天然復(fù)合防腐劑在方便面料包中抑菌效果的應(yīng)用

劉 齊, 杜 萍, 王鐵旦, 沈 閱, 李 慶, 楊 芳,*

(1.湖北大學(xué)知行學(xué)院,湖北武漢 430011;2.昆明理工大學(xué)分析測試研究中心,云南昆明 650093;3.云南省分析測試中心,云南昆明 650093)

方便面已成為一種熱門的大眾食品,其消費量也在大幅度的上升.為了延長方便面面餅的保質(zhì)期,目前已經(jīng)有很多研究表明向其中加入天然防腐劑和天然抗氧化劑可以延長其貨架期,然而對于方便面中醬包的防腐則鮮有類似研究,不少廠家會在醬包中大量添加山梨酸鉀、苯甲酸鈉等化學(xué)防腐劑來防腐抑菌[1].

隨著人們對食品安全性的認識和要求的逐步提高,天然防腐劑是近年來國內(nèi)外倡導(dǎo)、開發(fā)和尋求的新型產(chǎn)品,開發(fā)抗菌性強、安全無毒的天然防腐劑已成為各國科技工作者的研究熱點[2-4].其中,乳酸鏈球菌素(nisin)、納他霉素(natamycin)以及殼聚糖在食品工業(yè)中研究和應(yīng)用的較多[5-8].趙華等[9]根據(jù)美國國家標準委員會制定的真菌體外藥敏實驗方法,測定了納他霉素對黃曲霉菌、青霉菌、毛霉菌和白念珠菌的最小抑菌濃度,對納他霉素的抑菌和殺菌特性進行研究.李悅瀟等[10]通過對添加不同食品防腐劑紅腸的微生物指標和pH值變化進行對比,研究發(fā)現(xiàn)nisin為主的復(fù)合食品防腐劑在紅腸中的防腐應(yīng)用效果最佳.不僅如此,Kristyna等[11]利用nisin與納他霉素復(fù)合配方進行了奶酪包裝生物膜的研究開發(fā).

本研究以化學(xué)防腐劑(山梨酸鉀和苯甲酸鈉)作為對照,選擇殼聚糖、納他霉素和nisin等3種天然防腐劑進行抑菌效果的研究并進行篩選復(fù)配,以期找到能夠替代化學(xué)防腐劑的天然防腐劑配方.

1 實驗材料和方法

1.1 實驗材料

本實驗所用方便面醬包為實驗室制作.醬包配方是 ω(精煉牛油)為 15%,ω(精煉棕櫚油)為30%,ω(蔥)為 2%,ω(蒜)為 2%,ω(姜)為 2%,ω(五香粉)為 6%,ω(糖)為 6%,ω(鹽)為 16%,ω(咖喱)為18%,ω(芝麻油)為3%.

1.2 實驗試劑

nisin,連云港友進食品添加劑技術(shù)開發(fā)有限公司;納他霉素,連云港友進食品添加劑技術(shù)開發(fā)有限公司;殼聚糖,沂寧市瑞欣康商貿(mào)有限公司;山梨酸,上海山浦化工有限公司;苯甲酸鈉,天津市東麗區(qū)泰蘭德化學(xué)試劑廠;營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基,南京一基生化科技有限公司.

1.3 實驗方法

1.3.1 醬包制作工藝

實驗用方便面醬包制作工藝如圖1.

圖1 實驗所用方便面醬包制作工藝Fig.1 Instant noodles sauce production process chart

1.3.2 樣品預(yù)處理

根據(jù)國標分別配制無菌生理鹽水,1×10-8mg/mL nisin溶液,1×10-8mg/mL納他霉素溶液,5×10-7mg/mL殼聚糖溶液,1.2×10-7g/mL苯甲酸鈉溶液和1.4×10-7g/mL山梨酸溶液.取樣品醬包5 g用無菌水稀釋為5×10-7g/mL樣液,所用試劑配完后,將所用的玻璃儀器及培養(yǎng)基全部滅菌.

