復(fù)合防腐劑對低溫熏煮香腸中腐敗菌的抑制效果

岳喜慶，劉 娜*

(沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧 沈陽 110866)

復(fù)合防腐劑對低溫熏煮香腸中腐敗菌的抑制效果

岳喜慶，劉 娜*

(沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧 沈陽 110866)

低溫熏煮香腸中的腐敗菌(乳酸桿菌、假單胞菌、腸桿菌、芽孢桿菌)是導(dǎo)致香腸貨架期較短的根本原因。根據(jù)單因素試驗選出脫氫醋酸鈉、雙乙酸鈉、ε-聚賴氨酸3種效果較好的防腐劑。利用響應(yīng)面方法對3種復(fù)合防腐劑的抑菌效果進行優(yōu)化。應(yīng)用Box-Behnken試驗設(shè)計，建立3種防腐劑的二次多項式回歸方程模型進行分析。結(jié)果表明：在雙乙酸鈉0.024g/L、脫氫醋酸鈉0.017g/L、ε-聚賴氨酸0.029g/L的條件下復(fù)合防腐劑對引起低溫熏煮香腸腐敗的微生物的生長有很好的抑制作用。

低溫熏煮香腸；復(fù)合防腐劑；抑菌；響應(yīng)面

因低溫熏煮類香腸采用的是低溫蒸煮、殺菌的工藝，所以有許多微生物如芽孢[1]等不能被殺死。為了達到更長的貨架期，很有必要在低溫熏煮類香腸中適當(dāng)添加一些防腐劑。目前肉制品常用的防腐保鮮劑有山梨酸鉀、乳酸鏈球菌素等，但僅僅使用一種或二種單一防腐劑并不能完全解決貨架期短的問題。市場上也出現(xiàn)了較多的復(fù)配型防腐劑，但實際使用效果并不理想，而且還有可能造成一些食品安全問題[2-3]。

因此，對低溫熏煮類香腸生產(chǎn)企業(yè)來說，研制一種高效、安全的肉制品防腐鮮劑是很有必要的。響應(yīng)面法是降低成本、優(yōu)化加工條件的一種有效方法，廣泛地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、生物、食品、化學(xué)等領(lǐng)域[4-7]。所以本實驗采用響應(yīng)面的方法對3種防腐劑的復(fù)配[8]進行研究，旨在為選擇延長低溫香腸貨架期的復(fù)合防腐劑提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

實驗菌種(乳酸桿菌、假單胞菌、腸桿菌、芽孢桿菌)從低溫熏煮香腸中分離出來。

山梨酸鉀、乳酸鈉、ε- 聚賴氨酸、乳酸鏈球菌素(nisin)、納他霉素、尼泊金復(fù)合酯鈉、脫氫醋酸鈉、雙乙酸鈉 天津艾瑪斯特生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

BP210S電子天平、HZS-H水浴振蕩器 哈爾濱市東聯(lián)電子技術(shù)開發(fā)有限公司；DNP-9082電熱恒溫培養(yǎng)箱上海精宏實驗設(shè)備有限公司；CW-CJ超凈工作臺 蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司；SYQ-DXS-280A手提式不銹鋼壓力蒸汽滅菌器 上海申安醫(yī)療器械廠。

1.3 方法

1.3.1 單一防腐劑的抑菌效果實驗[9]

用移液管吸取一定量的防腐劑加入已融化的培養(yǎng)基中，混合均勻后倒入無菌皿中，制成系列質(zhì)量濃度的抑菌平板備用。所使用的防腐劑有：山梨酸鉀、乳酸鈉、ε-聚賴氨酸、Nisin、納他霉素、尼泊金復(fù)合酯鈉、脫氫醋酸鈉、雙乙酸鈉。

1.3.2 菌懸液的制備[10]

將供試菌分別活化后，用相應(yīng)肉湯制備成106CFU/mL左右菌懸液，置于4℃冰箱備用。

1.3.3 接種

分別取菌懸液1mL，稀釋1000倍后接種在抑菌平板上，做2個平行。30℃培養(yǎng)24h后觀察各菌不生長的臨界濃度并做記錄。同時觀察空白對照平板。

1.3.4 響應(yīng)面試驗設(shè)計

采用Design-ExpertV8軟件中的Box-Behnken試驗設(shè)計(表1)，對防腐劑的抑菌效果進行響應(yīng)面優(yōu)化?？疾祀p乙酸鈉、脫氫醋酸鈉和ε-聚賴氨酸的復(fù)合防腐效果。

表1 Box-Behnken試驗分析因素與水平設(shè)計表Table 1 Factors and levels of Box-Behnken design

2 結(jié)果與分析

2.1 單一防腐劑的抑菌效果比較

圖1 各種防腐劑對乳酸桿菌、假單胞菌屬、腸桿菌、芽孢桿菌屬的影響作用Fig.1 Antibacterial effects of different preservatives against Lactobacillus, Pseudomonas, Enterobacter and Bacillus

