各樣品間不同指標(biāo)的變異系數(shù)具有差異,說明不同貯藏時間的南美白對蝦樣品間各品質(zhì)指標(biāo)均具有較大波動,其中顏色參數(shù)a*波動最大。對各指標(biāo)進行相關(guān)性分析,各指標(biāo)之間相關(guān)性顯著(p<0.05),說明各指標(biāo)所反映的信息具有重疊性,因此,應(yīng)對評價低溫貯藏過程中南美白對蝦品質(zhì)的11個指標(biāo)進行歸類與簡化,以提高綜合評價的效率及準(zhǔn)確性。

表1　低溫貯藏南美白對蝦品質(zhì)指標(biāo)描述統(tǒng)計分析結(jié)果

將南美白對蝦低溫貯藏過程中相關(guān)的11個品質(zhì)指標(biāo)進行因子分析,根據(jù)旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣結(jié)果中累計貢獻率≥85%的標(biāo)準(zhǔn)[17],得到2個公因子(見表2),各因子選取比重絕對值大于0.6的變量作為該因子的解釋指標(biāo)[18]。前2個主因子的累計貢獻率達92.069%,表明前2個主因子已基本包含低溫貯藏過程中南美白對蝦品質(zhì)性狀的全部信息,可用前2個主因子對其綜合品質(zhì)進行評價。其中第一個主因子的特征值為5.774,貢獻率達52.489%,解釋指標(biāo)包括膠性、黏聚性、咀嚼性、回復(fù)性、硬度、彈性、a*,其中質(zhì)構(gòu)指標(biāo)均與第一主因子呈正相關(guān)性,說明在第一個主因子中質(zhì)構(gòu)指標(biāo)起到主要作用,以由此向量作為線性組合系數(shù)而得到的綜合指標(biāo)如果較大,則表現(xiàn)出質(zhì)構(gòu)參數(shù)的提高,同時會出現(xiàn)a*值的下降。第二個因子的特征值為4.354,貢獻率為39.580%,解釋指標(biāo)包括菌落總數(shù)、b*、pH、L*。以X1～X11分別代表與所測得的指標(biāo),提取出各因子的方差貢獻率占總方差貢獻率的比重作為權(quán)重進行加權(quán)匯總,得出南美白對蝦低溫貯藏時品質(zhì)的綜合評價模型如式(1)所示:

Z=0.5249F1+0.3958F2=0.5249(-0.782X3+0.795X5+0.793X6+0.917X7+0.818X8+0.947X9+0.883X10)+0.3958(-0.844X1+0.795X2-0.899X4-0.914X11)

式(1)

F1和F2為低溫貯藏過程中各樣品公因子的得分值,模型中系數(shù)為方差貢獻率。根據(jù)模型計算出各樣品的綜合品質(zhì)得分Y,對所有實驗樣品綜合品質(zhì)得分進行聚類,聚為兩大類,為新鮮組和腐敗組。通過逐步回歸分析法,以綜合品質(zhì)得分為因變量,模型中篩選出的品質(zhì)指標(biāo)為自變量,得到3個預(yù)測模型,為達到指標(biāo)簡便實用和對低溫貯藏過程中南美白對蝦品質(zhì)進行準(zhǔn)確評價的要求,選取模型(R2=0.975)Y′=3.225-0.609X4+1.561X5,對各樣品的綜合品質(zhì)得分Y與模型預(yù)測得分Y′進行相關(guān)性分析,二者呈現(xiàn)極顯著相關(guān)(R2=0.988),說明該預(yù)測模型可較好的對低溫貯藏過程中南美白對蝦的綜合品質(zhì)進行預(yù)測。b*值表示色澤的黃度/藍度,隨著貯藏時間的延長,南美白對蝦的蝦青素和蛋白質(zhì)性質(zhì)會發(fā)生改變,進而影響b*值[19-20],硬度表示使蝦肉破碎所需的力,是衡量質(zhì)構(gòu)的重要指標(biāo)[21],品質(zhì)變化相關(guān)顏色參數(shù)(b*),質(zhì)構(gòu)參數(shù)(硬度)可對低溫貯藏過程中南美白對蝦的鮮度進行綜合評價。

表2　品質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)的旋轉(zhuǎn)因子符合矩陣及因子方差統(tǒng)計

2.3低溫貯藏過程中南美白對蝦品質(zhì)判別模型的構(gòu)建

在所有樣品中隨機抽取不同貯藏條件下60組南美白對蝦樣品為構(gòu)建模型樣本,以b*、硬度作為觀測變量,分別以綜合品質(zhì)得分的聚類結(jié)果(新鮮樣本22組,腐敗樣本38組)和感官評價(新鮮樣本30組,腐敗樣本30組)作為初始分類,進行Fisher判別分析,得到低溫貯藏過程中南美白對蝦品質(zhì)判別模型,y>0時為新鮮組,y<0時為腐敗組。

