魏穎,袁美蘭,趙利*,吳朝朝,陳麗麗,白春清,蘇偉
(江西科技師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,國(guó)家淡水魚(yú)加工研發(fā)技術(shù)分中心,江西南昌330013)
魚(yú)糜制品儲(chǔ)藏特性和貨架期預(yù)測(cè)研究
魏穎,袁美蘭,趙利*,吳朝朝,陳麗麗,白春清,蘇偉
(江西科技師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,國(guó)家淡水魚(yú)加工研發(fā)技術(shù)分中心,江西南昌330013)
將魚(yú)糜制品(青蔥蝦米小天婦羅)儲(chǔ)藏在不同溫度條件下,研究其感官品質(zhì)、揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)、硫代巴比妥酸值(TBA)以及菌落總數(shù)的變化,建立了魚(yú)糜制品的TVB-N、TBA、菌落總數(shù)與儲(chǔ)藏溫度和儲(chǔ)藏時(shí)間的Arrhenius動(dòng)力學(xué)模型,得到的貨架期預(yù)測(cè)模型為SL=16.006e-0.15t(R2=0.922 6)。結(jié)果表明,隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng),細(xì)菌總數(shù)增加,脂肪的氧化和腐敗現(xiàn)象加重,并且其品質(zhì)的劣化速率隨著溫度的增長(zhǎng)而增快。用Arrhenius方程描述的品質(zhì)變化的動(dòng)力模型有很高的擬合精度。建立的魚(yú)糜制品的貨架期預(yù)測(cè)模型相對(duì)誤差能達(dá)到10%之內(nèi)。
魚(yú)糜制品;貨架期;溫度;貯藏;動(dòng)力學(xué)模型
魚(yú)糜制品是將魚(yú)肉絞碎,經(jīng)擂潰和配料而成為稠而富有粘性的魚(yú)肉漿(生魚(yú)糜),再通過(guò)加熱或干燥處理而制成的食品的總稱。近年來(lái),隨著我國(guó)漁業(yè)和加工技術(shù)的發(fā)展,我國(guó)的魚(yú)糜制品行業(yè)取得了長(zhǎng)足進(jìn)展,由過(guò)去只生產(chǎn)魷魚(yú)丸和蝦丸等單一品種,發(fā)展到機(jī)械化生產(chǎn)一系列新型高檔次的魚(yú)糜制品和冷凍調(diào)理食品,如魚(yú)香腸、模擬蟹肉、模擬蝦肉、模擬貝柱、魚(yú)糕和竹輪等魚(yú)糜制品[1]。由于人們對(duì)食品質(zhì)量安全的要求越來(lái)越高,研究魚(yú)糜制品的貨架期將對(duì)魚(yú)糜加工產(chǎn)業(yè)有非常大的意義。動(dòng)力學(xué)模型不僅可以用來(lái)反映食品各組分在不同溫度和濕度條件下的損失率,還可為食品的優(yōu)化加工和儲(chǔ)藏的工藝提供理論基礎(chǔ)。高志立等[2-3]為建立帶魚(yú)及白鰱魚(yú)丸制品在不同溫度儲(chǔ)藏條件下品質(zhì)變化進(jìn)行了研究并建立貨架期模型以預(yù)測(cè)和控制魚(yú)糜制品的品質(zhì),趙淑娥[4]建立硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid,TBA)動(dòng)力學(xué)模型以期預(yù)測(cè)魚(yú)糜制品的貨架期。在國(guó)標(biāo)魚(yú)糜制品的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB10132—2015《魚(yú)糜制品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》,微生物是判定貨架期的主要指標(biāo),但由于魚(yú)糜制品富含蛋白質(zhì)和脂肪[5],而TBA和揮發(fā)性鹽基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)可以反映脂肪的降解和蛋白質(zhì)的氧化,因此以這些指標(biāo)建立動(dòng)力學(xué)模型也值得研究[6]。
本研究將魚(yú)糜制品(青蔥蝦米小天婦羅)儲(chǔ)藏在不同溫度條件下,以菌落總數(shù)(total viable count,TVC)為貨架期判斷指標(biāo),再對(duì)感官品質(zhì)、TVB-N和TBA進(jìn)行測(cè)定,根據(jù)Arrhenius法進(jìn)行測(cè)量魚(yú)糜制品的理化指標(biāo)的變化速率對(duì)應(yīng)其溫度參數(shù)和儲(chǔ)藏時(shí)間的關(guān)系。建立魚(yú)糜制品的感官品質(zhì)、TVB-N、TBA值以及菌落總數(shù)與儲(chǔ)藏溫度和儲(chǔ)藏時(shí)間的動(dòng)力學(xué)模型,以期對(duì)魚(yú)糜制品的品質(zhì)預(yù)測(cè)和控制提供理論依據(jù)。
