王曉靜，劉雅臻，姬華，*，王新，伊緒東

（1.石河子大學(xué)食品學(xué)院，新疆石河子832000；2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，黑龍江哈爾濱150000；3.西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西楊凌712100）

新疆椒麻雞是一道美味的菜肴，味道鮮香、營(yíng)養(yǎng)豐富，深受消費(fèi)者的喜愛(ài)，已成為新疆的特色美食[1]。但是，微生物的增殖容易引起椒麻雞的腐敗而導(dǎo)致品質(zhì)下降，進(jìn)而使得椒麻雞的保鮮期較短，無(wú)法滿(mǎn)足消費(fèi)者的要求。因此，引起椒麻雞變質(zhì)的腐敗菌研究是目前椒麻雞貯藏過(guò)程中亟待解決的問(wèn)題之一。

雞肉的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，具有適合微生物生長(zhǎng)的能量、碳源和其他營(yíng)養(yǎng)素，是微生物生長(zhǎng)的理想介質(zhì)[2]，微生物的代謝活動(dòng)是肉及肉制品腐敗的一個(gè)非常重要的原因。乳酸菌就是一些肉及肉制品的腐敗菌，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者以乳酸菌為目標(biāo)菌，建立其在不同肉及肉制品中的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型。王宏勛等[3-5]利用修正的Gompertz方程對(duì)裸裝鹵制鴨頭、鴨翅和鴨掌中的乳酸菌進(jìn)行了生長(zhǎng)預(yù)測(cè)。Adriana Paula Slongo等[6]利用修正的Gompertz和Logistic模型描述不同壓力水平下乳酸菌在真空包裝的切片火腿中的生長(zhǎng)。Maria Elisa Cayre等[7]用Gompertz方程擬合了低溫熟肉乳液中乳酸菌在0、8、15℃貯藏條件下的生長(zhǎng)情況。Li等[8]用修正的Gompertz、Logistic，Baranyi和 Huang 模型描述了真空包裝的生牛肉中乳酸菌在7、10、15℃和20℃時(shí)的生長(zhǎng)狀況。

對(duì)火腿、牛肉等的乳酸菌的生長(zhǎng)預(yù)測(cè)模型的研究較多。目前未見(jiàn)有關(guān)椒麻雞中乳酸菌生長(zhǎng)模型的研究報(bào)道。本文以新疆椒麻雞為研究對(duì)象，研究了在5、15、25℃條件下乳酸菌對(duì)椒麻雞品質(zhì)變化的影響。測(cè)定了椒麻雞的pH值、總揮發(fā)性鹽基氮（total volatile base nitrogen，TVBN）及乳酸菌的菌落總數(shù)，在乳酸菌生長(zhǎng)狀況的基礎(chǔ)上，建立其生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)的一級(jí)模型和二級(jí)模型，并利用一級(jí)模型所得的數(shù)據(jù)對(duì)所得到的二級(jí)模型進(jìn)行驗(yàn)證，計(jì)算了偏差因子和準(zhǔn)確因子，對(duì)椒麻雞中乳酸菌的生長(zhǎng)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，為進(jìn)一步采取更有針對(duì)性的保鮮措施，延長(zhǎng)椒麻雞的貨架期提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品與菌株

椒麻雞：購(gòu)買(mǎi)于石河子市某回民餐廳，從生產(chǎn)到取樣不超過(guò)1 h。依據(jù)GB/T9695.19-2008《肉與肉制品取樣方法》取樣[9]。

乳酸菌：分離自酸敗椒麻雞的1株乳酸菌，由石河子大學(xué)食品學(xué)院食品安全檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室保存。

1.2 培養(yǎng)基

MRS培養(yǎng)基，0.85%生理鹽水。

1.3 儀器設(shè)備

PHS-10BPH計(jì)：上海雷磁儀器有限公司；SW-CJ-2D雙人單面潔凈工作臺(tái)：蘇潔凈化設(shè)備有限公司；LDZX-30KBS立式壓力滅菌鍋：上海申安醫(yī)療器械廠；SPX-150B型恒溫恒濕培養(yǎng)箱：紹興市蘇珀儀器有限公司；Bag Mixer 400 VW型拍打式均質(zhì)器：法國(guó)INTERSCIENCE公司；半微量凱氏定氮儀裝置：石河子北生物科技有限公司；BCD-216SDN型冰箱：青島海爾股份有限公司等。