由圖1可知，所有防腐劑的抑菌效果受質(zhì)量濃度影響均較大，并且抑制效果隨質(zhì)量濃度的增大而增加；防腐劑Nisin對假單胞菌和腸桿菌幾乎沒有抑制作用。防腐劑山梨酸鉀、ε-聚賴氨酸、乳酸鈉、尼泊金復(fù)合酯鈉、脫氫醋酸鈉、雙乙酸鈉對乳酸桿菌的抑制作用較明顯，防腐劑脫氫醋酸鈉、ε-聚賴氨酸、乳酸鈉、雙乙酸鈉對假單胞菌的抑制效果較好，山梨酸鉀、ε-聚賴氨酸、脫氫醋酸鈉、雙乙酸鈉對腸桿菌均具有較強的抑菌效果，防腐劑納他霉素、尼泊金復(fù)合酯鈉對芽孢桿菌有較好的抑菌效果。綜合安全方面和價格方面等問題考慮，主要選擇雙乙酸鈉、脫氫醋酸鈉和ε-聚賴氨酸3種防腐劑進行下一步復(fù)合防腐劑的研究。

2.2 響應(yīng)面方法分析

2.2.1 響應(yīng)面模型的建立與檢驗

以表1的因素水平制備17組復(fù)合防腐劑，其中，中心點處重復(fù)5次，實施方案及結(jié)果見表2。對所得到的響應(yīng)面模型進行方差分析(ANOVA)，結(jié)果如表3所示。方程模型的F值為120.082說明該模型具有顯著性，失擬項為2.483，說明此模型可以應(yīng)用于該實驗。方差分析的結(jié)果表明A、B、C、AC、BC、B2、C2為模型的顯著因素。R2＝0.9936，即該模型可用于預(yù)測，并且R2Pred(0.9295)與R2Adj值(0.9853)相差不大，亦表明該響應(yīng)面方程可以直接應(yīng)用。相應(yīng)的響應(yīng)面方程為：菌落總數(shù)(Y)＝6.60－28.88A－30.62B－28.75C＋11.75AB＋23.00AC＋62.00BC＋3.57A2＋41.07B2+19.33C2

表2 響應(yīng)面試驗設(shè)計方案及結(jié)果Table 2 Box-Behnken design and corresponding results

表3 響應(yīng)面回歸模型的方差分析Table 3 Variance analysis of the Box-Behnken design results

2.2.2 雙乙酸鈉、脫氫醋酸鈉和ε-聚賴氨酸對響應(yīng)值的影響

圖2 Y=f(A,B)響應(yīng)面立體圖和等高線圖Fig.2 Response surface plot and contour plot for Y = f (A, B)

圖3 Y=f(A,C)響應(yīng)面立體圖和等高線圖Fig.3 Response surface plot and contour plot for Y = f (A, C)

圖4 Y=f(C,B)響應(yīng)面立體圖和等高線圖Fig.4 Response surface plot and contour plot for Y = f (C, B)

為得到復(fù)合防腐劑對微生物的抑制達到最小值時各因素的最佳條件，分別將各因素固定在中心點，作出其他兩個因素對響應(yīng)值作用的響應(yīng)面圖。圖2中，菌落總數(shù)隨著A和B質(zhì)量濃度的增加而逐步減小，這與單因素試驗的結(jié)果是一致的。A和B二者的交互作用是顯著的(P＝0.0082)。圖3中，隨著C質(zhì)量濃度的增加菌落總數(shù)也是在減少的，二者的交互作用(P＝0.0002)是大于AB的，A、C對防腐的效果都是顯著的，因其均具有較明顯的坡度。圖4中B和C的交互作用是最明顯的，P＜0.0001，其響應(yīng)面圖形的坡度也是最大的，說明B和C是實驗的顯著性因素。

2.2.3 最優(yōu)防腐條件的確定

綜合2.2.2節(jié)中的分析，得出最優(yōu)的復(fù)配配方為雙乙酸鈉0.024g/L、脫氫醋酸鈉0.017g/L、ε-聚賴氨酸0.029g/L，此條件下響應(yīng)值Y為最小，表明微生物的生長最受抑制。

2.2.4 驗證實驗

為檢驗響應(yīng)面法的可靠性，按照最佳復(fù)配配方條件優(yōu)化的培養(yǎng)基進行實驗驗證，共進行5次驗證實驗，測得菌落總數(shù)的平均值27.49，說明采用響應(yīng)面法優(yōu)化得到的實驗參數(shù)真實可靠，具有實用價值。

3 結(jié)論與討論

3.1 防腐劑乳酸鈉、ε-聚賴氨酸、Nisin、雙乙酸鈉對4種菌株都有較強的抑制作用，但綜合安全方面和價格方面等問題考慮，主要選擇雙乙酸鈉、脫氫醋酸鈉和ε-聚賴氨酸3種防腐劑進行下一步復(fù)合防腐劑的研究。脫氫醋酸鈉是聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)和世界衛(wèi)生組織(WHO)認可的一種安全型食品防霉、防腐保鮮劑[11]。ε-聚賴氨酸是一種以微生物發(fā)酵法生產(chǎn)的生物防腐劑，它溶解性好、安全性高，具有廣譜的抑菌效果[12-13]。

