尼泊金酯類防腐劑對魚粒的控菌效果

孫紅男, 張慜＊, 陳衛平

(1.食品科學與技術國家重點實驗室江南大學,江蘇無錫 214122;2.建德市新安江山野食品有限公司,浙江建德 311603)

尼泊金酯類防腐劑對魚粒的控菌效果

孫紅男1, 張慜＊1, 陳衛平2

(1.食品科學與技術國家重點實驗室江南大學,江蘇無錫 214122;2.建德市新安江山野食品有限公司,浙江建德 311603)

以魚粒加工工藝為基礎,在熱殺菌的基礎上并以傳統的防腐劑山梨酸鉀為參照,通過添加尼泊金酯類防腐劑,尼泊金酯的復配,發現當尼泊金丙酯、丁酯、庚酯的復配體積比在1∶1∶1時,總的添加量為0.2%能有效抑制大腸菌群的生長,并抑制菌落的生長,達到控制微生物的目的。

魚粒;尼泊金酯;防腐劑;微生物

魚粒是一種味道鮮美、富有營養價值的新型水產休閑食品。魚粒高蛋白質、低脂肪,營養豐富且食用方便,深受群眾特別是兒童的喜愛。它可作為兒童的營養強化食品,對兒童健康成長有很大的益處。近年來,日本已研制出魚粒休閑食品,產品很受市場歡迎。我國市場上至今未見有國產魚粒休閑食品,因此,開發生產魚粒休閑食品,前景很好,預計可創造較大的社會效益和經濟效益[1]。但目前魚粒產品在貨架期常常由于微生物的繁殖而引起“胖袋”等變質問題,傳統的山梨酸及其鉀鹽的抑菌效果不明顯,在魚粒的貨架期常會出現微生物超標現象。

尼泊金酯類,又名對羥基苯甲酸酯類,其抑菌作用強于苯甲酸和山梨酸,且毒性低[2]、用量少,抑菌作用不受p H影響,為目前國際上廣泛采用的食品防腐劑。許多西方國家如美國、日本、英國等不僅很早就制訂了有關的法典允許在食品、化妝品[3]中使用尼泊金甲酯、乙酯、丙酯、異丙酯、丁酯、異丁酯等低碳醇酯,而且對尼泊金庚酯、辛酯等高碳醇酯也進行了研制和應用。如美國以正庚酯用于啤酒的防腐,日本也以正庚酯、正辛酯用于啤酒和清酒的防腐。而我國目前只有低碳醇酯乙酯、丙酯、丁酯在食品、化妝品中使用,生產量也不大,且高碳醇酯的研制及在食品中的應用等很少全面地見之于報導。目前關于尼泊金酯類防腐劑研究主要針對尼泊金酯類產品的抑菌種類[4],熱穩定性,p H值范圍[5],以及應用方面如其在啤酒[6]、醬油及大醬中的應用[7],但在魚粒防腐中的應用尚未見報道。

尼泊金酯類防腐劑的抑菌機理一般認為基本上與酚類類似,它可破壞微生物的細胞膜,使細胞內蛋白質變性,并抑制微生物細胞的呼吸酶系與電子傳遞酶系的活性。尼泊金酯類的抑菌活性主要是分子態起作用,但是由于其分子內的羧基已經酯化,不再電離,所以它的抗菌作用在p H 4～8的范圍內均有很好的效果[8]。

利用尼泊金酯類防腐劑的防腐效果好、p H范圍廣、抑菌譜廣的特性,抑制魚粒產品中的微生物。但單一尼泊金酯類防腐劑抑菌范圍有限,因此將尼泊金酯類防腐劑通過復配的方式,通過不同種尼泊金酯類防腐劑間的協同增效作用,提高其抑菌效果。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料 魚粒原料,由浙江建德山野食品有限公司提供。

1.1.2 主要試劑 尼泊金甲酯,尼泊金乙酯,尼泊金丙酯,尼泊金丁酯,尼泊金庚酯,營養瓊脂,蛋白胨,牛膽鹽,乳糖,溴甲酚紫,氫氧化鈉,氯化鈉。

1.1.3 主要設備 SW-CJ-10型潔凈工作臺,蘇州凈化設備廠制;FA1104型分析天平,上海天平儀器廠制;電熱恒溫水浴鍋,上海醫療器械五廠制;2DX-35BI型座式自動電熱壓力蒸汽滅菌鍋,上海申安醫療器械廠制;101-2-BS型電熱恒溫鼓風干燥箱,上海躍進醫療器械廠制;SPX型智能生化培養箱,南京實驗儀器廠制;XH-400型真空包裝機,北京派克龍包裝機械灌裝機有限公司制;食品除濕干燥機,上海桑菱貿易有限公司制。