1.3.3 單因素實驗

準確吸取1 mL的5×10-7g/mL樣液,加入到所有待測營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)皿中.以不加入任何防腐劑的瓊脂培養(yǎng)皿為空白對照.向已經(jīng)含有樣液的培養(yǎng)皿中分別加入相應(yīng)的nisin、納他霉素、殼聚糖、苯甲酸鈉和山梨酸溶液.根據(jù)GB 2760—2011[12]中說明的nisin、納他霉素、殼聚糖、苯甲酸鈉和山梨酸的最大使用量范圍內(nèi),確定每個培養(yǎng)皿中所加入的防腐劑溶液的量.

根據(jù)1.3.2實驗數(shù)據(jù),分別向樣品中添加質(zhì)量分數(shù)為0.006%,0.009%,0.012%,0.015%,0.018%,0.020%的nisin;質(zhì)量分數(shù)為0.005 5%,0.006 0%,0.006 5%,0.007 0%,0.007 5%,0.008 0%的納他霉素;0.20%,0.25%,0.30%,0.35%,0.40%,0.45%的殼聚糖;質(zhì)量分數(shù)為0.075%的山梨酸鉀和質(zhì)量分數(shù)為0.030%的苯甲酸鈉.每次實驗3個平行,所有培養(yǎng)皿接種完后放入37℃培養(yǎng)48 h后計菌落總數(shù).

1.3.4 復(fù)配實驗

對天然復(fù)合防腐劑進行全實驗,水平編排表見表1.

表1 天然復(fù)合防腐劑全實驗水平編排表Tab.1 Full experiment of natural complex preservative

分別按照表1中的復(fù)配配方添加到樣品中,在破壞性溫度下(37℃)進行連續(xù)培養(yǎng)5 d.以不加任何防腐劑的樣品作為空白,以加入質(zhì)量分數(shù)為0.075%的山梨酸鉀和質(zhì)量分數(shù)為0.030%的苯甲酸鈉的樣品作為對照,研究在貯存過程中,復(fù)配配方的抑菌效果.

2 結(jié)果與分析

2.1 不同天然防腐劑溶液對樣品溶液的抑菌效果

根據(jù)1.3.2方法,培養(yǎng)皿在培養(yǎng)48 h后,對比菌落數(shù).由于加入殼聚糖的培養(yǎng)皿空白的培養(yǎng)皿菌落在此數(shù)量級范圍內(nèi)多的不能計數(shù),故認為殼聚糖在本次實驗中的抑菌效果不理想,本實驗不做后續(xù)實驗,nisin和納他霉素的抑菌效果如圖2.

圖2 天然防腐劑與化學(xué)防腐劑抑菌效果對比Fig.2 Comparing about preservative effects between native preservative and chemical preservative

從圖 2可以看出,當添加量 ω(nisin)為0.006%～0.015%時,其抑菌效果沒有明顯區(qū)別,48 h后菌落總數(shù)均在8×1010cfu/mL以上,但是低于空白樣品水平(4.2×1011cfu/mL);而當添加量ω(nisin)為0.018% ～0.02%時,48 h之后菌落總數(shù)在3×1010cfu/mL左右,明顯低于前4個劑量.納他霉素的抑菌效果隨著添加比例的增大時先增大后減小,其最佳抑菌比例在0.0065% ～0.0075%,在該添加比例范圍內(nèi),48 h之后菌落總數(shù)在5×1010cfu/mL左右,顯著低于其他添加比例.

按照上述所得結(jié)果,將質(zhì)量分數(shù)為0.018% ～0.020%時不同添加比例的nisin以及質(zhì)量分數(shù)在0.006 5%～0.007 5%納他霉素的抑菌效果與國標允許添加的化學(xué)防腐劑山梨酸鉀、苯甲酸鈉的抑菌效果做比較發(fā)現(xiàn),在國家標準允許添加的范圍內(nèi),天然防腐劑中添加量ω(nisin)在0.018%以上時的防腐效果與化學(xué)防腐劑山梨酸鉀或苯甲酸鈉的效果相當,納他霉素抑菌效果相對較差一些[13-15].綜合實驗結(jié)果確定nisin與納他霉素復(fù)配的添加量進行全部實驗.

