ε-聚賴氨酸鹽酸鹽對延長椰子汁飲料保質期的研究

◎ 趙維武，彭志貞，董 會，趙淑君，張占成，賈舒武

（鄭州拜納佛生物工程股份有限公司，河南 鄭州 450006）

椰子汁飲料是植物蛋白飲料[1-2]，富含蛋白質、脂肪、維生素C及鈣、鉀、鎂、磷、鐵、鈉等礦物質，不含膽固醇，易被人體消化吸收，是營養極為豐富的飲料，深受廣大消費者的歡迎。但是在椰子汁生產加工的過程中，極易被微生物污染，直接影響其品質，進而縮短貨架期。本研究從控制微生物生長的角度出發，研究新型生物防腐劑ε-聚賴氨酸鹽酸鹽[3]對椰子汁飲料保質期延長的效果。

ε-聚賴氨酸鹽酸鹽是從淀粉酶產色鏈霉菌（Streptomyces diastatochromogenes）受控發酵培養液經離子交換樹脂吸附、解吸、提純的食品添加劑，是一種具有抑菌功能的氨基酸[4-6]。《食品安全國家標準食品添加劑使用標準》（GB 2760—2014）規定其在飲料類的最大添加量為0.2 g·kg-1。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

1.1.1 材料與試劑

ε-聚賴氨酸鹽酸鹽，鄭州拜納佛生物工程股份有限公司；蔗糖脂肪酸酯，廣西高通食品科技有限公司；乙二胺四乙酸二鈉（EDTA-2Na），南通奧凱生物技術開發有限公司；山梨酸鉀，寧波王龍科技股份有限公司；椰子粉（進口椰子原漿粉）、分子蒸餾單甘酯、酪蛋白酸鈉、微晶纖維素、聚磷酸鹽、白糖、苯甲酸鈉，市售；PCA平板計數瓊脂培養基、孟加拉紅培養基，北京奧博星生物技術有限責任公司。

1.1.2 儀器與設備

LDZF-50L-III立式蒸汽壓力滅菌鍋（上海申安醫療器械廠）；SK-1均質機（金壇市科學儀器有限公司）；FA1104電子天平（上海恒平科學儀器有限公司）；MP1100B分析天平（上海恒平科學儀器有限公司）；PHS-25pH計（上海儀電科學儀器股份有限公司）；GZX-9246MBE數顯鼓風干燥箱（上海博訊實業有限公司醫療設備廠）；BHC-1300A2生物安全柜（蘇州博萊爾凈化設備有限公司）。

1.2 實驗方法

1.2.1 配方設計

椰子汁飲料配方：椰子原漿粉4%，白糖6%、酪蛋白酸鈉0.1%、分子蒸餾單甘酯0.04%、蔗糖脂肪酸酯0.05%、微晶纖維素0.08%、聚磷酸鹽0.06%。

1.2.2 防腐劑懸濁液的制備

將ε-聚賴氨酸鹽酸鹽復配防腐劑加純化水配制成一定濃度的懸濁液，均質前添加到椰子汁飲料。

1.2.3 工藝流程

乳化劑、穩定劑、白糖、甜味劑→干混均勻椰子粉溶解→高速剪切→定容→預熱（65～70 ℃）→二次均質→灌裝→滅菌（124 ℃，1 min）→冷卻→成品，將成品放置于37 ℃恒溫箱里，定期檢測微生物。

1.2.4 檢測項目和方法

依據《食品安全國家標準 飲料》（GB 7101—2015）微生物指標的要求，進行菌落總數、霉菌和酵母菌的測定。①細菌總數的測定。菌落總數的測定依據GB 4789.2規定的方法進行測定。②霉菌和酵母菌。霉菌和酵母菌的測定依據GB 4789.15規定的方法進行測定。③抑菌率的計算公式[7]見式（1）：

式中：Y為平均抑菌率，%；A為未加防腐劑對照組平均菌數，cfu·mL-1；B為試驗組平均菌數，cfu·mL-1。

1.2.5 實驗方案設計

（1）單因素試驗。分別以ε-聚賴氨酸鹽酸鹽濃度、苯甲酸鈉、山梨酸鉀為單因素，考察各因素對椰子汁飲料中細菌抑菌能力的影響。各因素水平梯度分別為：ε-聚賴氨酸鹽酸鹽濃度為20 mg·L-1、30 mg·L-1、50 mg·L-1、60 mg·L-1和80 mg·L-1；苯 甲 酸 鈉濃度為200 mg·L-1、400 mg·L-1、600 mg·L-1、800 mg·L-1和1 000 mg·L-1；山梨酸鉀濃度為100 mg·L-1、200 mg·L-1、300 mg·L-1、400 mg·L-1和500 mg·L-1。

