3 種常用防腐劑復配對巴哈利抑菌效果的影響

古麗帕麗·買明，白羽嘉，買熱姑·買買提，阿合胡·胡瑪爾別克，古麗米熱·熱合滿，熱合滿·艾拉

（1.新疆農業(yè)大學食品科學與藥學學院，新疆 烏魯木齊 830052；2.新疆農業(yè)大學作物學博士后流動站，新疆 烏魯木齊 830052；3.中國農業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院，北京 100083）

巴哈利也稱巴哈里、巴哈力，在新疆是每逢過年過節(jié)必定擺到餐桌上的美味佳肴，而且在新疆飲食文化中是一種特色食品。巴哈利原是俄羅斯族常吃的一種點心，也有人稱為黑蛋糕，屬于焙烤食品的一類。老化是烘焙產品在儲藏過程中發(fā)生的包括物理、化學和感官品質等綜合變化的復雜過程[1]。新制作的巴哈利內部組織結構松軟，口感良好且富有彈性。但是在儲藏期間，淀粉類食品會出現(xiàn)由軟變硬、組織結構松散粗糙、彈性以及特有風味消失的現(xiàn)象，這些現(xiàn)象統(tǒng)稱為淀粉質食品的老化[2]。巴哈利營養(yǎng)豐富，但容易變質發(fā)霉，嚴重影響其品質，縮短貨架期。

食物是人類生存的必需品。就目前而言，無毒或低毒、廣譜、高效的防腐劑是食品儲藏保鮮的首選[3-4]。食品防腐劑是用來防止食品因微生物而變質的物質[5]，其在食品運輸中起著重要的作用，能使食物在很長一段時間內不變質[6]。食品生產中按照防腐劑的來源主要分為化學合成防腐劑和天然防腐劑[7]?；瘜W防腐劑是指通過化學反應合成的防腐劑，主要是包括酸型、酯型和無機鹽防腐劑[8-9]。

在我國，食品生產中添加一定使用量的化學合成防腐劑，主要有脫氫醋酸鈉、山梨酸鉀、雙乙酸鈉、單辛酸甘油酯等[10]。食品防腐劑在改善食品的色、香、味、形，增加食品營養(yǎng)，改善食品質量和加工條件，防止食品變質，延長食品保質期等方面發(fā)揮著極其重要的作用。其殺菌機理主要是通過降低產品的水分活度或pH，或破壞微生物的生長或代謝系統(tǒng)的正常進行來抑制微生物的生長，從而延長產品的貨架期[11]。薛卓豪等[12]以冰皮豆沙月餅的菌落總數(shù)和霉菌總數(shù)作為評價指標，研究山梨酸鉀、丙酸鈉、脫氫乙酸鈉化學防腐劑以及殼聚糖蜂膠涂膜液對冰皮豆沙月餅的保鮮作用。結果發(fā)現(xiàn)，0.9 g/kg 丙酸鈉+0.12 g/kg 脫氫乙酸鈉+殼聚糖蜂膠涂膜液涂膜可以使冰皮豆沙月餅的保質期從20 d 提高到25 d。索標等[13]研究發(fā)現(xiàn)，低溫和單辛酸甘油酯對即食濕面中金黃色葡萄球菌的生長均有一定的抑制作用，且隨著溫度的降低和單辛酸甘油酯濃度的增高，這種抑制作用增大。周輝等[14]研究適用于西式里脊火腿中的復配防腐劑，結果表明，4種防腐保鮮劑對樣品菌落總數(shù)影響的主次順序為：乳酸鏈球菌素＞防腐劑A＞乳酸鈉＞雙乙酸鈉。

關于化學防腐保鮮劑的應用研究在國外主要集中使用山梨酸鈉、乳酸鈉、丙酸鈣及磷酸鹽的應用[15]。Degirmencioglu 等[16]采用氣調包裝結合山梨酸鉀對切片面包進行品質研究，發(fā)現(xiàn)添加0.3 g/kg 山梨酸鉀的切片面包貨架期最長，且比其他試驗組貨架期延長了7 d。Patterson 等[17]采用山梨酸鉀和乳酸處理結合真空包裝和氣體包裝（VCO2∶VN2=1∶9 或 2∶8）可以有效地延長雞胸和雞腿的貨架壽命。

為延長巴哈利貨架期，本研究以山梨酸鉀、雙乙酸鈉和脫氫乙酸鈉為防腐劑，進行單因素試驗，篩選最佳添加量，再進行上述3 種防腐劑的復配研究，以菌落總數(shù)為指標進行巴哈利抑菌效果比較試驗，選出最優(yōu)復配組合，以期為巴哈利的儲藏保鮮提供參考借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

