冷藏三文鱼片微生物生长动力学模型适用性分析及货架期模型的建立

为研究不同冷藏温度(0,4,10℃)下三文鱼片中菌落总数、明亮发光杆菌、乳酸菌、假单胞菌以及产H2S细菌的生长情况,用不同的微生物生长动力学模型对其微生物生长动态进行非线性拟合,探究动力学模型对冷藏三文鱼片微生物生长的适用性,建立其剩余货架期模型。分别以一级化学反应动力学模型、修正的Gompetz模型、Baranyi and Roberts模型作为一级微生物生长动力学模型,描述微生物在恒定温度下随时间的生长规律;分别以Arrhenius方程和Belehradek方程(平方根模型)为二级模型,描述贮藏温度对微生物生长曲线的最大比生长速率(μmax)及延滞时间(λ)的影响。结果显示:Baranyi and Roberts模型方程能更好地描述冷藏三文鱼片中微生物的生长动态,拟合效果优于一级化学反应动力学模型和修正的Gompertz模型。Baranyi and Roberts模型方程所得参数用Belehradek方程拟合,结果发现冷藏三文鱼片微生物生长的最大比生长速率和延滞时间与贮藏温度呈良好的线性关系。由Belehradek方程建立的冷藏三文鱼片剩余货架期模型相对误差在(±18.90%)内,比Arrhenius方程建立的货架期预测模型预测更准确,可很好地描述菌落总数、假单胞菌、产H2S细菌及明亮发光杆菌随贮藏时间和温度的变化规律,预测冷藏三文鱼片的货架期。     

鲤鱼中腐败希瓦氏菌生长模型的建立和验证

利用市售鲤鱼中分离鉴定得到的腐败希瓦氏菌进行了生长动力学模型的建立。通过预测微生物学的方法比较Logistic、Gompertz和Baranyi模型的生物学特性和应用特性,对3 种模型所得参数进而构建了二级模型并分别进行了内部和外部验证。结果表明：Logistic、Gompertz和Baranyi模型在内部验证中的r2分别为0.982 4、0.983 6和0.988 4,偏差因子（bias factor,Bf）分别为0.985 0、0.995 0和0.970 0;而外部验证Bf值分别为0.804、1.177和0.826。Baranyi模型在对微生物生长的预测性上不仅准确,而且能够更加有效地进行食品安全预警,在实际的农产品和食品领域具有很好的实用价值。     

波动温度模拟蟹肉副溶血性弧菌生长模型

研究模拟蟹肉在4℃~28℃范围内副溶血性弧菌的生长动力学曲线,采用Belehradek方程描述温度对副溶血性弧菌的生长动力学影响。通过在设计的波动温度下模拟蟹肉中副溶血性弧菌的生长动态模型而得到预测值,并与在此波动温度下副溶血性弧菌的实测值进行比较,本文同时采用了偏差因子和准确因子来验证模型对波动温度的预测适用性。     

巴氏杀菌奶的微生物生长动力学模型研究

目的通过初级模型和二级模型来描述巴氏杀菌奶中微生物的生长动力学模型。方法样品放置在4、8、16、25、30、37、40和43℃条件下培养,使用IPMP 2013软件进行拟合,初级模型采用Huang模型和Baranyi模型分析不同温度下的生长动力学特征,二级模型采用Ratkowsky平方根模型、Huang平方根模型和Cardinal模型描述温度对其生长速率的影响。结果在所有温度下都能观测到微生物的生长,综合比较2种初级模型的均方根误差(root mean squared error,RMSE)、均方误差(mean squared errorMSE)、赤池信息量准则(Akaike information criterion, AIC)和生长速率,得到2种初级模型具有同等拟合效果;而3种二级模型得到的最低生长温度和最高生长温度分别是-3.191、0.56、-4.962和47.309、45.277、44.408℃。结论 Baranyi模型和Huang模型均适合描述巴氏杀菌奶中微生物菌群的生长,3种二级模型都能用于评价温度对其生长速率的影响,但Ratkowsky平方模型覆盖的温度范围更广,可能更适合描述温度对巴氏杀菌奶中微生物菌群生长的影响。     

