新型防腐剂对面制品中微生物抑菌效果的研究

张小华，操庆国，郭钦

（1.江苏农林职业技术学院茶与食品科技学院，江苏镇江212400；2.江苏大学食品与生物工程学院，江苏镇江212013）

面制品是一种有着悠久历史的传统食品，制作的工艺多，产品种类也较多。在面制品制作为成品的同时，腐败变质问题一直困扰左右，而腐败变质问题主要由微生物引起的[1]。直至防腐剂的出现，一定程度上解决了面制品腐败的问题，延长了贮藏时间。一般添加到食品的防腐剂种类很多，偶尔食用问题不大，但是长期食用也会在体内富集从而影响人体健康[2]，特别是人们日常生活中食用量较大的面制品，因此国标GB2760-2014《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》也对面制品中防腐剂使用量有明确限制[3]。

随着现代人们生活水平的提高，对食品安全的标准和要求也在提高，发现并使用更安全更高效的防腐剂一直在不断的研究中。新型的食用防腐剂一般分为化学制剂的和生物制剂两大类，化学类的有丙酸钙、对羟基苯甲酸丙酯、乳酸钠和富马酸等[4－8]，生物类的有聚赖氨酸、纳他霉素和乳酸链球菌素等[9－13]。本试验从腐败的面制品中分离出5种共11株霉菌[14－16]（包括2株青霉菌、2株黄曲霉菌、3株丝孢酵母菌、1株黑根霉菌、3株黑曲霉菌），针对这些不同菌种以及同种不同株之间的差异，研究以上几种新型防腐剂对其抑菌效果，旨在为面制品新型防腐技术的使用提供参考。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

富马酸、乳酸钠、丙酸钙、对羟基苯甲酸丙酯、纳他霉素、聚赖氨酸、乳酸链球菌素：中国国家标准物质研究中心。2株青霉菌、2株黄曲霉菌、3株丝孢酵母菌、1株黑根霉菌、3株黑曲霉菌：分离自不同来源腐败变质的面制品。控温摇床培养箱（AG3000）：无锡市AIBOER科技技有限公司；台式培养箱（RT151）：杭州长城仪器设备有限公司。

1.2 方法

1.2.1 培养基的制备

马铃薯葡萄糖琼脂（potato dextrose agar，PDA）培养基的配制：按照培养基所要求的比例，加热沸腾至完全溶解，分装后高压灭菌备用。

察氏液体培养基的配制：参照GB4789.28－84《食品安全国家标准食品微生物学检验培养基和试剂的质量要求》进行配制[17]。

1.2.2 菌悬液的制备

将5种共11株霉菌32℃条件下分别在PDA斜面培养基上活化24 h，之后霉菌菌种再分别接种于察氏液体培养基中，在28℃下震荡培养36 h，菌液的浓度约为107CFU/mL。

1.2.3 抑菌活性的测定

以培养好的察氏液体培养基为基质，分别添加含不同浓度防腐剂作为试验对照组，阳性对照组用无菌水取代防腐剂[18－22]。混合定容后将培养液各取0.1 mL涂平板，32℃条件下培养24 h，计数并以此计算各种防腐剂的抑菌率。

1.2.4 最低抑菌浓度（minimum inhibitory concentration，MIC）的测定

根据不同浓度防腐剂对霉菌的抑菌效果，初步确定MIC的范围。再在此范围内配制不同浓度的防腐剂溶液测定其抑菌率，抑菌率为100%的浓度即为最低抑菌浓度[23－24]。

2 结果与讨论

2.1 不同浓度防腐剂对5种霉菌抑菌效果的比较

分别配制0.1、1.0、10 mg/mL等3个梯度浓度的富马酸、乳酸钠、纳他霉素、乳酸链球菌素、对羟基苯甲酸丙酯、聚赖氨酸和丙酸钙溶液添加到培养好的察氏液体培养基中，混合定容后取0.1 mL涂平板培养后计算抑菌率，考察对青霉菌、黄曲霉菌、丝孢酵母菌、黑根霉菌和黑曲霉菌的抑菌效果，同种不同株之间的抑菌效果以平均抑菌效果计，结果见图1～图3。