3.2 雙乙酸鈉、脫氫醋酸鈉和ε-聚賴氨酸3種防腐劑使用量雙乙酸鈉0.024g/L、脫氫醋酸鈉0.017g/L、ε-聚賴氨酸0.029g/L時對微生物的防腐效果是最好的。實際應(yīng)用時因為低溫香腸還會產(chǎn)生酵母菌和霉菌，可以適量加入一些納他霉素[14]，添加量一般為0.1～0.3g/kg[15]。

[1] 周雅林, 李洪軍. 我國肉制品工業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 肉類研究, 2000(3): 68-69.

[2] 吳季紅. 國內(nèi)外防腐劑現(xiàn)狀和發(fā)展前景[J]. 中國食品用化學(xué)品, 1997(1): 9-11.

[3] 黃賓, 張志勝, 靳慧杰, 等. 幾種天然保鮮劑抑菌能力的研究[J].肉類工業(yè), 2008(10): 31-33.

[4] BOX G P, BEHNKEN D W. Some new three level design for the study of quantitative variables[J]. Techno Metrics, 1960, 2: 456-475.

[5] LIU Cheng, SUN Zhongtao, DU Jinhua, et al. Response surface optimization of fermentation conditions for producing xylanase byAspergillus nigerSL-05[J]. J Ind Microbiol Biotechnol, 2008, 35: 703-711．

[6] BOX G E P, HUNTER W G. Statistics for experiments: an introduction to design, data analysis and model building[M]. New York: Wlley,1990.

[7] CURTIN A C. Amino acid catabolism in cheese-related bacteria: selection and study of the effects of pH, temperature and NaCl by quadratic response surface methodology[J]. Journal of Applied Microbiology, 2001,91: 312-321.

[8] 馬麗珍, 南慶賢, 戴瑞彤. 幾種天然防腐劑的抑菌性能研究[J]. 食品工業(yè)科技, 2003(增刊1): 82-88.

[9] 黃賓, 張志勝, 靳慧杰, 等. 幾種天然保鮮劑抑菌能力的研究[J]. 肉類工業(yè), 2008(10): 31-33.

[10] 劉書亮, 夏靜華, 葉勁松, 等. 三種天然保鮮劑對肉中腐敗菌和致病菌的抑制效果[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè), 2010(3): 46-59.

[11] 婉園, 姚朔影, 夏楓耿, 等. 脫氫醋酸鈉及其抗菌性試驗[J]. 中國食品添加劑, 2004(2): 41-44.

[12] SHIMA S, HIROYOSHI M. Antimicrobial action of -poly-L-lysine[J].Journal of Antibiotic, 1984, 11: 1449-1455.

[13] 李昆侖, 李江闊, 張鵬, 等.ε-聚賴氨酸在食品中應(yīng)用的研究進展[J]. 保鮮與加工, 2010(1): 12-15.

[14] 湯鳳霞, 喬長晟, 宋衛(wèi)東. Natamcycin及其在食品中應(yīng)用的研究[J].食品科技, 2000(6): 43-44.

[15] 中華人民共和國衛(wèi)生標(biāo)準. GB 2760—2011食品安全國家標(biāo)準 食品添加劑使用標(biāo)準[S]. 北京: 中國標(biāo)準出版社, 1996.

Formulation Optimization of a Composite Preservative for Enhanced Efficacy to Inhibit Spoilage Bacteria in Low Temperature Smoked and Cooked Sausages

YUE Xi-qing，LIU Na*
(College of Food Science, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866, China)

The presence of spoilage bacteria (Lactobacillus,Pseudomonas,EnterobacterandBacillus) is the fundamental cause of the short shelf-life of low temperature smoked and cooked sausages. In this study, one-factor-at-a-time experiments were carried out to identify sodium diacetate, sodium dehydroacetate andε-poly-L-lysine as better preservatives for low temperature smoked and cooked sausages. The formulation of the three preservatives for enhanced efficacy to inhibit spoilage bacteria in low temperature smoked and cooked sausages was optimized by response surface methodology. A quadratic polynomial regression model was built using Box-Behnken design and analyzed. The results showed that a composite preservative comprising 0.024 g/L sodium diacetate, 0.017 g/L sodium dehydroacetate and 0.029 g/Lε-poly-L-lysine had good inhibitory effect on the growth of spoilage microorganisms in low temperature smoked and cooked sausages.

sausage；preservative；inhibition；response surface methodology

TS202.3

A

1002-6630(2012)15-0144-04

2011-07-04

岳喜慶(1966—)，男，教授，博士，研究方向為動物性食品加工。E-mail：yxq-nydx@163.com

*通信作者：劉娜(1987—)，女，碩士研究生，研究方向為動物性食品加工。E-mail：liuna.0319@163.com