摘 要：以气调包装的分割鸭胸肉制品为研究对象，研究在0～20 ℃温度条件下假单胞菌的生长预测模型。结果表明：根据5 ℃温度下的挥发性盐基氮值、菌落总数、假单胞菌落数、感官评价等指标确定腐控值为
6.344 2（lg（CFU/g））。Gompertz一级模型可以很准确地描述假单胞菌的生长。绘制不同温度下假单胞菌的实际值和预测值生长曲线，重合度较好。验证一级模型的预测效果，准确因子（Af）、偏差因子（Bf）均在1 左右，模型拟合效果较好。用平方根模型构建了假单胞菌的二级模型，描述了最大比生长速率和延滞期与温度变化的关系。在一级模型和二级模型的基础上建立货架期预测模型，以7 ℃为贮藏参考温度，对货架期预测模型进行了验证。
关键词：鸭肉；气调；假单胞菌；预测；模型
Establishment of Predictive Model for the Growth of Pseudomonas spp. in Modified Atmosphere Packaged Duck Breast Meat
ZHAO Jianlan， HE Li， HOU Wenfu， WANG Hongxun*
（College of Food Science and Engineering， Wuhan Polytechnic University， Wuhan 430023， China）
Abstract： This work reports the establishment of a predictive model describing the growth of Pseudomonas spp. in modified atmosphere packaged （MAP） duck breast meat during storage at 0C20 ℃. Results show that the spoilage limit was
6.344 2 （lg （CFU/g）） in terms of total volatile basic nitrogen （TVB-N）， total number of colonies， number of Pseudomonas spp. colonies and sensory evaluation. The Gompertz model could accurately describe the growth of Pseudomonas spp. The experimental data were well fitted to the predictive growth curves at different temperatures. The goodness of fit of the first-order model was satisfactory with accuracy factor （Af）， bias factor （Bf） around 1. The second-order models indicating maximum specific growth rate and lag phase duration as a function of temperature respectively were developed using square-root model. The shelf life prediction model was proposed based on the first- and second-order models and validated for its accuracy at 7 ℃.
Key words： duck； modified atmosphere； Pseudomonas； prediction； model
中图分类号：TS251.1 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2015）04-0010-05
doi： 10.7506/rlyj1001-8123-201504003
