不同恒定贮藏温度下黄鳍金枪鱼品质劣变初步动力学评估及货架期估算

《Foods》：Preliminary Kinetic Assessment of Quality Deterioration and Shelf-Life Estimation in Yellowfin Tuna Under Different Constant Storage Temperatures

　　

黄鳍金枪鱼的品质极易受到微生物增殖的影响，这会加速整个贮藏过程中的品质劣变和腐败。在本研究中，研究人员研究了在0至25 °C不同贮藏温度范围内生物胺（BAs）、总挥发性盐基氮（TVB-N）和菌落总数（TPC）的动态变化，随后基于动力学模型进行了货架期预测。TPC、TVB-N和大多数BAs随着贮藏时间和温度的升高而显著增加。相关性分析被用作探索性方法，结果显示在当前数据集中，只有组胺和尸胺与TPC和TVB-N呈显著正相关（|r| ≥ 0.6，p < 0.05）。组胺被选为候选BA指标用于动力学建模，因为只有该BA在不同温度贮藏期间发生了显著变化。利用组胺、TPC和TVB-N，研究人员采用一级动力学和Arrhenius方程建立了初步的货架期估算动力学方程。在测试的指标中，TPC表现出相对较高的温度敏感性和初步的批内一致性。这些结果为金枪鱼在冷藏过程中的进一步验证提供了初步参考数据。

黄鳍金枪鱼（Thunnus albacares）是一种高价值海产品，富含蛋白质、游离氨基酸和含氮物质，易促进微生物增殖和内源酶反应，导致品质劣变。在流通和贮藏过程中，温度波动（尤其是解冻后）会显著缩短货架期，而现有指标（如菌落总数（TPC）、总挥发性盐基氮（TVB-N）、生物胺（BAs））在构建货架期模型时存在灵敏度差异和相互关联性，需进行指标筛选。本研究旨在通过动态监测不同恒温（0–25 °C）下黄鳍金枪鱼中BAs、TVB-N和TPC的变化，筛选关键指标并建立基于一级动力学和Arrhenius方程的货架期预测模型，为冷藏过程的质量控制提供初步参考。研究人员发现，组胺、TVB-N和TPC是适宜的候选指标，其中TPC对温度敏感且最早达到临界限值，可作为初步货架期估算的终点指标。该研究发表于《Foods》。

主要关键技术方法：研究人员采用同一批次的超低温冷冻黄鳍金枪鱼，解冻后取背肌切片真空包装，分别置于0、4、10、20、25 °C恒温贮藏，在预设时间点取样。TVB-N测定采用蒸馏滴定法（基于GB标准改进）；TPC测定采用平板计数法（30 °C培养72 h）；BAs测定采用高效液相色谱（HPLC）法，经丹磺酰氯衍生后分离检测。统计分析采用SPSS 23.0进行单因素方差分析和Tukey多重比较，利用MetaboAnalyst v5.0构建相关性热图，Cytoscape v.3.8.1绘制相关性网络，基于Pearson相关系数。一级动力学和Arrhenius方程用于拟合品质指标变化并建立货架期预测方程。

研究结果：

**3.1 不同贮藏温度和时间的TVB-N和TPC变化**
TVB-N和TPC作为关键新鲜度指标，随贮藏时间和温度升高而显著增加。低温（0 °C和4 °C）有效延缓了TVB-N积累和微生物增殖。根据SC/T 3117-2006标准，25、20、10 °C下TVB-N分别在2、2.5、5天后超过25 mg/100 g，而0 °C和4 °C在实验期内未超标。TPC在25、20、10、4、0 °C下分别于0.25、1、2、1、6天后超过4 log CFU/g限值。结果表明低温显著抑制微生物生长和化学腐败。