1.1材料與試劑
魚(yú)糜制品(青蔥蝦米小天婦羅):購(gòu)于當(dāng)?shù)爻小?/p>
高氯酸、硼酸、乙二胺四乙酸(ethylenediaminetetraacetic acid,EDTA)、三氯乙酸、鹽酸、氫氧化鈉、氯仿等(均為分析純):天津市大茂化學(xué)試劑有限公司。
1.2儀器與設(shè)備
V-1100D紫外分光光光度計(jì):上海美譜達(dá)儀器有限公司;BSA224S電子分析天平:賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司;HZ-9211KB振蕩儀:華利達(dá)試驗(yàn)設(shè)備公司;T50分散機(jī):德國(guó)IKA有限公司;DL-5A離心機(jī):上海菲恰爾分析儀器有限公司;HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋:江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司。
1.3方法
1.3.1魚(yú)糜樣品的處理
從超市購(gòu)買(mǎi)回來(lái)的魚(yú)糜制品立即進(jìn)行無(wú)菌分裝,并分別置于5℃、10℃、15℃、20℃和25℃條件下儲(chǔ)藏,每天同一時(shí)間進(jìn)行菌落總數(shù)、TVB-N和TBA值的測(cè)定并進(jìn)行感官評(píng)定。以確定魚(yú)糜的貨架期終點(diǎn)。
1.3.2硫代巴比妥酸(TBA)值的測(cè)定[7]
取10g樣品加入50mL7.5%的三氯乙酸(含0.1%EDTA)在分散機(jī)中均質(zhì),振搖30 min,再在5 000 r/min條件下離心10 min,并且用濾紙過(guò)濾。取5 mL濾液加5 mL硫代巴比妥酸溶液(0.02 mol/L),在90℃水浴鍋中保溫40 min。然后在室溫條件下冷卻1 h,在5 000 r/min條件下離心5 min。取其上清液,加入5 mL氯仿,用漩渦混合器搖勻。靜置分層后取上清液,分別在波長(zhǎng)532 nm和600 nm處比色,記錄吸光度值為A532nm和A600nm,按以下公式計(jì)算TBA值:
式中:A532nm和A600nm為波長(zhǎng)532 nm和600 nm處的吸光度值;155為丙二醛的毫摩爾吸光系數(shù);72.6為丙二醛的相對(duì)分子質(zhì)量。
1.3.3揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)值的測(cè)定
根據(jù)SC/T3032—2007《水產(chǎn)品中揮發(fā)性鹽基氮的測(cè)定》中的方法進(jìn)行操作[8]。
1.3.4菌落總數(shù)(TVC)的測(cè)定
根據(jù)GB/T 4789.2—2010《食品微生物學(xué)檢驗(yàn),菌落總數(shù)測(cè)定》中的方法進(jìn)行操作[9]。
1.3.5魚(yú)糜制品的感官評(píng)定
由7個(gè)經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的評(píng)定小組成員根據(jù)水產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SC/T3701—2003《凍魚(yú)糜制品標(biāo)準(zhǔn)》中的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)分,每12 h進(jìn)行一次,以6分作為感官可接受最低標(biāo)準(zhǔn),滿分10分,評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。
表1 魚(yú)糜制品感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standard of surimi products
1.3.6一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型
LABUZA認(rèn)為,在食品加工和貯存過(guò)程中,大多數(shù)與食品質(zhì)量有關(guān)的品質(zhì)變化都遵循0級(jí)或1級(jí)模式,而微生物生長(zhǎng)及氧化還原反應(yīng)引起的食品質(zhì)量變化遵循1級(jí)反應(yīng)模式[10]。應(yīng)用一級(jí)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型:
式中:N為數(shù)據(jù)值;N0為初始值;kn為反應(yīng)速率常數(shù),d-1;t為儲(chǔ)藏時(shí)間,d。
1.3.7Arrhenius方程
