食品组分与天然抑菌剂对芽孢耐热性的影响

王 涛，何志勇，陈 洁

(江南大学食品科学与技术国家重点实验室，江苏无锡214122)

食品组分与天然抑菌剂对芽孢耐热性的影响

王 涛，何志勇，陈 洁*

(江南大学食品科学与技术国家重点实验室，江苏无锡214122)

研究了不同浓度的NaCl、乳清蛋白、蔗糖、表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)、乳酸钠和乳酸链球菌素(Nisin)以及不同pH对于嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢耐热性的影响。结果显示，pH对芽孢耐热性有显著影响，D值随着pH的降低而逐渐减低;乳清蛋白在115℃和118℃条件下对芽孢耐热性有保护作用，但在121℃时无显著保护性;在115℃条件下，8%以内NaCl对芽孢耐热性无显著影响，但在118℃和121℃条件下，NaCl浓度在4%～8%之间时，对芽孢耐热性有降低效应;蔗糖只在10%浓度时对芽孢的耐热性有保护作用外，其余浓度对芽孢耐热性无显著影响。在三种报道的具有抑菌物质中，0.4mg/mL EGCG和4%乳酸钠对芽孢耐热性无显著影响，而Nisin则可以显著降低芽孢D值，而且随着浓度提高，对芽孢耐热性的降低效果越明显。

耐热性，D值，芽孢，食品组分，天然抑菌剂

嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢是耐热性最强的细菌芽孢之一，广泛的应用于作为热腐败和热杀菌的指示剂［1］。由于绝大多数罐头制品易受一些嗜热和耐高温的微生物污染，因此通常需要强烈的热处理，但是高强度热杀菌容易导致产品色泽、质构劣化［2］。尽管现在许多非热处理方法已经应用于食品保藏，如瞬间高压灭菌、辐射灭菌，但是热杀菌的方法依然是工业应用最普遍和最方便的方法。目前国内食品业界在选择食品热杀菌条件时，一般采用经验或者估算的方法，往往杀菌过度，造成品质下降和能量损失。因此，正确认识不同食品组分、介质以及添加物对细菌芽孢耐热性的影响，可以为我们选择恰当的热处理条件提供科学依据，减少加热时间和降低杀菌强度，最大限度地降低罐头食品色泽、质构和营养成分的损失，同时还可以减少能耗［3］。目前在影响芽孢耐热性的各类食品组分中，国内外研究最多的是pH和NaCl，然而研究的结论差异很大，有的甚至得出完全相反的结论，如Viljoen报道，当NaCl溶度高于4%时，对一些芽孢有保护作用，而 Anderson［4］报道番茄汁中1%、2%、4%、8%的盐溶度能加快嗜热脂肪芽孢杆菌死亡速度。而关于食品中其他组分对微生物耐热性的影响研究，绝大多数是关于微生物营养体的影响，而对芽孢的影响并没有确切的研究报道，但影响罐头制品保藏期的主要因素是杀菌后芽孢的存活度。因此本论文将针对不同的食品组分对嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢的耐热性进行较细致的比较研究，以期为食品工业中选择杀菌条件提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

压力蒸汽灭菌生物指示菌片(嗜热菌片，芽孢数量5×105～5×106/片)ME/ATCC7953 上海麦森医疗科技有限公司提供;培养基 0.3%牛肉浸膏，0.5%胰蛋白胨，0.4%酵母浸膏，0.1%葡萄糖，2%琼脂，0.08%的0.6%溴甲酚紫溶液(pH 6.8～7.0)，pH7.0～7.2;实验溶液 0.067mol/mL的磷酸二氢钾和磷酸氢二钠缓冲液作为实验基本介质;NaCl、蔗糖、乳酸钠 国药集团;乳清蛋白 Hilmar公司;Nisin 浙江银象;EGCG 杭州禾田生物技术有限公司。

油浴锅、杀菌锅 国产。

1.2 实验方法

取一片生物指示菌片与0.9mL实验溶液混合，振荡24h，孢子液室温下充分搅拌，用25mL微量注射器取混合液25μL注入到毛细管中(内径0.9mm，外径1.1mm，长度99mm)酒精灯下烧结末端，置于115、118、121℃的油浴中，分别在一定的时间取出，迅速置于冰水中冷却，再用肥皂水洗净，冲洗，置于75%的酒精中，将其置于15mL离心管中捣碎，稀释不同倍数，在培养基上测定其菌落数。同时测定未加热处理孢子液的初始菌落数，测定D值与Z值。D值:以微生物存活数的对数值为纵坐标，以曝热时间为横坐标作图，得一直线，D值即为该直线斜率的负倒数。

2 结果与讨论

2.1 pH对嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢耐热性的影响

pH对嗜热脂肪芽孢杆菌耐热性影响显著。由表1可以看出pH由7.0降低到5.0时，三种温度条件下的D值均有小幅下降，115℃时由6.48min下降到2.50min，121℃时由1.58min下降到1.32min;pH由5.0降低到4.0时，三种温度条件下的D值均有大幅度下降。关于pH使得芽孢耐热性降低的研究已经得到了很多研究者的证实，但是不同pH时，温度对耐热性的影响却不一致。Mark等［5］人的研究表明高温对产芽孢梭状芽孢杆菌芽孢的影响要强于低温对其的影响，而Lopez等［6］研究表明了低温对芽孢的影响更为显著。本研究中，在低酸性范围内(pH7.0～5.0)，115℃对芽孢的影响要高于在121℃时的影响，然而在pH4.0～5.0之间时，高温对芽孢的耐热性的影响比低温时更显著。以上结果进一步说明了在实际应用时，即使是对于低酸性食品，适当降低食品的pH也有助于降低杀菌强度。