1.4 pH值的測(cè)定

參考GB5009.237-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品pH值的測(cè)定》[10]。取裝有5 g椒麻雞的均質(zhì)袋加入50 g濃度為0.1 mol/L氯化鉀溶液，拍打均勻，浸漬30 min后過(guò)濾，取濾液用酸度計(jì)測(cè)pH值，每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)2次。

1.5 TVBN的測(cè)定

參考GB5009.228-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中揮發(fā)性鹽基氮的測(cè)定》中的第一法[11]。每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)2次。

1.6 恒定溫度下的生長(zhǎng)曲線

1.6.1 接菌

將新鮮椒麻雞去骨雞肉進(jìn)行高壓滅菌（115℃，30 min），再將其與椒麻雞湯料混勻，漏去湯汁，按10 g雞肉分裝到無(wú)菌均質(zhì)袋?；罨樗峋菇臃N稀釋前的菌液濃度為102cfu/g，把分裝好的椒麻雞懸浮于其中10 s進(jìn)行接種。分別放置于5、15、25℃生化培養(yǎng)箱中貯藏[12]。

1.6.2 乳酸菌計(jì)數(shù)

取裝有10 g椒麻雞的均質(zhì)袋，加入90 mL無(wú)菌生理鹽水，以3次/s的速度拍擊3 min，取出樣品，從無(wú)菌均質(zhì)袋中吸取1 mL懸液進(jìn)行稀釋?zhuān)?個(gè)合適的稀釋梯度，傾注平板計(jì)數(shù)，每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)2次。5、15℃和25℃的樣品分別每隔24、12小時(shí)和3小時(shí)測(cè)一次菌落總數(shù)。用選擇性培養(yǎng)基MRS瓊脂涂布平皿，37℃培養(yǎng)48 h后進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)，菌落計(jì)數(shù)參考GB47892-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測(cè)定》[13]。

1.7 一級(jí)模型的擬合及其驗(yàn)證

1.7.1 一級(jí)模型的擬合

在不同溫度下獲得乳酸菌的生長(zhǎng)數(shù)據(jù)，應(yīng)用美國(guó)農(nóng)業(yè)部IPMP2013軟件擬合其生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)。

Huang 模型方程[14]：

式中：Y 為 t時(shí)刻的微生物數(shù)量，lg（cfu/g）；Y0為初始時(shí)的微生物數(shù)量，lg（cfu/g）；Ymax為微生物達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的最大數(shù)量，lg（cfu/g）；μmax為最大比生長(zhǎng)速率，h－1；lag為生長(zhǎng)延滯時(shí)間，h。

Baranyi模型方程[15]：

式中：Y 為 t時(shí)刻的微生物數(shù)量，lg（cfu/g）；Y0為初始時(shí)的微生物數(shù)量，lg（cfu/g）；Ymax為微生物達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的最大數(shù)量，lg（cfu/g）；h0為適應(yīng)因素；μmax為最大比生長(zhǎng)速率，h－1。

修正的Gompertz模型方程[16]：

式中：Y 為 t時(shí)刻的微生物數(shù)量，lg（cfu/g）；Y0為初始時(shí)的微生物數(shù)量，[lg（cfu/g）]；Ymax為微生物達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的最大數(shù)量，lg（cfu/g）；lag為延滯時(shí)間，h；μmax為最大比生長(zhǎng)速率，h－1。

1.7.2 一級(jí)模型的驗(yàn)證

應(yīng)用建立的乳酸菌生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型求得的3個(gè)溫度下的預(yù)測(cè)值，與椒麻雞中相對(duì)應(yīng)的各個(gè)溫度貯藏試驗(yàn)測(cè)得的乳酸菌生長(zhǎng)數(shù)值比較，采用偏差因子（Bias factor，Bf）和準(zhǔn)確因子（Accuracy factor，Af）來(lái)評(píng)價(jià)已經(jīng)建立的乳酸菌生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)預(yù)測(cè)模型的可靠性[17]。準(zhǔn)確因子是用來(lái)評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度的指標(biāo)，偏差因子是用來(lái)評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值的差異程度的指標(biāo)[3]。準(zhǔn)確因子的值越大表明預(yù)測(cè)效果越差，當(dāng)準(zhǔn)確因子值為1時(shí)預(yù)測(cè)效果最為理想。計(jì)算準(zhǔn)確因子Af和偏差因子Bf的公式[18]如下所示。