鲜鸭肉制品是活禽交易得到取消与限制之后的鸭产品供应的一种产品形式，与冷冻的分割鸭肉制品相比，具有营养好、货架期短，其品质的变化与其中腐败微生物的变化呈现正相关。鸭肉鲜嫩肥美，并含有丰富的营养，如各种人体所需的维生素和微量元素[1]。曲酸是一种由微生物在生长繁殖过程中经糖代谢而产生的弱酸性化合物，具有抗菌和抑制多酚氧化酶的作用，0.1%～0.5%曲酸可以有效地抑制多种细菌的生长和繁殖，特别是对假单胞菌的抑制作用较强[2]。气调包装的保鲜原理是通过在包装内充入一定量的气体，改变包装内食品的环境，抑制微生物的生存和繁殖，减缓食品的腐败变质，从而达到防腐保鲜的目的，延长食品的货架期[3-5]。目前，国内外公认的最有效的气调包装的组分主要是CO2+O2+N2[5-6]。冷鲜鸭肉的腐败变质主要是由微生物繁殖引起的，但是只有部分微生物参与到腐败变质的过程。这种能产生腐败臭味和代谢产物的微生物，就是该产品的特定腐败菌[7-9]。假单胞菌为冷鲜鸭胸肉中的优势腐败菌之一，为革兰氏阴性好氧菌，能够在低温有氧环境下快速生长[10-11]。前期的研究表明，保鲜剂+
气调包装的保鲜体系能够有效延长产品的货架期，可以作为冷鲜鸭制品的保鲜体系。
本实验以0.4%的曲酸与气调包装相结合的冷鲜鸭胸肉中的假单胞菌为研究对象，根据5 ℃条件下的理化指标、微生物数量和感官确定了鸭胸肉的腐败限控量，并研究假单胞菌在0～20 ℃条件下的生长情况，应用修正的 Gompertz函数和平方根模型拟合，建立其生长预测模型。通过预测模型预测气调包装的冷鲜鸭胸肉的货架期，验证其可靠性，旨在为建立气调包装的冷鲜鸭胸肉制品的货架期预测模型提供参考。 1 材料与方法
1.1 材料
新鲜宰杀的净膛鸭肉购于鸿翔。鸭子运回后，用0.4%的曲酸处理1 min后，沥干，放入气调包装盒中进行气调包装（50%O2+30%CO2+20%N2），后放入0、5、10、15、20 ℃的恒温培养箱中贮藏。
1.2 试剂
假单胞菌培养基（CFC）、CFC添加剂 青岛高科园海博生物技术有限公司；曲酸 阿拉丁试剂（上海）有限公司；无水乙醇、氯化钠 国药集团化学试剂有限公司；硼酸吸收液（20 g/L）、HCl标准溶液
（0.01 mol/L）、氧化镁悬浊液（10 g/L）、甲基红-乙醇指示剂（2 g/L）、次甲基蓝-乙醇指示剂（1 g/L）；生理盐水（0.85 g/100 mL NaCl溶液）。
1.3 仪器与设备
HBM-400系列样品均质器 天津市恒奥科技发展有限公司；立式压力灭菌锅 上海博迅实业有限公司；MIR-154型低温恒温培养箱 三洋电机株式会社；
SW-CJ-2FD型双人单面净化工作台 苏州净化设备有限公司；SZ-93自动双重纯水蒸馏器 上海亚荣生化仪器厂；DHG-9140A电热鼓风干燥箱 上海一恒科学仪器有限公司；恒温培养箱 上海博迅实业有限公司医疗设备厂；FD-Z1气调包装机 上海福帝包装机械；3S-K型空气杀菌消毒机 北京同林高科科技有限责任公司；YP2002型电子天平 上海菁海仪器有限公司；TopPette手动可调式移液器（100～1 000 μL、1 000～5 000 μL） 大龙兴创实验仪器北京有限公司。
1.4 方法
1.4.1 感官评价系统的建立
由专门的感官评定人员对冷鲜分割鸭制品进行感官评价。评分标准如表1所示。
1.4.2 微生物培养
根据GB4789.2―2008《食品卫生微生物学检验菌落总数测定》操作[12]。
1.4.3 挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）的测定
参照GB/T5009.44―2003《肉与肉制品卫生标准的分析方法》[13]半微量定氮法测定。
1.4.4 一级模型拟合
应用SAS 9.1统计软件，分别将在不同温度下获得的假单胞菌的生长数据，用Gompertz模型拟合其生长动态。Gompertz方程如下：
lgNt=N0+C×exp{-exp[-B（t-M）]} （1）
式中：t为时间/h；A、B、C、M[14]为模型参数由Gompertz模型拟合得出。
1.4.5 二级模型拟合
平方根模型是用来描述不同温度对微生物生长的影响[15-18]。其关系式如下：
式中：T为培养温度/℃；TminU、Tmin L为最低生长温度/℃，它是一个假设的概念，指微生物没有代谢活动时的温度，通过外推回归线与温度轴相交而得到的温度；bU、bL是方程（2）和（3）的常数。
1.4.6 准确因子（Af）和偏差因子（Bf）的计算
1.4.7 货架期预测模型的建立和验证
SL=LPD-[（Nmax-N0）/2.718U]×{ln[-ln[（Ns-N0）/（Nmax-N0）]-1} （6）
式中：Nmax为增加到稳定期时最大的微生物数量；Ns为达到腐败限控量时的微生物数量；SL为货架期/d；LPD为延滞期/d；U为最大比生长速率/d-1，式（6）在式（1）基础上推导出来的，以计算货架期。
