低温贮藏南美白对虾品质综合评价体系的构建

王福双,李蕾蕾,王素英

(天津市食品生物技术重点实验室 天津商业大学生物技术与食品科学学院 天津 300134)



低温贮藏南美白对虾品质综合评价体系的构建

王福双,李蕾蕾,王素英*

(天津市食品生物技术重点实验室 天津商业大学生物技术与食品科学学院 天津 300134)

为构建一种能够弥补传统品质评价方法的综合评价体系,本文对冷藏、冰温和冻藏过程中南美白对虾的主要品质指标进行测定。借助因子分析法和线性回归法筛选核心指标并进行综合品质评价,用判别分析法构建南美白对虾新鲜度的判别模型。结果表明:低温贮藏过程中南美白对虾的综合品质可用颜色参数b*和质构参数硬度这2个核心指标进行评价,利用60组样品建立南美白对虾新鲜度判别模型,判别正确率为96.7%,根据判别模型得出三种低温贮藏分别于冷藏3 d、冰温8 d、冻藏42 d达到了货架期。因此,本研究构建的综合评价体系可替代传统评价手段来对南美白对虾低温贮藏过程中的综合品质进行有效评价。

品质评价,综合评价,判别模型

南美白对虾(Penaeusvannamei)的水分含量为74.78%,蛋白质含量为18.71%,是营养丰富、风味独特、备受人们青睐的水产品[1-3]。但在捕捞、运输、贮藏、销售等环节极易被微生物污染而发生腐败变质,不仅给养殖产业带来经济损失,而且造成环境污染。因此准确判断南美白对虾腐败变质程度,科学评价南美白对虾品质具有重要意义。

为对南美白对虾在贮藏过程中品质进行评价,众多学者对贮藏过程中南美白对虾感官评价、挥发性盐基氮、pH、巯基含量、菌落总数等品质指标进行测定[4-6],但通过对部分品质指标的评价分析,不能全面的评价南美白对虾贮藏过程中的品质变化,同时,很多指标之间存在着一定的相关性,进而增加了实验的复杂性,如感官评分与色差、质构指标之间就有一定的相关性与重叠性。为此,李立杰[7]通过逐步回归法分析不同贮藏方式下南美白对虾的色泽、质构指标与挥发性盐基氮进行相关性分析,建立了色泽和质构参数预测南美白对虾新鲜度的回归方程。杜利农等[8]以南美白对虾贮藏过程中挥发性盐基氮含量为评定标准,应用电子鼻技术构建了南美白对虾鲜度的判别模型。王伟等[9]用色度仪和质构仪测定南美白对虾贮藏过程中的颜色和质地特征,基于感官评价构建了南美白对虾新鲜度的评价模型。但由于传统的感官评价方法受评价者对评价标准理解的差别,评价结果存在人为误差,而单一的理化性质评价检测准确性较低,可靠性不足,存在很大局限性。因此基于多个理化和物性指标获得丰富的实验数据构建数学模型,对南美白对虾低温贮藏过程中品质变化进行综合评价,可获得较全面的评价结果。

本实验将测定冷藏,冰温及冻藏条件下的南美白对虾的化学指标(pH)、物理指标(色差、质构特性)以及细菌总数,运用多元统计方法,分析不同指标之间的内在联系,旨在构建一个适合南美白对虾低温贮藏过程中品质综合评价模型,以及可有效判别低温贮藏过程中南美白对虾新鲜度的判别模型,寻找有效替代传统评价方法的综合评价手段。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

鲜活南美白对虾天津市南开区王顶堤水产市场;胰蛋白胨、大豆蛋白胨、琼脂粉、硼酸均为生化试剂(BR),北京奥博星生物技术有限公司;氯化钠(≥99.5%)、氢氧化钠(≥99.5%)、甲基红(≥99.0%)、次甲基蓝(≥98.5%)均为分析纯(AR),天津市化学试剂一厂。