1.2 工藝流程及工藝要點

1.2.1 工藝流程 魚粒原料→清洗→脫鹽→熱泵干燥→切粒→油炸→冷卻→調味→裝袋→真空封口→殺菌→保藏。

1.2.2 微生物檢測 樣品→研磨→配成均勻的菌液→逐步稀釋→培養基培養((36±1)℃,48 h)→計數→結果分析; 樣品→配成均勻的菌液→逐步稀釋→乳糖膽鹽發酵液培養((36±1)℃,24 h)→計數→結果分析。

1.2.3 工藝要點

1)脫鹽:使用自來水進行脫鹽,有少量流動水加入,魚粒原料與自來水的質量比為4∶25。

2)熱泵干燥:干燥溫度31～35℃,干燥4～4.5 h,回潮6 h,溫度范圍不變,繼續干燥2 h,使其水分質量分數在40%～50%。

3)切粒:將干燥好的魚塊切成8 mm×8 mm× 8 mm的魚粒。

4)油炸:將色拉油烤10 min,溫度達到180℃左右,將魚粒原料與色拉油的質量比按5∶2加入到色拉油內油炸5 min,翻動,繼續炸5 min,冷卻。

5)調味:將調味料按比例調配好,并將尼泊金酯類防腐劑溶于乙醇溶液并添加到調味料中,充分混勻,而后與魚粒混合均勻。

6)裝袋:每袋產品按6～8 g裝袋。7)真空封口:魚粒袋內嚴格無氣泡。8)殺菌:將魚粒產品放殺菌鍋內100℃殺菌30 min后冷卻。

9)制菌液:保藏一段時間的樣品,稱取5 g,用無菌剪刀將其剪碎,無菌研缽將其磨成粉狀,加入45 mL生理鹽水,進行稀釋溶解,吸取稀釋液1 mL (此為質量比1∶10的稀釋液)后逐步稀釋。

10)倒培養基:倒培養基時要感覺培養基的溫度很熱但以不燙手為宜(一般46℃左右),因此要先將滅菌后的培養基置于50℃的水浴鍋中,恒溫,待用。且整個稀釋與倒培養基的過程以時間不超過20 min為宜,以防細菌死亡,倒培養基時量要適宜(15 mL左右),過多會增加后面計數的困難,過少會導致干裂,不利于細菌生長。

11)發酵液:菌液量取1 mL,采用單管乳糖膽鹽發酵液,用量為10 mL,制備時準確稱取膽鹽,因其作為一種抑菌劑,量的波動容易導致其內生長的大腸菌群的生長變化,從而造成假陽性或假陰性的出現。

1.3 實驗方法

1.3.1 單一防腐劑抑菌實驗 主要研究在國家規定的最大使用安全劑量(質量分數0.2%),及較小的質量分數時,單獨使用一種防腐劑對魚粒的抑菌效果的影響。

1.3.2 兩種防腐劑復配抑菌實驗 主要研究兩種防腐劑按體積比1∶1,總的添加劑量在最大使用量時,對魚粒產品的抑菌效果。

1.3.3 3種防腐劑復配抑菌實驗 主要研究3種防腐劑按體積比1∶1∶1,總的添加劑量在最大使用量時,對魚粒產品的抑菌效果。

1.3.4 主要檢測指標

1)微生物檢測指標之一為菌落總數,采用平板計數法,參照GB4789.2—2003測定。試驗結果為3次試驗結果的平均值。

2)微生物檢測指標之二為MPN(最大可能數)值,采用三稀釋度九管法,參照GB4789.3—2003測定。試驗結果為3次試驗結果的平均值。

1.3.5 魚粒保藏期微生物實驗 將添加有各種防腐劑的魚粒產品于(36±1)℃恒溫培養箱中培養,觀察培養過程中的大腸桿菌和細菌總數的變化。

2 結果與討論

2.1 單一防腐劑的抑菌實驗

在食品保藏過程中,常使用尼泊金酯類防腐劑來控制由于微生物的繁殖而引起魚粒產品脹袋變質的現象,對于燒烤類產品國家規定的最大添加劑量為0.2%。實驗中將單一的尼泊金酯類防腐劑按0.2%、0.15%、0.1%,山梨酸鉀按1%的添加量(質量分數)加入魚粒產品中,并在37℃保藏實驗。影響尼泊金酯類防腐劑的防腐效果的因素有很多,本實驗中在貯藏溫度相同的情況下,研究不同的防腐劑添加量對魚粒產品的防腐效果。并模擬37℃溫度實驗,檢測單一尼泊金酯類防腐劑的抑菌效果,詳見表1。可知,隨著貯藏天數的增加,與山梨酸鉀相比,尼泊金酯類防腐劑對大腸菌群的抑制效果稍明顯,除尼泊金乙酯的抑菌效果差以外,其他尼泊金酯類防腐劑對大腸菌群的抑制作用均強于山梨酸鉀,且隨著防腐劑的烷烴鏈的加長其抑菌效果逐漸變強,尼泊金丁酯、庚酯對大腸菌群的抑制作用最強。

