響應(yīng)面法優(yōu)化洋蔥漿馕中復(fù)配防腐劑的配方

古麗乃再爾·斯熱依力，黃文書, ，阿麗旦·蘇力唐麥麥提，馮作山，阿衣古麗·阿力木,

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊 830052；2.新疆果品采后科學(xué)與技術(shù)重點實驗室，新疆烏魯木齊 830052）

馕一般是以小麥面粉，玉米面粉或高粱面粉為原料，再加少許鹽、水和酵母，發(fā)酵后將面團(tuán)搟制餅狀馕胚，并用馕針在馕胚印上特殊花紋，撒上芝麻，貼在馕坑坑壁上烘烤而成的圓形烤餅，其具有色澤金黃，酥脆可口等特點[1]。但由于馕的營養(yǎng)價值較豐富、水分含量較高，使其容易發(fā)霉變質(zhì)，貨架期縮短。尤其是在夏秋季高溫高濕條件下，馕在6～7 d 內(nèi)就會長霉，失去食用價值和商業(yè)價值，通過添加食品防腐劑可以延長馕的貨架期[2]。

目前，大部分食品防腐劑屬于化學(xué)防腐劑，有一定的毒性，在食品中過量或者長期使用會對人體的健康造成一定的損害[3-4]。使用單一防腐劑防腐效果有限，多種防腐劑的復(fù)配可以起到協(xié)同增效的作用[5]。目前有關(guān)面制品防腐劑的研究主要集中在山梨酸鉀、脫氫醋酸鈉、丙酸鈣、雙乙酸鈉、納他霉素等[6-8]，由于不同防腐劑對微生物作用效果不同，當(dāng)幾種復(fù)配使用時，在抑菌效果可互補，起到協(xié)同增效作用。張攀先等[9]研究了常用化學(xué)防腐劑脫氫乙酸鈉、丙酸鈉和乳酸鏈球菌素對蛋糕的抑菌效果，并發(fā)現(xiàn)乳酸鏈球菌素、脫氫乙酸鈉、丙酸鈉添加量分別為0.2、0.25、0.3 g/kg 時能夠有效的抑制蛋糕中微生物的生長繁殖。李柯欣研究發(fā)現(xiàn)，納他霉素和山梨酸鉀的復(fù)配使用時，能很好的抑制細(xì)菌真菌的生長，可使月餅貨架期延長至60 d 以上[10]。覃平[11]研究發(fā)現(xiàn)，納他霉素濃度0.4 g/kg 和山梨酸鉀8 g/kg 復(fù)配使用時，對真菌細(xì)菌都有明顯的抑制作用，并對焙烤食品有最好的防腐效果。邵源[12]通過單因素和正交實驗發(fā)現(xiàn)，脫氫乙酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.015%，丙酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%，抗壞血酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.18%時，饅頭的貨架期能延長至80 h。而雙乙酸鈉[13]、脫氫乙酸鈉[14-15]和外控型保鮮劑的復(fù)配未見報道。

本實驗研究不同食品防腐劑和外控型保鮮劑對洋蔥漿馕菌落總數(shù)和pH 的影響，對洋蔥漿馕復(fù)合防腐劑進(jìn)行優(yōu)化，得到復(fù)配防腐劑的配方，為開發(fā)產(chǎn)品復(fù)配防腐劑的選擇和添加量的優(yōu)化提供一定的參考，為延長馕的貨架期為提供新思路。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

天山牌小麥粉 新疆天山面粉有限責(zé)任公司；加碘精制鹽 新疆鹽湖制鹽有限責(zé)任公司；純正白糖烏魯木齊市同得利商貿(mào)有限公司；燕子即發(fā)酵母樂斯福明光有限公司；菜籽油 中糧昌吉糧油工業(yè)有限公司；白皮圓蔥、PP/PET 包裝袋 市售；山梨酸鉀、丙酸鈣、脫氫乙酸鈉（均食品級） 浙江一諾生物科技有限公司；雙乙酸鈉（食品級） 英博生物科技有限公司；外控型保鮮劑 廣東廣益科技實業(yè)有限公司；氯化鈉（分析純） 天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司；平板計數(shù)瓊脂（PCA）、孟加拉紅瓊脂 青島高科技工業(yè)園海博生物技術(shù)有限公司。

