槐米飲料生物防腐的研究

吳彥瑩，孟秀梅，2，畢欣妍，曹 陽(yáng)，2，歐陽(yáng)蘭，張 蘭，2，尹 熠，焦云鵬，2，李 敏

（1.江蘇食品藥品職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇淮安 223003；2.江蘇食品加工工程技術(shù)研究開發(fā)中心，江蘇淮安 223003）

國(guó)槐樹未開放的花蕾為槐米，為藥食兩用原料[1-2]?；泵字泻悬S酮類成分，如蘆丁、皂甙等，具有維持及恢復(fù)毛細(xì)血管彈性、增強(qiáng)機(jī)體抵抗力的功效，同時(shí)還具有抗毒消炎、抗氧化等作用[3-4]。將槐米加工成飲料，富含多糖、蘆丁、維生素等物質(zhì)，能提供豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)方便人們的使用和攜帶。為了延長(zhǎng)槐米飲料的保質(zhì)期，通過(guò)加入天然生物物質(zhì)進(jìn)行防腐[5]，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性及保藏性。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

槐米，市售干槐米；蔗糖、檸檬酸、納他霉素、乳酸鏈球菌素、殼聚糖、山梨酸鉀，均為食品級(jí)；營(yíng)養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基、馬鈴薯培養(yǎng)基、月桂基硫酸鹽胰蛋白胨湯、煌綠乳糖膽鹽肉湯，均為化學(xué)純。

LDZX-50KHS型立式壓力蒸汽滅菌器，上海申安醫(yī)療器械廠產(chǎn)品；ZWY-2102型恒溫振蕩器，上海智城儀器制造有限公司產(chǎn)品；SW-CJ-2FD型垂直潔凈工作臺(tái)，江蘇通凈凈化設(shè)備有限公司產(chǎn)品；HH-6型電熱恒溫水浴槽，深圳聯(lián)美達(dá)科技有限公司產(chǎn)品；PL203型電子天平，梅特勒-托利多儀器設(shè)備有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 不同類型防腐劑對(duì)槐米飲料防腐效果的影響

目前，我國(guó)現(xiàn)行食品添加劑標(biāo)準(zhǔn)為GB 2760—2014。其中，采用納他霉素對(duì)飲料進(jìn)行防腐的最大使用量為0.30 g/kg，而乳酸鏈球菌素用于飲料防腐的最大使用量為0.20 g/kg。同時(shí)，檢索相關(guān)期刊資料，選擇納他霉素、乳酸鏈球菌素（Nisin）、殼聚糖的有效抑菌質(zhì)量濃度范圍[6-8]，設(shè)定乳酸鏈球菌素、納他霉素、殼聚糖的質(zhì)量濃度，設(shè)3組重復(fù)試驗(yàn)。在制備好的槐米飲料中按照設(shè)定量添加防腐劑，細(xì)菌菌落總數(shù)測(cè)定置于36℃培養(yǎng)箱中恒溫培養(yǎng)48 h，霉菌總數(shù)測(cè)定置于28℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)5 d[5，9]，檢測(cè)各組飲料的細(xì)菌總數(shù)和霉菌總數(shù)，確定最佳添加量。

不同防腐劑的添加量見表1。

表1 不同防腐劑的添加量

1.2.2 復(fù)合防腐劑對(duì)槐米飲料的防腐作用研究

根據(jù)單因素試驗(yàn)的結(jié)果，得出最佳質(zhì)量濃度，該質(zhì)量濃度下的槐米飲料有良好的感官性狀和較長(zhǎng)的保質(zhì)期。以這3種防腐劑的最佳質(zhì)量濃度為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行三因素三水平的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)（見表2），以槐米飲料在常溫25℃放置30 d時(shí)的細(xì)菌總數(shù)和霉菌總數(shù)為指標(biāo)，分析結(jié)果。