表1 質量分數0.2%尼泊金酯對大腸菌群的抑制作用Tab.1 The restrain effect of 0.2%nipagin esters on Eco.

從圖1可以看出,尼泊金酯類防腐劑的抑菌效果明顯好于山梨酸鉀的抑菌效果,且尼泊金丁酯和庚酯的抑菌效果相似,都表現出很強的抑菌效果,尼泊金甲酯到庚酯對魚粒產品的抑菌效果逐漸變強,尼泊金乙酯除外,其抑菌效果和山梨酸鉀相似,但強于山梨酸鉀。

圖1 質量分數0.2%尼泊金酯對菌落總數的抑制效果Fig.1 Inhibition of 0.2%nipagin esters to bacterium gross

比較表1和表2可以看出,當單一防腐劑質量分數降低時,尼泊金酯類防腐劑對大腸菌群的抑制作用總體也隨著降低,且尼泊金丙酯的抑菌作用減弱得更明顯,但尼泊金丁酯和庚酯的抑菌作用仍然最好,尼泊金乙酯的最差。

表2 質量分數0.15%尼泊金酯對大腸菌群的抑制作用Tab.2 Inhibition of 0.15%nipagin esters on Eco.

從圖2可以看出,尼泊金酯類的烷烴鏈越長,其對菌落總數的抑制作用越強,尼泊金乙酯的抑菌作用最差,僅次于山梨酸鉀的。尼泊金丁酯和庚酯的抑菌作用最佳。比較表1和表2可看出,隨著質量分數降低,防腐劑總體抑菌效果下降。

圖2 質量分數0.15%尼泊金酯對菌落總數的抑制效果Fig.2 Inhibition of 0.15%nipagin esters to bacterium gross

從表3可以看出,當單獨使用尼泊金酯類防腐劑,質量分數為0.1%時,尼泊金酯類防腐劑對大腸菌群的抑制作用產生明顯差異,隨著烷烴鏈的加長抑制作用逐漸增強,但總體抑菌效果有所減弱,尼泊金丙酯的抑菌效果基本與山梨酸鉀的抑菌效果相似。

表3 質量分數0.1%尼泊金酯對大腸菌群的抑制作用Tab.3 Inhibition of 0.1%nipagin esters on Eco.

從圖3可以看出,當質量分數減小至0.1%時,尼泊金酯類防腐劑的抑菌效果總體降低,尼泊金甲酯、尼泊金乙酯、尼泊金丙酯的抑菌效果相似,稍強于山梨酸鉀,尼泊金丁酯和庚酯仍有較強的抑菌效果。

圖3 質量分數0.1%尼泊金酯對菌落總數的抑制效果Fig.3 Inhibition of 0.1%nipagin esters to bacterium gross

綜合比較表1-3可以看出,隨著質量分數的降低,尼泊金酯類防腐劑對大腸菌群的抑制效果均有所降低,但抑菌規律不發生變化,烷烴鏈越長,抑菌作用越強,尼泊金丁酯和庚酯的抑菌效果幾乎相同,均明顯強于其他防腐劑,但尼泊金乙酯除外。其原因主要與魚粒產品中的特定微生物有關。添加防腐劑質量分數越大,尼泊金丁酯、庚酯表現的抑菌作用越強,隨著質量分數降低,尼泊金丁酯和庚酯表現出的較強抑菌性不明顯,與其他的尼泊金酯防腐劑抑菌差別也逐漸減小。