不同温度下椰汁中金黄色葡萄球菌的生长动力学模型比较

探讨不同温度下椰汁中金黄色葡萄球菌的生长预测模型。将菌悬液接种到椰汁中,测定不同温度(20、25、30、36℃)下的生长数据。使用Matlab软件拟合得到修正Gompertz(MGompertz)、修正Logistic(MLloistic)和Baranyi模型,比较残差和拟合度选择最优一级模型,并拟合出生长参数。用平方根和二次多项式方程建立二级模型,通过相关系数、偏差因子和准确因子对二级模型进行检验。在20~36℃下,Baranyi模型拟合出的各个拟合度最优,Baranyi模型适宜作为模拟金黄色葡萄球菌在椰汁中生长的一级预测模型。二次多项式相较于平方根模型可以更好地表达温度与最大比生长速率及延滞期的关系。因此选择Baranyi模型和二次多项式模型描述不同温度下椰汁中金黄色葡萄球菌的生长。     

对虾中副溶血性弧菌生长模型的建立

为评估对虾中副溶血性弧菌的危害,建立对虾和2.5%氯化钠胰蛋白胨大豆肉汤(TSB)中副溶血性弧菌的生长模型。采用修正Gompertz、修正Logistic、Richards和Baranyi模型拟合在15~40℃下副溶血性弧菌的生长曲线,选出最适生长模型。以平方根模型和Davey模型为二级模型,分别对最适模型的生长速率和延滞期进行拟合,并采用偏差因子和准确因子来验证模型的可靠性。结果表明,修正Compertz模型的拟合度较好,二级模型对生长速率和延滞期的拟合度较好,偏差因子和准确因子均在可接受范围内,能有效预测15~40℃温度条件下对虾中副溶血性弧菌的生长。     

大西洋鲑贮藏过程中微生物生长预测系统的构建

菌落总数、假单胞菌数量和希瓦氏菌数量是影响大西洋鲑新鲜度的重要指标,因此,探明上述微生物的变化情况将有利于监测和预判贮运过程中大西洋鲑的品质。本研究通过修正的Gompertz模型、Baranyi and Roberts模型以及Belehradek方程拟合大西洋鲑在不同贮藏温度下的菌落总数、假单胞菌数量和希瓦氏菌数量的变化情况,得到大西洋鲑贮藏过程中微生物数量的变化规律,并运用Visual Basic语言编写生成微生物生长预测系统。结果表明:通过比较修正的Gompertz模型和Baranyi and Roberts模型拟合所得的4、10、25℃贮藏温度下微生物生长参数发现,Baranyi and Roberts模型更适宜作为一级模型反映大西洋鲑贮藏过程中微生物数量随时间的变化情况;运用该模型拟合大西洋鲑在不同贮藏温度下菌落总数、假单胞菌数量和希瓦氏菌数量所得的决定系数(R~2)均大于0.9,其中25℃下分别为0.995、0.994、0.952,10℃下分别为0.993、0.996、0.997,4℃下分别为0.981、0.995、0.914。根据Baranyi and Roberts模型拟合所得参数利用Belehradek方程拟合微生物生长延滞时间、最大比生长速率与贮藏温度的关系,并在此基础上通过Visual Basic语言编写生成微生物生长预测软件,快速获得了不同贮藏温度下微生物的数量及生长曲线,为预测和监控大西洋鲑中微生物生长提供一种高效、便捷的工具。     

基于一步法的金枪鱼生鱼片沙门氏菌生长数值模拟

食物中沙门氏菌的生长是公共健康的重大威胁之一。以生食金枪鱼为研究对象,构建生鱼片中沙门氏菌生长的预测模型。首先,考察恒定温度(8~35℃)条件下沙门氏菌在生鱼片中的生长特性,随机选取两次独立重复试验中一组生长数据,采用一步法同步构建初级模型(Huang模型、Baranyi模型)和二级模型(Huang Square-Root模型),并通过四阶龙格-库塔法联合最小二乘法估计模型参数;其次,选取另一组恒温条件下的独立重复试验数据及波动温度条件下的生长数据,对模型进行验证。结果表明:一步法适用于生鱼片中沙门氏菌的生长曲线分析,同步构建的Huang-HSR模型和Baranyi-HSR模型具有等同的拟合效果,基于Huang模型对迟滞期有着明确的定义,建议选择Huang-HSR模型;通过一步法估计的沙门氏菌的最低生长温度为6.91℃,最大生长浓度为9.15 lg(CFU/g);恒定温度和波动温度验证试验的RMSE分别为0.37 lg(CFU/g)和0.44 lg(CFU/g),其误差分别服从正太分布和拉普拉斯分布。本研究构建的预测模型可用于金枪鱼生鱼片中沙门氏菌的生长预测和风险评估。     