1.2.3 山梨酸鉀對(duì)槐米飲料的防腐作用研究

山梨酸鉀為常用防腐劑，可以添加到多種飲料中，因?yàn)樯嚼嫠徕浀奶砑涌梢砸种萍?xì)菌、霉菌的增長(zhǎng)，大大延長(zhǎng)了產(chǎn)品的保質(zhì)期，所以將山梨酸鉀作為對(duì)照組與復(fù)合防腐劑對(duì)比。山梨酸鉀添加量為0.15，0.30，0.45，0.60，0.75 g/L，對(duì)添加上述量的槐米飲料進(jìn)行細(xì)菌總數(shù)和霉菌總數(shù)測(cè)定，分析結(jié)果并與生物防腐劑指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同類型防腐劑對(duì)槐米飲料防腐效果的影響

2.1.1 納他霉素對(duì)飲料防腐效果的影響

在槐米飲料中，添加不同質(zhì)量濃度的納他霉素對(duì)槐米飲料進(jìn)行防腐。

納他霉素對(duì)飲料防腐效果的影響見圖1。

圖1 納他霉素對(duì)飲料防腐效果的影響

由圖1可知，在槐米飲料的保藏過(guò)程中，因?yàn)榧{他霉素只對(duì)真菌的生長(zhǎng)有抑制作用，所以當(dāng)納他霉素質(zhì)量濃度升高時(shí)霉菌總數(shù)下降。納他霉素質(zhì)量濃度大于0.20 g/L時(shí)，霉菌總數(shù)趨于平緩，納他霉素質(zhì)量濃度為0.30 g/L時(shí)，霉菌總數(shù)為3.6 CFU/mL，細(xì)菌總數(shù)相對(duì)平緩，于17 CFU/mL處波動(dòng)，不隨納他霉素的變化而改變。由于納他霉素質(zhì)量濃度達(dá)到0.20 g/L后線條下降趨于平緩，質(zhì)量濃度再增加引起成本上升，且抑菌效果趨于平緩。綜上考慮，選擇納他霉素質(zhì)量濃度0.15，0.20，0.25 g/L進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。

2.1.2 乳酸鏈球菌素對(duì)飲料防腐效果的影響

在槐米飲料中，添加不同質(zhì)量濃度的乳酸鏈球菌素對(duì)槐米飲料進(jìn)行防腐。

乳酸鏈球菌素對(duì)飲料中防腐效果的影響見圖2。

圖2 乳酸鏈球菌素對(duì)飲料中防腐效果的影響

由圖2可知，在槐米飲料的保藏過(guò)程中，乳酸鏈球菌素質(zhì)量濃度為0.15 g/L時(shí)細(xì)菌總數(shù)下降趨勢(shì)明顯，有效抑制了革蘭氏陽(yáng)性菌。當(dāng)其質(zhì)量濃度大于0.15 g/L時(shí)，細(xì)菌總數(shù)趨于平緩，所以質(zhì)量濃度大于0.15 g/L對(duì)槐米飲料的對(duì)細(xì)菌抑制增加不明顯。乳酸鏈球菌素對(duì)霉菌的抑制不如對(duì)細(xì)菌的抑制顯著，所以霉菌總數(shù)下降趨勢(shì)比較弱。當(dāng)質(zhì)量濃度達(dá)到0.15 g/L后，線條下降趨于平緩。綜上考慮，選擇乳酸鏈球菌素質(zhì)量濃度0.10，0.15，0.20 g/L進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。

2.1.3 殼聚糖對(duì)飲料防腐效果的影響

在槐米飲料中，添加不同質(zhì)量濃度的殼聚糖對(duì)槐米飲料進(jìn)行防腐。

殼聚糖對(duì)飲料防腐效果的影響見圖3。

圖3 殼聚糖對(duì)飲料防腐效果的影響

由圖3可知，在槐米飲料的保藏過(guò)程中，細(xì)菌總數(shù)和霉菌總數(shù)隨著殼聚糖質(zhì)量濃度的增加而減少。殼聚糖加入0.40 g/L，對(duì)細(xì)菌總數(shù)和霉菌總數(shù)的抑制最佳，此時(shí)細(xì)菌總數(shù)14.4 CFU/mL，霉菌總數(shù)2.7 CFU/mL。殼聚糖加入超過(guò)0.30 g/L以后非常黏稠，導(dǎo)致飲料感官品質(zhì)變差。綜上考慮，選擇殼聚糖0.25，0.30，0.35 g/L的3個(gè)水平進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。

