槐米饮料生物防腐的研究

吴彦莹，孟秀梅，2，毕欣妍，曹 阳，2，欧阳兰，张 兰，2，尹 熠，焦云鹏，2，李 敏

（1.江苏食品药品职业技术学院，江苏淮安 223003；2.江苏食品加工工程技术研究开发中心，江苏淮安 223003）

国槐树未开放的花蕾为槐米，为药食两用原料[1-2]。槐米中含有黄酮类成分，如芦丁、皂甙等，具有维持及恢复毛细血管弹性、增强机体抵抗力的功效，同时还具有抗毒消炎、抗氧化等作用[3-4]。将槐米加工成饮料，富含多糖、芦丁、维生素等物质，能提供丰富的营养物质，同时方便人们的使用和携带。为了延长槐米饮料的保质期，通过加入天然生物物质进行防腐[5]，提高产品的稳定性及保藏性。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

槐米，市售干槐米；蔗糖、柠檬酸、纳他霉素、乳酸链球菌素、壳聚糖、山梨酸钾，均为食品级；营养琼脂培养基、马铃薯培养基、月桂基硫酸盐胰蛋白胨汤、煌绿乳糖胆盐肉汤，均为化学纯。

LDZX-50KHS型立式压力蒸汽灭菌器，上海申安医疗器械厂产品；ZWY-2102型恒温振荡器，上海智城仪器制造有限公司产品；SW-CJ-2FD型垂直洁净工作台，江苏通净净化设备有限公司产品；HH-6型电热恒温水浴槽，深圳联美达科技有限公司产品；PL203型电子天平，梅特勒-托利多仪器设备有限公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1 不同类型防腐剂对槐米饮料防腐效果的影响

目前，我国现行食品添加剂标准为GB 2760—2014。其中，采用纳他霉素对饮料进行防腐的最大使用量为0.30 g/kg，而乳酸链球菌素用于饮料防腐的最大使用量为0.20 g/kg。同时，检索相关期刊资料，选择纳他霉素、乳酸链球菌素（Nisin）、壳聚糖的有效抑菌质量浓度范围[6-8]，设定乳酸链球菌素、纳他霉素、壳聚糖的质量浓度，设3组重复试验。在制备好的槐米饮料中按照设定量添加防腐剂，细菌菌落总数测定置于36℃培养箱中恒温培养48 h，霉菌总数测定置于28℃培养箱中培养5 d[5，9]，检测各组饮料的细菌总数和霉菌总数，确定最佳添加量。

不同防腐剂的添加量见表1。

表1 不同防腐剂的添加量

1.2.2 复合防腐剂对槐米饮料的防腐作用研究

根据单因素试验的结果，得出最佳质量浓度，该质量浓度下的槐米饮料有良好的感官性状和较长的保质期。以这3种防腐剂的最佳质量浓度为标准，进行三因素三水平的正交试验设计（见表2），以槐米饮料在常温25℃放置30 d时的细菌总数和霉菌总数为指标，分析结果。

1.2.3 山梨酸钾对槐米饮料的防腐作用研究

山梨酸钾为常用防腐剂，可以添加到多种饮料中，因为山梨酸钾的添加可以抑制细菌、霉菌的增长，大大延长了产品的保质期，所以将山梨酸钾作为对照组与复合防腐剂对比。山梨酸钾添加量为0.15，0.30，0.45，0.60，0.75 g/L，对添加上述量的槐米饮料进行细菌总数和霉菌总数测定，分析结果并与生物防腐剂指标进行对比。

2 结果与分析

2.1 不同类型防腐剂对槐米饮料防腐效果的影响

2.1.1 纳他霉素对饮料防腐效果的影响

在槐米饮料中，添加不同质量浓度的纳他霉素对槐米饮料进行防腐。

纳他霉素对饮料防腐效果的影响见图1。

图1 纳他霉素对饮料防腐效果的影响

由图1可知，在槐米饮料的保藏过程中，因为纳他霉素只对真菌的生长有抑制作用，所以当纳他霉素质量浓度升高时霉菌总数下降。纳他霉素质量浓度大于0.20 g/L时，霉菌总数趋于平缓，纳他霉素质量浓度为0.30 g/L时，霉菌总数为3.6 CFU/mL，细菌总数相对平缓，于17 CFU/mL处波动，不随纳他霉素的变化而改变。由于纳他霉素质量浓度达到0.20 g/L后线条下降趋于平缓，质量浓度再增加引起成本上升，且抑菌效果趋于平缓。综上考虑，选择纳他霉素质量浓度0.15，0.20，0.25 g/L进行进一步优化。