图1 浓度为0.1 mg/mL的防腐剂对各种菌的抑菌效果Fig.1 Antibacterial activities of food preservatives at the concentration of 0.1 mg/mL against different species of mould

图2 浓度为1 mg/mL的防腐剂对各种菌的抑菌效果Fig.2 Antibacterial activities of food preservatives at the concentration of 1 mg/mL against different species of mould

图3 浓度为10 mg/mL的防腐剂对各种菌的抑菌效果Fig.3 Antibacterial activities of food preservatives at the concentration of 10 mg/mL against different species of mould

由图1～图3可知，纳他霉素和聚赖氨酸对青霉菌、黄曲霉菌、丝孢酵母菌和黑根霉菌抑菌效果较好，0.1 mg/mL的纳他霉素和聚赖氨酸基本能达到对4种霉菌100%的抑菌效果，但是对黑曲霉菌的抑菌效果不明显，10 mg/mL的纳他霉素才能达到75%的抑菌效果，以及10 mg/mL的聚赖氨酸才能达到98%的抑菌效果；而1 mg/mL的乳酸链球菌素对5种霉菌能达到100%的抑菌率；富马酸的整体的抑菌效果最不理想，0.1 mg/mL浓度对丝孢酵母菌、黑根霉菌和黑曲霉菌的抑菌率为0，10 mg/mL浓度也只能对丝孢酵母菌达到100%的抑菌率。

2.2 同种不同株之间抑菌效果的比较

2.2.1 青霉菌株之间抑菌效果的比较

分别配制浓度为0.1 mg/mL的富马酸、乳酸钠、纳他霉素、乳酸链球菌素、对羟基苯甲酸丙酯、聚赖氨酸和丙酸钙溶液添加到培养好的察氏液体培养基中，混合定容后取0.1 mL涂平板培养后计算抑菌率，考察对青霉菌不同菌株之间的抑菌效果，结果见图4。

由图4可知，0.1 mg/mL浓度的纳他霉素、乳酸链球菌素、对羟基苯甲酸丙酯、聚赖氨酸溶液对青霉菌株的抑菌效果较好，基本能达到100%，且对青霉菌1和青霉菌2的抑菌效果差异不大；乳酸钠对青霉菌1和青霉菌2的抑菌效果有差异，两者之间相差达到30%；富马酸对青霉菌的抑菌效果最差，抑菌效果只能达到20%。

2.2.2 黄曲霉菌株之间抑菌效果的比较

分别配制浓度为0.1 mg/mL的富马酸、乳酸钠、纳他霉素、乳酸链球菌素、对羟基苯甲酸丙酯、聚赖氨酸和丙酸钙溶液添加到培养好的察氏液体培养基中，混合定容后取0.1 mL涂平板培养后计算抑菌率，考察对黄曲霉菌不同菌株之间的抑菌效果，结果见图5。

由图5可知，0.1 mg/mL浓度的纳他霉素、乳酸链球菌素、聚赖氨酸溶液对2种黄曲霉菌株的抑菌效果都很好，抑菌率能达到100%；对羟基苯甲酸丙酯对黄曲霉菌1和黄曲霉菌2的抑菌效果有明显差异，两者之间相差达到90%；富马酸和乳酸钠对黄曲霉菌株的抑菌效果最差，且菌株之间的抑菌效果差不多。

图4 浓度为0.1 mg/mL的防腐剂对不同株青霉菌的抑菌效果Fig.4 Bacteriostatic effect of 0.1 mg/mL preservative on different strains of Penicillium

图5 浓度为0.1 mg/mL的防腐剂对不同株黄曲霉菌的抑菌效果Fig.5 Bacteriostatic effect of preservatives of 0.1 mg/mL on different strains of Aspergillus flavus

