不同防腐剂对抹茶拿铁饮料保鲜影响的研究

何文毅，邢威，王晨，崔叶，汪艳霞

（贵州大学茶学院，贵州 贵阳 550000）

在《抹茶》国家标准GB/T34778—2017 中，抹茶被定义为：“抹茶，采用覆盖遮阴栽培的茶树鲜叶，经蒸汽或热风杀青、干燥加工的叶片为原料，再经研磨工艺加工而成的微粉状茶产品”[1]。抹茶是集绿色、健康、营养、保健等多种功效为一体的天然食品原料，其富含多种有益于人体健康的化学物质，例如茶多酚、茶氨酸和生物碱等，可以帮助人体保持健康。这些成分能够帮助调节人们的情绪同时具有抗氧化减缓人体衰老、抗癌防癌、降脂、降血糖、保护心血管和抵抗老年痴呆等功效[2-5]。

抹茶富含茶氨酸、茶多酚和咖啡碱等多种天然活性成分，也是一种新型的绿色健康食品添加剂，在食品工业具有巨大的经济和运用价值，在食品生产过程中加入到食品中，可增加食物的色、香、味，形成具有抹茶风味的新食品，如抹茶面、抹茶拿铁、抹茶蛋糕等[6,7]。抹茶拿铁饮料是一种由抹茶粉与牛奶调配而成的饮品，具有丰富的微量元素和营养成分。抹茶拿铁饮料由牛奶、糖类等混合加工而成，含有丰富的蛋白质、乳糖、脂肪及茶叶中的多种营养物质，但容易滋生细菌、真菌等多种腐败微生物而导致产品变质。当前食品研究的热点，主要采用低温冷藏、热灭菌、添加防腐剂等方法延长拿铁饮料保质期[8-11]。在茶饮料的生产过程中，主要采用优化生产工艺和添加食品添加剂的方式，延长茶饮料的保质期[12]。

在食品行业中，山梨酸、苯甲酸及其盐类是最常见的防腐剂，在饮料中运用广泛。除以上防腐剂外，国家标准GB/2760—2014《食品添加剂》中规定能在饮料中使用的其他类型防腐剂还有溶菌酶、二甲基二碳酸盐（DMDC）、乳酸链球菌素、ε-聚赖氨酸盐酸盐等。每种防腐剂对饮料的保鲜效果、生产成本、安全性等方面各不相同。其中DMDC 也叫维灵果，与其它杀菌方法比较，DMDC 杀菌技术具有成本低廉，操作简便，安全性高，对果汁及其它饮料的营养和风味不产生影响等特点，是一种很有潜力的饮料非热灭菌添加剂。

综上，本文以抹茶拿铁固体粉末冲泡饮品为研究对象，按照国家标准GB/2760—2014《食品添加剂》中的规定，分别添加一定浓度的溶菌酶、DMDC、乳酸链球菌素、ε-聚赖氨酸盐酸盐及山梨酸钾防腐剂，将样品放置于一定温度环境条件下，定期测定样品微生物含量，并进行感官品质分析，筛选出抑菌效果最佳及对产品品质影响较小的防腐剂，并研究了最佳防腐剂对抹茶拿铁饮料于4 ℃储藏30 d 期间的微生物生长和品质变化规律。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

2023 年1 月由贵州省铜仁市贵茶公司提供的抹茶拿铁固体粉末。

无水乙醇（分析纯）购自天津市富宇精细化工有限公司；氯化钠（分析纯）购自国药集团化学试剂有限公司；溶菌酶、DMDC、山梨酸钾、乳酸链球菌素、ε-聚赖氨酸盐酸盐购自重庆瑞富食品添加剂有限公司。

1.2 仪器与设备

超净工作台（SW-CJ-1F 苏州安泰空气技术有限公司）；高压灭菌锅（Ldzm-60 上海申安医疗器械厂）；电热干燥箱（WGL-125B 天津市泰斯特仪器有限公司）；分析天平（JA2003 上海箐海仪器有限公司）；pH 计（PHS-3C+成都世纪方舟科技有限公司）；恒温培养箱（DHP-9052 上海一恒科学仪器有限公司）；均质机（JJ-60 绍兴艾析科技有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 防腐剂悬浊液的制备 选用溶菌酶、山梨酸钾、DMDC、乳酸链球菌素、ε-聚赖氨酸盐酸盐等5 种防腐剂与纯净水混合，制成一定浓度的溶液，加入抹茶拿铁饮料中，再进行均质处理。根据国家标准GB/2760—2014《食品添加剂》规定上述防腐剂在饮料中的用量标准，将上述5 种防腐剂配制浓度为100 mg/L 的溶液。悬浊液配制方法：称取2.000g±0.001g防腐剂，于100 mL容量瓶中，加入纯净饮用水溶解并定容至刻度线，摇匀（现用现配）。

