3 种常用防腐剂复配对巴哈利抑菌效果的影响

古丽帕丽·买明，白羽嘉，买热姑·买买提，阿合胡·胡玛尔别克，古丽米热·热合满，热合满·艾拉

（1.新疆农业大学食品科学与药学学院，新疆 乌鲁木齐 830052；2.新疆农业大学作物学博士后流动站，新疆 乌鲁木齐 830052；3.中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083）

巴哈利也称巴哈里、巴哈力，在新疆是每逢过年过节必定摆到餐桌上的美味佳肴，而且在新疆饮食文化中是一种特色食品。巴哈利原是俄罗斯族常吃的一种点心，也有人称为黑蛋糕，属于焙烤食品的一类。老化是烘焙产品在储藏过程中发生的包括物理、化学和感官品质等综合变化的复杂过程[1]。新制作的巴哈利内部组织结构松软，口感良好且富有弹性。但是在储藏期间，淀粉类食品会出现由软变硬、组织结构松散粗糙、弹性以及特有风味消失的现象，这些现象统称为淀粉质食品的老化[2]。巴哈利营养丰富，但容易变质发霉，严重影响其品质，缩短货架期。

食物是人类生存的必需品。就目前而言，无毒或低毒、广谱、高效的防腐剂是食品储藏保鲜的首选[3-4]。食品防腐剂是用来防止食品因微生物而变质的物质[5]，其在食品运输中起着重要的作用，能使食物在很长一段时间内不变质[6]。食品生产中按照防腐剂的来源主要分为化学合成防腐剂和天然防腐剂[7]。化学防腐剂是指通过化学反应合成的防腐剂，主要是包括酸型、酯型和无机盐防腐剂[8-9]。

在我国，食品生产中添加一定使用量的化学合成防腐剂，主要有脱氢醋酸钠、山梨酸钾、双乙酸钠、单辛酸甘油酯等[10]。食品防腐剂在改善食品的色、香、味、形，增加食品营养，改善食品质量和加工条件，防止食品变质，延长食品保质期等方面发挥着极其重要的作用。其杀菌机理主要是通过降低产品的水分活度或pH，或破坏微生物的生长或代谢系统的正常进行来抑制微生物的生长，从而延长产品的货架期[11]。薛卓豪等[12]以冰皮豆沙月饼的菌落总数和霉菌总数作为评价指标，研究山梨酸钾、丙酸钠、脱氢乙酸钠化学防腐剂以及壳聚糖蜂胶涂膜液对冰皮豆沙月饼的保鲜作用。结果发现，0.9 g/kg 丙酸钠+0.12 g/kg 脱氢乙酸钠+壳聚糖蜂胶涂膜液涂膜可以使冰皮豆沙月饼的保质期从20 d 提高到25 d。索标等[13]研究发现，低温和单辛酸甘油酯对即食湿面中金黄色葡萄球菌的生长均有一定的抑制作用，且随着温度的降低和单辛酸甘油酯浓度的增高，这种抑制作用增大。周辉等[14]研究适用于西式里脊火腿中的复配防腐剂，结果表明，4种防腐保鲜剂对样品菌落总数影响的主次顺序为：乳酸链球菌素＞防腐剂A＞乳酸钠＞双乙酸钠。

关于化学防腐保鲜剂的应用研究在国外主要集中使用山梨酸钠、乳酸钠、丙酸钙及磷酸盐的应用[15]。Degirmencioglu 等[16]采用气调包装结合山梨酸钾对切片面包进行品质研究，发现添加0.3 g/kg 山梨酸钾的切片面包货架期最长，且比其他试验组货架期延长了7 d。Patterson 等[17]采用山梨酸钾和乳酸处理结合真空包装和气体包装（VCO2∶VN2=1∶9 或 2∶8）可以有效地延长鸡胸和鸡腿的货架寿命。

为延长巴哈利货架期，本研究以山梨酸钾、双乙酸钠和脱氢乙酸钠为防腐剂，进行单因素试验，筛选最佳添加量，再进行上述3 种防腐剂的复配研究，以菌落总数为指标进行巴哈利抑菌效果比较试验，选出最优复配组合，以期为巴哈利的储藏保鲜提供参考借鉴。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