TP-A500 型電子分析天平 福州華志科學(xué)儀器有限公司；LLJ-B12C8 型打漿機 小熊電器股份有限公司；H20F 立式雙速和面機 廣東力豐機制造有限公司；電馕坑 新疆想象環(huán)?？萍脊?；ME204/02型電子分析天平、FE20 型實驗室pH 計 上海市梅特勒-托利多儀器有限公司；真空封口機 永康市諾邦富貿(mào)易有限公司；JH-SCA 型凈化工作臺、MHP-250 型智能霉菌培養(yǎng)箱 上海鴻都電子科技有限公司；XMTD-4000 型電熱恒溫水浴鍋 北京市永光明醫(yī)療儀器廠；DHP-9162 型電熱恒溫培養(yǎng)箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司；LDZX-50KB 型高壓蒸汽滅菌鍋 上海申安醫(yī)療器械廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 洋蔥漿馕的工藝流程及操作要點 洋蔥漿馕的制作基本配方為小麥粉1000 g，食鹽18 g，白糖30g，酵母5 g，植物油24 g，洋蔥漿270 g，溫水300 g。

馕的工藝流程：原料→活化酵母→面團(tuán)制作→醒發(fā)→面團(tuán)分割→揉勻滾圓→醒發(fā)滾圓→成型（馕坯）→印花紋（打馕針）→烘烤→冷卻和包裝。

操作要點：a.洋蔥漿制備：將洋蔥去皮，洗凈，切片，用打漿機來打漿，備用；b.原料：將小麥面粉，食鹽，白砂糖，酵母，植物油，洋蔥漿，水和改良劑準(zhǔn)確稱取；c.活化酵母：將酵母加入30 ℃溫水中活化；d.面團(tuán)制作：按照基本配方將小麥粉、食鹽、白砂糖混合加入和面機中均勻攪拌。然后將活化好的酵母溶液、植物油、洋蔥漿和水加入到和面機，并攪拌至面團(tuán)揉出筋膜為止；e.醒發(fā)：待面團(tuán)軟硬適度，將其放在室溫中（28～30 ℃），持續(xù)2 h。待其發(fā)酵至原體積2 倍時取出；f.面團(tuán)分割：面團(tuán)醒發(fā)好后，取出排氣，面團(tuán)分割成自己需要的重量；g.揉勻滾圓：反復(fù)多次搓揉面團(tuán)，排出發(fā)酵產(chǎn)生的氣體、揉勻、揉透、至表面光滑。在揉面時講究揉勻，這種馕吃起來才有勁，也不會松散；h.醒發(fā)滾圓：將揉搓成的面團(tuán)滾圓在面板上，并蓋保鮮膜，放溫暖處發(fā)酵30 min；i.成型：先用搟面杖將發(fā)酵面團(tuán)搟壓成圓餅狀，然后用手抻成中間薄四周厚的形狀，可以根據(jù)需求做不同形狀馕坯；j.印花紋：用馕針在馕坯上打出均勻的花紋，戳花紋在入馕坑前，要戳透，不然馕坯在馕坑里會鼓起來；k.烘烤：先將電馕坑提前預(yù)熱至200 ℃。然后成型的馕坯放入電馕坑中烤制10～15 min；l.冷卻和包裝：馕烘烤完畢，冷卻2 h，即可包裝成品。

1.2.2 馕樣處理 根據(jù)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，本試驗共選取了山梨酸鉀、雙乙酸鈉、丙酸鈣、脫氫乙酸鈉4 種食品防腐劑和1 種外控型保鮮劑這5 種處理組用于洋蔥漿馕的防腐保鮮。4 種不同添加量的防腐劑分別稱?。ㄒ悦娣蹫榛鶞?zhǔn)，全文同），并加入到和面用水中，按照1.2.1 的方法烤制成洋蔥漿馕，外控型保鮮劑則采用直接添加的方式。以上5 組馕樣品烤制成的馕置于使用75%酒精擦拭的工作臺上，冷卻2 h，最后裝到在超凈工作臺中紫外照射30 min 的PP/PET 包裝袋，每袋裝一個完整的洋蔥漿馕（200±20 g），分裝結(jié)束后使用自動封口機來進(jìn)行包裝（包裝時用75%精棉擦拭包裝口），以未加任何食品防腐劑的馕為對照。馕放置于27～30 ℃的條件下貯藏5 d 后進(jìn)行測定菌落總數(shù)，重復(fù)3次，結(jié)果取平均值。

