復(fù)合防腐劑對發(fā)酵火腿抑菌效果的研究

李欣蔚，遲原龍，賈冬英，繆 婷，黃 灝，姚 開*

（1.四川大學(xué) 輕紡與食品學(xué)院，四川 成都 610065；2.成都大學(xué) 師范學(xué)院，四川 成都 610106）

發(fā)酵火腿是以豬后腿為原料，在微生物和酶的作用下蛋白質(zhì)和脂肪發(fā)生降解和轉(zhuǎn)化，進而形成的具有特殊風(fēng)味和色澤的一類傳統(tǒng)肉制品。然而，發(fā)酵成熟后的火腿在貯藏過程中，其中的微生物會繼續(xù)生長繁殖，從而導(dǎo)致火腿的腐敗變質(zhì)。研究表明，葡萄球菌、乳酸菌、霉菌等是導(dǎo)致火腿腐敗的主要微生物[1-2]。不同種類食品防腐劑的抑菌譜不同，因此利用復(fù)合防腐劑的協(xié)同效應(yīng)，可以有效抑制食品中多種微生物[3]。試驗在考察了乳酸鏈球菌素、乳酸鈉和聚賴氨酸等防腐劑對發(fā)酵火腿抑菌效果的基礎(chǔ)上，研究了復(fù)合防腐劑對火腿的抑菌效果，確定了不同防腐劑復(fù)合的最佳配比，可為延長發(fā)酵火腿的保質(zhì)期提供有效的防腐方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

發(fā)酵火腿由四川省劍閣縣某火腿廠提供；乳酸鏈球菌素、聚賴氨酸和納他霉素均由浙江銀象生物工程有限公司提供；乳酸鈉由河南金丹乳酸科技有限公司提供；脫氫醋酸鈉由哈爾濱康源食品原料公司提供；其他均為國產(chǎn)分析純或生化試劑。

1.2 儀器與設(shè)備

高壓蒸汽滅菌器，恒溫培養(yǎng)箱，無菌操作臺等。

1.3 試驗方法

1.3.1 火腿的防腐處理

（1）防腐液的配制：定量稱取各防腐劑，分別用1.0%（v/v）乳酸溶液配制成不同濃度的防腐液。

（2）火腿的防腐處理：剔除火腿表面氧化層，取火腿的肌肉組織，分割成重約100g塊狀，分別將不同的防腐液定量（4.0mL）均勻噴灑于火腿肉塊表面，真空包裝后于37℃貯藏5d，采用平板菌落計數(shù)法檢測樣品的菌落總數(shù)（N），平行重復(fù)3次，取其平均值，以1.0%（v/v）乳酸溶液替代防腐液作為空白對照（N0），計算其抑菌率（IR）。

IR（%）=（N0-N）/N0×100

1.3.2 復(fù)合防腐劑配比的優(yōu)選

采用3因子二次通用旋轉(zhuǎn)設(shè)計試驗，以復(fù)合防腐液中的乳酸鏈球菌素（A）、聚賴氨酸（B）和乳酸鈉（C）的濃度作為自變量，以火腿的菌落總數(shù)作為響應(yīng)值（Y），利用SAS 9.1軟件建立復(fù)合防腐劑對火腿抑菌效果的響應(yīng)面模型，并對其進行方差分析，經(jīng)典型相關(guān)分析確定復(fù)合防腐劑的最佳配比。

采用MATLAB 7.0軟件，繪制防腐劑交互作用的等高線圖和響應(yīng)面圖，考查3種防腐劑之間的交互作用。

2 結(jié)果與分析

2.1 防腐劑對火腿的抑菌效果影響

不同濃度的防腐劑對火腿抑菌效果的影響如圖1所示?？梢钥闯?，5種防腐劑的抑菌效果均隨著其濃度的增加而增強，其中乳酸鏈球菌素、聚賴氨酸和乳酸鈉的抑菌作用較強。究其原因，乳酸鏈球菌素對葡萄球菌、乳桿菌等革蘭氏陽性菌具有很強的抑制作用；而聚賴氨酸具有更廣的抑菌譜，對細(xì)菌、霉菌和酵母都有不同程度的抑制或殺滅作用[4-5]；乳酸鈉通過降低肉制品的水分活度和阻礙微生物的代謝，可以抑制某些微生物的生長，對革蘭氏陰性菌有較強的抑制作用[6]；脫氫醋酸鈉和納他霉素主要抑制霉菌和酵母菌的生長，由于火腿樣品已剔除表面氧化層，霉菌數(shù)量已大為減少，故表現(xiàn)出其總的抑菌效果相對較差。

圖1 不同防腐劑對火腿的抑菌效果影響Fig.1 Antibacterial effect of different preservatives on ham

2.2 復(fù)合防腐劑對火腿的抑菌效果影響

2.2.1 復(fù)合防腐劑最佳配比的確定

采用3因子二次通用旋轉(zhuǎn)設(shè)計試驗，考察不同配比復(fù)合防腐劑對火腿中微生物數(shù)量影響的結(jié)果見表1。可以看出，經(jīng)復(fù)合防腐劑處理后，火腿中的微生物數(shù)量明顯減少，且不同配比復(fù)合防腐劑的作用效果也存在一定差異。據(jù)此，利用SAS軟件建立的復(fù)合防腐劑對火腿中微生物抑制效果的響應(yīng)面模型為：