鮮雞蛋、金西域特制一等小麥面粉，均為市售。

白砂糖，河北古松農副產品有限公司產品；植物油、黃油，益海嘉里集團產品；小蘇打、泡打粉，均為安琪酵母股份有限公司產品；糖漿，禹城市錦元溪食品有限公司產品。平板計數(shù)瓊脂（PCA），廣東環(huán)凱微生物科技有限公司產品；馬鈴薯葡萄糖瓊脂（PDA），杭州百思生物技術有限公司產品；雙乙酸鈉、山梨酸鉀、脫氫乙酸鈉，浙江一諾生物科技有限公司產品。包裝材料：PET+純鋁復合包裝袋，13 絲，市售。

1.1.2 儀器與設備

BRT-11J 型烘烤箱，101-E 型電熱鼓風干燥箱，DH3600Ⅱ型電熱恒溫培養(yǎng)箱，JH-SCA 型凈化工作臺，JB5374-91 型電子天平，F(xiàn)S300 型手動封口機，滅菌鍋、振蕩器等實驗室常用設備。

1.2 方法

1.2.1 巴哈利制作工藝流程

稱取雞蛋、白砂糖、糖漿攪打至糖完全溶解→加入植物油、黃油、防腐劑慢速攪勻→分2～3 次緩慢加入特一面粉、小蘇打、泡打粉，慢速攪勻→加入水，快速攪至順滑無顆粒→注?！局茰囟壬匣?50 ℃、底火140 ℃，時間40 min→凈化工作臺紫外燈滅菌30 min→冷卻至室溫→包裝

1.2.2 操作要點

（1）44 g 白砂糖、34 g 糖漿、50 g 全蛋液混合，打發(fā) 6～8 min，制成中間體A。

（2）將22 g 油添加到中間體A，低速攪打1 min，混合均勻，制成中間體B。若使用植物油和黃油（1∶1）混合物、純黃油或發(fā)酵黃油則需提前80 ℃融化。

（3）100 g 特一粉、3 g 小蘇打、3 g 泡打粉、防腐劑混合均勻；分3 次加入中間體B 中，緩慢攪拌均勻，并逐次加入60 mL 純凈水，制成中間體C。

（4）模具表面涂抹脫模油，注入65 g 中間體C，約占模具高度的2/3，用以防止巴哈利蛋糕在烘焙過程中溢出模具或塌陷，造成外觀不佳[18]。

（5）烤箱預熱 5 min，上火 140 ℃、底火 150 ℃，烤制40 min。

（6）烤制完成的巴哈利置于超凈工作臺吹風冷卻至室溫。

1.2.3 巴哈利的包裝方法

巴哈利的包裝均在超凈工作臺中進行，先將經高壓蒸汽鍋滅菌的鋁箔包裝袋和冷卻至室溫的巴哈利樣品用紫外殺菌30 min 左右，然后把巴哈利放入包裝袋中，每袋裝1 個，分裝結束后用75%精棉擦拭包裝口，用手動封口機封口，包裝好的產品置于25 ℃儲藏。

1.2.4 單因素試驗設計

按照“1.2.2”中的配方及工藝制作巴哈利，分別設置山梨酸鉀添加量為 0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 g/kg，雙乙酸鈉添加量為 0、1、2、3、4 g/kg，脫氫乙酸鈉添加量分別為 0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 g/kg，產品在 25 ℃下儲藏3 d 后，檢測其菌落總數(shù)，研究不同添加量防腐劑的抑菌效果。

1.2.5 最佳防腐劑復配組合篩選

防腐劑復配的使用量根據陳雪等[19]的方法并有所改動，按GB 2760—2014[20]規(guī)定，在糕點中防腐劑單獨使用時最大使用量為：山梨酸及其鉀鹽1.0 g/kg；脫氫乙酸鈉0.5 g/kg，雙乙酸鈉4.0 g/kg；同時按GB 2760—2014[20]附錄A（食品添加劑的使用規(guī)定）A.2 的規(guī)定，同一功能的食品添加劑（相同色澤著色劑、防腐劑、抗氧化劑）在混合使用時，各自用量占其最大使用量的比例之和不應超過1。因此，本試驗按照以上標準對山梨酸鉀、雙乙酸鈉和脫氫乙酸鈉進行復配處理，復配添加量等于各自用量占其最大使用量的比例之和等于1 進行添加。