式中：obs為試驗(yàn)觀測(cè)值；pred為試驗(yàn)預(yù)測(cè)值；n為試驗(yàn)次數(shù)。

1.8 二級(jí)模型擬合

二級(jí)模型描述了溫度對(duì)一級(jí)模型中乳酸菌生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的影響。用平方根（Belehradek）方程描述效果簡(jiǎn)單并且有效[19－20]，模型方程式如下：

式中：T 為貯藏溫度，℃；Tmin μ、Tmin l為最小的生長(zhǎng)溫度，通過(guò)一級(jí)模型可知LPD、μ，再將對(duì)應(yīng)的溫度變量代入方程式，就可擬合出 bμ、T min μ、bl、T min l參數(shù)值。將所得參數(shù)值代入（5）式，即可建立二級(jí)模型。

2 結(jié)果與分析

2.1 pH值變化特征

椒麻雞的pH值變化是由于乳酸菌代謝引起的，椒麻雞pH值的高低可間接地反映產(chǎn)品中乳酸菌生長(zhǎng)繁殖情況。pH值在椒麻雞貯藏初期時(shí)顯著下降，隨后開(kāi)始上升。乳酸菌代謝產(chǎn)生化合物如乳酸，導(dǎo)致pH值降低[21]，在糖類(lèi)物質(zhì)耗盡后乳酸菌開(kāi)始分解蛋白質(zhì)產(chǎn)生胺類(lèi)等堿性物質(zhì)，導(dǎo)致pH值上升，不同溫度下pH值變化見(jiàn)圖1～圖3。

圖1 5℃時(shí)pH值變化Fig.1 pH change at 5℃

圖2 15℃時(shí)pH值變化Fig.2 pH change at 15℃

圖3 25℃時(shí)pH值變化Fig.3 pH change at 25℃

由圖1可知，5℃時(shí)，貯藏168 h，pH值達(dá)到最小值5.70；由圖2可知，15℃時(shí)，貯藏96 h時(shí)，pH值達(dá)到最小值4.69；由圖3可知，25℃時(shí)，貯藏21 h，pH值達(dá)到最小值4.87。隨著溫度的升高，pH值下降速度加快，pH值的變化說(shuō)明25℃比5℃和15℃的更適合乳酸菌的生長(zhǎng)。

2.2 TVBN值變化特征

動(dòng)物性食品由于酶和細(xì)菌的作用，在腐敗過(guò)程中使蛋白質(zhì)分解而產(chǎn)生的氨以及胺類(lèi)等堿性含氮物質(zhì)稱(chēng)為總揮發(fā)性鹽基氮[21]。TVBN值是鑒定肉類(lèi)及水產(chǎn)品腐敗程度的標(biāo)準(zhǔn)之一。人體食用肉類(lèi)中TVBN值的極限濃度為15mg/100g[22]，不同溫度下TVBN值變化見(jiàn)圖4～圖5。

圖4 5℃時(shí)TVBN值變化Fig.4 Change of TVBN at 5℃

圖5 15℃時(shí)TVBN值變化Fig.5 Change of TVBN at 15℃

圖6 25℃時(shí)TVBN值變化Fig.6 Change of TVBN at 25℃

由圖4、圖5、圖6可知，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，乳酸菌使椒麻雞中的TVBN值先呈逐漸增大的趨勢(shì)，然后逐漸趨于穩(wěn)定狀態(tài)，溫度越高TVNB值變化越快。5℃時(shí)，初始的TVBN值為6.65 mg/100 g，貯藏192 h后達(dá)到17.50 mg/100 g，超過(guò)人體可使用的限制；15℃時(shí)，初始的TVBN值為8.05 mg/100 g，36 h后TVBN值值達(dá)到最大值19.25 mg/100 g；在25℃時(shí)，初始的TVBN值為6.65 mg/100 g，貯藏30 h，TVBN值達(dá)到最大值11.20 mg/100 g。

2.3 不同溫度下乳酸菌的擬合曲線

不同溫度下乳酸菌的擬合曲線見(jiàn)圖7～圖9。

圖7 乳酸菌Huang模型的擬合曲線Fig.7 Fitting curves of Huang model by lactic acid bacteria

圖8 乳酸菌Baranyi模型的擬合曲線Fig.8 Fitting curves of Baranyi model by lactic acid bacteria