表1 3因子二次通用旋轉(zhuǎn)設(shè)計及試驗結(jié)果Table 1 Three-factor quadratic general rotary design and results

表2 響應(yīng)面模型的方差分析結(jié)果Table 2 Analysis of variance for response surface model

所建立響應(yīng)面模型的方差分析結(jié)果見表2。可以看出，二次項對火腿中微生物數(shù)量的影響極顯著，一次項和交互項對火腿中微生物的數(shù)量的影響顯著，失擬項不顯著性，模型擬合達(dá)到極顯著水平。偏回歸系數(shù)的顯著性檢驗結(jié)果表明，乳酸鏈球菌素與聚賴氨酸（p=0.026）、乳酸鏈球菌素與乳酸鈉（p=0.011）之間存在顯著的交互效應(yīng)，而聚賴氨酸與乳酸鈉之間的交互效應(yīng)（p=0.13）不顯著。由SAS軟件RSREG過程可知，當(dāng)乳酸鏈球菌素、聚賴氨酸和乳酸鈉的濃度分別為0.495%、0.354%、2.17%（w/v）時，火腿的菌落總數(shù)有最小值（75cfu/g），表明該配比復(fù)合防腐劑的抑菌效果最佳。驗證試驗結(jié)果顯示，采用最佳配比的復(fù)合防腐劑處理后火腿中的菌落總數(shù)為73cfu/g，模型誤差為2.7%，說明該模型能較好地預(yù)測復(fù)合防腐劑對火腿的抑菌效果。

2.2.2 不同防腐劑交互作用對火腿中微生物數(shù)量的影響

為了觀察兩種防腐劑同時對火腿的抑菌作用的影響，可以對回歸方程進行降維分析。固定一種防腐劑的濃度，得到另外2種防腐劑濃度對火腿中菌落總數(shù)Y值影響的交互效應(yīng)方程：

用MATLAB7.0對以上方程繪圖得到圖2和圖3。對乳酸鏈球菌素和聚賴氨酸交互效應(yīng)方程進行計算可知，當(dāng)乳酸鏈球菌素的濃度為0.382%（w/v）、聚賴氨酸的濃度為0.311%（w/v）時，火腿中的菌落總數(shù)達(dá)到最小值（78cfu/g）。從圖2可以看出，當(dāng)乳酸鏈球菌素的濃度小于0.382%（w/v）、聚賴氨酸的濃度小于0.311%（w/v）時，火腿中微生物的數(shù)量隨著防腐劑濃度的增大而減少，這是由于兩種防腐劑存在協(xié)同作用[8]；當(dāng)乳酸鏈球菌素的濃度大于0.382%（w/v）、聚賴氨酸的濃度大于0.311%（w/v）時，微生物的數(shù)量隨著防腐劑濃度的增大而增大。該結(jié)果與徐世明等[8]、張德權(quán)等[9]的研究結(jié)果基本一致。

對乳酸鏈球菌素和乳酸鈉的交互效應(yīng)方程進行計算可知，當(dāng)乳酸鏈球菌素的濃度為0.404%（w/v）、乳酸鈉的濃度為1.712%（w/v）時，火腿中的菌落總數(shù)達(dá)到最小值（78cfu/g）。從圖3可以看出，當(dāng)乳酸鏈球菌素的濃度小于0.404%（w/v）、乳酸鈉的濃度小于1.712%（w/v）時，火腿中微生物的數(shù)量隨著防腐劑濃度的增大而減少，這是由于兩種防腐劑存在協(xié)同作用[10]；當(dāng)乳酸鏈球菌素的濃度大于0.404%（w/v）、乳酸鈉的濃度大于1.712%（w/v）時，火腿中微生物的數(shù)量隨著防腐劑的濃度的增大而增大，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因還有待進一步研究。

圖2 乳酸鏈球菌素與聚賴氨酸交互作用的等高線圖和響應(yīng)面圖Fig.2 Response surface and contour plots of the interaction between nisin and polylysine

圖3 乳酸鏈球菌素與乳酸鈉交互作用的等高線圖和響應(yīng)面圖Fig.3 Response surface and contour plots of the interaction between nisin and sodium lactate

3 結(jié)論

乳酸鏈球菌素、聚賴氨酸、乳酸鈉、脫氫醋酸鈉和納他霉素均對發(fā)酵火腿中微生物具有一定的抑制作用，其中乳酸鏈球菌素、聚賴氨酸和乳酸鈉的抑菌作用較強。復(fù)合防腐劑對發(fā)酵火腿具有更好的抑菌效果，當(dāng)復(fù)合防腐液中乳酸鏈球菌素、聚賴氨酸、乳酸鈉的濃度分別為0.495%（w/v）、0.354%（w/v）、2.17%（w/v）時，其抑菌效果達(dá)到最佳，火腿中的菌落總數(shù)由初始時的3960cfu/g降為73cfu/g，模型的誤差為2.7%，表明所建立的響應(yīng)面模型能較為準(zhǔn)確地預(yù)測復(fù)合防腐劑對發(fā)酵火腿的抑菌效果。

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