1.2.3 微生物的測定 洋蔥漿馕菌落總數(shù)測定：參照GB 4789.2-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗菌落總數(shù)測定》[16]進(jìn)行測定。

洋蔥漿馕霉菌計數(shù)：參照GB 4789.15-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗霉菌和酵母計數(shù)》[17]進(jìn)行測定。

1.2.4 洋蔥漿馕pH 的測定 參考周文利[18]的方法進(jìn)行測定，將洋蔥漿馕磨碎后混合均勻，然后稱取10 g 馕樣品置于90 mL 新煮沸并冷卻的蒸餾水中，充分?jǐn)嚢? min 使其均勻混合，靜置10 min 后測定其pH。

1.2.5 單因素實驗 根據(jù)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，本試驗選取了山梨酸鉀、雙乙酸鈉、丙酸鈣、脫氫乙酸鈉這4 種食品防腐劑和酒精片用于洋蔥漿馕的防腐保鮮，以菌落總數(shù)和pH 為評價指標(biāo)，各防腐劑的濃度分別按國標(biāo)限量的0%、20%、40%、60%、80%、100%（不添加其他食品防腐劑）和保鮮卡添加量1～2 片/200 g 添加，所制備洋蔥漿馕在室溫（25±2 ℃）貯藏6 d 后，檢測洋蔥漿馕的菌落總數(shù)和pH。

1.2.6 復(fù)合防腐劑配方優(yōu)選響應(yīng)面試驗設(shè)計 在單因素實驗的基礎(chǔ)上，以雙乙酸鈉（A）、脫氫乙酸鈉（B）和保鮮卡（C）三種防腐劑進(jìn)行復(fù)合防腐劑的配方。我國規(guī)定面包、糕點中雙乙酸鈉最大使用量為4 g/kg（占限量100%），脫氫乙酸鈉最大使用量為0.5 g/kg（占限量100%），保鮮卡不限量[19]；同一功能食品添加劑在混合使用時，各自用量占其最大使用量的比例之和不應(yīng)超過1[19]。依據(jù)上述原則，設(shè)定雙乙酸鈉和脫氫乙酸鈉用量的高水平分別為2 和0.25 g/kg（均為占限量50%），依據(jù)預(yù)實驗結(jié)果設(shè)定保鮮卡高水平為2 片/200 g，進(jìn)行Box-Behnken 試驗設(shè)計，以菌落總數(shù)為響應(yīng)值，優(yōu)選復(fù)合防腐劑配方。響應(yīng)面試驗設(shè)計因素與水平見表1。

表1 響應(yīng)面試驗設(shè)計因素與水平Table 1 Response surface test design factors and levels

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用 Excel、Origin 2019b、SPSS 20.0、Design-Expert.V8.0.6.1 等軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、作圖、顯著性分析與統(tǒng)計處理、響應(yīng)面分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同防腐劑對洋蔥漿馕菌落總數(shù)及pH 的影響

2.1.1 不同添加量的山梨酸鉀對洋蔥漿馕菌落總數(shù)及pH 的影響 山梨酸鉀是結(jié)晶粉末，無色，屬于酸性食品防腐劑，易溶于乙醇，并難溶于水，屬于一種毒性最低的防腐劑[19-20]。山梨酸鉀在pH5～6 的環(huán)境中抑菌防腐效果更佳。雖然它的溶解性比較好，但價格是比較高。因此，當(dāng)山梨酸鉀應(yīng)用時，還需要綜合考慮其價格[21-22]。不同添加量的山梨酸鉀對洋蔥漿馕菌落總數(shù)和pH 的影響見圖1。

圖1 不同添加量的山梨酸鉀對洋蔥漿馕菌落總數(shù)和pH 的影響Fig.1 Effects of different amounts of potassium sorbate on the total number of colonies and pH of onion pulp Nang