金枪鱼生鱼片中优势菌群生长预测模型构建与验证

目的 考察不同温度条件下优势菌群的接种浓度对其生长的影响，构建并验证相关数学模型。方法 将分离的6株优势生长菌群分别按低浓度（2.5~3.0 logCFU/g）和高浓度（4.5~5.0 logCFU/g）混合接种至无菌金枪鱼样品中，并于恒定温度（8~30 ℃）培养，测定其生长曲线。采用一步法对高、低浓度接种的菌群生长数据进行拟合分析，同步构建初级模型（Baranyi模型）和二级模型（Huang Square-Root模型），并通过另设的3组波动温度条件下的优势菌群生长实验对模型进行验证。结果 一步法适用于金枪鱼生鱼片中优势菌群的生长预测分析；优势菌群的接种浓度对其生长速率无显著影响；通过一步法对两种接种状态下优势菌群生长数据的合并分析，估计得出金枪鱼中优势菌群的最大生长浓度为9.67 logCFU/g，模型的均方根误差（root mean square error, RMSE）0.53 logCFU/g；3组波动温度验证试验的RMSE值介于0.22~0.46 logCFU/g。结论 本研究构建的预测模型可用于金枪鱼生鱼片等产品中优势腐败菌的生长预测及货架期评估。     

鲐鱼中大肠杆菌生长预测模型的建立

通过对不同温度条件下鲐鱼大肠杆菌生长规律的研究,应用CurveExpert1.3软件建立了鲐鱼一级和二级模型。结果表明8℃条件下,Gompertz模型的拟合度最好,其相关系数为0.9835,标准差为0.3108;12、16℃条件下,Logistic模型的拟合度最高,相关系数分别为0.9932、0.9858,标准差分别为0.3190、0.5506。二级模型采用平方根模型拟合,√Umaλ=0.0241T-0.0895,Tmin=3.71℃,R2=0.9966。通过模型验证,预测值和观测值的残差值均在±0.01范围内,偏差因子和精准因子分别为0.986和1.016,均接近1。模型具有可靠性。研究结果将为企业合理控制加工流程时间和环境温度以及制定相关标准提供理论依据。     

不同温度下腐败希瓦氏菌（Shewanella putrefaciens）生长动力学模型的比较与评价

以冷藏大黄鱼特定腐败菌腐败希瓦氏菌（Shewanella putrefaciens）为研究对象,采用修正Gompertz、修正Logistic和Baranyi方程拟合5、8、15 ℃和25 ℃条件下其在胰蛋白胨大豆肉汤中的生长动力学模型,采用Belehradek方程建立二级模型,探讨温度对腐败希瓦氏菌生长动力学的影响,并对模型的拟合优度及适用性进行评价。结果表明：温度对腐败希瓦氏菌生长动力学影响显著,其在5 ℃环境中延滞期较长,生长趋势得到明显抑制,当温度上升到25 ℃时,腐败希瓦氏菌的延滞期显著缩短,比生长速率随着温度的升高而增大,温度与延滞期及比生长速率均存在线性关系。采用均方根误差（root mean square error,RMSE）、残差平方和（residual sumof squares,RSS）、偏差度（bias factor,BF）、准确度（accuracy factor,AF）、R2对修正的Gompertz、修正的Logistic和Baranyi方程的拟合优度进行评价,修正的Logistic方程的RSS和RMSE均最小,BF和AF均最接近1,修正的Logistic模型的拟合优度最佳,适用性最强,水产品中腐败希瓦氏菌的生长情况能通过修正的Logistic模型得到较好地预测。     

