三種保鮮劑復配對生鮮面的保鮮效果

陳什康,單長松,陳志剛

(南京農業大學食品科技學院,江蘇南京 210095)

生鮮面是目前市面上比較流行的面制品,其以小麥粉為主要原料,經過和面、熟化、壓片、切條、脫水、無菌包裝而成,具有新鮮、口感好、營養健康等優點[1]。然而,由于含水量高、營養豐富,微生物極易生長繁殖,從而易導致面條腐敗變質,降低了產品的貨架期。因此,對生鮮面進行防腐保鮮具有重要意義[2-6]。

生鮮面的防腐保鮮常通過添加防腐劑來實現。常用的化學防腐劑主要有丙酸鈣、丙二醇、單辛酸甘油酯等[7-9]。其中,乙醇具有強烈的殺菌能力,通過使微生物體內的蛋白質變性來起到殺菌作用[10]。丙酸鈣主要通過降低細胞膜對氨基酸的通透性,并抑制相關呼吸酶的活性來起到防腐保鮮的效果[11]。相對而言,乙醇和丙酸鈣這兩種防腐劑成本低廉,在市面上比較常見,應用廣泛。

天然防腐劑因其綠色安全的特性,逐漸成為近年來的研究熱點[12-14]。ε-聚賴氨酸鹽酸鹽是一種新型的生物天然防腐劑,具有廣譜抗菌作用。該產品安全性能較高,正逐步應用于食品行業[15]。然而,ε-聚賴氨酸鹽酸鹽在生鮮面中的防腐保鮮應用較少,值得進一步探究[16]。目前,新型的生物型保鮮劑抑菌機理仍在探索階段,并且由于加工成本較高與生產技術不成熟的限制,未能廣泛應用于市場,鑒于此,尋求多種保鮮劑復配不失為一種可行的解決方法,不僅擴大抑菌范圍,增強抗菌效果[17],還降低了工業成本,提高了食品安全性。因此,本研究在選取市面上常用的乙醇和丙酸鈣的基礎上,復配生物保鮮劑ε-聚賴氨酸鹽酸鹽,綜合延長了生鮮面在常溫貯藏中的保質期,并對該保鮮劑配方下生鮮面在不同貯藏溫度條件下的品質的變化進行研究,為生鮮面的貯藏保鮮提供理論基礎和技術指導。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

香滿園優質高筋小麥粉 益海嘉里金龍魚糧油食品股份有限公司;乙醇(食品級)、丙酸鈉、ε-聚賴氨酸鹽酸鹽 南京市蘇果超市;平板計數瓊脂培養基 胰蛋白胨5.0 g、酵母浸粉2.5 g、葡萄糖1.0 g、瓊脂15.0 g，將上述成分加入1000 mL蒸餾水中,煮沸溶解,調節pH至7.0±0.2;孟加拉紅瓊脂培養基 蛋白胨5 g、葡萄糖10 g、磷酸二氫鉀1 g、硫酸鎂0.5 g、瓊脂20 g、1/3000孟加拉紅溶液100 mL、氯霉素0.1g,將上述成分加入1000 mL蒸餾水中溶解后,再加入孟加拉紅溶液,另用少量乙醇溶解氯霉素,加入培養基中。

CM-1000型攪拌機 深圳市受爾嘉小家電科技有限公司;JMTD-168/140型面條機 北京市東孚九恒儀器技術有限公司;SHX-25B型生化培養箱 常州冠軍儀器制造有限公司;SW-CJ-ID型單人超凈工作臺 蘇州凈化設備有限公司;LDZX-50KBS型立式壓力蒸汽滅菌鍋 上海中安醫療器械廠;BSA224S型電子天平 Sartorius;TLP型質構儀 Food Technology Corporation;HPG-2132型便攜式色差儀 上海漢譜光電科技有限公司;DHS-10A型快速水分活度測定儀 邦西儀器科技(上海)有限公司;DHG-9070A型電熱鼓風干燥箱 上海一恒科學儀器有限公司;PHS-25型pH計 上海儀電科學儀器股份有限公司;J-2型菌落計數器 江蘇天翎儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 生鮮面的制作 制作前要對環境進行嚴格殺菌處理,將面粉與輔料進行和料,充分攪拌均后進行和面,將和面液加入和面桶中,采用慢速檔(60 r/min)和面3 min,中速檔(90 r/min)和面3 min后停止。將絮狀面團轉移至盆中,手工揉成整團;將上述整塊面團用保鮮膜包裹后在室溫25 ℃靜置醒發25 min;醒發后的面團用面條機進行復合折疊壓延,至面片表面光滑無褶皺,壓延次數一般為8次,壓延后調整刀片的寬度為1 mm進行切條;將上述處理的面條用無菌包裝袋進行密封,包裝規格為100 g/包;將產品分別放置4、25、35 ℃下貯藏。