2.2.3 丝孢酵母菌株之间抑菌效果的比较

分别配制浓度为0.1 mg/mL的富马酸、乳酸钠、纳他霉素、乳酸链球菌素、对羟基苯甲酸丙酯、聚赖氨酸和丙酸钙溶液添加到培养好的察氏液体培养基中，混合定容后取0.1 mL涂平板培养后计算抑菌率，考察对丝孢酵母菌3种不同菌株之间的抑菌效果，结果见图6。

图6 浓度为0.1 mg/mL的防腐剂对不同株丝孢酵母菌的抑菌效果Fig.6 Bacteriostatic effect of preservatives of 0.1 mg/mL on different strains of trichosporon

由图6可知，0.1 mg/mL浓度的纳他霉素和聚赖氨酸对3种丝孢酵母菌株的抑菌效果都较好，抑菌率都能达到95%以上；而乳酸钠、对羟基苯甲酸丙酯和丙酸钙对3种丝孢酵母菌株的抑菌效果存在明显差异；富马酸对3种丝孢酵母菌株的抑菌效果不佳，且不同菌株之间的抑菌率差异明显。

2.2.4 黑曲霉菌株之间抑菌效果的比较

分别配制浓度为0.1 mg/mL的富马酸、乳酸钠、纳他霉素、乳酸链球菌素、对羟基苯甲酸丙酯、聚赖氨酸和丙酸钙溶液添加到培养好的察氏液体培养基中，混合定容后取0.1 mL涂平板培养后计算抑菌率，考察对黑曲霉菌3种不同株之间的抑菌效果，结果见图7。

图7 浓度为0.1 mg/mL的防腐剂对不同株黑曲霉菌的抑菌效果Fig.7 Bacteriostatic effect of preservatives of 0.1 mg/mL on different strains of Aspergillus niger

由图7可知，只有对羟基苯甲酸丙酯对黑曲霉菌3的抑菌率达到100%；纳他霉素、乳酸链球菌素、聚赖氨酸以及丙酸钙对3株黑曲霉菌的抑菌率效果差异较大；富马酸和乳酸钠基本对黑曲霉菌没有抑菌效果。

2.3 最低抑菌浓度的分析

7种食品防腐剂最低抑菌浓度的分析见表1。

表1 7种食品防腐剂对霉菌的MIC值Table 1 MICs of seven food preservatives against different species of mould mg/mL

由表1可知，纳他霉素对11株霉菌都有很强的抑菌效果，在7种防腐剂中，它的最低抑菌浓度都是最小的；而富马酸对各株菌的最小抑菌浓度明显高于其他防腐剂，其抑菌效果在7种防腐剂中是最差的。

7种防腐剂最低抑菌浓度综合排序为：纳他霉素＜乳酸链球菌素＜聚赖氨酸＜对羟基苯甲酸丙酯＜丙酸钙＜乳酸钠＜富马酸。

3 结论

本试验开展了7种新型食品防腐剂对面制品中腐败霉菌抑菌效果的比较研究试验。结果表明7种防腐剂对5种共11株霉菌都有不同程度的抑菌效果，含防腐剂溶液浓度越高其抑菌效果越好。总体来看，7种食品防腐剂抑菌效果强弱顺序为：纳他霉素＞乳酸链球菌素＞聚赖氨酸＞对羟基苯甲酸丙酯＞丙酸钙＞乳酸钠＞富马酸。同一种防腐剂对于同种不同株的霉菌，其抑菌效果也不尽相同，甚至相差很大。因此，对于防腐剂的抑菌效果，不能单纯以菌种来定论，应具体到所涉及的每一株菌[25]。从抑菌效果排序可以看出，前三名都是生物类防腐剂，试验也进一步证明了生物类防腐剂比化学类防腐剂更为高效、广谱，因此，天然、安全的生物类防腐剂将是未来食品防腐领域的重点。