鲜切草鱼鱼腩保鲜剂筛选与货架期

以鲜切草鱼鱼腩为原料,选取17 种平皿体系条件下对假单胞菌抑菌效果好的保鲜剂对草鱼鱼腩进行保鲜处理,通过感官初筛选出对产品色泽、味道、组织形态、组织弹性影响小的保鲜剂;研究不同初筛得到的保鲜剂处理后冷鲜草鱼肉贮藏期间品质变化,并根据微生物生长曲线构建微生物生长一级模型,通过模型参数的变化定量反映抑菌剂对微生物生长的抑制作用,综合考虑保鲜剂对冷鲜鱼腩品质以及抑菌特性影响,选出草鱼鱼腩处理的最佳保鲜剂;并结合气调包装（50% CO2＋50% N2）研究保鲜处理后草鱼鱼腩的货架期。结果表明：没食子酸、柠檬酸、鞣酸、磷酸三钾、ε-聚赖氨酸、植酸处理后鱼腩颜色正常,保持原有鱼香味,组织形态和弹性无不好影响;ε-聚赖氨酸处理后品质优于其他组,并在草鱼鱼腩基质上有较好抑菌特性,确定ε-聚赖氨酸为草鱼鱼腩最佳保鲜剂;经ε-聚赖氨酸处理的鲜切鱼腩结合气调包装后置于4 ℃贮藏时的货架期可达13 d,能较长时间保持鲜切草鱼鱼腩的品质。     

基于质构变化的罗非鱼片冻藏保质期预测

探究预测罗非鱼保质期的新方法,测定真空包装罗非鱼片的质构参数、pH值、电导率、水分活度和挥发性盐基氮含量在－5、－20 ℃和－40 ℃贮藏条件下随时间延长的变化趋势;求取各质构参数变化和品质参数变化的Pearson相关性,并以其为依据,选取内聚性和弹性作为指示真空包装冻罗非鱼片品质变化及保质期终点的指标;得出当内聚性0.20、弹性0.65时为鱼片保质期的终点;分别建立内聚性和弹性变化与贮藏时间的一级动力学方程,求取其变化速率常数与贮藏温度间的Arrhenius方程。实验求得基于内聚性一级动力学方程的反应活化能Ea=53.532 kJ/mol,指前因子k0=215.64;基于弹性活化能Ea=89.866 kJ/mol,指前因子k0=1 620.68,根据上述研究参数分别预测冻罗非鱼片保质期,其结果与实测值的误差均在可接受范围内。结果证实：冻罗非鱼片内聚性和弹性均可以作为预测冻罗非鱼片保质期的参数依据。     

真空包装鸡肉早餐肠中细菌总数生长预测模型的拟合优度比较

为比较不同生长预测模型对真空包装鸡肉早餐肠中细菌总数生长情况的拟合效果,观察在不同贮藏温度（2～15 ℃）下,使用Baranyi、修正的Gompertz及修正的Logistic模型分别描述细菌总数随时间变化的情况,以及使用Arrhenius方程与平方根模型描述一级模型所得参数随温度变化的情况。通过计算各模型的评价参数（均方误差平方根RMSE、回归系数R2、赤池信息准则与贝叶斯信息准则）,参考模型所得特征值及货架期残差值,评价各模型的拟合优度,寻找最优组合。结果表明：Baranyi模型所得方程的评价参数最优,最大比生长速率（μmax）最大,所得产品货架期残差值较小;应用修正的Gompertz模型更有利于优化二级模型评价参数;而修正的Logistic模型拟合所得初始菌数N0值偏小,且将15 ℃贮藏组延滞时间λ计算为负值。因此Baranyi模型的拟合优度最高,其次为修正的Gompertz模型,最后为修正的Logistic模型。应用Arrhenius方程与平方根模型均能够成功拟合,但未能得出拟合更优者。     

扇贝贮藏货架期预测模型的建立与评价

以扇贝为研究对象,采用不同温度283、278、273、271.8 K（10、5、0、－1.2 ℃）的贮藏环境对扇贝进行保鲜处理,探讨其在保鲜过程中挥发性盐基氮（volatile basic nitrogen,TVB-N）含量、菌落总数、鲜度指标K值与感官指标的相关性,建立TVB-N含量、菌落总数以及贮藏温度和时间的动力学模型和扇贝保鲜货架期的预测模型。结果表明：一级化学反应动力学模型和Arrhenius方程对TVB-N含量、菌落总数、K值的变化具有较高的模拟精度（R2＞0.9）。可根据对扇贝在不同温度条件下贮藏的TVB-N含量、菌落总数、K值变化规律的研究对扇贝剩余货架期进行预测,经验证扇贝的货架期预测模型的相对误差在10%以内。     