1.2.6 微生物的測定

菌落總數(shù)和霉菌計數(shù)：按照GB 4789.2—2016[21]中的方法測定。無菌操作下取25 g 巴哈利，加入225 mL無菌水中，振蕩器振蕩15 min，再取1 mL 稀釋液加入9 mL 無菌水中，依次稀釋成 10-1、10-2、10-3、10-4、10-5、10-6倍稀釋液，分別取1 mL 稀釋液接種到平板計數(shù)瓊脂培養(yǎng)基上，每個處理3 次重復，置于恒溫培養(yǎng)箱中（36±1）℃培養(yǎng)（48±2）h，觀察并記錄，計數(shù)時肉眼觀察，必要時可用放大鏡，記錄各稀釋倍數(shù)下的菌落總數(shù)。依據GB 7099—2015[22]的規(guī)定，菌落總數(shù)≤105CFU/g。

霉菌計數(shù)：按照GB 4789.15—2016[23]中的方法測定。無菌操作下取25 g 巴哈利，加入225 mL 無菌水中，振蕩器振蕩15 min，再取1 mL 稀釋液加入9 mL無菌水中，依次稀釋成 10-1、10-2、10-3倍稀釋液，分別取1 mL 稀釋液接種到馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基上，每個處理3 次重復，置于恒溫培養(yǎng)箱中（28±1）℃培養(yǎng)5 d，觀察并記錄，計數(shù)時肉眼觀察，必要時可用放大鏡，記錄各稀釋倍數(shù)和相應的霉菌和酵母數(shù)。依據GB 7099—2015[22]，對于巴哈利熱加工蛋糕，霉菌總數(shù)≤150 CFU/g。

1.2.7 數(shù)據處理

采用Microsoft Office Excel 和Origin8.5 軟件進行數(shù)據處理和統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 山梨酸鉀對巴哈利菌落總數(shù)的影響

山梨酸與微生物酶系統(tǒng)中的巰基結合，破壞微生物的許多重要的酶，從而抑制微生物的生長[24]。由圖1可知，隨著山梨酸鉀添加量的增加，巴哈利的菌落總數(shù)呈先下降后平緩的趨勢。在25℃儲藏條件下儲藏3d，未添加山梨酸鉀的巴哈利菌落總數(shù)為5.22 lg(CFU/g)，而山梨酸鉀添加量為0.8 g/kg 時，其菌落總數(shù)為7 800 CFU/g。根據GB 7099—2015[22]中的規(guī)定，面包、糕點的菌落總數(shù)應在105CFU/g 以下，此時未添加山梨酸鉀的巴哈利菌落總數(shù)已超標。山梨酸鉀添加量達到0.8 g/kg 之后，再增加山梨酸鉀含量，對菌落總數(shù)的影響微弱。豆康寧等[25]發(fā)現(xiàn)，在面包中山梨酸鉀的添加范圍為0～0.134 g/100 g 時，山梨酸鉀的抑菌效果最好，與本研究結果相似。

圖1 山梨酸鉀添加量對巴哈利菌落總數(shù)的影響Fig.1 Effects of potassium sorbate additions on the total numbers of Bahali colonies

2.2 雙乙酸鈉對巴哈利菌落總數(shù)的影響

雙乙酸鈉中含有的乙酸分子與類脂化合物溶解性較好，能通過細胞壁使細胞內蛋白質變性而起到抑菌防腐作用[26]。由圖2 可知，隨著雙乙酸鈉添加量的增加，巴哈利的菌落總數(shù)逐漸下降，在添加量為2 g/kg 之后，巴哈利中的菌落總數(shù)趨于平緩，再增加雙乙酸鈉的含量，對巴哈利中的菌落總數(shù)的影響甚微。當雙乙酸鈉添加量超過2 g/kg 時，巴哈利的菌落總數(shù)符合GB 7099—2015[22]要求，且菌落總數(shù)較低。李鳳梅[27]也發(fā)現(xiàn)，蛋糕在常溫下的霉菌超標時間為14 d 時，雙乙酸鈉在普通面糊類蛋糕中的最佳防霉添加量為0.4%。張雨遷等[28]研究子長煎餅的保鮮方式發(fā)現(xiàn)，雙乙酸鈉對于新鮮面食中可能產生的黑曲毒、黃曲霉、黑根霉等有顯著抑制作用，甚至對李斯特菌、大腸桿菌等細菌也有抑制作用。

圖2 雙乙酸鈉添加量對巴哈利菌落總數(shù)的影響Fig.2 Effects of sodium diacetate additions on the total numbers of Bahali colonies