2.2 復配后對魚粒產品的抑菌作用

由于魚粒產品中微生物種類不同,當不同種類的防腐劑混合使用時,可能大大改善防腐劑的抑菌效果,同時可能產生協同效應,可以克服單一防腐劑在防腐效力上的局限性,以擴大抑菌范圍和效力,改善物理性能[9-10]。因此研究了不同種類的防腐劑按體積比1∶1,總的添加劑量為最大安全劑量,進行保藏實驗,觀察抑菌效果。并且從使用單一防腐劑對魚粒中微生物的抑制作用實驗中可以看出,除尼泊金乙酯外,其他種類的防腐劑均有較好的抑菌作用,因此選出尼泊金甲酯、丙酯、丁酯、庚酯進行復合實驗。見表4。可以看出,當使用復合的兩種防腐劑時,尼泊金丁酯和庚酯復合,尼泊金丙酯和庚酯復合均對大腸菌群表現出較強的抑制作用。尼泊金丙酯和丁酯復合對大腸菌群的抑制作用稍微減弱,尼泊金甲酯和丁酯,及尼泊金甲酯和庚酯復合作用較差。尼泊金甲酯和丙酯復合對大腸菌群抑制作用20 d后趨于最弱。

表4 兩種尼泊金酯復合對大腸菌群的抑制作用Tab.4 Inhibition of two kinds of nipagin esters on Eco.

從圖4可以看出,在貯藏初期幾種防腐劑的抑菌效果差別不明顯,隨著貯藏期增加,差異逐漸變大,最終表現出當尼泊金丁酯和庚酯、甲酯和丁酯按體積比為1∶1復合時其抑菌效果明顯好于其他種類防腐劑的復合。2.3 3種防腐劑復配后在魚粒產品中的抑菌效果

圖4 兩種尼泊金酯類防腐劑的復合對菌落總數的抑制效果Fig.4 Inhibition of two kinds of nipagin esters to bacterium gross

將表4和圖4對比表1至表3及圖1至圖3,均可以看出,兩種防腐劑復合的防腐效果大多比單獨使用一種防腐劑的防腐效果要好,這主要是不同種類的防腐劑之間產生了協同作用的結果。因此進一步研究3種防腐劑按體積比1∶1∶1,總的添加劑量為最大安全劑量時對大腸菌群及菌落總數的抑制作用。

從表5可以看出,當3種尼泊金酯類防腐劑進行復合時,對大腸菌群的抑制作用均較強,尼泊金甲酯、丁酯、庚酯復合的作用效果和尼泊金丙酯、丁酯、庚酯的抑制效果相同,均為最佳效果。

表5 3種尼泊金酯復合對大腸菌群的抑制作用Tab.5 Inhibition of three kinds of nipagin esters on Eco.

從圖5可以看出,當3種防腐劑以相同比率混合時,抑菌效果均明顯加強,其中尼泊金丙酯、丁酯、庚酯抑菌效果最強,尼泊金甲酯、丙酯、丁酯復合在同組中相比最差,另外兩種抑菌效果相似。從圖5也可以看出,3種防腐劑的協同作用要強于兩種防腐劑的,3合一具有更好的抑菌性。

圖5 3種尼泊金酯類防腐劑的復合對菌落總數的抑制效果Fig.5 Inhibition of three kinds of nipagin esters on bacterium gross

表6比較了單一防腐劑及復配后防腐劑對大腸菌群的抑制作用。可以看出,尼泊金丁酯和庚酯復配,及尼泊金丙酯、丁酯、庚酯復配后抑菌效果相同,均為最佳。

表6 尼泊金酯類防腐劑對大腸菌群的抑制作用綜合比較T ab.6 Synthetical inhibition contrast of nipajin esters on Eco.

從圖6可以看出,當尼泊金丙酯、丁酯、庚酯按體積比1∶1∶1復合時其抑菌效果最好。綜合對大腸菌群的抑制作用來看,應選用尼泊金丙酯、丁酯、庚酯復配作為魚粒產品的最佳防腐劑。

圖6 尼泊金酯類防腐劑對細菌總數的抑制作用綜合比較Fig.6 Synthetical inhibition contrast of nipajin esters on bacterium gross

3 結 語

1)尼泊金酯類防腐劑對產品的微生物抑制作用明顯強于山梨酸鉀的。尼泊金丁酯、庚酯對大腸菌群及細菌總數的抑制效果最好。

2)尼泊金酯類防腐劑的防腐效果受質量分數的影響,質量分數越大,尼泊金酯類防腐劑的抑菌效果表現得越明顯。

3)不同種類的尼泊金酯類防腐劑通過復配可產生協同增效作用,當總添加量不變時,通過復配可以大大提高防腐效果。當尼泊金丙酯、丁酯、庚酯的復配體積比為1∶1∶1時,總添加劑量為0.2%時,尼泊金酯類防腐劑對大腸菌群及細菌總數的抑制效果最好。

[1]楊賢慶,李來好,吳燕燕,等,魚粒休閑食品生產工藝的探討[J].湛江海洋大學學報,2000,20(4):41.