鲜鸡蛋、金西域特制一等小麦面粉，均为市售。

白砂糖，河北古松农副产品有限公司产品；植物油、黄油，益海嘉里集团产品；小苏打、泡打粉，均为安琪酵母股份有限公司产品；糖浆，禹城市锦元溪食品有限公司产品。平板计数琼脂（PCA），广东环凯微生物科技有限公司产品；马铃薯葡萄糖琼脂（PDA），杭州百思生物技术有限公司产品；双乙酸钠、山梨酸钾、脱氢乙酸钠，浙江一诺生物科技有限公司产品。包装材料：PET+纯铝复合包装袋，13 丝，市售。

1.1.2 仪器与设备

BRT-11J 型烘烤箱，101-E 型电热鼓风干燥箱，DH3600Ⅱ型电热恒温培养箱，JH-SCA 型净化工作台，JB5374-91 型电子天平，FS300 型手动封口机，灭菌锅、振荡器等实验室常用设备。

1.2 方法

1.2.1 巴哈利制作工艺流程

称取鸡蛋、白砂糖、糖浆搅打至糖完全溶解→加入植物油、黄油、防腐剂慢速搅匀→分2～3 次缓慢加入特一面粉、小苏打、泡打粉，慢速搅匀→加入水，快速搅至顺滑无颗粒→注模→烤制温度上火150 ℃、底火140 ℃，时间40 min→净化工作台紫外灯灭菌30 min→冷却至室温→包装

1.2.2 操作要点

（1）44 g 白砂糖、34 g 糖浆、50 g 全蛋液混合，打发 6～8 min，制成中间体A。

（2）将22 g 油添加到中间体A，低速搅打1 min，混合均匀，制成中间体B。若使用植物油和黄油（1∶1）混合物、纯黄油或发酵黄油则需提前80 ℃融化。

（3）100 g 特一粉、3 g 小苏打、3 g 泡打粉、防腐剂混合均匀；分3 次加入中间体B 中，缓慢搅拌均匀，并逐次加入60 mL 纯净水，制成中间体C。

（4）模具表面涂抹脱模油，注入65 g 中间体C，约占模具高度的2/3，用以防止巴哈利蛋糕在烘焙过程中溢出模具或塌陷，造成外观不佳[18]。

（5）烤箱预热 5 min，上火 140 ℃、底火 150 ℃，烤制40 min。

（6）烤制完成的巴哈利置于超净工作台吹风冷却至室温。

1.2.3 巴哈利的包装方法

巴哈利的包装均在超净工作台中进行，先将经高压蒸汽锅灭菌的铝箔包装袋和冷却至室温的巴哈利样品用紫外杀菌30 min 左右，然后把巴哈利放入包装袋中，每袋装1 个，分装结束后用75%精棉擦拭包装口，用手动封口机封口，包装好的产品置于25 ℃储藏。

1.2.4 单因素试验设计

按照“1.2.2”中的配方及工艺制作巴哈利，分别设置山梨酸钾添加量为 0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 g/kg，双乙酸钠添加量为 0、1、2、3、4 g/kg，脱氢乙酸钠添加量分别为 0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 g/kg，产品在 25 ℃下储藏3 d 后，检测其菌落总数，研究不同添加量防腐剂的抑菌效果。

1.2.5 最佳防腐剂复配组合筛选

防腐剂复配的使用量根据陈雪等[19]的方法并有所改动，按GB 2760—2014[20]规定，在糕点中防腐剂单独使用时最大使用量为：山梨酸及其钾盐1.0 g/kg；脱氢乙酸钠0.5 g/kg，双乙酸钠4.0 g/kg；同时按GB 2760—2014[20]附录A（食品添加剂的使用规定）A.2 的规定，同一功能的食品添加剂（相同色泽着色剂、防腐剂、抗氧化剂）在混合使用时，各自用量占其最大使用量的比例之和不应超过1。因此，本试验按照以上标准对山梨酸钾、双乙酸钠和脱氢乙酸钠进行复配处理，复配添加量等于各自用量占其最大使用量的比例之和等于1 进行添加。

