◎ 趙維武,彭志貞,董 會,趙淑君,張占成,賈舒武
(鄭州拜納佛生物工程股份有限公司,河南 鄭州 450006)
椰子汁飲料是植物蛋白飲料[1-2],富含蛋白質、脂肪、維生素C及鈣、鉀、鎂、磷、鐵、鈉等礦物質,不含膽固醇,易被人體消化吸收,是營養極為豐富的飲料,深受廣大消費者的歡迎。但是在椰子汁生產加工的過程中,極易被微生物污染,直接影響其品質,進而縮短貨架期。本研究從控制微生物生長的角度出發,研究新型生物防腐劑ε-聚賴氨酸鹽酸鹽[3]對椰子汁飲料保質期延長的效果。
ε-聚賴氨酸鹽酸鹽是從淀粉酶產色鏈霉菌(Streptomyces diastatochromogenes)受控發酵培養液經離子交換樹脂吸附、解吸、提純的食品添加劑,是一種具有抑菌功能的氨基酸[4-6]?!妒称钒踩珖覙藴适称诽砑觿┦褂脴藴省罚℅B 2760—2014)規定其在飲料類的最大添加量為0.2 g·kg-1。
1.1.1 材料與試劑
ε-聚賴氨酸鹽酸鹽,鄭州拜納佛生物工程股份有限公司;蔗糖脂肪酸酯,廣西高通食品科技有限公司;乙二胺四乙酸二鈉(EDTA-2Na),南通奧凱生物技術開發有限公司;山梨酸鉀,寧波王龍科技股份有限公司;椰子粉(進口椰子原漿粉)、分子蒸餾單甘酯、酪蛋白酸鈉、微晶纖維素、聚磷酸鹽、白糖、苯甲酸鈉,市售;PCA平板計數瓊脂培養基、孟加拉紅培養基,北京奧博星生物技術有限責任公司。
1.1.2 儀器與設備
LDZF-50L-III立式蒸汽壓力滅菌鍋(上海申安醫療器械廠);SK-1均質機(金壇市科學儀器有限公司);FA1104電子天平(上海恒平科學儀器有限公司);MP1100B分析天平(上海恒平科學儀器有限公司);PHS-25pH計(上海儀電科學儀器股份有限公司);GZX-9246MBE數顯鼓風干燥箱(上海博訊實業有限公司醫療設備廠);BHC-1300A2生物安全柜(蘇州博萊爾凈化設備有限公司)。
1.2.1 配方設計
椰子汁飲料配方:椰子原漿粉4%,白糖6%、酪蛋白酸鈉0.1%、分子蒸餾單甘酯0.04%、蔗糖脂肪酸酯0.05%、微晶纖維素0.08%、聚磷酸鹽0.06%。
1.2.2 防腐劑懸濁液的制備
將ε-聚賴氨酸鹽酸鹽復配防腐劑加純化水配制成一定濃度的懸濁液,均質前添加到椰子汁飲料。
1.2.3 工藝流程
乳化劑、穩定劑、白糖、甜味劑→干混均勻椰子粉溶解→高速剪切→定容→預熱(65~70 ℃)→二次均質→灌裝→滅菌(124 ℃,1 min)→冷卻→成品,將成品放置于37 ℃恒溫箱里,定期檢測微生物。
1.2.4 檢測項目和方法
依據《食品安全國家標準 飲料》(GB 7101—2015)微生物指標的要求,進行菌落總數、霉菌和酵母菌的測定。①細菌總數的測定。菌落總數的測定依據GB 4789.2規定的方法進行測定。②霉菌和酵母菌。霉菌和酵母菌的測定依據GB 4789.15規定的方法進行測定。③抑菌率的計算公式[7]見式(1):
式中:Y為平均抑菌率,%;A為未加防腐劑對照組平均菌數,cfu·mL-1;B為試驗組平均菌數,cfu·mL-1。
1.2.5 實驗方案設計
(1)單因素試驗。分別以ε-聚賴氨酸鹽酸鹽濃度、苯甲酸鈉、山梨酸鉀為單因素,考察各因素對椰子汁飲料中細菌抑菌能力的影響。各因素水平梯度分別為:ε-聚賴氨酸鹽酸鹽濃度為20 mg·L-1、30 mg·L-1、50 mg·L-1、60 mg·L-1和80 mg·L-1;苯 甲 酸 鈉濃度為200 mg·L-1、400 mg·L-1、600 mg·L-1、800 mg·L-1和1 000 mg·L-1;山梨酸鉀濃度為100 mg·L-1、200 mg·L-1、300 mg·L-1、400 mg·L-1和500 mg·L-1。