（2）正交試驗。根據單因素試驗結果可知，ε-聚賴氨酸鹽酸鹽、山梨酸鉀對椰子汁飲料菌落總數的抑菌效果較好，又在其他試驗中證明EDTA-2Na對ε-聚賴氨酸鹽酸鹽有明顯的增效作用，因此可將他們進行復配，通過正交試驗選出最佳的復配比例，以取得更好的抑菌效果。實驗設計3因素3水平，每個試驗做3個平行，采用L9（33）試驗（37 ℃貯藏30 d）。其因素和水平見表1。

表1 ε-聚賴氨酸鹽酸鹽和其他防腐劑正交試驗因素與水平表（單位：mg·L-1）

2 結果與分析

2.1 ε-聚賴氨酸鹽酸鹽的抑菌效果

ε-聚賴氨酸鹽對椰子汁飲料中菌落總數的影響見圖1（對照組菌落總數為6.4×103cfu·mL-1，取兩次試樣平均值）。由圖1可知，在椰子汁飲料中單獨使用ε-聚賴氨酸鹽酸鹽作為防腐劑時，使用量在30～80 mg·L-1，隨ε-聚賴氨酸鹽酸鹽用量的增加，其抑菌率明顯提高，但添加量60 mg·L-1和80 mg·L-1的抑菌效果相差不大，同時考慮到成本問題，因此ε-聚賴氨酸鹽酸鹽的推薦使用量為60 mg·L-1。

圖1 ε-聚賴氨酸鹽酸鹽對菌 落總數的抑制效果圖

2.2 苯甲酸鈉對椰子汁飲料的抑菌效果

苯甲酸鈉對椰子汁飲料中菌落總數的影響見圖2（貯藏溫度為37 ℃，對照組菌落總數為6.3×103cfu·mL-1，取兩次試樣平均值）。從圖2可以看出，隨著苯甲酸鈉濃度的增高，抑菌率隨之增高，當濃度為600 mg·L-1時，抑菌率達61.9%，之后隨著苯甲酸鈉濃度的增高抑菌率緩慢上升。當濃度為1 000 mg·L-1時，抑菌率也僅有62.9%，并且隨著存放時間的延長抑菌率均下降到50%以下。

圖2 苯甲酸鈉對菌落總數的抑制效果圖

2.3 山梨酸鉀對椰子汁飲料的抑菌效果

山梨酸鉀對椰子汁飲料中菌落總數的影響見圖3（貯藏溫度為37℃，對照組菌落總數為6.6×103cfu·mL-1，取兩次試樣平均值）。從圖3可以看出，隨著山梨酸鉀濃度的增高，抑菌率隨之增高，當濃度為300 mg·L-1時，抑菌率達89.4%，此時椰子汁飲料產品的菌落總數小于1 000 cfu·mL-1，之后隨著山梨酸鉀濃度的增高抑菌率繼續上升。當濃度為500 mg·L-1時，抑菌率達到92.4%，但仍不能達到要求，且隨著存放時間的延長抑菌率在逐漸下降。

圖3 山梨酸鉀對菌落總數的抑制效果圖

2.4 正交試驗結果

ε-聚賴氨酸鹽酸鹽與EDTA-2Na、山梨酸鉀復配防腐劑的抑菌試驗結果見表2。由表2的極差分析可以看出，對椰子汁飲料細菌總數的抑菌率的影響順序依次為：ε-聚賴氨酸鹽酸鹽＞山梨酸鉀＞EDTA-2Na，對酵母菌和霉菌的抑菌率的影響依次為：ε-聚賴氨酸鹽酸鹽＞山梨酸鉀＞EDTA-2Na，兩者的結果相同，因此3因素的最佳組合是A3B3C2，即ε-聚賴氨酸鹽酸鹽60 mg·L-1，山梨酸鉀300 mg·L-1，EDTA-2Na 20 mg·L-1。

表2 ε-聚賴氨酸鹽酸鹽和其他防腐劑正交試驗表

3 結論

ε-聚賴氨酸鹽酸鹽在椰子汁飲料中的最大使用量為0.2 g·kg-1，推薦用量為0.06～0.08 g·kg-1；苯甲酸鈉對椰子汁飲料中微生物的抑菌效果較差，山梨酸鉀的防腐抑菌效果不能達到要求，ε-聚賴氨酸鹽酸鹽與EDTA-2Na、山梨酸鉀具有較好的協同增效作用。在椰子汁飲料中以ε-聚賴氨酸鹽酸鹽為主體的復配防腐劑最佳比例是：ε-聚賴氨酸鹽酸鹽60 mg·L-1，山梨酸鉀300 mg·L-1，EDTA-2Na 20 mg·L-1。