裸装卤制鸭胗中乳酸菌的生长预测模型研究

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摘要：为快速预测裸装卤制鸭制品中微生物的生长，以不同温度下贮藏的裸装卤制鸭胗为试材，研究乳酸菌的生长变化与模型构建。结果表明，采用修正的Gompertz方程拟合获得的乳酸菌一级生长预测模型，准确因子和偏差因子分别为0.951 8和1.050 6；采用平方根模型描述温度对最大比生长速率和延滞期的影响，模型方程显示二者均呈现良好的线性关系。说明构建的生长模型能够有效预测5～25 ℃贮藏条件下乳酸菌在裸装卤制鸭胗上的生长。

关键词：鸭胗；乳酸菌；预测模型

中图分类号：S834 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）19-4756-04

酱卤制品因其独特的风味和高蛋白、低脂肪等营养特点，越来越受到消费者青睐[1-2]。但在其制作加工的过程中易受到微生物的污染，容易引发食品安全事故，给消费者的健康造成危害[3]。

近年来，随着食品预测微生物学的发展，关于食品微生物预测模型[4-10]的研究越来越多。修正的Gompertz模型[11]能很好地描述微生物生长，在腐败微生物生长动力学一级模型的研究中被广泛使用，平方根模型是研究微生物生长动力学的二级模型，该模型被广泛应用，是影响微生物生长的最佳温度经验方程式[12]。有研究表明，乳酸菌虽然在初始菌数量上不占优势，但由于其能抑制其他菌的生长而逐渐成为优势菌，所以仍是卤制鸭制品中的腐败菌之一[13]。本试验以裸装卤制鸭胗为试验材料，分析卤制品的腐败规律，建立乳酸菌的生长预测模型，为卤制鸭制品的品质评价与货架期预测模型的建立提供依据。

1 材料与方法

1.1 样品

裸装卤制鸭胗，购自武汉常青花园周黑鸭专营店。2012年6～9月在武汉轻工大学实验室进行。

1.2 试剂与仪器

MRS琼脂（Man Rogosa and sharpe agar）（青岛高科技园海博生物技术有限公司）；氯化钠（优级纯）（国药集团化学试剂有限公司）。

CP214（C）型电子天平（奥豪斯仪器（上海）有限公司）；DNP-9082型电热恒温培养箱（上海精宏试验设备有限公司）； LRH-150-S恒温恒湿培养箱（广东省医疗器械厂）；SW-CJ-2FD型双人单面净化工作台（苏州净化设备有限公司）；手提式蒸汽不锈钢消毒器（灭菌锅）（上海三申医疗器械有限公司）；低温培养箱（三洋电机国际贸易有限公司）；SK-1快速混合器（金坛市科析仪器有限公司）；HBM-400系列样品均质器（天津市恒奥科技发展有限公司）；DHG-9123A电热恒温鼓风干燥箱、LRH-100C型低温培养箱、DHP-9082型电热恒温培养箱（上海一恒科学仪器有限公司）。

1.3 不同恒定温度下乳酸菌生长曲线的测定

将购买的卤制鸭胗贮藏在5个温度条件下，分别为5、10、15、20和25 ℃。每个样品取25 g，剪碎后放入装有225 mL无菌生理盐水的无菌均质袋中，以7次/s的速度拍击2 min，取出样品，从无菌均质袋中吸取1 mL悬液进行稀释，取3个合适的稀释梯度，每个稀释梯度3次重复，用MRS选择性培养基培养，在37 ℃培养48 h后进行菌落计数[14]，此为第0天。之后5、10和15 ℃的样品每隔24 h测定1次，20、25 ℃的样品每隔12 h测定1次。

1.4 一级模型的拟合与验证

一级模型的拟合采用SAS 9.1统计软件，分别将在不同温度下获得乳酸菌生长数据，用Gompertz模型拟合其生长动态，得到相应的一级模型参数。Gompertz方程[15]如下：

式中N0是初始菌数；C是随时间无限增加时菌增量的对数值；B是在时间为M时的相对最大比生长速率；M是达到相对最大生长速率所需要的时间。得到上述参数后，通过以下公式求出U、LPD值。其中，最大比生长速率U=B×C/e，e=2.718 2；迟滞期LPD=M-（1/B）。通过计算准确因子（Af）和偏差因子（Bf）来验证一级模型的预测效果[16]。计算准确因子（Af）和偏差因子（Bf）的公式如下。