溫度對(duì)反應(yīng)速率常數(shù)影響的數(shù)學(xué)模型可根據(jù)Arrhenius方程進(jìn)行分析[11],Arrhenius方程的表達(dá)式為:
式中:k為一級(jí)反應(yīng)速率常數(shù),d-1,k0為指前因子,d-1;EA為反應(yīng)活化能,kJ/mol;R為氣體常數(shù),8.3144 J·(mol·K)-1;T為熱力學(xué)溫度K;lnk對(duì)T-1作圖可得到一條直線,由直線斜率可求出反應(yīng)活化能E,有截距可求得指前因子k0。
2.1不同儲(chǔ)藏溫度下魚(yú)糜制品的菌落總數(shù)的變化
圖1 不同儲(chǔ)藏溫度下魚(yú)糜制品菌落總數(shù)的變化Fig.1 Changes in total viable counts of surimi products under different storage temperature
微生物的生長(zhǎng)繁殖會(huì)引發(fā)肉制品的腐敗變質(zhì),魚(yú)糜制品也不能例外[12]。由圖1可知,微生物的生長(zhǎng)繁殖速率隨著溫度的升高而加快;在單一儲(chǔ)藏溫度下魚(yú)糜制品的菌落總數(shù)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而增大。GB10132—2005《魚(yú)糜制品的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定魚(yú)糜制品中菌落總數(shù)≤50000CFU/g,因此菌落總數(shù)達(dá)到50 000 CFU/g(lgCFU/g為4.7)時(shí)貨架期結(jié)束。在5℃、10℃、15℃、20℃和25℃條件下魚(yú)糜制品的保藏期分別為7 d、3 d、2 d、1 d和0。在25℃的條件下儲(chǔ)藏第1天就超過(guò)了微生物限制值。但是在5℃保藏條件下,第7天還在保質(zhì)范圍內(nèi)。這說(shuō)明溫度越低微生物的生長(zhǎng)速率越緩慢。
2.2不同儲(chǔ)藏條件下魚(yú)糜制品的TVB-N的變化
TVB-N是衡量肉制品鮮度的一個(gè)重要指標(biāo)[13-15]。不同儲(chǔ)藏溫度下魚(yú)糜制品TVB-N值的變化見(jiàn)圖2,由圖2可知,魚(yú)糜制品的TVB-N值隨著儲(chǔ)存時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷升高;并且TVB-N值的增長(zhǎng)速率是隨著儲(chǔ)藏溫度的升高而加快的。TVB-N的含量與細(xì)菌的繁殖所導(dǎo)致的蛋白質(zhì)分解有關(guān),蛋白質(zhì)在微生物的生長(zhǎng)繁殖代謝作用下被酶解并進(jìn)一步分解產(chǎn)生氮、氨及胺類等堿性含氮物質(zhì),隨著溫度的升高微生物的生長(zhǎng)繁殖代謝速率加快,因此TVB-N的變化速率也在快速上升[16]。
圖2 不同儲(chǔ)藏溫度下魚(yú)糜制品TVB-N值的變化Fig.2 Changes in TVB-N value of surimi products under different storage temperature
2.3不同儲(chǔ)藏條件下魚(yú)糜制品TBA值的變化
圖3 不同儲(chǔ)藏溫度下魚(yú)糜制品TBA值的變化Fig.3 Changes in TBA value of surimi products under different storage temperature
TBA是一個(gè)可以很好的反應(yīng)水產(chǎn)品脂肪氧化腐敗的重要指標(biāo),它是指不飽和脂肪酸經(jīng)過(guò)氧化得到的降解產(chǎn)物丙二醛與TBA反應(yīng)生成了穩(wěn)定的紅色化合物[17]。不同儲(chǔ)藏溫度下魚(yú)糜制品TBA值的變化見(jiàn)圖3,由圖3可以看出,魚(yú)糜制品的TBA值變化趨勢(shì)和TVB-N及菌落總數(shù)變化趨勢(shì)相同,都是隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)和溫度的升高而不斷升高,說(shuō)明儲(chǔ)藏溫度和儲(chǔ)藏時(shí)間對(duì)其氧化程度有一定影響。
2.4不同儲(chǔ)藏條件魚(yú)糜制品的感官品質(zhì)變化
圖4 不同儲(chǔ)藏條件下魚(yú)糜制品的感官評(píng)分的變化Fig.4 Changes in sensory score of surimi products under different storage temperature
