来自北京农业信息技术研究中心的史策、钱建平、韩帅等人从影响水产品货架期的因素、水产品货架期的建模思路、常用的水产品货架期预测模型3 个方面进行了阐述,介绍近年来国内外关于水产品货架期预测模型的研究,为水产品在生产、运输、销售、贮存等流通环节货架期的预测提供理论参考。
1影响水产品货架期的主要因素及水产品品质变化
(1) 影响水产品货架期的主要因素
微生物的作用
当鱼体死后,附着在鱼体上的腐败微生物迅速繁殖,导致鱼体的腐败变质。微生物是引起水产品腐败变质的主要原因之一。
温度的作用
温度是影响水产品货架期的重要因素,不同加工和贮藏温度条件下水产品的品质和货架期有显着差异温度的高低及变化对水产品微生物生长繁殖、酶活性、蛋白质脂肪变性和感官品质等的影响十分明显。
(2) 水产品品质变化
化学反应
水产品死后,体内迅速发生一系列生化反应。这些变化导致腐败加快,货架期缩短。
物理和感官变化
水产品中各种生化反应的发生及微生物的作用对水产品的食用品质即物理特性及感官造成了影响。物理特性及感官值的显着下降导致水产品逐渐失去食用价值。
2水产品货架期预测模型的类型
(1) 基于水产品品质损失的动力学模型
微生物预测模型
水产品品质变化的主要原因是微生物的生命活动,通过研究特定环境条件下(环境温度、贮藏时间、pH值、水分活度等)水产品微生物的生长、存活和死亡,构建一系列在环境条件下微生物生长和衰亡的模型,依据模型判断水产品中微生物的生长繁殖状态,可预测水产品的剩余货架期。但微生物预测模型也有一定不足,会导致预测模型的准确度下降。
化学反应动力学预测模型
水产品中的化学反应是水产品品质变化的基础,通过研究生鲜水产品和水产食品贮藏、流通过程中品质损失的机理,确定影响水产品货架期终点的关键指标,例如酸价、过氧化值、鲜度指标K值、色泽、感官值等,建立相应的货架期预测模型。由于食品品质函数没有考虑环境因素的影响,仅简单描述理想环境化学反应的变化规律,在水产品货架期预测中实用性及准确性有限,因此应用上有一定局限性。
(2) 基于温度变化的模型
加工温度和贮藏温度是影响水产品货架期的重要外因之一。采用模型及时监测多种温度下水产品的货架期具有实用性和简便性,无需进行传统检测就可快速对不同温度条件下水产品剩余货架期进行预测。通常用来描述温度对水产品品质变化的影响所采用的预测模型有Arrhenius模型、Q10模型和Z值模型等。
(3) 基于统计学的模型
Weibull危害分析法
Weibull危害分析法根据感官实验数据可准确预测水产品货架期,而且还能在统计学理论上掌握水产品发生失效的可能性。然而,由于WHA对感官评价人员的专业知识和实验技能要求更高,对采样量及感官评价人员人数需求更大,其次不能对理化或微生物检测结果进行分析,一定程度上限制了该方法的应用。
最小二乘法
偏最小二乘法通常与快速检测技术结合,通过偏最小二乘法研究检测数据之间的函数关系,建立偏最小二乘法回归模型,其在基于快速检测的水产品货架期预测的应用比较广泛。
(4) 人工神经网络
人工神经网络模型能够综合各个品质指标对货架期进行评价,而不是根据单一的品质指标片面判断货架期。并且不需要提前考虑参数之间的关系,通过对已知数据的反复学习,调整变量之间的权重,构建神经网络预测模型。虽然人工神经网络模型预测精度更高,但所需要的用于训练、验证及预测的数据量较大,并且与传统动力学相比,从神经网络本身得不到任何语义信息,需要后续加以解释说明。
(5) TTT理论
TTT理论总结了冻结食品的品质保持所容许时间与温度之间存在的关系,指出冻结食品在流通过程中由时间、温度经历所引起的品质降低是累积的、不可逆的,与所经历的顺序无关。TTT理论能够用于建立描述波动温度条件下水产品货架期的预测模型,为冷链流通过程中货架期的预测提供了思路。但由于该理论的应用需要对流通过程中的温度进行实时监控,目前该理论在水产品货架期预测的应用较少。
结 语
水产品货架期预测对水产品的品质和安全具有重要的意义。通过对流通环节中水产品各个指标的变化和货架期信息的积累,了解水产品关键控制点,对研究水产品品质控制和保鲜技术都具有重要作用。随着研究的逐渐深入,水产品货架期预测逐渐从理论性研究朝准确性和应用性研究发展。实现准确性和应用性的前提是模拟水产品实际流通环境,因此,准确反映水产品理化和感官变化的特征指标和在多种环境中(非恒温、CO2浓度变化等)水产品货架期的预测仍是研究热点。当前水产品货架期预测中较为成熟的预测系统是基于微生物建立的预测模型,例如:FISHMAP、FSSP系统等。这些都为水产品货架期预测提供了新的思路。