JT202N型电子天平上海精天电子仪器有限公司;FJ200-SH数显高速分散均质机上海标本模型厂;PB-10酸度计德国赛多利斯集团;SC-80全自动色差计北京康光仪器有限公司;TA-XT2i质构分析仪英国Stable Micro System公司;UDK-159凯氏定氮仪意大利VELP公司;MLS-3780高压灭菌锅日本SANYO电器集团;DH-101电热恒温鼓风干燥箱天津市中环实验电炉有限公司;SPX-150B-D型振荡培养箱上海博迅实业有限公司医疗设备厂;BCD-263冷藏冷冻箱瑞典伊莱克斯股份有限公司。

1.2实验方法

1.2.1样品处理将购买的鲜活南美白对虾置于碎冰中20 min进行冷休克。随机分成3组保藏,一组冰温贮藏(-0.8 ℃),一组冷藏(4 ℃),一组冻藏(-18 ℃)。各样品贮藏时间分别为:冷藏,0、1、2、3、4、5、6、7、8 d;冰温贮藏,0、2、4、6、8、10、12、14、16、18 d;冻藏,0、7、14、21、28、35、42、49、56、63、70、77 d,定期对各样品进行各指标的测定。

1.2.2指标的测定

1.2.2.1感官评价由10名经过训练的评价员组成感官评价小组,按虾的感官鉴定标准[10],对不同温度条件下贮藏的南美白对虾肌肉组织、体表色泽和气味3个方面进行综合评分,根据感官评分,确定南美白对虾贮藏过程中的各样品的品质,将所有样品分为新鲜组和腐败组,感官评分>6分为新鲜组,感官评分≤6分为腐败组。

1.2.2.2色泽测定参考文献[11]的方法,定期取样,对南美白对虾的第二腹节处进行色差L*、a*、b*值的测量。所有测试均有至少10个平行样,选取平均值作为结果。

1.2.2.3质构测定将对虾第二腹节置于质构仪(TA-XT2i质构分析仪)P/50探头下做质地多面分析(texture profile analysis,TPA)测试,测定对虾的胶性、黏聚性、咀嚼性、回复性、硬度、弹性[12]。

测试时选取的测定条件为:测前速度,2 mm/s;测试速度,1 mm/s;测后速度,2 mm/s;测试深度(应变),50%;间隔时间,5 s。所有测试均有至少10个平行样,取平均值。

1.2.2.4挥发性盐基氮(TVB-N)的测定利用半微量定氮法[13]。

1.2.2.5pH的测定用酸度计测定pH[14](结果保留2位,两次独立实验pH绝对差值不得超过0.1)

1.2.2.6微生物指标采用有氧平板菌落计数法[15],定期对冷藏、冰温贮藏以及冻藏过程中的南美白对虾进行梯度稀释,取0.1 mL涂布于TSA培养基平板,28 ℃下培养72 h,计数。

1.3数据处理

采用SPSS 16.0软件进行相关性分析、显著性检验、因子分析、聚类分析、多元线性回归和判别分析。显著性水平为p<0.05。

2　结果与讨论

2.1低温贮藏过程中南美白对虾的感官评分

分别对冷藏、冰温和冻藏过程中的南美白对虾品质进行感官评价。由图1可知,在三种低温贮藏过程中,随着贮藏时间的延长,南美白对虾的感官评分显著降低(p<0.05),分别于冷藏3 d、冰温8 d、冻藏56 d达到了感官拒绝点,继续贮藏虾的体表出现大面积的黑斑,虾肉弹性较差,头胸甲分离,壳与虾肉分离,并有强烈的异味,直至出现腐烂。在进行感官评价的基础上测定南美白对虾在三种低温贮藏过程中的TVB-N含量,结果发现,到达感官拒绝点时,TVB-N含量均接近但未超过上述国标限值(30 mg/100 g)[16],与感官评定的效果基本一致。

图1　南美白对虾在低温贮藏过程中感官评分的变化Fig.1　Changes in sensory evaluation of Penaeus vannamei during low-temperature storage注:图中下X轴对应的是冷藏和冰温贮藏时间,上X轴对应的是冷冻的贮藏时间,左右Y轴是相同的。a～h表示相同的贮藏温度下,感官评分在不同贮藏时间下所呈现的显著性差异(p<0.05),图中数字代表感官评价达到货架期前后TVB-N含量(mg/100 g)。