表3　判別模型及判別結(jié)果

由表3可知,用判別函數(shù)對隨機選取的60組樣品進行驗證,以綜合品質(zhì)得分為初始分類依據(jù)得到判別模型:y=-5.729-0.365X4+0.751X5,判別正確率為96.7%(交叉判別正確率96.7%);以感官評價為初始分類依據(jù)得到判別模型:y=1.767+0.751X4-0.485X5,判別正確率為96.7%(交叉判別正確率93.3%)。為保證判別模型的準(zhǔn)確性,在其余樣品中隨機選取30組數(shù)據(jù)作為驗證樣本進行模型的驗證,將驗證樣本的數(shù)據(jù)代入模型。結(jié)果表明,模型的準(zhǔn)確率均達到96%以上。因此,說明本實驗構(gòu)建的判別模型具有有效性,可用來對低溫貯藏過程中南美白對蝦的新鮮度進行判定,b*和硬度這兩個品質(zhì)指標(biāo)可用來對南美白對蝦的綜合品質(zhì)進行判定。

利用綜合品質(zhì)得分獲得的判別模型:y=-5.729-0.365X4+0.751X5,分別對冷藏、冰溫、凍藏三種低溫貯藏過程中南美白對蝦的貨架期進行判斷,結(jié)果表明,分別于冷藏3 d、冰溫8 d、凍藏42 d達到了貨架期;利用感官評價得分判別模型得出,分別于冷藏3 d、冰溫8 d、凍藏63 d達到了貨架期,與感官評價結(jié)果不符,且凍藏組樣品63 d時,TVB-N值超出國標(biāo)限值(30 mg/100 g)。同時,在隨機選取的60組樣品中有8組樣品在綜合品質(zhì)得分組中歸為腐敗組,在感官評價組中歸為新鮮組,而這8組樣品的TVB-N值均接近國標(biāo)限值(30 mg/100 g)。因此,由綜合品質(zhì)模型評價低溫貯藏過程中南美白對蝦的新鮮度較感官評價更精確,更具有安全性,并能夠消除感官評價中主觀因素對結(jié)果的影響,因此,本文構(gòu)建的綜合品質(zhì)評價模型可有效替代傳統(tǒng)的評價手段。

3　結(jié)論

本文對低溫貯藏過程中南美白對蝦的物理指標(biāo),化學(xué)指標(biāo)和微生物指標(biāo)等11個指標(biāo)進行了測定,通過主因子分析,提取了2個主因子,其累計貢獻率達92.069%,構(gòu)建了南美白對蝦綜合評價模型。通過逐步回歸法提取出b*和硬度這兩個核心品質(zhì)指標(biāo)可用來對南美白對蝦的綜合品質(zhì)進行準(zhǔn)確評價,獲得綜合品質(zhì)預(yù)測模型Y′=3.225-0.609X4+1.561X5,并構(gòu)建了判別低溫貯藏過程中南美白對蝦鮮度的判別模型y=-5.729-0.365X4+0.751X5,判別正確率為96.7%。進一步通過判別模型對三種低溫貯藏過程中南美白對蝦的貨架期進行判斷,分別于冷藏3 d、冰溫8 d、凍藏42 d達到了貨架期,與凌萍華[4]、王樂[22]等的研究結(jié)果基本一致,因此,本文構(gòu)建的南美白對蝦低溫貯藏過程中綜合品質(zhì)評價體系,提高了南美白對蝦貯藏過程中品質(zhì)評價的客觀性和準(zhǔn)確性,開辟了南美白對蝦低溫貯藏過程中質(zhì)量評價的新途徑。

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Comprehensive evaluation system established for the quality ofPenaeusvannameiduring low-temperature storage

WANG Fu-shuang,LI Lei-lei,WANG Su-ying*

(Tianjin Key Laboratory of Food Biotechnology,College of Biotechnology and Food Science,Tianjin University of Commerce,Tianjin 300134,China)

In order to construct a comprehensive evaluation system which can make up for the traditional quality evaluation method,the main quality indexes of cold storage,ice and frozen shrimp were determined by factor analysis method and linear regression method. The results showed that the comprehensive quality ofPenaeusvannameiwas evaluated by the color parametersb*and texture parameters of the 2 core indicators. The 60 groups were used to establish the new model of the fresh degree of the 96.7% groups,according to the discriminant model,three kinds of low-temperature storage in refrigeration 3 d,ice temperature 8 d,frozen storage 42 d reached the shelf life. Therefore,this research constructs the comprehensive evaluation system can replace the traditional evaluation method to evaluate the comprehensive quality of thePenaeusvannameiduring low-temperature storage.

quality evaluation;comprehensive evaluation;discriminant model

2015-12-09

王福雙(1991-)，女，碩士研究生，主要從事微生物資源的前期開發(fā),E-mail:919730104@qq.com。

王素英(1964-)，女，博士，研究方向：微生物，E-mail:wsying@tjcu.edu.cn。

國家自然科學(xué)基金(31270050)；天津市高等學(xué)校創(chuàng)新團隊(TD12-5049)。

TS201.1

A

1002-0306(2016)13-0328-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.13.059