榆耳天然復(fù)合防腐劑理化穩(wěn)定性研究

馮磊

摘要[目的]為了明確榆耳天然復(fù)合防腐劑抑菌效果的理化穩(wěn)定性。[方法]采用熱穩(wěn)定性試驗(yàn)、pH穩(wěn)定性試驗(yàn)、金屬離子的影響試驗(yàn)對榆耳天然復(fù)合防腐劑進(jìn)行理化穩(wěn)定性評測。[結(jié)果]榆耳天然復(fù)合防腐劑中的抑菌活性成分都具有極好的耐熱性，121 ℃處理 20 min 后仍有良好的抑菌活性，相對抑菌率高達(dá)75%以上；25～100 ℃抑菌活性基本不變，在pH為1～7時(shí)復(fù)配液有較好的抑菌活性，說明該復(fù)配液有良好的pH耐受能力，當(dāng)pH大于8時(shí)抑菌活性完全喪失，不能耐受強(qiáng)堿的環(huán)境。金屬離子中Mg離子略微對復(fù)配液抑菌活性有加強(qiáng)作用，Zn、 Fe、Cu離子抑制復(fù)配液的抑菌活性。

關(guān)鍵詞榆耳；天然復(fù)合防腐劑；理化穩(wěn)定性

中圖分類號(hào)S-03文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A文章編號(hào)0517-6611（2015）31-023-02

Study of Gloeostereum incarnatum in Natural Compound Preservative Physicochemical Stability

FENG Lei

（Heilongjiang Academy of Forestry Sciences， Harbin， Heilongjiang 150081）

Abstract [Objective] To determine physicochemical stability of antibacterial effect

of Gloeostereum incarnatum natural compound preservative.[Method] By using the thermal stability test， pH stability experiment， the influence of metal ions experiment， the physicochemical stability of Gloeostereum incarnatum natural compound preservative was determined.[Result] The results of Gloeostereum incarnatum natural antibacterial active ingredients in compound preservative has excellent heat resistance， 121 ℃ after 20 min still has good antibacterial activity， relative antibacterial rate is as high as 75% above. 25 ℃ to 100 ℃ bacteriostatic activity basically remain unchanged， when pH of 1 to 7 compound with liquid has good antibacterial activity， show that the distribution of fluid has good capability of pH tolerance， when pH greater than 8 bacteriostatic activity completely， can't tolerate alkali environment， Mg ion in metal ions on the distribution of liquid slightly bacteriostatic activity has strengthening effect， zinc liquid， Fe， Cu ion suppression of bacteriostatic activity.

Key words Gloeostereum incarnatum； Natural compound preservative； Physicochemical stability

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們生活水平的提高，食品工業(yè)得到大力發(fā)展。然而，各類食品的保鮮一直是一個(gè)亟待解決的重要問題[1]。食品防腐劑是一類能夠殺滅微生物或抑制其增殖，減輕食品在生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷售過程中因微生物而引起腐敗的食品添加劑。安全、高效、廣譜的天然食品防腐劑一直是近年來研究開發(fā)的重點(diǎn)，也是今后防腐劑發(fā)展的主要方向[2]。

當(dāng)前，對天然食品防腐劑的開發(fā)及抑菌機(jī)理研究已有廣泛深入的研究。近年來，從洋薄荷、香蕉皮、刺蒺藜、姜黃塊莖中提取多種抑菌物質(zhì)，并且與納米銀顆粒組合制成抑菌劑，應(yīng)用于醫(yī)療、食品等行業(yè)，同時(shí)對其抑菌機(jī)制進(jìn)行廣泛研究。人們發(fā)現(xiàn)其安全性、抗菌性強(qiáng)，已開發(fā)出多種復(fù)合天然防腐劑[3]。但是，人們對合成的復(fù)合防腐劑的穩(wěn)定性能關(guān)注較少，對在不同環(huán)境、不同狀態(tài)下的應(yīng)用對其防腐性能的影響所知甚少。筆者對復(fù)合防腐劑對溫度、pH和金屬離子的穩(wěn)定性進(jìn)行研究，為其后續(xù)的工業(yè)化應(yīng)用提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