1.2.2 單因素實驗

1.2.2.1 乙醇添加量對生鮮面微生物數量的影響 乙醇添加量設定為面粉質量的1.0%、1.5%、2.0%、2.5%,固定丙酸鈣添加量為面粉質量的0.01%,ε-聚賴氨酸鹽酸鹽添加量為面粉質量的0.0015%,研究乙醇添加量對生鮮面微生物的影響。

1.2.2.2 丙酸鈣添加量對生鮮面微生物數量的影響 丙酸鈣添加量設定為面粉質量的0.010%、0.015%、0.020%、0.025%,固定乙醇添加量為面粉質量的2%,ε-聚賴氨酸鹽酸鹽添加量為面粉質量的0.0015%,研究丙酸鈣添加量對生鮮面微生物的影響。

1.2.2.3 ε-聚賴氨酸鹽酸鹽添加量對生鮮面微生物數量的影響 根據GB 2760-2014 《食品添加劑使用標準》,ε-聚賴氨酸鹽酸鹽在生濕面制品中的最大添加量為0.03%,當同一功能的添加劑在混合使用時,各自用量占其最大使用量的比例之和不應超過1。因此,ε-聚賴氨酸鹽酸鹽添加量設定為面粉質量的0.0015%、0.0030%、0.0045%、0.0060%,固定乙醇添加量為2%,丙酸鈣添加量為0.02%,研究ε-聚賴氨酸鹽酸鹽對生鮮面微生物的影響。

將制作的生鮮面于常溫25 ℃下貯藏,每隔3 d進行一次微生物測定,直至微生物總數超過NY/T 1512-2014《綠色食品 生面食米粉制品》中微生物限量。

1.2.3 正交試驗 對乙醇、丙酸鈣、ε-聚賴氨酸鹽酸鹽三種防腐劑添加量進行三因素三水平的正交試驗,以一周后的微生物數量、感官指標作為評價標準,正交試驗因素與水平見表1。

表1 正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levelsTable of orthogonal experiment

1.2.4 保質期的測定 將生鮮面中添加最佳保鮮配方,在常溫下每周進行微生物測定,直至微生物總數超過NY/T 1512-2014《綠色食品 生面食米粉制品》中微生物限量,此時間即為生鮮面的最佳保質期。

1.3 指標的測定

1.3.1 微生物指標測定 菌落總數測定參照GB 4789.2-2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數測定》。霉菌總數測定參考GB 4789.15-2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 霉菌和酵母計數》。

1.3.2 蒸煮特性測定 蒸煮特性參考Li等[5]的方法測定。取生鮮面樣品質量(m1),放入300 mL沸騰的蒸餾水中煮制5 min。將面條撈出后放在濾紙上瀝水5 min,稱質量(m2),按式(1)計算面條的蒸煮吸水率;稱取燒杯質量(m3)將面湯放置燒杯中繼續加熱蒸發至20 mL,再將燒杯放105 ℃烘箱內烘干至恒重,稱質量(m4),按式(2)計算蒸煮損失率。

式(1)

式(2)

1.3.3 質構特性的測定 質構特性參考謝佩文[9]方法的測定。以生鮮面中間段為測定部位,測定的樣品長度為3 cm,用PLUS物性測試儀測定樣品的質構特性。物性儀參數設定:P50型探頭,TPA模式,感力元量程50 N,測試前速度120 mm/min,測中速度60 mm/min,測后速度120 mm/min,形變量50%,兩次間隔時間5 s,返回距離50 mm,返回速度10 mm/s。質構測定參數為硬度、膠粘度及彈性。

1.3.4 感官評定標準 建立10人評定小組,參考《NY/T 1512-2014綠色食品 生面食、米粉制品》,對生鮮面的色澤、表觀狀態、韌性、粘性、狀態、氣味進行系統性的感官評分。具體評分標準見表2。

