裸装卤制全鸭中肠杆菌生长预测模型研究

林 睿，王宏勋*，陈振青，熊丹萍

(武汉工业学院食品科学与工程学院，湖北 武汉 430023)

裸装卤制全鸭中肠杆菌生长预测模型研究

林 睿，王宏勋*，陈振青，熊丹萍

(武汉工业学院食品科学与工程学院，湖北 武汉 430023)

以裸装卤制全鸭中分离得到的肠杆菌作为研究对象，利用Gompertz模型拟合不同温度条件下肠杆菌的变化情况，得到肠杆菌生长预测一级模型，利用平方根模型描述温度与最大比生长速率和延滞期的关系，得到肠杆菌的生长预测二级模型，模型可用于预测0～28℃范围内肠杆菌的变化情况。

裸装卤制全鸭；肠杆菌；预测模型

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与培养基

裸装卤制全鸭购于武汉市常青花园周黑鸭专营店。

氯化钠(优级纯) 天津市科密欧化学试剂有限公司；VRBD琼脂 青岛高科技园海博生物技术有限公司。

1.2 仪器与设备

CP214(C)型电子天平 奥豪斯仪器(上海)有限公司；DHG-9123A电热恒温鼓风干燥箱、LRH-100C型低温培养箱 上海一恒科学仪器有限公司；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；HBM-400系列样品均质器 天津市恒奥科技发展有限公司。

1.3 恒定温度条件下的生长曲线

选取0、4、10、18、28℃为实验温度，将当天购买的“周黑鸭”分别贮藏在以上5个温度条件下，每天剪去周黑鸭鸭肉25g，放入装有225mL无菌生理盐水的无菌均质袋中，以7次/s的速率拍击2min，取出样品，从无菌均质袋中吸取1mL悬液进行稀释，取3个合适的稀释梯度，每个稀释梯度做3个重复，倾注平板计数，并记为第0天，之后每隔24h从同一只周黑鸭中无菌操作剪取25g进行测定。用选择性培养基VRBD琼脂倾注平皿中，37℃培养48h后进行菌落计数[14-15]。

1.4 一级模型的拟合及其验证

1.4.1 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的肠杆菌的生长数据，用Gompertz模型拟合其生长动态[12]。Gompertz方程如下：

式中：N0是初始菌数(lg(CFU/g))；C是随时间无限增加时菌增量的对数值(lg(CFU/g))；B是在时间为M时的相对最大比生长速率/d-1；M是达到相对最大生长速率所需要的时间/d。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＝BC/e，e＝2.7182，单位是d-1；迟滞期LPD＝M－(1/B)，单位是d。

1.4.2 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。计算Af和Bf见公式(2)和(3)所示。

1.5 二级模型拟合

平方根模型是常用来描述温度对微生物生长的影响[14]。其关系式如下：

式中：t是培养温度/℃，tminU、tminL是最低生长温度，它是一个假设的概念，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。

2 结果与分析

2.1 不同温度条件下的肠杆菌生长曲线

图1 不同温度条件下肠杆菌的生长曲线Fig.1 Growth curves of Enterobacteriaceae at different temperatures

由图1可知，贮藏的温度越低，肠杆菌的生长速度越缓慢，随着温度的升高肠杆菌生长速度加快；在0℃条件下肠杆菌生长速度缓慢，在4℃条件下肠杆菌的生长速度较0℃明显加快；从0～3d，4、10、18℃温度条件下，肠杆菌生长速度都较缓慢，从第4天开始，肠杆菌的生长速度都有明显增加；28℃条件下肠杆菌的生长速度从第3天开始急剧加快，第4天后，生长速度又开始变慢，可能是28℃相对于前4种温度来说，更适宜肠杆菌的生长，使得肠杆菌能迅速的到达稳定期。

2.2 肠杆菌生长动力学模型的拟合及其验证

2.2.1 一级模型的拟合

表1 不同温度下肠杆菌的生长动力学模型Table 1 Growth kinetics model of Enterobacteriaceae at 0 — 15 ℃

运用SAS9.1软件拟合不同温度下肠杆菌的生长曲线。由表1可知，判定系数R2较高，并且随温度升高R2逐渐增加，表明Gompertz模型能很好的描述不同温度下肠杆菌的生长。利用Compertz模型求得的肠杆菌生长动力学参数(表2)显示：0℃条件下最大比生长速率较低，延滞期较长，肠杆菌的生长处于抑制状态，随着温度的升高，比生长速率急剧增加，延滞期缩短，当温度升高到28℃时，延滞期缩短至0.6596d。