圖9 乳酸菌修正的Gompertz模型的擬合曲線Fig.9 Fitting curves of modified Gompertz model by lactic acid bacteria

如圖7、圖8、圖9所示，5℃時(shí)乳酸菌生長(zhǎng)最慢，遲滯時(shí)間最長(zhǎng)；15℃次之；25℃時(shí)乳酸菌生長(zhǎng)最快，遲滯時(shí)間最短。對(duì)于一般的火腿和肉制品，將乳酸菌引起的腐敗點(diǎn)定義為107cfu/g[23]，AdrianaPaulaSlongo等[6]也認(rèn)為107cfu/g的水平是熟肉制品的安全限制。5℃條件下貯藏240 h，乳酸菌菌落總數(shù)為 7.086 lg（cfu/g）；15℃條件下貯藏24 h，乳酸菌菌落總數(shù)為7.009 lg（cfu/g）；25℃條件下貯藏12 h，乳酸菌菌落總數(shù)為7.334 lg（cfu/g）。說(shuō)明 5、15和 25℃條件下貯藏分別在 240、24、12 h時(shí)達(dá)到腐敗點(diǎn)。隨著儲(chǔ)藏溫度的升高，乳酸菌的生長(zhǎng)速度加快，椒麻雞達(dá)到腐敗點(diǎn)的時(shí)間縮短。

2.4 乳酸菌生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型的擬合及其驗(yàn)證

2.4.1 一級(jí)模型的擬合

運(yùn)用IPMP2013軟件擬合不同溫度條件下乳酸菌的生長(zhǎng)曲線。Huang模型、Baranyi模型和修正的Gompertz模型的擬合參數(shù)分別如表1、表3和表5所示；Huang模型、Baranyi模型和修正的Gompertz模型的擬合方程見(jiàn)表2、表4和表6。

表1 乳酸菌的Huang模型參數(shù)Table 1 Huang model parameters for lactic acid bacteria

表2 乳酸菌的Huang模型方程Table 2 Huang model equation for lactic acid bacteria

表3 乳酸菌的Baranyi模型參數(shù)Table 3 Baranyi model parameters for lactic acid bacteria

表1和表5可以看出5和15℃時(shí)的判定系數(shù)R2的值較高，25℃時(shí)的R2的值相對(duì)較低；表3可以看出3個(gè)溫度下的R2的值都較高，表明Huang模型和修正的Gompertz模型能很好的描述低溫度下乳酸菌的生長(zhǎng)，Baranyi模型能很好的描述5℃～25℃下乳酸菌的生長(zhǎng)。3個(gè)模型的擬合參數(shù)都顯示：5℃條件下最大比生長(zhǎng)速率較低，延滯時(shí)間較長(zhǎng)，乳酸菌的生長(zhǎng)處于抑制狀態(tài)，隨著溫度的升高，比生長(zhǎng)速率急劇增加，延滯時(shí)間縮短，當(dāng)溫度升高到25℃時(shí)，延滯時(shí)間縮短。

表4 乳酸菌的Baranyi模型方程Table 4 Baranyi model equation for lactic acid bacteria

表5 乳酸菌的修正的Gompertz模型參數(shù)Table 5 Modified Gompertz model parameters for lactic acid bacteria

表6 乳酸菌的修正的Gompertz模型方程Table 6 Modified Gompertz model equation for lactic acid bacteria

2.4.2 一級(jí)模型的驗(yàn)證

用準(zhǔn)確因子（Af）和偏差因子（Bf）來(lái)驗(yàn)證模型的預(yù)測(cè)效果。Ross[23]建議病原性細(xì)菌Bf的范圍在0.90～1.05為最好；0.70～0.90 或 1.06～1.15 能夠接受；Bf＜0.70 或者＞1.15不能接受。Lebert[24]認(rèn)為Bf不能提供全面的模型準(zhǔn)確性預(yù)測(cè)，Af顯示預(yù)測(cè)值與觀測(cè)值的接近程度，Af越接近1，模型越好。通過(guò)1.7.2的公式（4）計(jì)算得到偏差因子和準(zhǔn)確因子數(shù)值，3種模型的Af、Bf、AIC和RMSE值見(jiàn)表7。