表2 生鮮面感官評價標準Table 2 Sensory evaluation standard of fresh noodles

1.3.5 色差測定 色差參考Li等[5]的方法測定。隨機取同批樣品中的三根生鮮面樣品,將其并排擺在水平桌面上,不留空隙,每隔一段時間用色差計測定其顏色變化,取三次讀數的平均值,記錄L*、a*、b*值變化。L*值、a*值及b*值分別代表黑白度、紅綠度及黃藍度,其中L*值越小說明值樣品越黑,反之越白;a*值越小說明樣品越綠,反之越紅;b*值越小說明樣品越藍,反之越黃。

1.3.6 水分含量、水分活度、pH測定 根據GB 5009.3-2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》進行測定。pH的測定按照GB 5009.237-2016《食品安全國家標準 食品pH的測定》。

1.4 數據處理

所有數據進行三次測定,取平均值;折線圖和柱狀圖的繪制采Origin 2018;采用SAS軟件對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 乙醇、丙酸鈣和ε-聚賴氨酸鹽酸鹽添加量對生鮮面微生物數量的影響

2.1.1 乙醇添加量對生鮮面微生物的影響 經過前期空白組實驗測定,未添加保鮮劑的生鮮面在常溫條件下進行貯藏,綜合保質期為8 h。參照NY/T 1512-2014《綠色食品 生面食米粉制品》中菌落總數與霉菌總數限量標準(圖1a、圖1b虛線所示),圖1a與圖1b表明,在相同貯藏時間內,隨著乙醇添加量提高,菌落總數與霉菌總數逐漸下降。當乙醇的添加量為1.0%時,菌落總數在第13 d超標,霉菌總數在第18 d超標;當添加量為2.5%時,菌落總數在第15 d超標,霉菌總數在第21 d超標。由圖1a與圖1b可知在乙醇的添加量為2.0%時與2.5%時效果基本一致,但當乙醇添加量為2.5%時,生鮮面有明顯的刺激性氣味。因此,適宜的乙醇添加量為2.0%。

圖1 乙醇含量對生鮮面微生物數量的影響Fig.1 Effect of ethanol content on microorganisms total number of fresh noodles

2.1.2 丙酸鈣添加量對生鮮面微生物數量的影響 由圖2a和圖2b可知,在相同貯藏時間內,隨著丙酸鈣添加量提高,菌落總數與霉菌總數降低。當丙酸鈣的添加量為0.010%時,菌落總數在第17 d超標,霉菌總數在第21 d超標;當添加量為0.020%和0.025%時,菌落總數在第20 d超標,霉菌總數在第26 d超標。根據GB 2760-2014 《食品添加劑使用標準》,丙酸鈣在生濕面制品中的最大添加量為0.025%。當丙酸鈣含量超過0.020%時,保鮮效果基本相同。因此,適宜的丙酸鈣添加量為0.020%。

圖2 丙酸鈣含量對生鮮面微生物數量的影響Fig.2 Effect of calcium cropionate content on microorganisms total number of fresh noodles

2.1.3 ε-聚賴氨酸鹽酸鹽添加量對生鮮面微生物數量的影響 由圖3a和圖3b可知,在相同貯藏時間內,ε-聚賴氨酸鹽酸鹽添加量越高,菌落總數與霉菌總數越少。當ε-聚賴氨酸鹽酸鹽的添加量為0.0015%時,菌落總數在第27 d超標,霉菌總數在第28 d超標;當添加量為0.0060%時,菌落總數在第30 d超標,霉菌總數在第29 d超標。當ε-聚賴氨酸鹽酸鹽添加量為0.0060%時,微生物增長速率最低。因此,適宜的ε-聚賴氨酸鹽酸鹽添加量為0.0060%。

圖3 ε-聚賴氨酸鹽酸鹽含量對生鮮面微生物數量的影響Fig.3 Effect of ε-polylysine hydrochloride content on microorganisms total number of fresh noodles

2.2 配方優化

從表3可知,按菌落總數得分最優組合為A2B3C3,各個因素對生鮮面菌落總數影響次序為:A(乙醇添加量)>B(丙酸鈣添加量)>C(ε-聚賴氨酸鹽酸鹽添加量)。按霉菌總數得分最優組合為A2B3C3,各個因素對生鮮面霉菌總數影響次序為:A(乙醇添加量)>B(丙酸鈣添加量)>C(ε-聚賴氨酸鹽酸鹽添加量)。

