榆耳天然复合防腐剂理化稳定性研究

冯磊

摘要[目的]为了明确榆耳天然复合防腐剂抑菌效果的理化稳定性。[方法]采用热稳定性试验、pH稳定性试验、金属离子的影响试验对榆耳天然复合防腐剂进行理化稳定性评测。[结果]榆耳天然复合防腐剂中的抑菌活性成分都具有极好的耐热性，121 ℃处理 20 min 后仍有良好的抑菌活性，相对抑菌率高达75%以上；25～100 ℃抑菌活性基本不变，在pH为1～7时复配液有较好的抑菌活性，说明该复配液有良好的pH耐受能力，当pH大于8时抑菌活性完全丧失，不能耐受强碱的环境。金属离子中Mg离子略微对复配液抑菌活性有加强作用，Zn、 Fe、Cu离子抑制复配液的抑菌活性。

关键词榆耳；天然复合防腐剂；理化稳定性

中图分类号S-03文献标识码

A文章编号0517-6611（2015）31-023-02

Study of Gloeostereum incarnatum in Natural Compound Preservative Physicochemical Stability

FENG Lei

（Heilongjiang Academy of Forestry Sciences， Harbin， Heilongjiang 150081）

Abstract [Objective] To determine physicochemical stability of antibacterial effect

of Gloeostereum incarnatum natural compound preservative.[Method] By using the thermal stability test， pH stability experiment， the influence of metal ions experiment， the physicochemical stability of Gloeostereum incarnatum natural compound preservative was determined.[Result] The results of Gloeostereum incarnatum natural antibacterial active ingredients in compound preservative has excellent heat resistance， 121 ℃ after 20 min still has good antibacterial activity， relative antibacterial rate is as high as 75% above. 25 ℃ to 100 ℃ bacteriostatic activity basically remain unchanged， when pH of 1 to 7 compound with liquid has good antibacterial activity， show that the distribution of fluid has good capability of pH tolerance， when pH greater than 8 bacteriostatic activity completely， can't tolerate alkali environment， Mg ion in metal ions on the distribution of liquid slightly bacteriostatic activity has strengthening effect， zinc liquid， Fe， Cu ion suppression of bacteriostatic activity.

Key words Gloeostereum incarnatum； Natural compound preservative； Physicochemical stability

近年来，随着我国经济的快速发展和人们生活水平的提高，食品工业得到大力发展。然而，各类食品的保鲜一直是一个亟待解决的重要问题[1]。食品防腐剂是一类能够杀灭微生物或抑制其增殖，减轻食品在生产、运输、销售过程中因微生物而引起腐败的食品添加剂。安全、高效、广谱的天然食品防腐剂一直是近年来研究开发的重点，也是今后防腐剂发展的主要方向[2]。

当前，对天然食品防腐剂的开发及抑菌机理研究已有广泛深入的研究。近年来，从洋薄荷、香蕉皮、刺蒺藜、姜黄块茎中提取多种抑菌物质，并且与纳米银颗粒组合制成抑菌剂，应用于医疗、食品等行业，同时对其抑菌机制进行广泛研究。人们发现其安全性、抗菌性强，已开发出多种复合天然防腐剂[3]。但是，人们对合成的复合防腐剂的稳定性能关注较少，对在不同环境、不同状态下的应用对其防腐性能的影响所知甚少。筆者对复合防腐剂对温度、pH和金属离子的稳定性进行研究，为其后续的工业化应用提供参考。

1材料与方法

1.1试验材料

1.1.1防腐剂。榆耳天然复合防腐剂（实验室制备），4 ℃保藏，备用。

1.1.2供试菌种。大肠杆菌（Escherichia coli）； 金黄色葡萄球菌（StapHylociccus aureus）。

1.1.3培养基。

1.1.3.1细菌摇瓶培养基。向1 L蒸馏水中加入牛肉膏5 g、葡萄糖5 g、蛋白胨10 g、 NaCl 5 g、酵母膏5 g，加热溶解后调节 pH 7.0～7.6，121 ℃灭菌 20 min，备用。

1.1.3.2双层抑菌平板培养基。上层培养基为向1 L蒸馏水中加入牛肉膏5 g、葡萄糖5 g、蛋白胨10 g、 NaCl 5 g、酵母膏5 g、琼脂7.5 g，加热溶解后调节 pH 7.0～7.6，121 ℃灭菌 20 min，备用；下层培养基为2%琼脂的水溶液，即将20 g琼脂粉加入到1 L蒸馏水中，加热溶解至121 ℃，灭菌 20 min，备用。

1.2试验方法

1.2.1热稳定性试验。

取 1 ml榆耳复合防腐剂，分别于 -20、4、25、100、121 ℃ 5个温度下保存 20 min后取出，在室温下静置 20 min，以浓度 2%Nisin为对照，分别以金黄色葡萄球菌和大肠杆菌为指示菌，采取杯碟法处理后于恒温培养箱中37 ℃下培养24 h，待菌苔长好后记录抑菌圈直径，进行3次平行试验，取平均值。

1.2.2pH稳定性试验。

取 1 ml 复合防腐剂 9 份，用1 mol/L NaOH 和 1 mol/L HCl分别调节 pH至1、2、3、4、5、6、7、8、9，备用，再配制相应 pH的蒸馏水为空白对照，在每个平板上加入浓度2% Nisin为对照，分别以金黄色葡萄球菌和大肠杆菌为指示菌，采用杯碟法处理后于恒温培养箱中37 ℃下培养24 h，待菌落长好后记录抑菌圈直径，进行3次平行试验，取平均值。