2.2 復(fù)配后天然防腐劑與化學(xué)防腐劑的抑菌效果比較

按照2.1結(jié)果以及表1中的數(shù)據(jù)組成天然防腐劑復(fù)配組合并測定其抑菌效果.并將該結(jié)果與國標允許添加的化學(xué)防腐劑山梨酸鉀、苯甲酸鈉的抑菌效果做比較,見表2.

表2 不同配方連續(xù)培養(yǎng)5 d菌落數(shù)Tab.2 Mixed colony of training 5 days in a row log10(cfu/mL)

由表2中各復(fù)配配方48 h以后數(shù)據(jù)可以看出在9個復(fù)配配方中所有樣品的菌落總數(shù)比空白中的菌落總數(shù)要低,說明9中復(fù)配配方都有抑菌效果.其中1,4,5,6,8,9號復(fù)配配方樣品中的菌落總數(shù)高于山梨酸鉀和苯甲酸鈉,說明其抑菌效果不如化學(xué)防腐劑.而2,3號復(fù)配配方的樣品菌落總數(shù)與加入山梨酸鉀和苯甲酸鈉的樣品相當,說明2,3號復(fù)配配方的抑菌效果與化學(xué)防腐劑相當.同時值得注意的是7號配方樣品的菌落總數(shù)明顯低于加入山梨酸鉀和苯甲酸鈉樣品,初步推斷添加量ω(nisin)為0.020%,添加量ω(納他霉素)為0.006 5%復(fù)配時,其抑菌效果要優(yōu)于化學(xué)防腐劑.

2.3 復(fù)合天然防腐劑時間效應(yīng)的研究

2.3.1 第1號復(fù)配防腐劑

第1號復(fù)配組連續(xù)5 d的菌落數(shù)如表2中1號實驗組所示.在破壞型溫度(37℃)貯藏下,1號復(fù)配組前3 d對醬液的抑菌效果較明顯,與化學(xué)防腐劑組(即添加山梨酸和苯甲酸鈉)相比效果較差.從第4 d開始,1號復(fù)配組防腐效果已經(jīng)不明顯了且超過了空白組,而化學(xué)防腐劑組效果依舊較好.但是第5 d時,復(fù)配組中菌落數(shù)比空白組略有下降.

2.3.2 第2號復(fù)配防腐劑

第2號復(fù)配組連續(xù)5 d的菌落數(shù)監(jiān)測結(jié)果如表2中2號實驗組所示.在37℃培養(yǎng)下,2號復(fù)配組和化學(xué)防腐劑組的防腐效果較空白對照組在前3 d好.到第4 d復(fù)配組中的菌落數(shù)劇增,明顯超過了空白組;化學(xué)防腐劑組的抑菌效果持續(xù)很好,十分的明顯.

2.3.3 第3號復(fù)配防腐劑

第3號復(fù)配組連續(xù)5 d的菌落數(shù)監(jiān)測結(jié)果如表2中3號實驗組所示.由表2可知,3號復(fù)配組的抑菌效果十分的好.前3 d的抑菌效果與化學(xué)防腐劑組不相上下,而第4 d時效果明顯比化學(xué)防腐劑組要好很多;但是第5 d后其菌落數(shù)急劇增多,數(shù)目遠超過了對照組.

2.3.4 第4號復(fù)配防腐劑

第4號復(fù)配組連續(xù)5 d的菌落數(shù)監(jiān)測結(jié)果見表2中4號實驗組.由表2可知防腐劑組在3 d中均有一定的抑菌效果.但在第4 d開始有了明顯的效果差異,4號復(fù)配組的抑菌能力開始減弱,其中的菌落生長數(shù)與空白組不相上下;而化學(xué)防腐劑組抑菌能力依舊較好.