1.1.1防腐劑。榆耳天然復(fù)合防腐劑（實(shí)驗(yàn)室制備），4 ℃保藏，備用。

1.1.2供試菌種。大腸桿菌（Escherichia coli）； 金黃色葡萄球菌（StapHylociccus aureus）。

1.1.3培養(yǎng)基。

1.1.3.1細(xì)菌搖瓶培養(yǎng)基。向1 L蒸餾水中加入牛肉膏5 g、葡萄糖5 g、蛋白胨10 g、 NaCl 5 g、酵母膏5 g，加熱溶解后調(diào)節(jié) pH 7.0～7.6，121 ℃滅菌 20 min，備用。

1.1.3.2雙層抑菌平板培養(yǎng)基。上層培養(yǎng)基為向1 L蒸餾水中加入牛肉膏5 g、葡萄糖5 g、蛋白胨10 g、 NaCl 5 g、酵母膏5 g、瓊脂7.5 g，加熱溶解后調(diào)節(jié) pH 7.0～7.6，121 ℃滅菌 20 min，備用；下層培養(yǎng)基為2%瓊脂的水溶液，即將20 g瓊脂粉加入到1 L蒸餾水中，加熱溶解至121 ℃，滅菌 20 min，備用。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1熱穩(wěn)定性試驗(yàn)。

取 1 ml榆耳復(fù)合防腐劑，分別于 -20、4、25、100、121 ℃ 5個(gè)溫度下保存 20 min后取出，在室溫下靜置 20 min，以濃度 2%Nisin為對照，分別以金黃色葡萄球菌和大腸桿菌為指示菌，采取杯碟法處理后于恒溫培養(yǎng)箱中37 ℃下培養(yǎng)24 h，待菌苔長好后記錄抑菌圈直徑，進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，取平均值。

1.2.2pH穩(wěn)定性試驗(yàn)。

取 1 ml 復(fù)合防腐劑 9 份，用1 mol/L NaOH 和 1 mol/L HCl分別調(diào)節(jié) pH至1、2、3、4、5、6、7、8、9，備用，再配制相應(yīng) pH的蒸餾水為空白對照，在每個(gè)平板上加入濃度2% Nisin為對照，分別以金黃色葡萄球菌和大腸桿菌為指示菌，采用杯碟法處理后于恒溫培養(yǎng)箱中37 ℃下培養(yǎng)24 h，待菌落長好后記錄抑菌圈直徑，進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，取平均值。

1.2.3金屬離子的影響試驗(yàn)。

取適量復(fù)配液，分別配制成1 ml含不同金屬離子（Mg2+、K+、Ca2+、Zn2+、Fe3+、Cu2+、Mn2+）、濃度為50 mmol/L 的混合溶液，以同濃度的金屬離子水溶液為空白對照，以濃度2%Nisin溶液為陽性對照，分別以金黃色葡萄球菌和大腸桿菌為指示菌，采用杯碟法處理后于恒溫培養(yǎng)箱中37 ℃下培養(yǎng)24 h，待菌苔長好后記錄抑菌圈直徑，進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，取平均值。

2結(jié)果與分析

2.1熱處理對復(fù)合防腐劑抑菌活性的影響

由圖1可知，復(fù)合防腐劑經(jīng)不同溫度處理后仍保持原有活性，在各種溫度處理下對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均有較高的活性。-20 ℃下有最高活性，121 ℃下20 min后仍具有較高活性，表明復(fù)合防腐劑抑菌活性具有較高的熱穩(wěn)定性。由此可知，該復(fù)配液具有良好的熱穩(wěn)定性，可以應(yīng)用在各種溫度環(huán)境中。這一結(jié)論在復(fù)配型防腐劑的開發(fā)應(yīng)用中具有很大意義。