2.2 NaCl对嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢耐热性的影响

NaCl对嗜热脂肪芽孢杆菌的耐热性的影响与温度和盐浓度相关。在115℃条件下，8%以内NaCl对芽孢耐热性无显著影响，与空白相比，甚至有保护效应;但在118℃和121℃条件下，NaCl浓度在4%～8%之间时，对芽孢耐热性有降低效应。Briges和Yazdanyd［7］在对豌豆罐头的食品体系的研究中发现，NaCl对嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢耐热性有抑制作用，但在浓度在2%～8%时并无明显差别。早期有人研究单纯组分时，发现NaCl浓度在4%以下时，对一些细菌芽孢耐热性有保护作用。盐浓度对芽孢耐热性的影响主要是针对芽孢外膜的渗透压，因此在实际生产应用中，如果含盐量在4%以内，对食品的杀菌效果并不明显，在4%以上，有轻微的辅助效果。

表1 不同酸碱度嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢的耐热性(D值)

表2 不同盐浓度对嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢D值的影响

2.3 蔗糖溶度对嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢耐热性的影响

除了在浓度为10%时对芽孢有轻微保护作用外，其他浓度的蔗糖对嗜热脂肪芽孢杆菌的耐热性的无显著影响。管情［8］在研究蔗糖对生孢梭菌和热解糖梭菌耐热性影响时，得到了类似的结论，耐热性峰值分别在蔗糖浓度为25%和2.5%时出现。

2.4 乳清蛋白浓度对嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢耐热性的影响

由表4可以看出，乳清蛋白在115℃和118℃条件下对芽孢耐热性有保护作用，但在121℃时无显著保护性，该结果与前人研究［9］比较吻合。

表3 蔗糖溶度对嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢D值的影响

表4 乳清蛋白浓度对嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢D值的影响

2.5 天然抗菌剂EGCG、乳酸钠和Nisin对嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢耐热性的影响

在比较了三种不同类型的常见天然抗菌剂EGCG、乳酸钠和Nisin后发现，在国标允许的最大添加量范围内，Nisin对嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢耐热性有抑制作用，且随着浓度的增大而增强，但乳酸钠和EGCG并无明显效果。因此作为天然防腐剂Nisin，不仅具有良好的防腐效果，还可以有效缩短杀菌时间，降低杀菌强度。已有人报道当牛奶中Nisin的添加量为0.05mg/mL时，能使李斯特菌在54℃时D值由 11.76min 降低至 2.41min，Byrne1［11］等人研究在50、55、60℃时，牛肉饼中添加4%的乳酸钠能大大降低大肠杆菌O157∶H7的D值。

表5 天然防腐剂EGCG、乳酸钠、Nisin对嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢D值的影响

3 结论

各类食品组分对嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢耐热性均有不同程度的影响，pH对芽孢耐热性影响较大，pH由7.0降低到5.0时，D值小幅下降;pH由5.0降低到4.0时，D值大幅下降。乳清蛋白在115℃和118℃条件下对芽孢耐热性有保护作用，但在121℃时无显著保护性;食盐对芽孢的影响受浓度和温度的影响，在115℃条件下，浓度在8%以内的NaCl对芽孢耐热性无显著影响，但在118℃和121℃条件下，NaCl浓度在4%～8%之间时，对芽孢耐热性有降低效应;蔗糖除了在浓度为10%浓度时对芽孢的耐热性有保护作用外，其余浓度对芽孢耐热性无显著影响。在国标允许添加范围内，EGCG和乳酸钠对芽孢耐热性无显著影响，而Nisin则可以显著降低芽孢的D值，且作用随着浓度的增大而增强。以上结果说明，对于低酸性食品，适当降低食品的pH，提高盐浓度以及添加天然防腐剂Nisin，有助于降低嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢的耐热性。

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The effect of food constituents and natural preservatives on the thermal resistance of Bacillus stearothermophilus spores

WANG Tao，HE Zhi－yong，CHEN Jie*

(State Key Laboratory of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China)

The effects of NaCl，whey protein，sucrose，Epigallocatechin Gallate(EGCG)，sodium lactate，Nisin and pH on the thermal resistance of Bacillus stearothermophilus(ATCC7953)spores were investigated.The results showed that pH affected the thermal resistance of spores significantly and D values decreased as pH decreased.Whey protein could protect the spore when heated temperature were 115℃ and 118℃，while there was no obvious protective effect when heating temperature was 121℃.The D value of spore was not affected significantly by NaCl at 115℃ when concentration of NaCl lower than 8%.While D value was affected obviously by NaCl at 118℃ and 121℃ when concentration 4%～8%.10%of sucrose could protect the spore，while other concentration of sucrose showed no obvious effects on the D value of spore.EGCG and sodium lactate could not affect the D value of spore，but Nisin could dramatically reduce the D values of spore，and the reducing effect was stronger following with the increasing of Nisin concentration.

thermal resistance;D value;spore;food constituents;natural preservatives

TS201.2

A

1002－0306(2011)09－0128－04

2010－08－16 *通讯联系人

王涛(1986－)，男，在读硕士研究生，研究方向:食品加工。

国家自然科学基金项目(20976071);教育部新世纪优秀人才计划(NCET－07－0377)。