1.2.3金屬离子的影响试验。

取适量复配液，分别配制成1 ml含不同金属离子（Mg2+、K+、Ca2+、Zn2+、Fe3+、Cu2+、Mn2+）、浓度为50 mmol/L 的混合溶液，以同浓度的金属离子水溶液为空白对照，以浓度2%Nisin溶液为阳性对照，分别以金黄色葡萄球菌和大肠杆菌为指示菌，采用杯碟法处理后于恒温培养箱中37 ℃下培养24 h，待菌苔长好后记录抑菌圈直径，进行3次平行试验，取平均值。

2结果与分析

2.1热处理对复合防腐剂抑菌活性的影响

由图1可知，复合防腐剂经不同温度处理后仍保持原有活性，在各种温度处理下对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有较高的活性。-20 ℃下有最高活性，121 ℃下20 min后仍具有较高活性，表明复合防腐剂抑菌活性具有较高的热稳定性。由此可知，该复配液具有良好的热稳定性，可以应用在各种温度环境中。这一结论在复配型防腐剂的开发应用中具有很大意义。

2.2pH对复合防腐剂抑菌活性的影响

经测定，复合防腐剂的 pH 约为 6.0。调节复合防腐剂的 pH后，测定抑菌活性。由图2可知，当pH从5到8，随着 pH 的升高，防腐剂的抑菌活性呈降低趋势；当 pH 大于 7时，抑菌率急剧降低；当 pH 为8和9时，无论对大肠杆菌还是金黄色葡萄球菌的抑菌活性几乎丧失，但空白对照在pH 5～7之间其抑菌活性为0，最后逐渐上升。这可能是由于受碱的作用，菌体无法在碱性条件下存活，导致对照的抑菌活性上升。同时，在碱性条件下防腐剂的抑菌率也明显降低，表明碱性条件在对菌体造成损伤的同时，也影响防腐剂的活性，将此时的复配液样品 pH 重新调到 6.0 后，抑菌活性依然不能恢复。这可能是由于防腐剂中某些抑菌活性成分在碱性条件下变性或者耦合等，发生不可逆的失活，失去部分抑菌能力。当pH<5时，随着pH的越来越小，防腐剂对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌活性逐渐增加，pH为1时达到最大，对金黄色葡萄球菌的抑菌能力强于大肠杆菌。此时，空白对照的抑菌能力也随着pH降低而显著增加。这是因为过低的pH造成菌体死亡，表明随着pH的降低，防腐剂抑菌活性的增加可能是防腐剂的抑菌活性成分与酸对菌体损伤共同作用的结果。而在pH 5～7时，此时空白对照对菌体没有抑菌作用，而防腐剂有较高的抑菌活性。这个结果表明在过度的酸或碱条件下，菌体自身难以存活，此时防腐剂的抑菌作用不大。因此，在这样的pH环境下无需添加防腐剂。但是，在菌体适宜存活的条件下，防腐剂的抑菌能力较强，可以抑制大部分细菌存活，因此此时应用防腐剂能达到最好的效果。

2.3金属离子对复合防腐剂抑菌活性的影响由图3、4 可知，50 mmol/L Mg2+、K+、Ca2+、Mn2+等金属离子水溶液对供试菌没有抑菌活性，而Zn2+、 Fe3+、 Cu2+水溶液对供试菌有一定的抑菌活性。分别将不同金属离子添加进防腐剂，发现Mg2+、K+、Ca2+、Mn2+对复合防腐剂没有显著的影响，复合防腐剂的抑菌活性较稳定。Zn2+、 Fe3+、 Cu2+能够在一定程度上提高复合防腐剂对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌活性，但对不同菌的抑菌作用有不同的增效差异。由此可知，在不同金属离子溶液中复合防腐剂的抑菌活性具有较好的稳定性，可以将其应用于多种环境中。

3结论与讨论

随着我国食品工业的日益发展，防腐剂作为一类主要的食品添加剂在食品工业中被广泛应用。目前，开发抗菌性强、安全无毒、适用性广和性能稳定的食品防腐剂是食品科学研究的热点之一。目前，我国广泛从天然植物、微生物提取天然抑菌活性物质，开发天然防腐剂，有效改善防腐剂的适用性和稳定性。

以榆耳天然复合防腐剂作为研究对象，以革兰氏阳性菌代表菌金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性菌代表菌大肠杆菌为供试菌，笔者研究了抑菌的理化稳定性。研究表明，该复配液中的抑菌活性成分都具有极好的耐热性，121 ℃处理 20 min 后仍有良好的抑菌活性，相对抑菌率高达75%以上；25～100 ℃抑菌活性基本不变，在pH为1～7时复配液有较好的抑菌活性，说明该复配液有良好的pH耐受能力，当pH大于8时抑菌活性完全丧失，不能耐受强碱的环境；金属离子

中Mg离子略微对复配液抑菌活性有加强作用，Zn、 Fe、 Cu离子抑制复配液的抑菌活性。

参考文献

[1] 肖素荣，李京东.天然食品防腐剂及其发展前景[J].中国食物与营养，2007（6）：30-33.

[2] 赵希荣，夏文水.壳聚糖的抗菌防腐活性及其在食品保藏中的应用[J].食品研究与开发，2006（2）：157-160.

[3] 李小芳，冯小强，伏国庆，等.壳聚糖中胺基对其抑菌性能的影响及与DNA的作用[J].天然产物研究与开发，2010（3）：373-377，470.