2.2pH對復(fù)合防腐劑抑菌活性的影響

經(jīng)測定，復(fù)合防腐劑的 pH 約為 6.0。調(diào)節(jié)復(fù)合防腐劑的 pH后，測定抑菌活性。由圖2可知，當(dāng)pH從5到8，隨著 pH 的升高，防腐劑的抑菌活性呈降低趨勢；當(dāng) pH 大于 7時(shí)，抑菌率急劇降低；當(dāng) pH 為8和9時(shí)，無論對大腸桿菌還是金黃色葡萄球菌的抑菌活性幾乎喪失，但空白對照在pH 5～7之間其抑菌活性為0，最后逐漸上升。這可能是由于受堿的作用，菌體無法在堿性條件下存活，導(dǎo)致對照的抑菌活性上升。同時(shí)，在堿性條件下防腐劑的抑菌率也明顯降低，表明堿性條件在對菌體造成損傷的同時(shí)，也影響防腐劑的活性，將此時(shí)的復(fù)配液樣品 pH 重新調(diào)到 6.0 后，抑菌活性依然不能恢復(fù)。這可能是由于防腐劑中某些抑菌活性成分在堿性條件下變性或者耦合等，發(fā)生不可逆的失活，失去部分抑菌能力。當(dāng)pH<5時(shí)，隨著pH的越來越小，防腐劑對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌活性逐漸增加，pH為1時(shí)達(dá)到最大，對金黃色葡萄球菌的抑菌能力強(qiáng)于大腸桿菌。此時(shí)，空白對照的抑菌能力也隨著pH降低而顯著增加。這是因?yàn)檫^低的pH造成菌體死亡，表明隨著pH的降低，防腐劑抑菌活性的增加可能是防腐劑的抑菌活性成分與酸對菌體損傷共同作用的結(jié)果。而在pH 5～7時(shí)，此時(shí)空白對照對菌體沒有抑菌作用，而防腐劑有較高的抑菌活性。這個(gè)結(jié)果表明在過度的酸或堿條件下，菌體自身難以存活，此時(shí)防腐劑的抑菌作用不大。因此，在這樣的pH環(huán)境下無需添加防腐劑。但是，在菌體適宜存活的條件下，防腐劑的抑菌能力較強(qiáng)，可以抑制大部分細(xì)菌存活，因此此時(shí)應(yīng)用防腐劑能達(dá)到最好的效果。

2.3金屬離子對復(fù)合防腐劑抑菌活性的影響由圖3、4 可知，50 mmol/L Mg2+、K+、Ca2+、Mn2+等金屬離子水溶液對供試菌沒有抑菌活性，而Zn2+、 Fe3+、 Cu2+水溶液對供試菌有一定的抑菌活性。分別將不同金屬離子添加進(jìn)防腐劑，發(fā)現(xiàn)Mg2+、K+、Ca2+、Mn2+對復(fù)合防腐劑沒有顯著的影響，復(fù)合防腐劑的抑菌活性較穩(wěn)定。Zn2+、 Fe3+、 Cu2+能夠在一定程度上提高復(fù)合防腐劑對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌活性，但對不同菌的抑菌作用有不同的增效差異。由此可知，在不同金屬離子溶液中復(fù)合防腐劑的抑菌活性具有較好的穩(wěn)定性，可以將其應(yīng)用于多種環(huán)境中。

3結(jié)論與討論

隨著我國食品工業(yè)的日益發(fā)展，防腐劑作為一類主要的食品添加劑在食品工業(yè)中被廣泛應(yīng)用。目前，開發(fā)抗菌性強(qiáng)、安全無毒、適用性廣和性能穩(wěn)定的食品防腐劑是食品科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。目前，我國廣泛從天然植物、微生物提取天然抑菌活性物質(zhì)，開發(fā)天然防腐劑，有效改善防腐劑的適用性和穩(wěn)定性。

以榆耳天然復(fù)合防腐劑作為研究對象，以革蘭氏陽性菌代表菌金黃色葡萄球菌和革蘭氏陰性菌代表菌大腸桿菌為供試菌，筆者研究了抑菌的理化穩(wěn)定性。研究表明，該復(fù)配液中的抑菌活性成分都具有極好的耐熱性，121 ℃處理 20 min 后仍有良好的抑菌活性，相對抑菌率高達(dá)75%以上；25～100 ℃抑菌活性基本不變，在pH為1～7時(shí)復(fù)配液有較好的抑菌活性，說明該復(fù)配液有良好的pH耐受能力，當(dāng)pH大于8時(shí)抑菌活性完全喪失，不能耐受強(qiáng)堿的環(huán)境；金屬離子

中Mg離子略微對復(fù)配液抑菌活性有加強(qiáng)作用，Zn、 Fe、 Cu離子抑制復(fù)配液的抑菌活性。

參考文獻(xiàn)

[1] 肖素榮，李京東.天然食品防腐劑及其發(fā)展前景[J].中國食物與營養(yǎng)，2007（6）：30-33.

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