2.1.2 乳酸链球菌素对饮料防腐效果的影响

在槐米饮料中，添加不同质量浓度的乳酸链球菌素对槐米饮料进行防腐。

乳酸链球菌素对饮料中防腐效果的影响见图2。

图2 乳酸链球菌素对饮料中防腐效果的影响

由图2可知，在槐米饮料的保藏过程中，乳酸链球菌素质量浓度为0.15 g/L时细菌总数下降趋势明显，有效抑制了革兰氏阳性菌。当其质量浓度大于0.15 g/L时，细菌总数趋于平缓，所以质量浓度大于0.15 g/L对槐米饮料的对细菌抑制增加不明显。乳酸链球菌素对霉菌的抑制不如对细菌的抑制显著，所以霉菌总数下降趋势比较弱。当质量浓度达到0.15 g/L后，线条下降趋于平缓。综上考虑，选择乳酸链球菌素质量浓度0.10，0.15，0.20 g/L进行进一步优化。

2.1.3 壳聚糖对饮料防腐效果的影响

在槐米饮料中，添加不同质量浓度的壳聚糖对槐米饮料进行防腐。

壳聚糖对饮料防腐效果的影响见图3。

图3 壳聚糖对饮料防腐效果的影响

由图3可知，在槐米饮料的保藏过程中，细菌总数和霉菌总数随着壳聚糖质量浓度的增加而减少。壳聚糖加入0.40 g/L，对细菌总数和霉菌总数的抑制最佳，此时细菌总数14.4 CFU/mL，霉菌总数2.7 CFU/mL。壳聚糖加入超过0.30 g/L以后非常黏稠，导致饮料感官品质变差。综上考虑，选择壳聚糖0.25，0.30，0.35 g/L的3个水平进行进一步优化。

2.2 复合防腐剂对槐米饮料的防腐结果

对照单因素试验结果，选取单一防腐剂进行正交试验，考查各因素水平对细菌和霉菌总数的影响，以确认最好的防腐效果和方案。

复合防腐剂正交试验设计见表2，复合防腐剂正交试验结果见表3。

表2 复合防腐剂正交试验设计/g·L-1

表3 复合防腐剂正交试验结果

由表3可知，各防腐剂对菌落总数影响的重要性为壳聚糖>乳酸链球菌素（Nisin）>纳他霉素，即影响最大的是壳聚糖，其次是乳酸链球菌素（Nisin），影响最小的是纳他霉素。复合防腐剂的最优条件组合为A2B2C2，即纳他霉素质量浓度为0.20 g/L，乳酸链球菌素（Nisin）质量浓度为0.15 g/L，壳聚糖质量浓度为0.30 g/L。

按照A2B2C2条件进行验证试验，重复3次取平均值，得到的菌落总数为4 CFU/mL，霉菌总数为0 CFU/mL，加速试验显示其在9个月的货架期内菌落指标均未超出植物饮料标准。

2.3 山梨酸钾添加量对饮料中细菌与霉菌总数的影响

山梨酸钾不同添加量的细菌总数和霉菌总数见图4。

由图4可知，在槐米饮料的保藏过程中，细菌总数和霉菌总数随着山梨酸钾质量浓度的增加而减少。当山梨酸钾质量浓度为0.75 g/L时，细菌与霉菌总数达到最低，分别是14 CFU/mL和2.8 CFU/mL。

图4 山梨酸钾不同添加量的细菌总数和霉菌总数

复合防腐剂的质量浓度为0.65 g/L与山梨酸钾0.75 g/L时相比，菌落总数和霉菌总数菌低于高质量浓度的山梨酸钾，适用于槐米饮料的防腐。

3 结论

槐米饮料在常温25℃放置30 d时的细菌总数为指标，分析结果得到复合防腐剂的最优条件组合为纳他霉素质量浓度0.20 g/L，乳酸链球菌素（Nisin）质量浓度0.15 g/L，壳聚糖质量浓度0.30 g/L，在此条件下细菌总数4 CFU/mL，霉菌总数为0 CFU/mL，抑菌作用最强，且感官品质较好，风味俱佳，加速试验显示其在9个月的货架期内菌落指标均未超出植物饮料标准。生物复合防腐剂量为0.65 g/L与0.75 g/L的山梨酸钾质量浓度相比，细菌总数和霉菌总数均低于山梨酸钾防腐的饮料数值，有效地起到了抑菌效果，且用量低于山梨酸钾，具有潜在的推广应用价值。