(2)正交試驗。根據單因素試驗結果可知,ε-聚賴氨酸鹽酸鹽、山梨酸鉀對椰子汁飲料菌落總數的抑菌效果較好,又在其他試驗中證明EDTA-2Na對ε-聚賴氨酸鹽酸鹽有明顯的增效作用,因此可將他們進行復配,通過正交試驗選出最佳的復配比例,以取得更好的抑菌效果。實驗設計3因素3水平,每個試驗做3個平行,采用L9(33)試驗(37 ℃貯藏30 d)。其因素和水平見表1。
表1 ε-聚賴氨酸鹽酸鹽和其他防腐劑正交試驗因素與水平表(單位:mg·L-1)
ε-聚賴氨酸鹽對椰子汁飲料中菌落總數的影響見圖1(對照組菌落總數為6.4×103cfu·mL-1,取兩次試樣平均值)。由圖1可知,在椰子汁飲料中單獨使用ε-聚賴氨酸鹽酸鹽作為防腐劑時,使用量在30~80 mg·L-1,隨ε-聚賴氨酸鹽酸鹽用量的增加,其抑菌率明顯提高,但添加量60 mg·L-1和80 mg·L-1的抑菌效果相差不大,同時考慮到成本問題,因此ε-聚賴氨酸鹽酸鹽的推薦使用量為60 mg·L-1。
圖1 ε-聚賴氨酸鹽酸鹽對菌 落總數的抑制效果圖
苯甲酸鈉對椰子汁飲料中菌落總數的影響見圖2(貯藏溫度為37 ℃,對照組菌落總數為6.3×103cfu·mL-1,取兩次試樣平均值)。從圖2可以看出,隨著苯甲酸鈉濃度的增高,抑菌率隨之增高,當濃度為600 mg·L-1時,抑菌率達61.9%,之后隨著苯甲酸鈉濃度的增高抑菌率緩慢上升。當濃度為1 000 mg·L-1時,抑菌率也僅有62.9%,并且隨著存放時間的延長抑菌率均下降到50%以下。
圖2 苯甲酸鈉對菌落總數的抑制效果圖
山梨酸鉀對椰子汁飲料中菌落總數的影響見圖3(貯藏溫度為37℃,對照組菌落總數為6.6×103cfu·mL-1,取兩次試樣平均值)。從圖3可以看出,隨著山梨酸鉀濃度的增高,抑菌率隨之增高,當濃度為300 mg·L-1時,抑菌率達89.4%,此時椰子汁飲料產品的菌落總數小于1 000 cfu·mL-1,之后隨著山梨酸鉀濃度的增高抑菌率繼續上升。當濃度為500 mg·L-1時,抑菌率達到92.4%,但仍不能達到要求,且隨著存放時間的延長抑菌率在逐漸下降。
圖3 山梨酸鉀對菌落總數的抑制效果圖
ε-聚賴氨酸鹽酸鹽與EDTA-2Na、山梨酸鉀復配防腐劑的抑菌試驗結果見表2。由表2的極差分析可以看出,對椰子汁飲料細菌總數的抑菌率的影響順序依次為:ε-聚賴氨酸鹽酸鹽>山梨酸鉀>EDTA-2Na,對酵母菌和霉菌的抑菌率的影響依次為:ε-聚賴氨酸鹽酸鹽>山梨酸鉀>EDTA-2Na,兩者的結果相同,因此3因素的最佳組合是A3B3C2,即ε-聚賴氨酸鹽酸鹽60 mg·L-1,山梨酸鉀300 mg·L-1,EDTA-2Na 20 mg·L-1。
表2 ε-聚賴氨酸鹽酸鹽和其他防腐劑正交試驗表
ε-聚賴氨酸鹽酸鹽在椰子汁飲料中的最大使用量為0.2 g·kg-1,推薦用量為0.06~0.08 g·kg-1;苯甲酸鈉對椰子汁飲料中微生物的抑菌效果較差,山梨酸鉀的防腐抑菌效果不能達到要求,ε-聚賴氨酸鹽酸鹽與EDTA-2Na、山梨酸鉀具有較好的協同增效作用。在椰子汁飲料中以ε-聚賴氨酸鹽酸鹽為主體的復配防腐劑最佳比例是:ε-聚賴氨酸鹽酸鹽60 mg·L-1,山梨酸鉀300 mg·L-1,EDTA-2Na 20 mg·L-1。