由圖1可知，隨著山梨酸鉀添加量的增大，洋蔥漿馕的pH 呈顯著上升的趨勢（P＜0.05），其原因可能是山梨酸鉀的水溶液偏堿性，山梨酸鉀的添加量增大導(dǎo)致濃度的增大，從而產(chǎn)品的pH 呈升高的趨勢。當(dāng)山梨酸鉀的添加量為限量的80%和100%時，洋蔥漿馕的pH 差異不顯著（P＞0.05）；隨著山梨酸鉀添加量的增大，洋蔥漿馕的菌落總數(shù)呈降低的趨勢（P＜0.05），其抑菌機理是山梨酸鉀能抑制檸檬酸循環(huán)中的某些酶的活力，也會干擾細(xì)胞壁、蛋白質(zhì)、RNA和DNA 的合成，干擾膜電位，通過產(chǎn)生游離山梨酸，山梨酸通過與微生物酶系統(tǒng)中的巰基相結(jié)合，破壞微生物細(xì)胞中許多重要酶系作用，從而抑制霉菌，酵母菌等細(xì)菌的生長，這與荊亞玲等的研究結(jié)果相一致[21]。結(jié)合菌落總數(shù)和pH，山梨酸鉀添加量為限量的80%為最佳。山梨酸鉀添加量為限量的0%和80%洋蔥漿馕隨貯藏時間的菌落總數(shù)變化對比見圖2。

如圖2所示，圖中橫線表示菌落總數(shù)為105CFU/g，國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定面包糕點類面制品的菌落總數(shù)不能超過105CFU/g[23]，未加山梨酸鉀洋蔥漿馕的菌落總數(shù)第6 d 超標(biāo)，添加山梨酸鉀的洋蔥漿馕的菌落總數(shù)第9 d 超標(biāo)。但是隨著貯藏時間的延長，加入山梨酸鉀的洋蔥漿馕菌落總數(shù)變化與對照組相差不大，說明對馕的抑菌效果不明顯。所以不作為響應(yīng)面試驗的考察因素。

圖2 對比添加量為0%和80%山梨酸鉀洋蔥漿馕隨貯藏時間的菌落總數(shù)變化Fig.2 Comparison of the total number of colonies of onion paste Nang with 0% and 80% potassium sorbate added with storage time

2.1.2 不同添加量的雙乙酸鈉對洋蔥漿馕菌落總數(shù)及pH 的影響 雙乙酸鈉為乙酸鈉和乙酸的分子復(fù)合物，是白色吸濕性結(jié)晶狀固體，帶有醋酸氣味，易吸濕，極易溶于水，10%水溶液的pH 為4.5～5.0[24]。雙乙酸鈉能有效地抑制真菌、霉菌、細(xì)菌等菌類的生長繁殖[24]。不同添加量的雙乙酸鈉對洋蔥漿馕菌落總數(shù)和pH 的影響見圖3。

圖3 不同添加量的雙乙酸鈉對洋蔥漿馕菌落總數(shù)和pH 的影響Fig.3 Effects of different amounts of sodium diacetate on the total number of colonies and pH of onion pulp Nang

圖3可知，隨著雙乙酸鈉添加量的增大，洋蔥漿馕的pH 呈顯著下降的趨勢（P＜0.05），洋蔥漿馕的菌落總數(shù)呈現(xiàn)顯著減小的趨勢（P＜0.05），當(dāng)添加量大于限量的20%時，洋蔥漿馕的菌落總數(shù)均下降顯著（P＜0.05），添加量為限量的60%時，樣品的菌落總數(shù)最小，抑菌效果最好，添加量為限量的80 %時的菌落總數(shù)略有上升但與添加限量的40%、60%和80%時的差異不顯著（P＞0.05）。其抑菌機理是雙乙酸鈉產(chǎn)生的乙酸能滲入霉菌組織的細(xì)胞壁，干擾細(xì)胞內(nèi)各種酶的體系而產(chǎn)生作用，使細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)變性，且改變細(xì)胞形態(tài)和結(jié)構(gòu)，抑制微生物生長繁殖，從而起到抗菌防腐的作用[24]，這與徐梅等人的研究結(jié)果相一致[25]。結(jié)合菌落總數(shù)和pH，雙乙酸鈉添加量為限量的60%為最佳。雙乙酸鈉添加量為限量的0%和60%洋蔥漿馕隨貯藏時間的菌落總數(shù)變化對比見圖4。

圖4 對比添加量為0%和60%雙乙酸鈉洋蔥漿馕隨貯藏時間的菌落總數(shù)變化Fig.4 Compare the changes of the total number of colonies of 0% and 60% sodium diacetate onion pulp Nang with storage time

