复合防腐剂对低温熏煮香肠中腐败菌的抑制效果

岳喜庆，刘 娜*

(沈阳农业大学食品学院，辽宁 沈阳 110866)

复合防腐剂对低温熏煮香肠中腐败菌的抑制效果

岳喜庆，刘 娜*

(沈阳农业大学食品学院，辽宁 沈阳 110866)

低温熏煮香肠中的腐败菌(乳酸杆菌、假单胞菌、肠杆菌、芽孢杆菌)是导致香肠货架期较短的根本原因。根据单因素试验选出脱氢醋酸钠、双乙酸钠、ε-聚赖氨酸3种效果较好的防腐剂。利用响应面方法对3种复合防腐剂的抑菌效果进行优化。应用Box-Behnken试验设计，建立3种防腐剂的二次多项式回归方程模型进行分析。结果表明：在双乙酸钠0.024g/L、脱氢醋酸钠0.017g/L、ε-聚赖氨酸0.029g/L的条件下复合防腐剂对引起低温熏煮香肠腐败的微生物的生长有很好的抑制作用。

低温熏煮香肠；复合防腐剂；抑菌；响应面

因低温熏煮类香肠采用的是低温蒸煮、杀菌的工艺，所以有许多微生物如芽孢[1]等不能被杀死。为了达到更长的货架期，很有必要在低温熏煮类香肠中适当添加一些防腐剂。目前肉制品常用的防腐保鲜剂有山梨酸钾、乳酸链球菌素等，但仅仅使用一种或二种单一防腐剂并不能完全解决货架期短的问题。市场上也出现了较多的复配型防腐剂，但实际使用效果并不理想，而且还有可能造成一些食品安全问题[2-3]。

因此，对低温熏煮类香肠生产企业来说，研制一种高效、安全的肉制品防腐鲜剂是很有必要的。响应面法是降低成本、优化加工条件的一种有效方法，广泛地应用于农业、生物、食品、化学等领域[4-7]。所以本实验采用响应面的方法对3种防腐剂的复配[8]进行研究，旨在为选择延长低温香肠货架期的复合防腐剂提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

实验菌种(乳酸杆菌、假单胞菌、肠杆菌、芽孢杆菌)从低温熏煮香肠中分离出来。

山梨酸钾、乳酸钠、ε- 聚赖氨酸、乳酸链球菌素(nisin)、纳他霉素、尼泊金复合酯钠、脱氢醋酸钠、双乙酸钠 天津艾玛斯特生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

BP210S电子天平、HZS-H水浴振荡器 哈尔滨市东联电子技术开发有限公司；DNP-9082电热恒温培养箱上海精宏实验设备有限公司；CW-CJ超净工作台 苏州安泰空气技术有限公司；SYQ-DXS-280A手提式不锈钢压力蒸汽灭菌器 上海申安医疗器械厂。

1.3 方法

1.3.1 单一防腐剂的抑菌效果实验[9]

用移液管吸取一定量的防腐剂加入已融化的培养基中，混合均匀后倒入无菌皿中，制成系列质量浓度的抑菌平板备用。所使用的防腐剂有：山梨酸钾、乳酸钠、ε-聚赖氨酸、Nisin、纳他霉素、尼泊金复合酯钠、脱氢醋酸钠、双乙酸钠。

1.3.2 菌悬液的制备[10]

将供试菌分别活化后，用相应肉汤制备成106CFU/mL左右菌悬液，置于4℃冰箱备用。

1.3.3 接种

分别取菌悬液1mL，稀释1000倍后接种在抑菌平板上，做2个平行。30℃培养24h后观察各菌不生长的临界浓度并做记录。同时观察空白对照平板。

1.3.4 响应面试验设计

采用Design-ExpertV8软件中的Box-Behnken试验设计(表1)，对防腐剂的抑菌效果进行响应面优化。考察双乙酸钠、脱氢醋酸钠和ε-聚赖氨酸的复合防腐效果。

表1 Box-Behnken试验分析因素与水平设计表Table 1 Factors and levels of Box-Behnken design

2 结果与分析

2.1 单一防腐剂的抑菌效果比较

图1 各种防腐剂对乳酸杆菌、假单胞菌属、肠杆菌、芽孢杆菌属的影响作用Fig.1 Antibacterial effects of different preservatives against Lactobacillus, Pseudomonas, Enterobacter and Bacillus

由图1可知，所有防腐剂的抑菌效果受质量浓度影响均较大，并且抑制效果随质量浓度的增大而增加；防腐剂Nisin对假单胞菌和肠杆菌几乎没有抑制作用。防腐剂山梨酸钾、ε-聚赖氨酸、乳酸钠、尼泊金复合酯钠、脱氢醋酸钠、双乙酸钠对乳酸杆菌的抑制作用较明显，防腐剂脱氢醋酸钠、ε-聚赖氨酸、乳酸钠、双乙酸钠对假单胞菌的抑制效果较好，山梨酸钾、ε-聚赖氨酸、脱氢醋酸钠、双乙酸钠对肠杆菌均具有较强的抑菌效果，防腐剂纳他霉素、尼泊金复合酯钠对芽孢杆菌有较好的抑菌效果。综合安全方面和价格方面等问题考虑，主要选择双乙酸钠、脱氢醋酸钠和ε-聚赖氨酸3种防腐剂进行下一步复合防腐剂的研究。