将7 ℃贮藏温度下的冷鲜鸭肉实际货架期和预测模型计算的货架期进行比较，来验证模型的准确性。
2 结果与分析
2.1 不同温度下假单胞菌生长曲线
由图1可知，在0 ℃条件下贮藏的冷鲜鸭胸肉中假单胞菌生长较缓慢，并且有明显减少的过程，可能是由于太低的温度不适合假单胞菌的生长；随着温度的升高，生长速度加快，在5 ℃时生长速度加快的不明显；10 ℃时生长速度急剧加快；15 ℃和20 ℃时生长速度明显加快，生长曲线呈典型的S型。表明温度对假单胞菌的生长影响很大。
2.2 假单胞菌生长动力学模型的拟合及验证
2.2.1 一级模型的拟合
用Gompertz一级模型对假单胞菌的生长进行拟合。由表2可知，判定系数R2的值较高，并且随温度升高有逐渐增加的趋势，表明Gompertz模型可以很好地描述在不同温度下的假单胞菌的生长，特别是高温的环境。
由Gompertz模型得出的假单胞菌生长动力学参数，由表3可知，0 ℃时最大比生长速率为0.600 1 d-1，延滞期为7.647 7 d，假单胞菌的生长繁殖受到了抑制，随着温度的升高，最大比生长速率在不断地增大，而延滞期不断地减少，当温度升高到20 ℃时比生长速率急剧增加为2.085 1 d-1，延滞期缩短为0.996 9 d。
2.2.2 模型的验证
用准确因子（Af）和偏差因子（Bf）来验证Gompertz模型的预测效果[16]。准确因子是用来评价预测模型准确度的指标，偏差因子是用来判断预测值和实测值差度的指标。准确因子的值越大表明模型预测精确度低，当准确因子值越接近1时预测的精确度较高[19-20]。表4为0～20 ℃温度下假单胞菌的偏差因子和准确因子的值，模型的偏差因子均接近于1，表明模型能够很好地预测0～20 ℃温度下冷鲜鸭胸肉中假单胞菌的生长。
根据假单胞菌在恒定温度下的计数结果和利用Gompertz一级模型求得的预测结果，绘制了0、5、10、15、20 ℃温度下预测值和实际值的时间-菌落数曲线，得到假单胞菌在0～20 ℃温度下生长趋势（图2）。 2.2.3 二级模型的拟合
用平方根模型拟合0～20 ℃温度对假单胞菌生长的影响。图3是用平方根模型来拟合温度与比生长速率（U）的关系曲线。图4是用平方根模型拟合温度与延滞期（LPD）的关系曲线。方程（7）是温度与比生长速率的模型，方程（8）是温度与延滞期的模型。由图3～4可知，R2分别为0.911 6和0.912 4，说明平方根模型可以准确的拟合气调包装的冷鲜鸭胸肉中温度与比生长速率以及延滞期之间的关系。
2.3 腐败限控量的确定
由表5可知，随着贮藏时间的增加，感官评分下降的趋势明显，假单胞菌的菌落总数在第10天时明显增加，感官可接受性变差，冷鲜鸭胸肉已经出现腐败，TVB-N值一直未超过一级鲜肉的标准（≤15 mg/100 g），此时的假单胞菌菌落数为6.3442（lg（CFU/g）），综合各项指标认为假单胞菌数量在6.344 2（lg（CFU/g））时冷鲜鸭胸肉还没有腐败，但是超过该值就有腐败的可能，因此可确定假单胞菌的腐败限控量为6.344 2（lg（CFU/g））。
2.4 货架期的预测与验证
根据建立的假单胞菌生长动力学模型、最大菌落数和初始菌落数增殖到腐败限控量所需用的时间计算0～20 ℃贮藏条件下冷鲜鸭胸肉的剩余货架期。根据之前实验结果，得出气调包装的冷鲜鸭胸肉中假单胞菌的腐败限控量为6.3442（lg（CFU/g）），不同温度下达到稳定期的最大菌数平均值为7.321 4（lg（CFU/g）），代入到货架期预测模型中，方程为：
SL=LPD-[（7.321 4-N0）/2.718U]×
{ln[-ln[（6.344 2-N0）/（7.321 4-N0）]-1}
计算得7 ℃贮藏的冷鲜鸭胸肉的剩余货架期为8.095 d，实测值为8 d，相对标准偏差为1.2%，表明货架期模型可以很好地预测0～20 ℃贮藏温度下气调包装的冷鲜鸭胸肉的剩余货架期。
3 结 论
实验以气调包装的冷鲜鸭胸肉为研究对象，根据5 ℃温度下理化指标、微生物数量和感官评价确定了腐败限控量为6.344 2（lg（CFU/g））。研究了在0～20℃条件下不同恒定温度下假单胞菌的Gompertz一级模型和平方根二级模型的预测，表明模型都能够很好地预测各个温度下假单胞菌的生长，最后根据在7 ℃温度下的货架期与实际货架期进行比较，结果实际值与预测值相对标准偏差为1.2%。所以货架期模型可以很好地预测0～20 ℃温度下气调包装冷鲜鸭胸肉的货架期。
参考文献：
[1] 郑俏然， 李诚. 酪蛋白酶解产物对冷却鸭肉保鲜效果的研究[J]. 食品科技， 2010， 35（10）： 168-171.