真空包装鸡肉早餐肠货架期预测模型的建立

为研究低温肉制品的货架期预测模型,选取真空包装的鸡肉早餐肠为研究对象,通过测定4 ℃贮藏温度条件下早餐肠细菌总数及感官、理化指标变化情况,确定早餐肠最小腐败量为6.49（lg（CFU/g））。同时测定2、6、10、15 ℃条件下的细菌总数变化情况,运用Baranyi模型拟合细菌总数在鸡肉早餐肠中的生长动力学模型,回归系数R2均在0.99以上。应用平方根模型拟合温度对生长动力学模型参数的影响,模型呈现良好的线性关系,回归系数R2均大于0.97,且残差平方和均小于10－2,说明该预测模型的拟合优度较高。在确定早餐肠最小腐败量与生长预测模型的基础上,建立了鸡肉早餐肠的货架期预测模型,预测值与实测值的相对均误差值均在1 d上下浮动,表明建立的模型能够快速准确的预测2～15 ℃贮藏条件下鸡肉早餐肠的货架期。     

单增李斯特菌在生食鱼片中生长模型的建立

为研究生食鱼片中单增李斯特菌的生长规律,将单增李斯特菌接种到经冷杀菌后的3 种生食鱼片（三文鱼片、金枪鱼片、鲷鱼片）中,分别置于4、8、15、25、35 ℃环境下培养,间隔适当时间取出计数。用5 种常用的一级模型（Gompertz模型、Baranyi模型、Logistic模型、Richards模型和MMF模型）对实验数据进行拟合,通过比较相关系数R2和均方误差（mean square error,MSE）,确定最适一级模型为Gompertz模型。建立单增李斯特菌生长动力学参数（最大比生长速率μm和迟滞期λ）关于温度、pH值和水分活度的二级平方根扩展模型,并应用相关系数R2、偏差值Bf和准确值Af进行验证。结果表明,构建的二级模型能够很好地描述生食鱼片中单增李斯特菌的生长情况。     

高氧气调包装对双孢蘑菇微生物及其品质的影响

对双孢蘑菇进行80%高氧处理,研究高氧气调包装对双孢蘑菇微生物及其品质的影响。结果表明,在贮藏过程中,高氧气调包装能明显抑制双孢蘑菇中霉菌及酵母菌的生长,对假单胞菌属总数也有明显的抑制作用（P＜0.05）。在贮藏前期,高氧气调包装可以抑制嗜常温菌总数的增加,但在贮藏后期反而促进其生长。高氧气调包装也能明显抑制双孢蘑菇抗坏血酸含量的下降（P＜0.05）,维持较高的总糖含量（P＜0.05）、较好的感官品质,但对可溶性蛋白含量无明显影响。     

冷链物流中温度波动对美国红鱼品质变化的影响

为研究温度波动对美国红鱼品质变化的影响,本实验模拟了4 个不同的冷链物流过程,包括贮藏、运输、销售和消费终端,对红鱼品质变化表征特性指标（白度、感官评价）、物理指标（汁液流失率）和生化指标（pH值、挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen,TVB-N）含量、2-硫代巴比妥酸（2-thiobarbituric acid,TBA）值、K值、水溶性蛋白含量及菌落总数）进行分析。结果表明,在冷链物流过程中,美国红鱼的品质随着时间的延长而产生劣变,在同样的物流时间条件下,贮运过程中温度波动利于微生物的生长,加快了ATP的降解速率和蛋白质的分解速率,汁液流失率和碱性挥发性物质含量随之增加,造成红鱼的感官品质下降。在本实验中TBA值变化较小,可忽略不计。由此得出,温度波动及较大波动频率会加快蛋白质降解和微生物生长繁殖,破坏肌肉组织结构,对美国红鱼的品质造成显著的不良影响。