2.2 復(fù)合防腐劑對(duì)槐米飲料的防腐結(jié)果

對(duì)照單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取單一防腐劑進(jìn)行正交試驗(yàn)，考查各因素水平對(duì)細(xì)菌和霉菌總數(shù)的影響，以確認(rèn)最好的防腐效果和方案。

復(fù)合防腐劑正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表2，復(fù)合防腐劑正交試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表2 復(fù)合防腐劑正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)/g·L-1

表3 復(fù)合防腐劑正交試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知，各防腐劑對(duì)菌落總數(shù)影響的重要性為殼聚糖>乳酸鏈球菌素（Nisin）>納他霉素，即影響最大的是殼聚糖，其次是乳酸鏈球菌素（Nisin），影響最小的是納他霉素。復(fù)合防腐劑的最優(yōu)條件組合為A2B2C2，即納他霉素質(zhì)量濃度為0.20 g/L，乳酸鏈球菌素（Nisin）質(zhì)量濃度為0.15 g/L，殼聚糖質(zhì)量濃度為0.30 g/L。

按照A2B2C2條件進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，重復(fù)3次取平均值，得到的菌落總數(shù)為4 CFU/mL，霉菌總數(shù)為0 CFU/mL，加速試驗(yàn)顯示其在9個(gè)月的貨架期內(nèi)菌落指標(biāo)均未超出植物飲料標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 山梨酸鉀添加量對(duì)飲料中細(xì)菌與霉菌總數(shù)的影響

山梨酸鉀不同添加量的細(xì)菌總數(shù)和霉菌總數(shù)見圖4。

由圖4可知，在槐米飲料的保藏過(guò)程中，細(xì)菌總數(shù)和霉菌總數(shù)隨著山梨酸鉀質(zhì)量濃度的增加而減少。當(dāng)山梨酸鉀質(zhì)量濃度為0.75 g/L時(shí)，細(xì)菌與霉菌總數(shù)達(dá)到最低，分別是14 CFU/mL和2.8 CFU/mL。

圖4 山梨酸鉀不同添加量的細(xì)菌總數(shù)和霉菌總數(shù)

復(fù)合防腐劑的質(zhì)量濃度為0.65 g/L與山梨酸鉀0.75 g/L時(shí)相比，菌落總數(shù)和霉菌總數(shù)菌低于高質(zhì)量濃度的山梨酸鉀，適用于槐米飲料的防腐。

3 結(jié)論

槐米飲料在常溫25℃放置30 d時(shí)的細(xì)菌總數(shù)為指標(biāo)，分析結(jié)果得到復(fù)合防腐劑的最優(yōu)條件組合為納他霉素質(zhì)量濃度0.20 g/L，乳酸鏈球菌素（Nisin）質(zhì)量濃度0.15 g/L，殼聚糖質(zhì)量濃度0.30 g/L，在此條件下細(xì)菌總數(shù)4 CFU/mL，霉菌總數(shù)為0 CFU/mL，抑菌作用最強(qiáng)，且感官品質(zhì)較好，風(fēng)味俱佳，加速試驗(yàn)顯示其在9個(gè)月的貨架期內(nèi)菌落指標(biāo)均未超出植物飲料標(biāo)準(zhǔn)。生物復(fù)合防腐劑量為0.65 g/L與0.75 g/L的山梨酸鉀質(zhì)量濃度相比，細(xì)菌總數(shù)和霉菌總數(shù)均低于山梨酸鉀防腐的飲料數(shù)值，有效地起到了抑菌效果，且用量低于山梨酸鉀，具有潛在的推廣應(yīng)用價(jià)值。