**3.2 不同贮藏温度和时间的BAs变化**
贮藏期间组胺、腐胺、尸胺和亚精胺含量较高，酪胺、色胺、苯乙胺和精胺含量较低。组胺是最重要的BA，在25 °C下2天后达4019.1 mg/kg，远超90 mg/kg限值；20 °C和10 °C下分别在2天和5天后急剧增加；4 °C和0 °C显著抑制组胺积累。腐胺和尸胺随时间和温度升高而增加，但远低于组胺。亚精胺在25 °C下前期未检出，后期出现；在较低温度下先升后降，可能与鱼肉代谢相关。低含量BA中，酪胺在高温下随时间增加，色胺变化不规律，苯乙胺在高温下增加，精胺先升后降且含量最低。

**3.3 不同贮藏温度和时间的TPC、TVB-N与BAs相关性分析**
相关性热图和网络分析显示，在低温下，TPC、TVB-N、组胺、尸胺、酪胺、苯乙胺和腐胺聚类紧密，表明这些指标变化同步。高温下（20、25 °C），TVB-N和TPC与多数BAs呈强正相关（r>0.8）。色胺和精胺与TVB-N、TPC呈不一致或负相关，不适合作为候选指标。在0–25 °C全温度范围内，组胺和尸胺与TPC、TVB-N的相关系数r>0.78，且组胺随时间和温度变化最显著，因此被选为动力学建模指标。

**3.4 黄鳍金枪鱼贮藏过程中动力学模型的建立**
基于组胺、TVB-N和TPC，采用一级动力学和Arrhenius方程拟合。一级动力学模型的决定系数R2大多超过0.9，且ΣR2高于零级模型，表明一级模型更适用。计算得到组胺、TVB-N和TPC的活化能（E_a）分别为79.50、57.45和52.35 kJ·mol^?1，指前因子（A₀）分别为4.22×10¹⁴、8.78×10⁹和7.60×10⁸，并据此建立了三个货架期预测方程。

**3.5 黄鳍金枪鱼货架期预测**
根据SC/T 3117-2006限值（组胺=90 mg/kg，TVB-N=25 mg/100 g，TPC=4.0 log CFU/g），TPC预测的货架期通常最短，表明微生物增殖先于代谢产物积累，TPC对早期腐败更敏感。在预测终点测量的指标值与限值的相对偏差均在10%以内，表明模型具有较好的初步预测性能。TPC在多数温度下最早达到限值，因此被选为候选终点指标。

**3.6 品质变化与货架期关系探讨**
总结表明，随时间延长，所有温度下黄鳍金枪鱼品质均劣变，与微生物生长、脂质氧化和蛋白质降解相关。探索性相关分析显示TPC与TVB-N、尸胺、组胺关联，这些指标有潜力用于货架期预测。由于TPC最先达到临界限值，基于TPC的方程提供了最早的货架期估计，可作为初步评估的终点指标。

总结讨论部分：研究人员指出，组胺和尸胺与TPC、TVB-N的强相关性表明它们可作为品质劣变的敏感指标，但组胺变化更显著，因此被用于动力学建模。TPC对温度敏感且最先达到限值，适合作为初步终点指标，TVB-N、组胺和尸胺可提供补充信息。本研究建立的动力学方程在恒温条件下表现良好，为未来冷藏验证提供了参考数据。

研究结论部分翻译：本研究证明贮藏温度和时间显著影响黄鳍金枪鱼的微生物和化学品质。菌落总数（TPC）、总挥发性盐基氮（TVB-N）和大多数生物胺在贮藏期间逐渐增加，高温加速其积累。组胺和尸胺与TPC和TVB-N强相关，表明这些化合物可作为品质劣变的敏感指标。组胺因在贮藏期间变化最显著被选为候选指标用于初步货架期估算。基于组胺、TPC和TVB-N，采用一级动力学结合Arrhenius方程建立了初步动力学方程，用于估算黄鳍金枪鱼在测试恒温条件下的货架期终点。大多数指标测量值与预设限值的相对偏差均在10%以内，表明模型提供了初步动力学估计。在测试指标中，TPC在当前数据集中表现出相对较高的温度敏感性。总体而言，TPC在当前数据集中对品质劣变响应最早，可作为测试恒温条件下初步货架期估算的候选指标。TVB-N、组胺和尸胺可为评估腐败提供补充信息。