2.2低温贮藏过程中南美白对虾综合评价模型的构建

对冻藏、冰温贮藏、冷藏的南美白对虾,分别在不同的贮藏时间取样,测定pH、颜色参数(L*、a*、b*值)、质构参数(胶性、黏聚性、咀嚼性、回复性、硬度、弹性)以及细菌总数等指标。对各指标并进行描述统计分析(表1),发现低温贮藏过程中南美白对虾各样品间不同指标的变异系数具有差异,说明不同贮藏时间的南美白对虾样品间各品质指标均具有较大波动,其中颜色参数a*波动最大。对各指标进行相关性分析,各指标之间相关性显著(p<0.05),说明各指标所反映的信息具有重叠性,因此,应对评价低温贮藏过程中南美白对虾品质的11个指标进行归类与简化,以提高综合评价的效率及准确性。

表1　低温贮藏南美白对虾品质指标描述统计分析结果

将南美白对虾低温贮藏过程中相关的11个品质指标进行因子分析,根据旋转后的因子载荷矩阵结果中累计贡献率≥85%的标准[17],得到2个公因子(见表2),各因子选取比重绝对值大于0.6的变量作为该因子的解释指标[18]。前2个主因子的累计贡献率达92.069%,表明前2个主因子已基本包含低温贮藏过程中南美白对虾品质性状的全部信息,可用前2个主因子对其综合品质进行评价。其中第一个主因子的特征值为5.774,贡献率达52.489%,解释指标包括胶性、黏聚性、咀嚼性、回复性、硬度、弹性、a*,其中质构指标均与第一主因子呈正相关性,说明在第一个主因子中质构指标起到主要作用,以由此向量作为线性组合系数而得到的综合指标如果较大,则表现出质构参数的提高,同时会出现a*值的下降。第二个因子的特征值为4.354,贡献率为39.580%,解释指标包括菌落总数、b*、pH、L*。以X1～X11分别代表与所测得的指标,提取出各因子的方差贡献率占总方差贡献率的比重作为权重进行加权汇总,得出南美白对虾低温贮藏时品质的综合评价模型如式(1)所示:

Z=0.5249F1+0.3958F2=0.5249(-0.782X3+0.795X5+0.793X6+0.917X7+0.818X8+0.947X9+0.883X10)+0.3958(-0.844X1+0.795X2-0.899X4-0.914X11)

式(1)

F1和F2为低温贮藏过程中各样品公因子的得分值,模型中系数为方差贡献率。根据模型计算出各样品的综合品质得分Y,对所有实验样品综合品质得分进行聚类,聚为两大类,为新鲜组和腐败组。通过逐步回归分析法,以综合品质得分为因变量,模型中筛选出的品质指标为自变量,得到3个预测模型,为达到指标简便实用和对低温贮藏过程中南美白对虾品质进行准确评价的要求,选取模型(R2=0.975)Y′=3.225-0.609X4+1.561X5,对各样品的综合品质得分Y与模型预测得分Y′进行相关性分析,二者呈现极显著相关(R2=0.988),说明该预测模型可较好的对低温贮藏过程中南美白对虾的综合品质进行预测。b*值表示色泽的黄度/蓝度,随着贮藏时间的延长,南美白对虾的虾青素和蛋白质性质会发生改变,进而影响b*值[19-20],硬度表示使虾肉破碎所需的力,是衡量质构的重要指标[21],品质变化相关颜色参数(b*),质构参数(硬度)可对低温贮藏过程中南美白对虾的鲜度进行综合评价。

表2　品质指标数据的旋转因子符合矩阵及因子方差统计

2.3低温贮藏过程中南美白对虾品质判别模型的构建

在所有样品中随机抽取不同贮藏条件下60组南美白对虾样品为构建模型样本,以b*、硬度作为观测变量,分别以综合品质得分的聚类结果(新鲜样本22组,腐败样本38组)和感官评价(新鲜样本30组,腐败样本30组)作为初始分类,进行Fisher判别分析,得到低温贮藏过程中南美白对虾品质判别模型,y>0时为新鲜组,y<0时为腐败组。

