卤制郡把复合防腐剂的研究

来源：食品添加剂供求网发布时间： 10/13/2016 11:27:17 AM

    熟肉制品因其极富口感、营养丰富而受到消费者欢迎，卤制郡把（鸭食道）是其中的一种。然而对于卤制郡把类的熟肉制品易产生质量安全问题。蒸煮过程可以杀灭熟肉制品中的病原体，但在热处理后续加工过程（如整理，包装等），以及运输、贮藏的环境却又会使产品再次受到污染［1］，尤其是微生物污染。所以需要控制郡把中的微生物以保证食品质量，延长保质期。
    防腐剂可以控制熟肉制品中的微生物。脱氢醋酸钠是一种安全、广谱、抑菌力极强的食品防腐剂，对霉菌、酵母菌、细菌的抑制能力特别强［2］，连军强等证明脱氢醋酸钠对灌肠肉制品的保质期起到关键作用，同时也说明脱氢醋酸钠在单独使用时没有复合使用效果好［3］。双乙酸钠因其安全、无毒、无残留、无致癌、无致畸变，被世界卫生组织公认为“0”毒性物质，是代替目前现有防霉剂的理想产品［4-5］，乳酸链球菌素是从乳酸链球菌发酵产生的一类多肽天然生物防腐剂［6］，它能有效抑制烤肉熟肉中引起食品腐败的细菌，尤其是革兰氏阳性菌和孢子，延长产品的保质期［7-8］。三种防腐剂可覆盖引起卤制郡把变质的所有菌群。响应面实验设计可在找到防腐剂间最佳配比的同时能反应防腐剂间交互作用，为今后的实验提供研究基础。
    本文主要研究脱氢醋酸钠、双乙酸钠、乳酸链球菌素对卤制郡把的防腐效果，并应用响应面法考察上述防腐剂交互作用，以找到适用于卤制郡把的最佳防腐剂配比，延长产品保质期。
    1· 材料与方法
    1.1 材料与仪器
    郡把：购于苏州市冷鲜市场。
    脱氢醋酸钠：南通奥凯生物技术开发有限公司。
    双乙酸钠：南通奥凯生物技术开发有限公司。
    乳酸链球菌素（1000IU/mg）：山东福瑞达生物科技有限公司。
    DNP-9025 型恒温培养箱：上海精宏实验设备有限公司。
    250-S 电热恒温培养箱：上海博泰实验设备有限公司。
    手提式不锈钢蒸汽消菌器：上海三申医疗器械有限公司。
    DHG-9030A 型电热恒温鼓风干燥箱：上海精宏实验设备有限公司。
    1.2 卤制郡把主要制做工艺

    1.3 抑菌率测定
    在郡把拌料工序中加入防腐剂，混合均匀后取样200.0g，装入紫外灭菌的袋子中，置于36℃的恒温培养箱中，培养18h 后检测郡把中的细菌菌落总数m1；与此同时，取未添加防腐剂郡把样品做对照组，置于36℃的恒温培养箱中，培养18h 后检测郡把中的细菌菌落总数m0，实验设3 个平行。菌落总数的测定按照GB/4789.2-2010《食品卫生微生物学检验菌落总数测定》测定，试验结果以抑菌率表示。其中：

    1.4 单因素实验
    根据食品安全国家标准食品添加剂使用标准（GB 2760-2011）脱氢醋酸钠使用限量0.50g/kg，乳酸链球菌素使用限量0.50g/kg 以及双乙酸钠使用限量3.00g/kg，进行添加单一添加剂不同剂量的试验，取样并检测菌落总数，每组实验重复3 次取均值。
    1.5 响应面法优化设计实验
    在单因素实验的基础上，根据GB 2760-2011附件说明同类添加剂的使用量加权≤1 以及中心组合实验设计原理，使用Design-Expert 8.0 软件（来自Stat-Ease，Inc，Minneapolis，Minnesota）随机产生Box-behnken Design 实验方案，实验因素水平表见表1。其中脱氢醋酸钠（A）、乳酸链球菌素添加量（B）、双乙酸钠（C）为实验因素，抑菌率为响应值。水平编码中的-1 代表各因素的最低取值，0 代表该因素的中间值，1 代表该因素的最高取值。取样检测，并使用该软件进行数据处理。

    2· 结果与分析
    2.1 单因素实验结果与分析
    脱氢醋酸钠、乳酸链球菌素对抑菌率的影响图1所示，随着脱氢醋酸钠和乳酸链球菌素的添加量的增加，抑菌率增高，在添加量在0.1-0.3g/kg 范围内，抑菌率增加较快，后趋于平缓。在添加量为0.5g/kg时抑菌率分别达到90.23%和91.30%，在P=0.05 水平上使用Tukey法进行显著性差异分析，同一种添加剂不同添加量间抑菌率差异显著，在添加量为0.4g/kg、0.5g/kg 时不同添加剂间抑菌率差异不显著。

    在添加量为0.1-0.3g/kg 范围内，相同添加量下乳酸链球菌素的抑菌率大于脱氢醋酸钠。这可能与它们的作用原理相关，脱氢醋酸钠通过渗透进入微生物的细胞壁，干扰细胞内各种酶体系而产生作用［9］，乳酸链球菌素已被发现能抑制许多革兰氏阳性细菌的生长并影响孢子萌发［10］。作为带正电荷的抗微生物肽，乳酸链球菌素通过依靠一种穿孔机制破坏膜的小单层囊泡干扰细胞膜的完整性来杀死细菌，并有实验证明它在小剂量时就可以达到较好的抑菌效果［11］，结论与本实验趋势相同。
    双乙酸钠对抑菌率的影响如图2 所示，双乙酸钠的抑菌率随着其添加量的增加而增加，且在添加量在0.6-3.0g/kg 范围内成线性关系，在添加量为国标限量最大值3g/kg 时的抑菌率为84.47%。双乙酸钠主要是通过有效渗透霉菌的细壁而干扰酶的相互作用［12］，添加量的增加，释放的乙酸分子增多，对细菌、霉菌的毒性增强，抑菌效果增强。