YANG Xian-qing,LI lai-hao,WU yan-yan,et al.Production process of fish tidbit[J].Journal of Zhan jiang Ocean University,2000,20(4):41.(in Chinese)

[2]Soni M G,Taylor S L,Greenberg N A,et al.Evaluation of the health aspects of methyl paraben:a review of the published literature[J].Food and Chemical Toxicology,2002,40(10):1335-1373.

[3]王軍鋒,李子榮.尼泊金甲酯化妝品防腐劑抑菌效果的研究[J].安徽科技學院學報.2008,22(4):21-24.

WANGJun-feng,LI Zi-rong.Research of the bacteriostatic effects of cosmetic antiseptic of nipagin ester[J].Journal of Anhui Science and Technology University,2008,22(4):21-24.(in Chinese)

[4]楊凱,段作營,毛忠貴,等.尼泊金庚酯對常見食品污染菌抑制作用的研究[J].食品添加劑,2004(2):116-119.

YANG-kai,DUAN Zuo-ying,MAO Zong-gui,et al.Inhibition of n-Heptyl p-hydroxy benzoate on usual food contaminated bacteria[J].Science and Technology of Food Industry Food Additive,2004(2):116-119.(in Chinese)

[5]李永飛,許敏燕,沈良,等.關于尼泊金酯等防腐劑對3種細菌抑制作用的研究[J].中國釀造.2003(6):18-20.

LI yong-fei,XU Min-yan,SHEN Liang,et al.Study on the inhibition effect of Nipagin esters on three kinds of bacteria in neutral culture medium[J].China Brew,2003(6):18-20.(in Chinese)

[6]譚龍飛,寧正祥.尼泊金庚酯在啤酒中的應用[J].廣州食品工業科技,1996,12(2):20-21.

TAN Long-fei,NING Zheng-xiang.Application of n-Heptyl p-hydroxy benzoate in beer[J].Guangzhou Food Industry Technology,1996,12(2):20-21.(in Chinese)

[7]劉研,馬春穎.尼泊金酯在醬油和大醬中的防腐效果研究[J].江蘇調味副食品,2007,24(5):12-14.

LIU Yan,MA Chun-ying.Comparison on anticorrosive Nipagin esters in soy and sauce[J].Jiangsu Flavoring,2007,24 (5):12-14.(in Chinese)

[8]陳國安,楊凱,彭昌亞,等.新型食品防腐劑-尼泊金酯[J].中國調味品,2003(3):31-36.

CHEN Guo-an,YANG kai,PENG Chang-ya,et al.A new kind of food Preservative-Nipagin esters[J].China Brew, 2003(3):31-36.(in Chinese)

[9]陳浩,復合防腐劑對袋裝蘿卜干防腐效果的比較研究[J].食品科技-貯運保鮮.2005(5):77-79.

CHEN Hao.The effect of combined preservatives on preservation of pickle radish[J].Food Science and Technology-Store and Keeping Fresh,2005(5):77-79.(in Chinese)

[10]焦晶晶,章宇,張巨林,等.生物化學復合防腐劑在橙汁防腐保鮮中的協同增效作用[J].農業工程學報,2006,22(12):238 -241.

J IAO Jing-jing,ZHANG Yu,ZHANGJu-lin,et al.Synergistic effect biological and chemical combined preservative on orange juice preservation[J].Transactions of the CSAE,2006,22(12):238-241.(in Chinese)

(責任編輯:秦和平)

Study on Antisepsis Effect of Nipagin Esters on Fish Tidbit

SUN Hong-nan1, ZHANG Min＊1, CHEN Wei-ping2
(1.Key Laboratory of Food Science and Safety,Ministry of Education,Jiangnan University,Wuxi 214122,China;
2.Zhejiang Jiande Xin’an river ShanYe Food Co.,L TD,Jiande 311603,China)

The antisepsis effect of Nipagin esters on the fish tidbit was carefully investigated in this manuscript,Compare with that of traditional preservative-potassium sorbate,the inhibition effect of E.coli was observed and the best result of the microorganism growth when propylparaben, Butyl p-Hydroxybenzoate,n-heptyl p-hydroxybenzoate was mixed at the ratio 1:1:1 and the gross of all kinds of Nipagin esters is 0.2 of the fish tidbit.

fish tidbit,Nipagin esters,preservative,microorganism

TS 254.4

:A

1673-1689(2010)01-0027-06

2008-12-31

國家863計劃項目(2006AA09Z430,2007AA100406-01)。

＊通訊作者:張慜(1962-),男,浙江平湖人,工學博士,教授,博士生導師,主要從事農產品貯藏與加工研究。Email:min@jiangnan.edu.cn