2.3 脫氫乙酸鈉對巴哈利菌落總數(shù)的影響

脫氫乙酸鈉是一種高效的防霉保鮮劑。如圖3 所示，隨著脫氫乙酸鈉添加量的增加，巴哈利的菌落總數(shù)呈下降趨勢。當脫氫乙酸鈉添加量大于0.4 g/kg時，巴哈利的菌落總數(shù)較低，且符合GB 7099—2015[22]的規(guī)定。

圖3 脫氫乙酸鈉添加量對巴哈利菌落總數(shù)的影響Fig.3 Effects of sodium dehydroacetate additions on the total numbers of Bahali colonies

2.4 3 種化學防腐劑的保鮮效果比較

通過單因素的試驗，確定3 種不同防腐劑單用時的最佳用量分別為：山梨酸鉀0.8 g/kg，雙乙酸鈉2.0 g/kg，脫氫乙酸鈉0.4 g/kg。圖4 為3 種防腐劑單獨使用時對巴哈利的保鮮效果比較，結果表明，山梨酸鉀對巴哈利菌落總數(shù)的抑制效果最好。圖中橫線表示菌落總數(shù)為105CFU/g，這是GB 7099—2015[22]的最低要求。空白對照在儲藏5 d 后已超標，而添加防腐劑以后，巴哈利的儲藏期都能超過5 d，添加雙乙酸鈉的巴哈利第10 天后菌落總數(shù)超過國家標準的最大限制，添加脫氫乙酸鈉和山梨酸鉀使巴哈利的菌落總數(shù)11 d 后超過國家標準。

圖4 3 種防腐劑對巴哈利菌落總數(shù)的影響Fig.4 Effects of three preservatives on the total numbers of Bahali colonies

2.5 復配化學防腐劑的抑菌效果

在食品保鮮中常采用多種防腐劑聯(lián)用，其對微生物抑制產生相互協(xié)調作用，增強防腐抑菌效果。3種防腐劑的復配設計如表1 所示，在25 ℃儲藏3 d 后，檢測菌落總數(shù)。

表1 3 種防腐劑的復配設計及結果Table 1 Compounds designs of three preservatives and their antibacterial results

由表1 可以看出，第7 組的抑菌效果最佳，即山梨酸鉀、雙乙酸鈉和脫氫乙酸鈉按25%∶25%∶50%的比例復配，即0.25 g/kg 山梨酸鉀+1 g/kg 雙乙酸鈉+0.25 g/kg 脫氫乙酸鈉，檢測到的菌落總數(shù)最少，此時防腐效果最好，大大優(yōu)于單一防腐劑。

2.6 驗證試驗結果

采用“2.5”中優(yōu)化的復配防腐劑配方（0.25 g/kg山梨酸鉀+1 g/kg 雙乙酸鈉+0.25 g/kg 脫氫乙酸鈉）制作巴哈利，成品在25 ℃條件下儲藏，定期檢測菌落總數(shù)及霉菌總數(shù)。如圖5 所示，巴哈利的菌落總數(shù)及霉菌總數(shù)隨著儲藏時間的延長呈上升趨勢，儲藏18 d時，菌落總數(shù)為5.15 lg(CFU/g)，超過國家標準的規(guī)定（5 lg（CFU/g）），即巴哈利已不宜食用。說明本試驗所使用的復配防腐劑方法可延長巴哈利的儲藏時間，復配防腐劑代替單一化學防腐劑明顯提高抑菌效果[29-30]，巴哈利保質期由10 d 增加到18 d。本試驗不同處理組樣品在其對應的儲藏期內，均未檢出大腸桿菌。

圖5 復配防腐劑對巴哈利的菌落和霉菌抑菌效果Fig.5 Bacteriostatic effects of compound preservatives on the total numbers of colonies and molds of Bahali

3 結論與討論

上述試驗結果表明，3 種化學防腐劑單一添加的最佳添加量分別為：山梨酸鉀0.8 g/kg，雙乙酸鈉2 g/kg，脫氫乙酸鈉0.4 g/kg；3 種化學防腐劑最佳復配比列為：0.25 g/kg 山梨酸鉀+1 g/kg 雙乙酸鈉+0.25 g/kg 脫氫乙酸鈉，抑菌效果大大優(yōu)于單一防腐劑；未添加防腐劑時巴哈利的儲藏時間為5 d，單一的防腐劑可以延長儲藏時間至10 d，使用復配防腐劑（0.25 g/kg 山梨酸鉀+1 g/kg 雙乙酸鈉+0.25 g/kg 脫氫乙酸鈉），可以使巴哈利的保質期從5 d 延長到18 d。