如圖4所示，未加雙乙酸鈉洋蔥漿馕的菌落總數(shù)第6 d 超標(biāo)，添加雙乙酸鈉的洋蔥漿馕的菌落總數(shù)第12 d 超標(biāo)，隨著貯藏時間的增加，加入雙乙酸鈉的洋蔥漿馕菌落總數(shù)變化與對照組相差大，說明其對馕的抑菌的效果很明顯。所以作為響應(yīng)面試驗的考查因素。

2.1.3 不同添加量的丙酸鈣對洋蔥漿馕菌落總數(shù)及pH 的影響 丙酸鈣是白色的顆?；蚍勰兹苡谒?，水溶液pH 為8～10，對人體幾乎無毒性的防腐劑。丙酸鈣屬于酸性防腐劑，在酸性條件下產(chǎn)生的游離丙酸而抑制霉菌的生長，且其抑菌效果受pH 的影響[26]。不同添加量的丙酸鈣對洋蔥漿馕菌落總數(shù)和pH 的影響見圖5。

圖5 不同添加量的丙酸鈣對洋蔥漿馕菌落總數(shù)和pH 的影響Fig.5 Effects of different amounts of calcium propionate on the total number of colonies and pH of onion pulp Nang

圖5可知，隨著丙酸鈣添加量的增大，洋蔥漿馕的pH 呈顯著上升的趨勢（P＜0.05），其原因可能是由于丙酸鈣的水溶液呈堿性，丙酸鈣的添加量增大導(dǎo)致濃度的增大，從而使產(chǎn)品pH 呈升高的趨勢。隨著丙酸鈣添加量的增大，洋蔥漿馕的菌落總數(shù)呈現(xiàn)顯著減小的趨勢（P＜0.05），添加量為限量的80%時，樣品的菌落總數(shù)最小，抑菌效果最好，但添加量限量的60%、80%和100%時的差異不顯著（P＞0.05）。其原因是丙酸鈣通過酸化細(xì)胞質(zhì)和使細(xì)胞膜質(zhì)子梯度失去穩(wěn)定性而發(fā)揮抑菌作用[27]。結(jié)合菌落總數(shù)和pH，丙酸鈣添加量為限量的60%為最佳。丙酸鈣添加量為限量的0%和60%洋蔥漿馕隨貯藏時間的菌落總數(shù)變化對比見圖6。

圖6 對比添加量為0%和60%丙酸鈣洋蔥漿馕隨貯藏時間的菌落總數(shù)變化Fig.6 Comparison of the total number of colonies of onion paste Nang with 0% and 60% calcium propionate added with storage time

如圖6所示，未加丙酸鈣洋蔥漿馕的菌落總數(shù)第6 d 超標(biāo)，添加丙酸鈣的洋蔥漿馕的菌落總數(shù)第9 d超標(biāo)，但是隨著貯藏時間的延長，洋蔥漿馕菌落總數(shù)發(fā)生不良改變，菌落總數(shù)相比對照組有所上升，對馕的抑菌無優(yōu)化效果，所以不作為響應(yīng)面試驗的考查因素。

2.1.4 不同添加量的脫氫乙酸鈉對洋蔥漿馕菌落總數(shù)及pH 的影響 脫氫乙酸鈉是結(jié)晶粉末，無毒，無臭，無色，易溶于水，呈中性或微堿性[28]。在烘焙食品中應(yīng)用廣泛的防腐劑之一，抑菌能力在食品pH4～8范圍內(nèi)較強[29]。不同添加量的脫氫乙酸鈉對洋蔥漿馕菌落總數(shù)和pH 的影響見圖7。

由圖7可知，隨著脫氫乙酸鈉添加量的增大，洋蔥漿馕的pH 呈顯著升高的趨勢（P＜0.05），其原因可能是脫氫乙酸鈉的水溶液呈中性或微堿性，從而導(dǎo)致了pH 的增大，pH 隨著脫氫乙酸鈉的添加量增大也增大。隨著雙乙酸鈉添加量的增大，洋蔥漿馕的菌落總數(shù)呈現(xiàn)顯著減小的趨勢（P＜0.05），當(dāng)添加量為限量的40%、60%時，洋蔥漿馕的菌落總數(shù)逐漸降低，但無顯著差異（P＞0.05），添加量為限量的80%時，樣品的菌落總數(shù)最小，說明該添加量抑菌效果最好，添加量為限量的100%時的菌落總數(shù)略有上升，但與限量的80%的差異不顯著（P＞0.05）。其抑菌機理是脫氫乙酸鈉通過中和細(xì)胞膜的電化學(xué)梯度以及使細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)變性，由三羰基甲烷結(jié)構(gòu)與金屬離子發(fā)生螯合作用，破壞微生物的酶系、從而抑制酵母菌、腐敗菌、霉菌的生長[30]。結(jié)合菌落總數(shù)和pH，脫氫乙酸鈉添加量為限量的80%為最佳。脫氫乙酸鈉添加量為限量的0%和80%洋蔥漿馕隨貯藏時間的菌落總數(shù)變化對比見圖8。