表3 正交試驗結果Table 3 Result of orthogonal experiment

按感官評價得分最優組合為A2B3C3,各個因素對生鮮面感官的影響次序為:A(乙醇添加量)>B(丙酸鈣添加量)>C(ε-聚賴氨酸鹽酸鹽添加量)。綜上,確定最優組合為A2B3C3,即乙醇添加量2.0%、丙酸鈣添加量0.020%、ε-聚賴氨酸鹽酸鹽添加量0.0060%。對上述組合進行驗證實驗,結果可知:菌落總數為1.27 lg CFU/g,霉菌總數為13 CFU/g,感官評價得分為90分。

2.3 生鮮面在最佳配方條件下貯藏期的確定

將生鮮面中添加最佳保鮮配方,在常溫下每周進行微生物測定,研究最佳處理組生鮮面的保質期,由圖4(a、b)可知,最佳處理組菌落總數與霉菌總數在5周時超過相關限量。因此,貯藏溫度為常溫時,采用最佳配方處理后的生鮮面保質期約為4周。任順成等[18]有針對性地選取防腐劑來探究其對生鮮面的保鮮效果,具體方案為:脫氫醋酸鈉0.01%,R-多糖0.04%,雙乙酸鈉0.03%,使用該配方,能使生鮮濕面條在30 ℃下安全保藏47 h。高海燕等[19]在生鮮面中添加復合保鮮劑(0.6%山梨糖醇+0.4%碳酸鈉+0.1%單辛酸甘油酯+0.15%丙二醇+3%酒精),可以將生鮮面的保質期提高至8 d以上。因此,可以得知,將2%乙醇、0.02%丙酸鈣與0.006% ε-聚賴氨酸鹽酸鹽復配,不僅可以明顯提高生鮮面的保質期,而且也是一種較為方便,經濟的保鮮方式。

圖4 最佳處理組微生物數量與貯藏時間的關系Fig.4 Relationship between microbial quantity and storage time in the optimal treatment group

2.4 不同貯藏溫度對生鮮面品質特性的影響

2.4.1 蒸煮特性變化 生鮮面的蒸煮品質主要影響面條的口感,蒸煮品質包括面條的蒸煮吸水率和面條的蒸煮損失率。蒸煮吸水率在135%以上時,面條的口感較好[20]。由圖5可知,隨著貯藏時間的延長,溫度為4 ℃時,蒸煮吸水率和蒸煮損失率的變化不大;貯藏溫度為25 ℃時,蒸煮吸水率由154%降低至126%,蒸煮損失率由8.7%上升至11%;貯藏溫度為35 ℃時,蒸煮吸水率由152%降低至121%,蒸煮損失率由9%上升至11.7%。這是由于生鮮面在貯藏過程中隨著溫度的升高,導致水分大量散失,使得面筋品質下降,蛋白質結構發生變化,同時隨著貯藏時間的延長,淀粉組成成分發生變化[21]等,最終使得生鮮面在蒸煮過程中對水的容納能力降低,蒸煮吸水率不斷下降,蒸煮損失率持續上升。

圖5 不同貯藏溫度下生鮮面蒸煮品質的變化Fig.5 Changes of cooking quality of fresh noodles in different storage temperatures注:柱狀圖代表蒸煮吸水率;折線圖代表蒸煮損失率。

2.4.2 質構與感官評價變化 如表4所示,在貯藏溫度為4 ℃時,硬度的變化不顯著(P>0.05),而膠粘度與彈性在1～3周表現出顯著性差異(P<0.05);在貯藏溫度為25與35 ℃時,隨著貯藏時間的延長,硬度、膠黏度、彈性均呈現先顯著上升后顯著下降的趨勢(P<0.05)。這是由于在貯藏前期,生鮮面仍保持醒發的狀態,面筋網絡持續形成,且這一作用大于微生物對面筋網絡的破壞作用;在貯藏后期,由于微生物繼續增長繁殖,對生鮮面的面筋網絡破壞作用大于形成作用,因而生鮮面質構的各種指標都呈現下降趨勢,此結論與李運通等[22]的研究結果一致。因此低溫4 ℃時,微生物的生長繁殖受到抑制;而25與35 ℃時,微生物生長繁殖較為活躍。由圖6可知在低溫4 ℃貯藏時,生鮮面的感官品質雖然有一定程度的下降,但仍可以保持較好的感官品質;隨著溫度的提高,品質劣變較快,總體感官可接受度逐漸降低。

表4 不同貯藏溫度下生鮮面質構變化Table 4 Changes in texture of fresh noodles in different storage temperatures

圖6 不同貯藏溫度下生鮮面感官評價變化Fig.6 Changes in sensory evaluation of fresh noodles in different storage temperatures