1.3.2 不同防腐剂对抹茶拿铁饮料微生物含量的影响 称取抹茶拿铁粉末20 g，分别加入1.3.1 中各防腐剂悬浊液1 mL，混合后用纯净水定容至200 mL，再进行均质处理，对照组不添加防腐剂。各处理重复3 次。将成品放置于37 ℃恒温箱进行培养2 d，待测。菌落总数测定方法依据GB 4789.2—2016[13]。最终得出各防腐剂对抹茶拿铁饮料的抑菌率，抑菌率的计算公式见式（1）：

式中：Y为平均抑菌率，%；A为未加防腐剂对照组平均菌数，CFU/mL；B为试验组平均菌数，CFU/mL[14]。

1.3.3 不同防腐剂对抹茶拿铁饮料感官品质的影响分别由5 位茶学专业人士根据GB 7101—2015《食品安全国家标准 饮料》中的方法对1.3.2 中各处理进行感官审评[15]。具体检测方法见表1，感官审评评分要求见表2。

表1 感官要求Table 1 Sensory requirements

表2 感官审评评分要求Table 2 Sensory evaluation scoring requirements

1.3.4 不同灭菌处理对抹茶拿铁饮料微生物含量的影响 由试验1.3.2 和1.3.3 筛选出最佳防腐剂DMDC，为探究DMDC 灭菌技术相较于热灭菌对抹茶拿铁饮料的灭菌效果。具体操作方法如下：

DMDC悬浊液配制：称取2.000g±0.001g防腐剂，于100 mL 容量瓶中，加入纯净饮用水溶解并定容至刻度线，摇匀（现用现配）。

DMDC处理组：称取抹茶拿铁粉末20g，加入50mg DMDC，混合后用纯净水定容至200mL，快速搅拌1 min。快速分装至消毒灭菌后的带盖玻璃瓶中，于4℃环境中冷藏，待测。

热灭菌组（HK）：称取抹茶拿铁粉末20 g，用纯净水溶解后定容至200 mL，再进行均质处理，将处理后的抹茶拿铁饮料煮沸1 min。快速冷却至室温后分装至消毒灭菌后的带盖玻璃瓶中，于4 ℃环境中冷藏，待测。

对照组（CK）：称取抹茶拿铁粉末20 g，用纯净水溶解后定容至200 mL，再进行均质处理后分装至消毒灭菌后的带盖玻璃瓶中，于4℃环境中冷藏，待测。

将上述各组处理重复3次，于4℃环境中冷藏保存。

1.3.5 不同灭菌处理抹茶拿铁饮料微生物含量的测定 分别于0 d、3 d、7 d、14 d、21 d、30 d 测定1.3.4 各样品菌落总数、大肠杆菌、霉菌和酵母菌等微生物含量，霉菌和酵母菌的测定依据GB 4789.15—2016 中的方法进行测定[16]。大肠杆菌的测定依据GB 4789.3—2016中的方法进行测定[17]。

1.3.6 不同灭菌处理抹茶拿铁饮料感官品质分析 分别于0 d、3 d、7 d、14 d、21 d 和30 d 对不同处理后的抹茶拿铁饮料进行感官分析，分析方法见1.3.3。

1.4 数据处理

使用Excel 2016 软件、SPSS 26.0 统计分析软件对相关数据进行分析处理。

2 结果与分析

2.1 不同防腐剂对抹茶拿铁饮料的抑菌效果

抹茶拿铁饮料添加不同防腐剂的浓度为100mg/L，于37 ℃环境条件下放置2 d 后检测样品中菌落总数和抑菌率，结果见表3。

表3 添加不同防腐剂后样品中的菌落总数Table 3 Total number of bacterial colonies in the sample after adding different preservatives

