冷却牛肉菌落总数生长模型及货架期预测模型的研究

摘要

冷却牛肉因其安全卫生、营养丰富成为肉类消费的主流，但在冷藏条件下存在许多微生物活动，尤其是嗜冷菌的活动，同时在加工、贮藏、运输和销售等一系列过程中，由于冷链系统不够完善，极易遭受微生物的污染，加速肉品变质。消费者通过感官分析很难准确判断牛肉的品质状况，而传统的微生物检测费时费力。为了有效控制肉品的腐败变质，掌握在不同温度条件下的微生物生长繁殖规律，建立微生物模型可以对实际的生产和流通过程进行监控，从而保证产品的安全性。菌落总数在一定程度上可以反映冷却牛肉的腐败状况，菌落总数的检测也是工厂中最常用的微生物检测项目，因此以有氧贮藏的冷却牛肉的菌落总数为指标建立生长预测模型及货架期预测模型，可以为肉类企业的卫生安全情况提供一定的依据。本研究将常规分割后（自然污染）的冷却牛肉4℃贮藏，测定了贮藏期间菌落总数与挥发性盐基氮值（Total volatile basic nitrogen，TVB-N），色差a值、DE值，pH值，失水率和嗜冷菌总数等多种品质指标，并根据菌落总数与TVB-N值的线性回归方程确定了冷却牛肉的菌落总数的腐败限控量。同时对冷却牛肉贮藏期间的主要腐败菌进行了培养，并进行了菌落总数与各种腐败菌的相关性分析。然后将自然污染的冷却牛肉分别置于0℃,4℃,7℃，10℃，15℃和20℃条件下，进行菌落总数计数，建立Modified Gompertz方程一级生长模型和平方根二级模型，并进行了模型的验证。鉴于实际生产中冷却牛肉的温度无法一直处于恒温的现状，本研究还在波动温度下对菌落总数建立了模型并进行验证，最后建立了货架期预测模型。结果表明：
　　 1)冷却牛肉在4℃贮藏过程中随着微生物数量的增长，各理化指标也是呈现不断的动态变化。随着贮藏时间的延长，菌落总数和嗜冷菌总数呈不断增长的趋势，pH值先降低后上升，挥发性盐基氮值不断上升，色差值a值和DE值降低。其中菌落总数与pH值、失水率显著相关，与a值、TVB-N值极显著相关，且大于嗜冷菌与各个指标的相关性，其中菌落总数与TVBN的相关性最大。
　　 2)菌落总数与假单胞菌、不动杆菌、乳酸杆菌、肉食杆菌在0.01水平上显著相关且Pearson相关系数都大于0.94，高度相关。可知菌落总数在一定程度上可以反映冷却牛肉的腐败状况，从而确定将菌落总数作为建模的指标。
　　 3)由于菌落总数与TVBN的相关性最大，建立菌落总数与TVB-N的线性回归方程y=4.347+0.2432x（R2=91.40％ Pr=0.0029）。当TVB-N值为x=15mg/100g时，菌落总数为y=107.995cfu/g，从而得出冷却牛肉菌落总数的腐败限控量为107.995cfu/g。
　　 4)对恒定温度下的冷却牛肉建立菌落总数的一级模型（Modified Gompertz方程），拟合度在0.95以上；平方根二级模型的R2值为0.9651能较好地拟合不同温度下菌落总数的生长速率，温度与生长速率的平方根呈良好的线性关系，μmax1/2=0.09685+0.01412T R2=0.9651即：μ1/2=0.01412（T+6.859），并且残差值在0上下浮动。利用Modified Gompertz方程的最大比生长速率得到的平方根模型95％的置信区间，可以看出实际值都在预测值上限和下限之间。
　　 5)在恒定温度4℃和10℃下冷却牛肉的微生物预测值和实测值进行对比；根据在实际流通过程中，对冷却牛肉在波动温度下的菌落计数，引入EGT假设原理进行模型的验证，结果显示恒温和波动温度下预测值上下波动的幅度都为10％左右，预测值和实测值之间的差异即Af介于20％以内，说明该模型能很好的预测菌落总数在冷藏条件下冷却牛肉中的生长状况。
　　 6)建立了冷却牛肉的剩余货架期方程，只要确定某温度下菌落总数的初始数（N0）和贮藏的温度条件，SL=l－[(8.346－N0)/μmax×2.718]×{ln [-ln[(7.995－N0)/(8.346－N0)]]－1}，便可实时求得剩余货架期。

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