表2 不同温度下肠杆菌生长动力学参数Table 2 Kinetic parameters for Enterobacteriaceae growth at 0 — 15 ℃

2.2.2 一级模型的验证

用Af和Bf来验证模型的预测效果。通过公式(2)和(3)计算得到Af和Bf的值如表3所示。可以看出模型的Af和Bf均为1左右，表明模型能很好预测不同温度条件下肠杆菌的生长。

表3 一级预测模型的验证Table 3 Evaluation of the predictive mode in terms of bias factor and accuracy factor

2.3 二级模型的拟合

用平方根模型拟合温度对微生物生长的影响。图2是应用平方根模型拟合温度与比生长速率的关系。图3是应用平方根模型拟合温度与延滞期的关系。温度与比生长速率的模型为方程(6)，温度与延滞期的模型为方程(7)。

图2 温度与最大比生长速率的关系Fig.2 Relationship between temperature and maximum specific growth rate

图3 温度与延滞期的关系Fig.3 Relationship between temperature and lag phase

表4 二级模型统计分析结果Table 4 Analysis of variance for the second-order model

表4为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。由图2、3和表4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。

3 结 论

本实验以裸装卤制全鸭中分离得到的肠杆菌为研究对象，研究了0～28℃不同恒定温度下肠杆菌增殖变化情况，在此基础上，使用Gompertz模型对0～28℃温度范围内肠杆菌的生长数据进行拟合，并构建了肠杆菌在裸装全鸭制品上生长预测的一级模型和二级模型；通过计算Af和Bf，得出准确因子和偏差因子的值均在1左右，表明一级模型能很好预测不同温度下肠杆菌的生长，二级模型中温度与最大比生长速率以及延滞期之间也存在良好的线性关系，以上说明Gompertz模型能够很好的拟合0～28℃温度范围内肠杆菌的生长。

以裸装卤制全鸭制品作为肠杆菌的培养基质，建立的肠杆菌生长的一级模型和二级模型，相对于用理想的液体培养基质建立的预测模型来说，此模型更具有实际意义；在此基础上，为了能快速准确的预测裸装卤制全鸭制品的品质变化情况，将进一步深入研究裸装卤制全鸭制品的货架期预测模型。

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Predictive Modeling ofEnterobacteriaceaeGrowth from Non-Packaged Braised Whole Duck

LIN Rui，WANG Hong-xun*，CHEN Zhen-qing，XIONG Dan-ping
(College of Food Science and Engineering, Wuhan Polytechnic University, Wuhan 430023, China)

The objective of this study was to create a first-order predictive model for the growth ofEnterobacteriaceaeisolated from non-packaged braised whole duck under varying temperature conditions using the Gompertz model. Meanwhile, secondorder predictive models were established based on the square root models describing the relationships of the maximum specific growth rate and the lag phase with temperature. The second-order model could predict the growth ofEnterobacteriaceaein the temperature range of 0 to 28 ℃.

non-packaged braised whole duck；Enterobacteriaceae；predictive model

TS201.3

A

1002-6630(2012)15-0188-03鸭制品是湖北省极具地方特色的风味食品，与真空包装灭菌的鸭制品相比，裸装卤制鸭制品能够有效保持卤制品的风味，受到消费者的青睐。由于其销售过程中直接暴露于空气中，不能实现产品中的无菌状态，微生物的增殖容易引起鸭制品的腐败而导致品质下降。近年来随着消费者对食品品质要求的提高和预测微生物学的发展，以冷鲜肉中的腐败菌[1-4]和鱼产品中的病原菌[5-6]的生长预测研究较多，也形成相应的预测模型[7-9]，而以鸭制品为对象的研究尚少见报到。肠杆菌作为肉类食品卫生指标菌[10]在欧洲已有多年历史，在裸装鸭制品中也存在。本实验以裸装卤制全鸭中分离得到的肠杆菌为研究对象，参考相应的货架期预测模型[11-13]，研究其在裸装卤制全鸭上的生长预测模型，为卤制鸭制品的品质评价与货架期预测模型的建立提供理论基础。

2012-03-13

国家“863”计划项目(2011AA100702)；武汉市科技局十大科技专项配套平台建设项目(201021037379)

林睿(1986—)，男，硕士研究生，研究方向为食品科学、食品质量与安全控制。E-mail：linrui1232008@sina.com

*通信作者：王宏勋(1977—)，男，副教授，博士，研究方向为食品质量微生物安全风险评估与微生物食品加工。E-mail：wanghongxunhust@163.com