由表3 可知，添加不同防腐剂后，各处理菌落总数差异显著（P ＜0.05），其中添加DMDC 抹茶拿铁饮料中的菌落总数最少；为1.1×104CFU/mL。其次是添加山梨酸钾和ε-聚赖氨酸盐酸盐，菌落总数分别为2.3×104CFU/mL 和2.9×104CFU/mL；添加溶菌酶和乳酸链球菌素，菌落总数分别为4.7×104CFU/mL 和5.4×104CFU/mL。抑菌率分析可知，添加DMDC 抑菌率达81%，对抹茶拿铁饮料的抑菌效果最佳。添加不同防腐剂，抑菌率分别是DMDC ＞山梨酸钾＞ε-聚赖氨酸盐酸盐＞溶菌酶＞乳酸链球菌素。添加乳酸链球菌素的抑菌效果最差，抑菌率仅6.9%。

2.2 不同防腐剂对抹茶拿铁饮料感官品质影响

抹茶拿铁饮料添加浓度为100 mg/L 不同防腐剂悬浊液，于37 ℃环境条件下放置2 d后进行感官品质分析，结果见表4。

表4 添加不同防腐剂抹茶拿铁饮料感官品质Table 4 Sensory quality of matcha latte beverage with different preservatives

由表4 可知，添加不同防腐剂后，各样品感官品质发生不同程度的变化，其中添加DMDC 的抹茶拿铁饮料保存2 d 后依然保持产品原有的色泽、风味等品质特点，且对产品的风味影响最小，感官评分最高为95.3。其次是添加山梨酸钾和ε-聚赖氨酸盐酸盐，分别为73.2 和65.5；添加溶菌酶、乳酸链球菌素和不添加防腐剂的空白处理均为60 以下。感官分析可知，添加DMDC的抹茶拿铁饮料感官品质正常，而添加其他类型防腐剂的抹茶拿铁饮料均发生不同程度的变质，添加乳酸链球菌素的感官品质最差。

2.3 不同灭菌处理对抹茶拿铁饮料菌落总数的抑菌效果

抹茶拿铁饮料经过DMDC 和热灭菌处理后，于4℃环境条件储藏，储藏过程中菌落总数变化情况，见图1。

图1 不同处理对菌落总数的抑制效果Fig.1 Inhibition effect of different treatments on total bacterial count

由图1 可知，DMDC处理和热灭菌均能显著降低抹茶拿铁饮料的初始细菌总量（P＜0.05），分别降低27.10%和71.26%。在贮藏30 d 期间，对照组菌落总数显著增加（P ＜0.05），21 d 内菌落总数从4.28 lg（CFU/mL）增加到7.51lg（CFU/mL）。在30d 的贮存期内，DMDC 处理组菌落总数虽然增长缓慢，但始终低于51g（CFU/mL），说明DMDC 处理后的抹茶拿铁饮料中微生物的生长得到了有效抑制。同时在贮存期间，热灭菌处理的抹茶拿铁饮料中菌落总数显著低于DMDC处理（P＜0.05），说明热灭菌处理对抹茶拿铁饮料的灭菌效果比DMDC处理更好。

2.4 不同灭菌处理对抹茶拿铁饮料霉菌和酵母总数的抑菌效果

抹茶拿铁饮料经过DMDC 与热杀菌处理后于4 ℃环境条件储藏过程中霉菌和酵母总数的变化情况，见图2。

图2 不同处理对霉菌和酵母总数的抑制效果Fig.2 Inhibition effect of different treatments on the total number of molds and yeast

由图2 可知，DMDC处理和热灭菌均能显著降低抹茶拿铁饮料中霉菌和酵母菌的总数（P ＜0.05），处理后的抹茶拿铁饮料中霉菌和酵母的总数几乎为0。在30 d的贮藏期内，对照组霉菌和酵母菌总数显著增加。DMDC 处理组霉菌和酵母总数无显著变化，说明DMDC 处理可有效抑制抹茶拿铁饮料中霉菌和酵母菌的生长，始终低于51g（CFU/mL）。与本实验结果相似，程银琪等[18]也发现，在桑葚汁中加入250 mg/L 的DMDC，桑葚汁中的细菌总数、霉菌总数和酵母菌总数均显著降低，且在4℃下保存1 个月后没有明显上升趋势，始终低于51g（CFU/mL）。在30 d 贮藏期间，热灭菌处理组霉菌和酵母菌总数7 d 降为0 lg（CFU/mL）后缓慢增加，但始终低于DMDC 处理组。