    根据国标GB 2760-2011 中规定的食品添加剂混合使用时，各自最大使用量的比例之和不应超过1。将三者结合期望可以抑制覆盖卤制郡把中的所有菌群。三种防腐剂单因素实验均呈现随添加量的增加而增加的趋势，因此响应面实验以各因素国标限量最大值的1/3 为使用最大量设计实验。选取脱氢醋酸钠和乳酸链球菌素的三个水平为0.06g/kg，0.11g/kg，0.17g/kg，双乙酸钠的三个水平为0.33g/kg，0.67g/kg，1.00g/kg 作为响应面的水平基准。
    2.2 响应面法实验结果与分析
    2.2.1 响应面分析实验设计
    采用Design-Expert 8.0 软件随机产生复合防腐剂对抑菌率影响的Box-behnken Design 实验方案如表2 所示。共产生进行17 次试验，其中5 次零点实验，用以估计实验误差。
    2.2.2 模型的建立及其显著性检验
    使用Design-Expert 8.0 对实验结果进行回归，该二次回归方程方差分析结果和回归方程系数显著性检验见表3。建立的回归模型为：
    抑菌率（%）=90.82+3.98A+1.14B+1.46C+1.68AB-0.85AC+1.75BC-4.10A2-0.73B2-4.48C2。
    由表3 可知，回归模型的P=0.0002（P<0.05），决定系数R2=0.967 说明该模型拟合程度良好，能较准确的预测所选防腐剂组合对抑菌率的影响结果。对模型系数的显著性分析结果表明模型一次项A （脱氢醋酸钠添加量）极显著、B（乳酸链球菌素添加量）和C（双乙酸钠添加量）显著，二次项A2 与C2 极显著、B2 不显著；交互项AB 与BC 显著，AC 不显著。通过回归方程可以得出在一定范围内对郡把抑菌率影响大小顺序为A（脱氢醋酸钠添加量）＞C（双乙酸钠添加量）＞B（乳酸链球菌素添加量）。

    2.2.3 响应面分析
    为考察交互项对抑菌率的影响，将实验中的其中一水平固定在零水平，进行降维分析，得到响应曲面如图3-图5 所示。实验因素间交互作用对响应值的影响，通过相应面图上等高线可以反映出来，等高线图中的椭圆度较小，两因素间没有交互作用；等高线图椭圆度较大，两因素间存在一定的交互作用［13］。
    由图3 和图5 可得AB、BC 因素间交互作用显著，图4 中AC 间交互作用不显著。由图3 可得在双乙酸钠的添加量为0.67g/kg，在一定范围内复合防腐剂抑菌率随着脱氢醋酸钠和乳酸链球菌素的添加量的增加先增大后减小，而在低脱氢醋酸钠添加量时，乳酸链球菌素对抑菌率影响不大；由图4 可以得到乳酸链球菌素的添加量为0.12g/kg，在一定范围内复合防腐剂抑菌率随着脱氢醋酸钠和双乙酸钠的添加量的增加先增大后减小，而固定其中一因素的值，抑菌率随着另一因素的增加先增大后减小；由图5 可以得到脱氢醋酸钠的添加量为0.12g/kg，在一定范围内复合防腐剂抑菌率随着乳酸链球菌素和双乙酸钠的添加量的增加先增大后减小，该过程双乙酸钠对响应值的作用较大。

    利用Design-Expert 8.0 软件对二次多项式回归模型在试样水平范围内寻求最优解，得到脱氢醋酸钠、乳酸链球菌素、双乙酸钠的添加量的分别为0.15g/kg，0.17g/kg，0.76g/kg 时抑菌率为93.56%。该配比使得防腐剂的添加量减少，且效果优于单独使用防腐剂的效果。能够显示复合防腐剂增强防腐效果优势。
    为检验响应面法的可靠性，进行了验证性实验。实验各防腐剂添加量按模型得到的最优解进行，并重复3 次，得到抑菌率的平均值为93.06%，与模型预测值近似，表明所建模型可靠。
    3· 结论   通过对卤制郡把的防腐保鲜实验研究得知，脱氢醋酸钠、乳酸链球菌素、双乙酸钠对卤制郡把均有抑菌效果，随着脱氢醋酸钠、乳酸链球菌素、双乙酸钠添加量的增加，对卤制郡把的抑菌效果显著增加，当脱氢醋酸钠、乳酸链球菌素、双乙酸钠添加量分别为：0.5g/kg，0.5g/kg，3.0g/kg 时，杀菌率分别为90.23%、91.30%、84.47%。将脱氢醋酸钠、乳酸链球菌素、双乙酸钠复配进行响应面实验，得到三者对卤制郡把的抑菌率的影响顺序为脱氢醋酸钠添加量＞双乙酸钠添加量＞乳酸链球菌素添加量，其中脱氢醋酸钠添加量表现出极显著，乳酸链球菌素与脱氢醋酸钠、双乙酸钠间的交互作用表现显著。经数据处理得脱氢醋酸钠、乳酸链球菌素和双乙酸钠添加量分别为0.15g/kg，0.17g/kg，0.76g/kg 时，抑菌效果最好，抑菌率达到93.06%。实验结果防腐剂使用量在国标限量内，安全有效，为延长卤制郡把的货架期提供参考。

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