不同儲(chǔ)藏條件下魚(yú)糜制品的感官評(píng)分變化見(jiàn)圖4。由圖4可知,儲(chǔ)藏溫度和儲(chǔ)藏時(shí)間對(duì)其感官品質(zhì)有著重要的影響。隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng),魚(yú)糜制品的感官品質(zhì)逐漸下降,隨著儲(chǔ)藏溫度的升高,魚(yú)糜制品感官品質(zhì)的下降速率逐漸加快。對(duì)魚(yú)糜制品的感官評(píng)分儲(chǔ)藏期間進(jìn)行感官評(píng)分,以6分作為可接受的標(biāo)準(zhǔn)。25℃儲(chǔ)藏時(shí),保藏的樣品在第1天就已經(jīng)感官不可接受。但隨著溫度的降低,魚(yú)糜制品的感官可接受期逐漸延長(zhǎng)。在5℃的時(shí)候,其感官可接受貨架期已達(dá)到7 d。在20℃、15℃和10℃時(shí)的貨架期分別為3 d、2 d、1.5 d。
2.5魚(yú)糜制品的品質(zhì)動(dòng)力學(xué)研究
2.5.1油炸魚(yú)糜制品品質(zhì)動(dòng)力學(xué)模型
可以用一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型描述魚(yú)糜制品儲(chǔ)藏過(guò)程中品質(zhì)的變化,反應(yīng)速率常數(shù)kn是關(guān)于溫度的函數(shù),因此溫度對(duì)反應(yīng)速率常數(shù)影響的數(shù)學(xué)模型可根據(jù)Arrhenius方程進(jìn)行分析?;貧w得到的魚(yú)糜制品在不同儲(chǔ)藏溫度條件下新鮮度變化的指標(biāo)(菌落總數(shù)、TVB-N、TBA)結(jié)果見(jiàn)表2。
表2 油炸魚(yú)糜制品品質(zhì)動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)Table 2 Dynamic model parameters of the fried surimi products
由表2可知,TVB-N、TBA和菌落總數(shù)的生化反應(yīng)速率都隨著儲(chǔ)藏溫度的升高而升高。溫度對(duì)反應(yīng)速率常數(shù)影響的數(shù)學(xué)模型可根據(jù)Arrhenius方程進(jìn)行分析,由式(2)求得菌落總數(shù)Arrhenius方程為lnk=-1695×T-1+2.489,R2=0.969,計(jì)算得出的活化能EA=14.1 kJ/mol,k0=12.05。TVB-N的Arrhenius方程為lnk=-4 629×T-1+14.15,R2=0.962,計(jì)算得出的活化能EA=38.5kJ/mol,k0=1.4×106。TBA的Arrhenius方程為lnk=-1 695×T-1+2.489,R2=0.969,計(jì)算得出的活化能EA= 14.1 kJ/mol,k0=12.05。所有方程的復(fù)相關(guān)系數(shù)均>0.9,表明方程比較顯著。該動(dòng)力學(xué)模型很好模擬了魚(yú)糜品質(zhì)下降的過(guò)程。所有方程式中的活化能E均>0,說(shuō)明魚(yú)糜制品在儲(chǔ)藏過(guò)程中的細(xì)菌的生長(zhǎng)、脂肪的氧化等腐敗形式均伴隨著一個(gè)放熱的過(guò)程。
2.5.2魚(yú)糜制品貨架期預(yù)測(cè)模型
以菌落總數(shù)和感官評(píng)價(jià)為主要參考指標(biāo),并結(jié)合TVB-N和TBA這兩個(gè)指標(biāo)得到不同儲(chǔ)藏溫度下魚(yú)糜制品的平均貨架期。在5℃、10℃、15℃、20℃和25℃保藏條件下的平均貨架期分別為7d、3d、2d、1.25d和0.25d。計(jì)算得到的貨架期預(yù)測(cè)模型,結(jié)果見(jiàn)圖5。貨架期預(yù)測(cè)模型的回歸結(jié)果:
SL=16.006e-0.15t(R2=0.9226)
式中:SL為魚(yú)糜制品的預(yù)測(cè)貨架期,d;t為魚(yú)糜制品的儲(chǔ)藏溫度,℃。
圖5 魚(yú)糜制品貨架期預(yù)測(cè)模型Fig.5 Shelf life predict model of surimi product
2.5.3貨架期力學(xué)模型的驗(yàn)證與預(yù)測(cè)
將魚(yú)糜制品儲(chǔ)藏在8℃和16℃條件下,用貨架期的實(shí)測(cè)值來(lái)驗(yàn)證貨架期的預(yù)測(cè)值,菌落總數(shù)超過(guò)50 000 CFU/g即為貨架期壽命的終止。在貨架期預(yù)測(cè)模型中貨架期實(shí)測(cè)值與貨架期的預(yù)測(cè)值得比較,結(jié)果見(jiàn)表3。
表3 魚(yú)糜制品在在8℃和16℃儲(chǔ)藏下貨架期指標(biāo)的預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值Table 3 Predicted and measured shelf life of surimi products stored at 8℃and16℃