由表7可知，3種模型的準(zhǔn)確因子和偏差因子均在可接受范圍內(nèi)，一級(jí)模型經(jīng)AIC和RMSE驗(yàn)證，表明3種模型能很好預(yù)測(cè)不同溫度下乳酸菌的生長(zhǎng)。

表7 一級(jí)模型的Af、Bf、AIC和RMSETable 7 Accuracy factor，Bias factor and AIC，RMSE of primary model

2.5 二級(jí)模型擬合

用平方根模型擬合溫度對(duì)乳酸菌生長(zhǎng)的影響。公式（6）、（8）、（10）是分別由 Huang 模型、Baranyi模型、修正的Gompertz模型得到的參數(shù)，應(yīng)用平方根模型擬合溫度與最大比生長(zhǎng)速率的二級(jí)模型。公式（7）、（9）、（11）是分別由Huang模型、Baranyi模型、修正的Gompertz模型得到的參數(shù)，應(yīng)用平方根模型擬合溫度與延滯時(shí)間的二級(jí)模型。由Baranyi模型得到的參數(shù)擬合的二級(jí)模型效果最好，公式（8）、（9）的 R2值最高，分別為0.999和0.907，說(shuō)明Baranyi模型可以有效地預(yù)測(cè)5℃～25℃條件下乳酸菌在椒麻雞中的生長(zhǎng)。

3 結(jié)論

乳酸菌對(duì)椒麻雞的pH值和TVBN值均有影響。pH值的變化主要是因?yàn)槿樗峋置诘拇x產(chǎn)物—乙酸和乳酸引起的，所以在一定程度pH值的變化可反映產(chǎn)品的質(zhì)變情況[25]。伴隨乳酸菌的生長(zhǎng)繁殖，椒麻雞的pH值先不斷下降后又上升。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，乳酸菌使椒麻雞中的TVNB值先呈逐漸增大的趨勢(shì)，然后逐漸趨于穩(wěn)定狀態(tài)，溫度越高TVNB值變化越快。5℃和15℃時(shí)貯藏椒麻雞分別在192 h和36 h后超過(guò)人體可接受濃度。

利用IPMP2013軟件，對(duì)不同溫度的乳酸菌試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。以R2值是否高于0.90判斷，Huang模型和修正的Gompertz模型擬合曲線的R2值在5℃和15℃時(shí)都高于0.90，說(shuō)明Huang模型和修正的Gompertz模型能很好地?cái)M合5℃和15℃時(shí)椒麻雞中乳酸菌的生長(zhǎng)情況；Baranyi模型擬合的乳酸菌的生長(zhǎng)曲線的R2值都高于0.90，說(shuō)明Baranyi模型能很好地描述5℃～25℃下椒麻雞中乳酸菌的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)。再利用平方根模型對(duì)乳酸菌的最大比生長(zhǎng)速率平方根－溫度、延滯時(shí)間－溫度進(jìn)行擬合，得到乳酸菌生長(zhǎng)的二級(jí)模型，由R2值判斷表明Baranyi模型能較好的描述該溫度范圍內(nèi)乳酸菌的最大比生長(zhǎng)速率、延滯時(shí)間與溫度的關(guān)系。用貯藏在5、15℃和25℃下的乳酸菌的生長(zhǎng)試驗(yàn)值同預(yù)測(cè)值相比較，驗(yàn)證所建立的模型偏差度和準(zhǔn)確度都接近1，表明，所建立的預(yù)測(cè)模型在5℃～25℃范圍內(nèi)可有效預(yù)測(cè)乳酸菌在椒麻雞中的生長(zhǎng)情況。

以椒麻雞作為乳酸菌的培養(yǎng)基質(zhì)，測(cè)定乳酸菌對(duì)椒麻雞pH值和TVBN值的影響，并且建立乳酸菌生長(zhǎng)的一級(jí)模型和二級(jí)模型。為了能快速準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)椒麻雞的品質(zhì)變化情況，將進(jìn)一步深入研究椒麻雞的貨架期預(yù)測(cè)模型。由于溫度對(duì)食品生產(chǎn)、分配和儲(chǔ)存過(guò)程中微生物動(dòng)力學(xué)變化的影響相當(dāng)大[26]，利用變溫條件下微生物的預(yù)測(cè)模型來(lái)研究椒麻雞貨架期是今后的研究方向。