如圖8所示，未加脫氫乙酸鈉洋蔥漿馕菌落總數(shù)第6 d 超標(biāo)，添加脫氫乙酸鈉的洋蔥漿馕的菌落總數(shù)第15 d 超標(biāo)，隨著貯藏時間的增加，加入脫氫乙酸鈉的洋蔥漿馕菌落總數(shù)變化與對照組相差大，說明其對馕的抑菌效果很明顯。所以作為響應(yīng)面試驗的考查因素。

2.1.5 不同添加量的外控型保鮮劑對洋蔥漿馕菌落總數(shù)及pH 的影響 外控型保鮮劑是以食用酒精和檸檬酸混合藥液為保鮮主劑，采用復(fù)合紙塑片為載體而制成的小紙片，具有高效防霉抗菌，無毒無害的一種新鮮的食品保鮮劑，簡稱酒精片，單位為g/片。不同添加量的外控型保鮮劑對洋蔥漿馕菌落總數(shù)和pH 的影響見圖9。

圖9可知，隨著外控型保鮮劑添加量的增大，洋蔥漿馕的pH 和菌落總數(shù)呈顯著降低的趨勢（P＜0.05）。洋蔥漿馕添加1 片/200 g、1 片/200 g 外控型保鮮劑抑菌效果比未加明顯，其原因是在貯藏期間按預(yù)設(shè)速度緩慢揮發(fā)酒精片中的保鮮液體，包裝袋緩慢充滿混合氣，且吸附食品中的水分，最終達(dá)到袋內(nèi)氣體飽和，從而起到抑制霉菌，腐敗菌的滋生，殺滅細(xì)菌，從而達(dá)到良好的抑菌效果[31]。2 片/200 g 外控型保鮮劑抑菌效果比1 片/200 g 較好，但是口感較差，其原因是由于外控型保鮮劑的添加量過多，略有酒精味，從而導(dǎo)致了口感的下降。因此，綜合考慮較適的酒精片的添加量為1 片/200 g。隨貯藏時間的增加，脫氫乙酸鈉添加量為未加和1 片/200 g 酒精片洋蔥漿馕隨貯藏時間的菌落總數(shù)變化對比見圖10。

圖9 不同添加量的酒精片對洋蔥漿馕菌落總數(shù)和pH 的影響Fig.9 Effects of different amounts of alcohol tablets on the total number of colonies and pH of onion pulp Nang

圖10 對比未加和1 片/200 g 酒精片洋蔥漿馕隨貯藏時間的菌落總數(shù)變化Fig.10 Changes of total bacterial count of onion paste Nang without and 1 piece/200 g alcohol slice with storage time

如圖10所示，未加酒精片洋蔥漿馕的菌落總數(shù)第6 d 超標(biāo)，添加1 片/200 g 酒精片洋蔥漿馕的菌落總數(shù)第18 d 超標(biāo)，隨著貯藏時間的增加，加入酒精片的洋蔥漿馕菌落總數(shù)變化與對照組相差大，說明酒精片對馕的抑菌效果很明顯。所以作為響應(yīng)面試驗的考查因素。

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗結(jié)果

2.2.1 Box-Behnken 試驗設(shè)計及結(jié)果 用Design-Expert 8.05 軟件進(jìn)行試驗設(shè)計和數(shù)據(jù)處理。按照試驗方法處理馕樣，測定菌落總數(shù)。菌落總數(shù)響應(yīng)面試驗設(shè)計與結(jié)果見表2。

表2 響應(yīng)面試驗設(shè)計與結(jié)果Table 2 Response surface analysis test results

2.2.2 模型的建立及方差分析 選擇菌落總數(shù)為響應(yīng)值，使用軟件Design-Expert.V8.0.6.1 分析得到3種食品防腐劑對菌落總數(shù)的二次多元回歸擬合預(yù)測模型方程：