1.2.6 微生物的测定

菌落总数和霉菌计数：按照GB 4789.2—2016[21]中的方法测定。无菌操作下取25 g 巴哈利，加入225 mL无菌水中，振荡器振荡15 min，再取1 mL 稀释液加入9 mL 无菌水中，依次稀释成 10-1、10-2、10-3、10-4、10-5、10-6倍稀释液，分别取1 mL 稀释液接种到平板计数琼脂培养基上，每个处理3 次重复，置于恒温培养箱中（36±1）℃培养（48±2）h，观察并记录，计数时肉眼观察，必要时可用放大镜，记录各稀释倍数下的菌落总数。依据GB 7099—2015[22]的规定，菌落总数≤105CFU/g。

霉菌计数：按照GB 4789.15—2016[23]中的方法测定。无菌操作下取25 g 巴哈利，加入225 mL 无菌水中，振荡器振荡15 min，再取1 mL 稀释液加入9 mL无菌水中，依次稀释成 10-1、10-2、10-3倍稀释液，分别取1 mL 稀释液接种到马铃薯葡萄糖琼脂培养基上，每个处理3 次重复，置于恒温培养箱中（28±1）℃培养5 d，观察并记录，计数时肉眼观察，必要时可用放大镜，记录各稀释倍数和相应的霉菌和酵母数。依据GB 7099—2015[22]，对于巴哈利热加工蛋糕，霉菌总数≤150 CFU/g。

1.2.7 数据处理

采用Microsoft Office Excel 和Origin8.5 软件进行数据处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 山梨酸钾对巴哈利菌落总数的影响

山梨酸与微生物酶系统中的巯基结合，破坏微生物的许多重要的酶，从而抑制微生物的生长[24]。由图1可知，随着山梨酸钾添加量的增加，巴哈利的菌落总数呈先下降后平缓的趋势。在25℃储藏条件下储藏3d，未添加山梨酸钾的巴哈利菌落总数为5.22 lg(CFU/g)，而山梨酸钾添加量为0.8 g/kg 时，其菌落总数为7 800 CFU/g。根据GB 7099—2015[22]中的规定，面包、糕点的菌落总数应在105CFU/g 以下，此时未添加山梨酸钾的巴哈利菌落总数已超标。山梨酸钾添加量达到0.8 g/kg 之后，再增加山梨酸钾含量，对菌落总数的影响微弱。豆康宁等[25]发现，在面包中山梨酸钾的添加范围为0～0.134 g/100 g 时，山梨酸钾的抑菌效果最好，与本研究结果相似。

图1 山梨酸钾添加量对巴哈利菌落总数的影响Fig.1 Effects of potassium sorbate additions on the total numbers of Bahali colonies

2.2 双乙酸钠对巴哈利菌落总数的影响

双乙酸钠中含有的乙酸分子与类脂化合物溶解性较好，能通过细胞壁使细胞内蛋白质变性而起到抑菌防腐作用[26]。由图2 可知，随着双乙酸钠添加量的增加，巴哈利的菌落总数逐渐下降，在添加量为2 g/kg 之后，巴哈利中的菌落总数趋于平缓，再增加双乙酸钠的含量，对巴哈利中的菌落总数的影响甚微。当双乙酸钠添加量超过2 g/kg 时，巴哈利的菌落总数符合GB 7099—2015[22]要求，且菌落总数较低。李凤梅[27]也发现，蛋糕在常温下的霉菌超标时间为14 d 时，双乙酸钠在普通面糊类蛋糕中的最佳防霉添加量为0.4%。张雨迁等[28]研究子长煎饼的保鲜方式发现，双乙酸钠对于新鲜面食中可能产生的黑曲毒、黄曲霉、黑根霉等有显著抑制作用，甚至对李斯特菌、大肠杆菌等细菌也有抑制作用。

图2 双乙酸钠添加量对巴哈利菌落总数的影响Fig.2 Effects of sodium diacetate additions on the total numbers of Bahali colonies