式中，obs为实测值，pred代表模型得到的预测值，n为测定次数。

1.5 二级模型的拟合与验证

二级模型同样利用SAS 9.1统计软件，采用平方根模型拟合温度-最大比生长速率平方根与温度-延滞期倒数平方根曲线。其关系式如下：

式中：T是培养温度，TminU、TminL是最低生长温度，为一个假设的概念，指的是微生物没有代谢活动时的温度，是通过外推回归线与温度轴相交而得到的温度；b是系数。用F统计量检验二级模型总体的显著性。

2 结果与分析

2.1 不同温度下卤制鸭胗中乳酸菌的生长趋势

从图1可以看出，各温度下，卤制鸭胗中乳酸菌的生长曲线呈现典型的S型。温度对乳酸菌的生长速率有较大的影响，温度越高，乳酸菌生长速度越快。20 ℃和25 ℃贮藏条件下，乳酸菌生长速率明显大于其他3个温度下的生长速率，说明乳酸菌更容易在常温下生长。

2.2 卤制鸭胗中乳酸菌在不同贮藏温度下的动力学模型及其验证

2.2.1 一级模型的拟合 应用SAS 9.1统计软件，分别将在不同温度下获得卤制鸭胗中乳酸菌的生长数据，利用修正的Gompertz模型拟合微生物的生长。由表1可以看出，回归相关系数R2的值均在0.99以上，表明Gompertz模型能很好地描述不同温度贮藏条件下乳酸菌生长的S型曲线。

由表2结果可以看出，在5 ℃和10 ℃条件下的延滞期（LPD）较长，分别为2.109 1和1.387 2 d，当贮藏温度为25 ℃时，延滞期缩短至0.313 6 d，最大比生长速率由最初的1.036 4 d-1增加到4.817 9 d-1。当卤制鸭胗在低温条件下贮藏时，乳酸菌的生长受到一定的抑制，而在较高的温度条件下，乳酸菌生长很快，此时贮藏时间短，乳酸菌容易大量繁殖，导致产品腐败变质。因此，在实际的生产、流通和销售过程中，要严格控制产品的温度。

2.2.2 一级模型的验证 通过计算准确因子（Af）和偏差因子（Bf）来验证一级模型的预测效果。准确因子是用来评价预测模型的预测准确度的指标，偏差因子是用来评价预测值和实测值的差异程度的指标。准确因子的值越大，表明预测效果越差，当准确因子值为1时预测效果最为理想。通过公式（2）和（3）计算得到总的平均准确因子Af=0.951 8和偏差因子Bf=1.050 6，均在1左右，表明模型能很好地预测不同温度下卤制鸭胗中乳酸菌的生长。

2.3 温度对乳酸菌生长动力学参数的影响

2.3.1 二级模型拟合 平方根模型（公式3、4）常用来描述温度对微生物生长特性的影响。图2是应用平方根模型拟合温度与最大比生长速率的关系图。图3是应用平方根模型拟合温度与延滞期的关系。

温度与生长速率和延滞期呈现良好的线性关系，其模型为方程如公式（6）、（7）。从R2以及P值可以看出，温度对最大比生长速率影响非常显著，说明微生物生长速率主要受温度影响，而温度对延滞期影响显著，可能是延滞期受其他环境或内在因素的影响较大。

2.3.2 二级模型的验证 表3为二级模型的方差分析结果，用F统计量检验二级模型总体的显著性[1]。由图2、3和表3可知，温度与最大比生长速率以及延滞期之间存在良好的线性关系，说明了环境因素温度对微生物的生长变化规律影响显著，同时可以说明平方根模型拟合温度与最大比生长速率模型和延滞期模型较为成功。

3 小结

本试验以裸装卤制鸭胗为研究对象，建立了乳酸菌在裸装卤制鸭胗上的生长预测模型，利用修正的Gompertz方程拟合获得乳酸菌的一级生长预测模型，模型R2值在0.99以上，准确因子和偏差因子分别为0.951 8和1.050 6，利用平方根模型描述温度对最大比生长速率和延滞期的影响，二者均呈现良好的线性关系。两种模型均可以有效预测裸装卤制鸭胗在5～25 ℃贮藏条件下乳酸菌的生长动态，便于更好地控制产品的安全性，为裸装卤制鸭胗产品品质评价和货架期预测提供了数据支撑。

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