表3　判别模型及判别结果

由表3可知,用判别函数对随机选取的60组样品进行验证,以综合品质得分为初始分类依据得到判别模型:y=-5.729-0.365X4+0.751X5,判别正确率为96.7%(交叉判别正确率96.7%);以感官评价为初始分类依据得到判别模型:y=1.767+0.751X4-0.485X5,判别正确率为96.7%(交叉判别正确率93.3%)。为保证判别模型的准确性,在其余样品中随机选取30组数据作为验证样本进行模型的验证,将验证样本的数据代入模型。结果表明,模型的准确率均达到96%以上。因此,说明本实验构建的判别模型具有有效性,可用来对低温贮藏过程中南美白对虾的新鲜度进行判定,b*和硬度这两个品质指标可用来对南美白对虾的综合品质进行判定。

利用综合品质得分获得的判别模型:y=-5.729-0.365X4+0.751X5,分别对冷藏、冰温、冻藏三种低温贮藏过程中南美白对虾的货架期进行判断,结果表明,分别于冷藏3 d、冰温8 d、冻藏42 d达到了货架期;利用感官评价得分判别模型得出,分别于冷藏3 d、冰温8 d、冻藏63 d达到了货架期,与感官评价结果不符,且冻藏组样品63 d时,TVB-N值超出国标限值(30 mg/100 g)。同时,在随机选取的60组样品中有8组样品在综合品质得分组中归为腐败组,在感官评价组中归为新鲜组,而这8组样品的TVB-N值均接近国标限值(30 mg/100 g)。因此,由综合品质模型评价低温贮藏过程中南美白对虾的新鲜度较感官评价更精确,更具有安全性,并能够消除感官评价中主观因素对结果的影响,因此,本文构建的综合品质评价模型可有效替代传统的评价手段。

3　结论

本文对低温贮藏过程中南美白对虾的物理指标,化学指标和微生物指标等11个指标进行了测定,通过主因子分析,提取了2个主因子,其累计贡献率达92.069%,构建了南美白对虾综合评价模型。通过逐步回归法提取出b*和硬度这两个核心品质指标可用来对南美白对虾的综合品质进行准确评价,获得综合品质预测模型Y′=3.225-0.609X4+1.561X5,并构建了判别低温贮藏过程中南美白对虾鲜度的判别模型y=-5.729-0.365X4+0.751X5,判别正确率为96.7%。进一步通过判别模型对三种低温贮藏过程中南美白对虾的货架期进行判断,分别于冷藏3 d、冰温8 d、冻藏42 d达到了货架期,与凌萍华[4]、王乐[22]等的研究结果基本一致,因此,本文构建的南美白对虾低温贮藏过程中综合品质评价体系,提高了南美白对虾贮藏过程中品质评价的客观性和准确性,开辟了南美白对虾低温贮藏过程中质量评价的新途径。

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Comprehensive evaluation system established for the quality ofPenaeusvannameiduring low-temperature storage

WANG Fu-shuang,LI Lei-lei,WANG Su-ying*

(Tianjin Key Laboratory of Food Biotechnology,College of Biotechnology and Food Science,Tianjin University of Commerce,Tianjin 300134,China)

In order to construct a comprehensive evaluation system which can make up for the traditional quality evaluation method,the main quality indexes of cold storage,ice and frozen shrimp were determined by factor analysis method and linear regression method. The results showed that the comprehensive quality ofPenaeusvannameiwas evaluated by the color parametersb*and texture parameters of the 2 core indicators. The 60 groups were used to establish the new model of the fresh degree of the 96.7% groups,according to the discriminant model,three kinds of low-temperature storage in refrigeration 3 d,ice temperature 8 d,frozen storage 42 d reached the shelf life. Therefore,this research constructs the comprehensive evaluation system can replace the traditional evaluation method to evaluate the comprehensive quality of thePenaeusvannameiduring low-temperature storage.

quality evaluation;comprehensive evaluation;discriminant model

2015-12-09

王福双(1991-)，女，硕士研究生，主要从事微生物资源的前期开发,E-mail:919730104@qq.com。

王素英(1964-)，女，博士，研究方向：微生物，E-mail:wsying@tjcu.edu.cn。

国家自然科学基金(31270050)；天津市高等学校创新团队(TD12-5049)。

TS201.1

A

1002-0306(2016)13-0328-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.13.059