2.5 不同灭菌处理对抹茶拿铁饮料大肠杆菌的抑菌效果

抹茶拿铁饮料经过DMDC 与热杀菌处理后，于4 ℃环境条件储藏过程中大肠杆菌总数的变化情况，见图3。

由图3 可知，经过DMDC 处理与热灭菌处理后均能显著降低抹茶拿铁饮料中的大肠杆菌总数（P＜0.05），在4 ℃冷藏条件下，大肠杆菌总数整体呈下降趋势。在储藏期30 d 内，对照组与热灭菌组中的大肠杆菌总数在3d 内先缓慢上升后逐渐下降。而经DMDC 处理的抹茶拿铁饮料中的大肠杆菌总数持续下降，30 d 内大肠杆菌总数从2.02 lg（CFU/mL）下降到0.70 lg（CFU/mL）。可见，DMDC 处理对大肠杆菌有明显的抑制作用。

2.6 不同灭菌处理对抹茶拿铁饮料感官品质影响

分别于储藏0 d、3 d、7 d、14 d、21 d、30 d 对不同杀菌处理的抹茶拿铁饮料进行感官审评，结果见表5至表7。

表5 DMDC 处理感官品质Table 5 Sensory quality of DMDC treatment

表6 HK 处理感官品质Table 6 Sensory quality of HK treatment

表7 CK 处理感官品质Table 7 Sensory quality of CK treatment

结果表明，DMDC杀菌处理后于4℃冷藏30 d期间，抹茶拿铁饮料的感官品质无明显变化。经感官审评可知，热灭菌处理对抹茶拿铁饮料抑菌效果优于DMDC处理。茶饮料营养丰富，通常采用热灭菌，但热灭菌会在一定程度上破坏茶多酚等有效成分，对产品的包装和加工也有较高的要求[19]。经热灭菌处理的抹茶拿铁饮料在色泽和风味、口感等方面相较于DMDC 处理得分较低，可能与饮料中部分成分受热分解有关，需进一步研究。且在空白对照中抹茶拿铁饮料贮藏14d后的口感和风味明显变化，开始出现变质现象。

3 结论与讨论

根据GB 7101—2015《食品安全国家标准 饮料》中对液体饮料微生物限量的要求，饮料中腐败微生物含量保持在51g（CFU/mL）以下时，不会对饮料的营养风味和人体安全产生明显影响，一致认为是可接受的水平。因此，在饮料贮藏期间，其微生物数量超过51g（CFU/mL）时，可认为该饮料已经达不到微生物货架期要求[20]。本试验中DMDC 处理能显著减少并抑制抹茶拿铁饮料中的细菌、霉菌和酵母菌、大肠杆菌生长量，使其在30 d内均保持在51g（CFU/mL）以下。从而将抹茶拿铁饮料的低温保存期限延长至30 d，可作为抹茶拿铁饮料的短期保存方法。与热杀菌相比，DMDC处理更有利于减少抹茶拿铁的颜色变化，改善抹茶拿铁的风味和口感，这可能与热杀菌后抹茶拿铁中酚类、VC等部分活性成分的流失有关，而DMDC处理则可以保留大部分抹茶中的活性成分，使风味更加丰富。

与传统热灭菌技术相比，经初步筛选的最佳防腐剂DMDC 具有高效、无残留、不会影响饮料的新鲜度和营养品质等特点。它作为一种安全有效的防腐剂，对设备要求低，成本低，操作简单安全，灭菌效果好，已成为非热灭菌技术研究的热点[21]。但在实际应用中还存在许多问题，首先，DMDC 对果汁饮料中各种污染细菌的杀菌效果存在显著差异。本试验表明，它在抹茶拿铁饮料中具有良好的杀菌效果，有效延长了抹茶拿铁饮料的保鲜期。但在某些饮料中，乳酸菌对DMDC 的耐受性较强，因此，单独使用DMDC 杀菌效果往往不理想，这极大地限制了DMDC的应用。如何提高DMDC的杀菌效果，使其在国家食品添加剂要求的范围内杀灭被污染的细菌，还有待研究。其次，DMDC与其他灭菌技术的协同效应可以有效增强DMDC的灭菌效果。然而，DMDC与其他灭菌技术协同灭菌的研究相对较少，在实际生产中的应用也不成熟，需要进一步的研究和开发。扩大DMDC 的适用性，为其他受热影响较大的饮料提供更多的灭菌方法，从而延长产品的保质期。

综上所述，DMDC处理对抹茶拿铁饮料具有良好的杀菌和抑菌效果，有效延长了抹茶拿铁饮料在低温环境下的保存期，与热杀菌相比，能更好地保持抹茶拿铁饮料的品质。它具有短期保存抹茶拿铁饮料的巨大潜力。为了在实际生产中更好的应用，未来应研究DMDC与其他灭菌方法的结合，以达到更好的灭菌抑菌效果，从而提高产品的安全性。