由表3可知，建立的菌落總數(shù)回歸模型中的F=40.22，P＜0.0001，表明該二次方程模型達(dá)到極顯著水平；失擬項P=0.1249＞0.05，說明失擬項差異不顯著，因此，該模型的擬合程度比較好，試驗?zāi)Ｐ秃侠?。方程決定系數(shù)R2=0.9810，R2Adj=0.9566，說明方程能解釋95.66%的響應(yīng)值變化，擬合程度較好。變異系數(shù)為1.43%，表明模型可信度較高；R2Pred=0.7708與R2Adj=0.9566 合理一致；精密度為17.80，精密度值大于4.0 視為合理；因此，可以用該方程推測試驗結(jié)果。由F值大小可推斷3 個因素對菌落總數(shù)影響的主次順序為：C＞B＞A，即外控型保鮮劑添加量＞脫氫乙酸鈉添加量＞雙乙酸鈉添加量。

2.2.3 單因素效應(yīng)分析 采用降維分析法進(jìn)行單因素效應(yīng)分析，即將回歸方程中的兩個因素固定在零水平，分別得到3 個因素的單因素模型如下：

根據(jù)以上方程得到各因素的單因素軌跡見圖11。

圖11 單因素軌跡圖Fig.11 Perturbation of single factors

單因素軌跡圖曲線表示各個因素改變對響應(yīng)值的影響趨勢，曲線彎曲程度越大表明該因素對響應(yīng)值的影響越強烈，反之影響越弱[32]。由圖11 可看出菌落總數(shù)隨著雙乙酸鈉，脫氫乙酸鈉和外控型保鮮劑添加量的增加而呈先下降后緩慢增大的趨勢，各因素在0～1 水平間對菌落總數(shù)的影響均存在極小值。曲線的彎曲程度為C＞B＞A，表明外控型保鮮劑添加量對菌落總數(shù)的影響最大，脫氫乙酸鈉影響次之，雙乙酸鈉影響最小，與方差分析結(jié)果一致。

2.2.4 因素交互效應(yīng)分析 由響應(yīng)面回歸模型方差分析結(jié)果可知，交互項AB 和AC 對菌落總數(shù)存在顯著作用，交互項BC 對菌落總數(shù)不存在顯著作用，為考察其交互效應(yīng)，采用降維分析得回歸方程如下：

各因素對響應(yīng)值影響的大小由響應(yīng)面圖坡度的大小來確定[33]。圖12a 中，雙乙酸鈉添加量與脫氫乙酸鈉添加量的交互作用等高線趨近橢圓，表明兩者存在交互作用；當(dāng)雙乙酸鈉添加量1.5 g/kg 左右和脫氫乙酸鈉0.156 g/kg 左右時，菌落總數(shù)是最小值；當(dāng)雙乙酸鈉添加量小于1.5 g/kg、脫氫乙酸鈉添加量小于0.156 g/kg 時，菌落總數(shù)隨兩者添加量增加而降低，這是兩種防腐劑協(xié)同作用所致；當(dāng)雙乙酸鈉添加量大于1.5 g/kg、脫氫乙酸鈉添加量大于0.156 g/kg時，菌落總數(shù)隨兩者添加量增加而逐步增大，雙乙酸鈉增加導(dǎo)致酸度增大而降低了脫氫乙酸鈉的菌落總數(shù)。

圖12b 中，雙乙酸鈉添加量與外控型保鮮劑添加量交互效應(yīng)等高線趨近橢圓，表明兩者存在交互作用；當(dāng)雙乙酸鈉添加量1.88 g/kg 左右和外控型保鮮劑添加量1.0 片/200 g 左右時，菌落總數(shù)降到最小值；在雙乙酸鈉添加量小于1.88 g/kg 左右和外控型保鮮劑添加量小于1.0 片/200 g 的水平范圍內(nèi)，菌落總數(shù)隨兩者添加量增加而降低，這是兩種防腐劑協(xié)同作用所致；當(dāng)雙乙酸鈉大于1.88 g/kg、外控型保鮮劑添加量大于1.0 片/200 g 時，菌落總數(shù)隨兩者用量增加而有所降低。