2.3 脱氢乙酸钠对巴哈利菌落总数的影响

脱氢乙酸钠是一种高效的防霉保鲜剂。如图3 所示，随着脱氢乙酸钠添加量的增加，巴哈利的菌落总数呈下降趋势。当脱氢乙酸钠添加量大于0.4 g/kg时，巴哈利的菌落总数较低，且符合GB 7099—2015[22]的规定。

图3 脱氢乙酸钠添加量对巴哈利菌落总数的影响Fig.3 Effects of sodium dehydroacetate additions on the total numbers of Bahali colonies

2.4 3 种化学防腐剂的保鲜效果比较

通过单因素的试验，确定3 种不同防腐剂单用时的最佳用量分别为：山梨酸钾0.8 g/kg，双乙酸钠2.0 g/kg，脱氢乙酸钠0.4 g/kg。图4 为3 种防腐剂单独使用时对巴哈利的保鲜效果比较，结果表明，山梨酸钾对巴哈利菌落总数的抑制效果最好。图中横线表示菌落总数为105CFU/g，这是GB 7099—2015[22]的最低要求。空白对照在储藏5 d 后已超标，而添加防腐剂以后，巴哈利的储藏期都能超过5 d，添加双乙酸钠的巴哈利第10 天后菌落总数超过国家标准的最大限制，添加脱氢乙酸钠和山梨酸钾使巴哈利的菌落总数11 d 后超过国家标准。

图4 3 种防腐剂对巴哈利菌落总数的影响Fig.4 Effects of three preservatives on the total numbers of Bahali colonies

2.5 复配化学防腐剂的抑菌效果

在食品保鲜中常采用多种防腐剂联用，其对微生物抑制产生相互协调作用，增强防腐抑菌效果。3种防腐剂的复配设计如表1 所示，在25 ℃储藏3 d 后，检测菌落总数。

表1 3 种防腐剂的复配设计及结果Table 1 Compounds designs of three preservatives and their antibacterial results

由表1 可以看出，第7 组的抑菌效果最佳，即山梨酸钾、双乙酸钠和脱氢乙酸钠按25%∶25%∶50%的比例复配，即0.25 g/kg 山梨酸钾+1 g/kg 双乙酸钠+0.25 g/kg 脱氢乙酸钠，检测到的菌落总数最少，此时防腐效果最好，大大优于单一防腐剂。

2.6 验证试验结果

采用“2.5”中优化的复配防腐剂配方（0.25 g/kg山梨酸钾+1 g/kg 双乙酸钠+0.25 g/kg 脱氢乙酸钠）制作巴哈利，成品在25 ℃条件下储藏，定期检测菌落总数及霉菌总数。如图5 所示，巴哈利的菌落总数及霉菌总数随着储藏时间的延长呈上升趋势，储藏18 d时，菌落总数为5.15 lg(CFU/g)，超过国家标准的规定（5 lg（CFU/g）），即巴哈利已不宜食用。说明本试验所使用的复配防腐剂方法可延长巴哈利的储藏时间，复配防腐剂代替单一化学防腐剂明显提高抑菌效果[29-30]，巴哈利保质期由10 d 增加到18 d。本试验不同处理组样品在其对应的储藏期内，均未检出大肠杆菌。

图5 复配防腐剂对巴哈利的菌落和霉菌抑菌效果Fig.5 Bacteriostatic effects of compound preservatives on the total numbers of colonies and molds of Bahali

3 结论与讨论

上述试验结果表明，3 种化学防腐剂单一添加的最佳添加量分别为：山梨酸钾0.8 g/kg，双乙酸钠2 g/kg，脱氢乙酸钠0.4 g/kg；3 种化学防腐剂最佳复配比列为：0.25 g/kg 山梨酸钾+1 g/kg 双乙酸钠+0.25 g/kg 脱氢乙酸钠，抑菌效果大大优于单一防腐剂；未添加防腐剂时巴哈利的储藏时间为5 d，单一的防腐剂可以延长储藏时间至10 d，使用复配防腐剂（0.25 g/kg 山梨酸钾+1 g/kg 双乙酸钠+0.25 g/kg 脱氢乙酸钠），可以使巴哈利的保质期从5 d 延长到18 d。