[2] 陶文沂， 孙徽， 许正宏， 等. 曲酸在食品中的应用[J]. 中国食品添加剂， 2000（2）： 26-31.
[3] 王平. 气调包装技术在冷鲜肉中保鲜的应用[J]. 肉类工业， 2009（11）： 12-14.
[4] YOUNG L L， REVIERE R D， COLE A B. Fresh red meat： a place to apply modified atmospheres[J]. Food Technology， 1988， 42（9）： 65-69.
[5] 程学勋， 王院华， 甘泉. 生鲜肉气调包装工业化生产的常见问题[J]. 肉类工业， 2009（6）： 7-11.
[6] BOMEZ R， LINARES M B， VERGARA H. Effect of different gasstunning methods on Manchega suckling lamb meat packed under different modified atmospheres[J]. Meat Science， 2010， 84（4）： 727-734.
[7] GRAM L， HUSS H H. Fresh and processed fish and shellfish [M]//LUND B M， BAIRD-PARKER T C， GOULD G W. The microbiological safety and quality of food. USA： Aspen Publishers Inc， 2000： 472-506.
[8] 戴奕杰， 李宗军， 王远亮. 冷鲜肉中假单胞菌生长动力学模型的建立[J]. 肉类研究， 2011， 25（4）： 17-21.
[9] 姜英杰， 邹晓葵， 吴菊清， 等. 假单胞菌在猪肉上生长预测模型的建立与验证[J]. 贵州农业科学， 2010， 38（8）： 141-145.
[10] MARSH K，BUGUSU B. Food packaging-roles， materials， and environmental issues[J]. Food Science， 2007， 72（3）： R39-R55.
[11] 邱静， 董庆利， 程飞， 等. 气调包装冷却猪肉中假单胞菌生长概率模型的构建[J]. 农业工程学报， 2012， 28（13）： 257-262.
[12] 国家质量技术监督局. GB 4789.2―2008 食品卫生微生物学检验菌落总数测定[S]. 北京： 中国标准出版社， 2008.
[13] 中华人们共和国国家技术监督局. GB/T5009.44―2003 肉与肉制品卫生标准的分析方法[S]. 北京： 中国标准出版社， 2004.
[14] 董庆利， 曾静， 丁甜， 等. 猪肉中气单胞菌生长与失活的Gompertz模型构建[J]. 食品科学， 2011， 32（11）： 118-122.
[15] DELIGNETTE-MULLER M L， ROSSOB L， FLANDROIS J P. Accuracy of microbial growth predictions with square root and polynomial models[J]. International Journal of Food Microbiolgy， 1995， 27（2/3）： 139-146.
[16] DAVEY K R. Applicability of the Davey linear Arrhenius predictive model to the lag phase of microbial growth[J]. Journal of Application Bacteriolgy， 1991， 70（3）： 253-257.
[17] 许钟， 杨宪时， 郭全友， 等. 波动温度下罗非鱼特定腐败菌生长动力学模型和货架期预测[J]. 微生物学报， 2005， 45（5）： 799-801.
[18] 周康， 刘寿春， 李平兰， 等. 食品微生物生长预测模型研究新进展[J]. 微生物学通报， 2008， 35（4）： 589-594.
[19] 董庆利， 高翠， 丁甜， 等. 不同试验条件下猪肉中气单胞菌生长预测模型的建立和验证[J]. 华南农业大学学报， 2012， 33（1）： 82-86.
[20] 宋志强， 刘超群， 侯温甫， 等. 鱼腩中假单胞菌预测模型的建立与货架期预测[J]. 食品科学， 2013， 34（22）： 292-297.