圖12c 中，脫氫乙酸鈉添加量與外控型保鮮劑添加量交互效應(yīng)等高線趨近圓形，表明兩者不存在交互作用。其原因尚待進(jìn)一步研究。

2.2.5 復(fù)合防腐劑配方優(yōu)化及驗證實驗結(jié)果 利用Design-Expert.V8.0.6.1 軟件優(yōu)化得到的復(fù)合防腐劑最佳添加量為雙乙酸鈉添加量1.06 g/kg、脫氫乙酸鈉添加量0.16 g/kg、外控型保鮮劑添加量1.33 片/200 g，為操作方便保鮮卡添加量取為1 片/200 g，預(yù)測菌落總數(shù)為2.67 log CFU/g。采用上述復(fù)合防腐劑的最佳添加量進(jìn)行菌落總數(shù)測定驗證實驗，重復(fù)3次，結(jié)果取平均值，得到的實際菌落總數(shù)為（2.61±0.02） log CFU/g，與理論預(yù)測值接近，表明優(yōu)化所得的復(fù)合防腐劑配方可靠。

2.3 復(fù)合防腐劑貯藏效果

以篩選出的復(fù)合防腐劑配方配置防腐劑，馕放置于27～30 ℃的條件下貯藏每3 d 取樣進(jìn)行測定菌落總數(shù)和霉菌數(shù)，并以貯藏時間（d）為橫坐標(biāo)，菌落總數(shù)對數(shù)值（log CFU/g）為縱坐標(biāo)作圖見圖13。

由圖13 可見，經(jīng)復(fù)合防腐劑處理的馕樣菌落總數(shù)變化與單一防腐劑相比，呈明顯下降的趨勢。未加任何防腐劑的馕樣第6 d 超標(biāo)，貯藏時間只5 d；添加雙乙酸鈉處理組的馕樣第12 d 超標(biāo)，表明只添加添加量為限量的60%雙乙酸鈉的馕樣的貯藏時間能延長到第11 d；添加脫氫乙酸鈉處理組的馕樣第15 d超標(biāo)，表明只添加添加量為限量的80%脫氫乙酸鈉的馕樣的貯藏時間能延長到第14 d；添加酒精片處理組的馕樣第18 d 超標(biāo)，表明只添加添加量為1 片/200 g酒精片的馕樣的貯藏時間能延長到第17 d；經(jīng)復(fù)合防腐劑處理的馕樣菌落總數(shù)呈明顯下降的趨勢，第24 d 超標(biāo)，貯藏時間可達(dá)23 d 左右。

3 結(jié)論

本實驗首先測定多個單因素食品防腐劑對洋蔥漿馕菌落總數(shù)和pH 的影響，結(jié)合貯藏期間的變化情況，并篩選出顯著性變化明顯的3 種防腐劑進(jìn)行響應(yīng)面試驗。采用響應(yīng)面法，以菌落總數(shù)為響應(yīng)值，考察雙乙酸鈉、脫氫乙酸鈉和外控型保鮮劑3 種防腐劑對洋蔥漿馕菌落總數(shù)的影響，優(yōu)化復(fù)合防腐劑貯藏洋蔥漿馕的最佳配方；單因素效應(yīng)及方差分析顯示，脫氫乙酸鈉、雙乙酸鈉和外控型保鮮劑添加量對菌落總數(shù)均存在極顯著影響，并3 個因素的影響主次順序為：外控型保鮮劑＞脫氫乙酸鈉＞雙乙酸鈉。雙乙酸鈉與脫氫乙酸鈉的交互作用和雙乙酸鈉與外控型保鮮劑交互作用均存在協(xié)同增效效應(yīng)，且后者增效效應(yīng)強于前者，但脫氫乙酸鈉和外控型保鮮劑間無協(xié)同增效作用；通過回歸優(yōu)化所得的復(fù)合防腐劑最優(yōu)配方為雙乙酸鈉添加量0.80 g/kg、脫氫乙酸鈉添加量0.16 g/kg、外控型保鮮劑添加量1.33 片/200 g，以此配方處理洋蔥漿馕的菌落總數(shù)預(yù)測值為2.67 log CFU/g，經(jīng)試驗驗證，常溫條件下，添加最佳復(fù)合防腐劑的洋蔥漿馕的菌落總數(shù)為2.61 log CFU/g，貯藏期限可達(dá)23 d，說明該復(fù)合防腐劑能夠明顯改善洋蔥漿馕的抑菌作用，對延長洋蔥漿馕的貨架期有重要意義。