2.3.5 第5號復(fù)配防腐劑

第5號復(fù)配組連續(xù)5 d的菌落數(shù)連續(xù)監(jiān)測結(jié)果如年表2中5號實驗組所示.由表可知5號抑菌組的防腐效果并不十分明顯,其菌落總數(shù)與化學(xué)防腐劑組存在顯著性差異.由此可知5號復(fù)配組抑菌能力不是很高.

2.3.6 第6號復(fù)配防腐劑

第6號復(fù)配組連續(xù)5 d的菌落數(shù)連續(xù)監(jiān)測結(jié)果如表2中6號實驗組所示.由表可知前3 d 6號復(fù)配組中的菌落生長數(shù)比空白組中的要少,培養(yǎng)至第4 d時菌落數(shù)快速增長,在此之后,6號和空白中的菌落數(shù)相接近.相對而言,化學(xué)防腐劑組的防腐能力相對較穩(wěn)定,5 d內(nèi)連續(xù)有效.6號組的防腐效果明顯低于化學(xué)防腐劑的效果.

2.3.7 第7號復(fù)配防腐劑

第7號復(fù)配組連續(xù)5 d的菌落數(shù)如表2中7號實驗組所示.由表可知7號復(fù)配組的效果不錯,5 d連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示其抑菌效果與化學(xué)防腐劑(山梨酸鉀和苯甲酸鈉)沒有顯著性差異.因此作為天然復(fù)配防腐劑組而言,7號復(fù)配組防腐效果很好.

2.3.8 第8號復(fù)配防腐劑

第8號復(fù)配組連續(xù)5 d的菌落數(shù)如表2中8號實驗組所示,由表可以看出8號復(fù)配組的抑菌效果與苯甲酸鈉在培養(yǎng)的前4 d內(nèi)相近,卻都比山梨酸要差.到培養(yǎng)第5 d時,8號復(fù)配組中的菌落數(shù)有所上升,超過了空白組;而山梨酸組和苯甲酸鈉組的防腐效果還是很明顯.

2.3.9 第9號復(fù)配防腐劑

第9號復(fù)配組連續(xù)5 d的菌落數(shù)如表中9號實驗組所示.表顯示9號復(fù)配組的防腐效果就整體而言是十分不錯的,9號復(fù)配防腐劑的抑菌能力是介于苯甲酸鈉和山梨酸.

根據(jù)2.2和2.3的結(jié)果可以看出,7號復(fù)配配方的天然防腐劑綜合抑菌效果接近于化學(xué)防腐劑,可以用于替代化學(xué)防腐劑作為安全的食品添加劑添加到方便面料包中.

3 結(jié) 論

本文以菌落數(shù)為衡量指標,通過單因素實驗發(fā)現(xiàn)nisin與納他霉素能夠有效地作為方便面料包防腐劑.通過2因素3水平全實驗得到兩種天然防腐劑的最優(yōu)配比添加量為ω(nisin)為0.020%,添加量ω(納他霉素)為0.006 5%.該配比下方便面料包中的菌落總數(shù)明顯低于空白組,且與化學(xué)防腐劑組(山梨酸鉀和苯甲酸鈉)相當.時間效應(yīng)實驗顯示在破壞性溫度(37℃)下跟空白組對比,復(fù)配組中3號,7號至9號的抑菌效果較好.其中3號抑菌效果甚至在前4 d超過了化學(xué)防腐劑組,但是第5 d后其抑菌效果下降較快;而復(fù)配組7號至9號的抑菌效果和苯甲酸鈉與山梨酸相比沒有顯著性差異.綜上所述,7號復(fù)配配方(ω(nisin)0.020%,ω(納他霉素)0.0065%)能有效抑制方便面醬包中微生物的生長.

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