由表3可知,在8℃和16℃的條件下能夠較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)樣品的貨架期,且相對(duì)誤差均控制在10%之內(nèi)。在8℃條件下貨架期的終點(diǎn)時(shí)的TBA和TVB值分別為1.72mg/100g和15.3mg/100g。在16℃條件下貨架期的終點(diǎn)時(shí)的TBA和TVB-N值分別為1.53mg/100g和12.8mg/100g。在貨架期的末期TBA和TVB-N的值較低且均在可接受的范圍內(nèi)。
通過(guò)對(duì)魚(yú)糜制品在不同儲(chǔ)藏條件下菌落總數(shù)以及其他理化指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定,所有樣品隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng),細(xì)菌總數(shù)升高,脂肪的氧化和腐敗現(xiàn)象加重,感官可接受度下降。魚(yú)糜制品的貨架期壽命隨著溫度的升高而變短,并且各項(xiàng)理化指標(biāo)的增長(zhǎng)速率隨著溫度的升高變化的越快,且符合1級(jí)反應(yīng)變化規(guī)律。魚(yú)糜制品菌落總數(shù)、TVB-N值、TBA指標(biāo)用Arrhenius方程描述,有很高的擬和精度。建立貨架期預(yù)測(cè)模型,可以較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)魚(yú)糜制品的貨架期。
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Storage properties and shelf life prediction of surimi products
WEI Ying,YUAN Meilan,ZHAO Li*,WU Zhaozhao,CHEN Lili,BAI Chunqing,SU Wei
(National R&D Branch Center for Freshwater Fish Processing,School of Life Science,Jiangxi Science and Technology Normal University,Nanchang 330013,China)
The surimi product was stored at different temperature,and the sensory quality,total volatile basic nitrogen(TVB-N)value,thiobarbituric acid(TBA)value and total viable counts were measured to evaluate the changes in each index of surimi products.The Arrhenius kinetics models of TVB-N value,TBA value and total viable counts with storage time and temperature were developed,and the shelf-life prediction model was determined as SL=16.006e-0.15t(R2=0.922 6).The results showed that the viable counts,TBA value and TVB-N value increased with storage time and quality deterioration rate increased with temperature increase.The shelf life prediction model established in this study could predict the shelf-life with the relative error within 10%.
surimi product;shelf life;temperature;storage;kinetics model
S983
0254-5071(2016)10-0000-00
10.11882/j.issn.0254-5071.2016.10.022
2016-04-12
江西省高等學(xué)??萍悸涞赜?jì)劃項(xiàng)目(KJLD12009)
魏穎(1991-),女,碩士研究生,研究方向?yàn)樗a(chǎn)品質(zhì)量與安全。
趙利(1967-),女,教授,博士,研究方向?yàn)樗a(chǎn)品質(zhì)量與安全。