2.2 响应面方法分析

2.2.1 响应面模型的建立与检验

以表1的因素水平制备17组复合防腐剂，其中，中心点处重复5次，实施方案及结果见表2。对所得到的响应面模型进行方差分析(ANOVA)，结果如表3所示。方程模型的F值为120.082说明该模型具有显著性，失拟项为2.483，说明此模型可以应用于该实验。方差分析的结果表明A、B、C、AC、BC、B2、C2为模型的显著因素。R2＝0.9936，即该模型可用于预测，并且R2Pred(0.9295)与R2Adj值(0.9853)相差不大，亦表明该响应面方程可以直接应用。相应的响应面方程为：菌落总数(Y)＝6.60－28.88A－30.62B－28.75C＋11.75AB＋23.00AC＋62.00BC＋3.57A2＋41.07B2+19.33C2

表2 响应面试验设计方案及结果Table 2 Box-Behnken design and corresponding results

表3 响应面回归模型的方差分析Table 3 Variance analysis of the Box-Behnken design results

2.2.2 双乙酸钠、脱氢醋酸钠和ε-聚赖氨酸对响应值的影响

图2 Y=f(A,B)响应面立体图和等高线图Fig.2 Response surface plot and contour plot for Y = f (A, B)

图3 Y=f(A,C)响应面立体图和等高线图Fig.3 Response surface plot and contour plot for Y = f (A, C)

图4 Y=f(C,B)响应面立体图和等高线图Fig.4 Response surface plot and contour plot for Y = f (C, B)

为得到复合防腐剂对微生物的抑制达到最小值时各因素的最佳条件，分别将各因素固定在中心点，作出其他两个因素对响应值作用的响应面图。图2中，菌落总数随着A和B质量浓度的增加而逐步减小，这与单因素试验的结果是一致的。A和B二者的交互作用是显著的(P＝0.0082)。图3中，随着C质量浓度的增加菌落总数也是在减少的，二者的交互作用(P＝0.0002)是大于AB的，A、C对防腐的效果都是显著的，因其均具有较明显的坡度。图4中B和C的交互作用是最明显的，P＜0.0001，其响应面图形的坡度也是最大的，说明B和C是实验的显著性因素。

2.2.3 最优防腐条件的确定

综合2.2.2节中的分析，得出最优的复配配方为双乙酸钠0.024g/L、脱氢醋酸钠0.017g/L、ε-聚赖氨酸0.029g/L，此条件下响应值Y为最小，表明微生物的生长最受抑制。

2.2.4 验证实验

为检验响应面法的可靠性，按照最佳复配配方条件优化的培养基进行实验验证，共进行5次验证实验，测得菌落总数的平均值27.49，说明采用响应面法优化得到的实验参数真实可靠，具有实用价值。

3 结论与讨论

3.1 防腐剂乳酸钠、ε-聚赖氨酸、Nisin、双乙酸钠对4种菌株都有较强的抑制作用，但综合安全方面和价格方面等问题考虑，主要选择双乙酸钠、脱氢醋酸钠和ε-聚赖氨酸3种防腐剂进行下一步复合防腐剂的研究。脱氢醋酸钠是联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)认可的一种安全型食品防霉、防腐保鲜剂[11]。ε-聚赖氨酸是一种以微生物发酵法生产的生物防腐剂，它溶解性好、安全性高，具有广谱的抑菌效果[12-13]。

3.2 双乙酸钠、脱氢醋酸钠和ε-聚赖氨酸3种防腐剂使用量双乙酸钠0.024g/L、脱氢醋酸钠0.017g/L、ε-聚赖氨酸0.029g/L时对微生物的防腐效果是最好的。实际应用时因为低温香肠还会产生酵母菌和霉菌，可以适量加入一些纳他霉素[14]，添加量一般为0.1～0.3g/kg[15]。

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Formulation Optimization of a Composite Preservative for Enhanced Efficacy to Inhibit Spoilage Bacteria in Low Temperature Smoked and Cooked Sausages

YUE Xi-qing，LIU Na*
(College of Food Science, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866, China)

The presence of spoilage bacteria (Lactobacillus,Pseudomonas,EnterobacterandBacillus) is the fundamental cause of the short shelf-life of low temperature smoked and cooked sausages. In this study, one-factor-at-a-time experiments were carried out to identify sodium diacetate, sodium dehydroacetate andε-poly-L-lysine as better preservatives for low temperature smoked and cooked sausages. The formulation of the three preservatives for enhanced efficacy to inhibit spoilage bacteria in low temperature smoked and cooked sausages was optimized by response surface methodology. A quadratic polynomial regression model was built using Box-Behnken design and analyzed. The results showed that a composite preservative comprising 0.024 g/L sodium diacetate, 0.017 g/L sodium dehydroacetate and 0.029 g/Lε-poly-L-lysine had good inhibitory effect on the growth of spoilage microorganisms in low temperature smoked and cooked sausages.

sausage；preservative；inhibition；response surface methodology

TS202.3

A

1002-6630(2012)15-0144-04

2011-07-04

岳喜庆(1966—)，男，教授，博士，研究方向为动物性食品加工。E-mail：yxq-nydx@163.com

*通信作者：刘娜(1987—)，女，硕士研究生，研究方向为动物性食品加工。E-mail：liuna.0319@163.com