2.4.3 色差變化 面條的顏色是反映生鮮面品質的重要特征之一,能夠直接影響生鮮面的市場銷售情況。而面條的顏色變化主要是由面粉中的多酚氧化酶(PPO)引起的酶促褐變導致的[23-25]。生鮮面貯藏在不同溫度下色差的變化規律如表5所示。在貯藏溫度為4 ℃時,隨著時間的增加,生鮮面L*、a*、b*值差異不明顯。貯藏溫度為35和25 ℃時,面條的L*、a*、b*值隨著時間的延長而明顯降低且在第四周時達到最低。從而反映出,貯藏溫度為25和35 ℃時,PPO的活性變化并不明顯,且一直保持著較高的活性,能持續催化酚類物質轉化成醌類色素[26],低溫4 ℃時,對PPO活性有一定的抑制作用。因此,貯藏溫度較低時,生鮮面能保持較好的色澤。

表5 不同貯藏溫度下生鮮面色差變化Table 5 Changes in color difference of fresh noodles at different storage temperatures

2.4.4 水分含量與水分活度變化 水分對生鮮面的產品質量有著非常重要的影響,主要體現在水分可以影響面筋結構與淀粉顆粒的結合程度,進而影響面團特性與生鮮面的最終口感[27-28]。由圖7可以看出,在不同的貯藏溫度下,隨著貯藏時間的增加,生鮮面的水分活度呈下降的趨勢,貯藏溫度為35 ℃時,下降趨勢最快(ΔAw為0.01);貯藏溫度為25 ℃時,下降趨勢較35 ℃時平緩(ΔAw為0.008);儲藏溫度為4 ℃時,下降幅度最小(ΔAw為0.005)。水分含量整體也呈下降趨勢,在前三周4和25 ℃條件下生鮮面的水分含量基本保持不變,在第四周有所下降,這是由于生鮮面的保質期臨近,微生物繁殖數達到最大值,大量利用其中的水分;35 ℃時,水分含量持續下降。這表明,水分在生鮮面貯藏過程中有一定的散失,且在35 ℃水分散失較為嚴重。其主要原因是微生物生長會利用生鮮面中的水分[29-30],導致水分減少。在貯藏溫度為35 ℃時,微生物的生長繁殖最為活躍,因此生鮮面的水分活度與水分含量下降趨勢最大。而在4與25 ℃時,溫度低,不利于微生物的生長繁殖。因此,水分活度與水分含量下降趨勢不大。

圖7 不同貯藏溫度下生鮮面水分含量與水分活度的變化Fig.7 Changes in moisture content and water activity of fresh noodles at different storage temperatures注:柱狀圖代表水分活度;折線圖代表水分含量。

2.4.5 pH變化 貯藏過程中,生鮮面在不同溫度下的pH變化規律如圖8所示。隨著貯藏時間的延長,生鮮面的pH均呈下降的趨勢。在貯藏溫度為4 ℃時,pH變化較小。而在貯藏溫度為25和35 ℃時,貯藏前期(1～3周)pH下降較為平緩,第四周時,pH急劇下降。這是由于在貯藏前期,微生物的生長處于延滯期;隨著貯藏時間的延長,微生物生長進入對數期,大量生長繁殖,利用生鮮面內豐富的碳水化合物與蛋白質代謝產酸,從而降低了生鮮面的pH。結果表明,隨著溫度的升高,微生物生長速率加快,生鮮面的pH隨著代謝產酸的增加而下降,使得生鮮面的酸度升高,縮短其保質期。

圖8 不同貯藏溫度下生鮮面pH的變化Fig.8 Changes in pH of fresh noodles in different storage temperatures

3 結論

通過單因素與正交試驗,生鮮面防腐保鮮的復配方案為乙醇2.0%,丙酸鈣0.020%,ε-聚賴氨酸鹽酸鹽0.0060%。此配方常溫下放置一周后的菌落總數為1.27 lg CFU/g,霉菌總數為13 CFU/g,感官評價得分為90分。生鮮面使用該配方在低溫4 ℃貯藏4周時,水分含量、Aw、pH、色差、蒸煮品質、質構特性變化較小,感官評價得分較高;在25、35 ℃貯藏4周時,顏色逐漸變暗,感官、水分含量、水分活度、蒸煮品質均隨貯藏時間的延長而下降。該配方下生鮮面的保質期延長為4周,表明該配方對生鮮面具有良好的防腐保鮮效果。