ε-聚赖氨酸盐酸盐对延长椰子汁饮料保质期的研究

◎ 赵维武，彭志贞，董 会，赵淑君，张占成，贾舒武

（郑州拜纳佛生物工程股份有限公司，河南 郑州 450006）

椰子汁饮料是植物蛋白饮料[1-2]，富含蛋白质、脂肪、维生素C及钙、钾、镁、磷、铁、钠等矿物质，不含胆固醇，易被人体消化吸收，是营养极为丰富的饮料，深受广大消费者的欢迎。但是在椰子汁生产加工的过程中，极易被微生物污染，直接影响其品质，进而缩短货架期。本研究从控制微生物生长的角度出发，研究新型生物防腐剂ε-聚赖氨酸盐酸盐[3]对椰子汁饮料保质期延长的效果。

ε-聚赖氨酸盐酸盐是从淀粉酶产色链霉菌（Streptomyces diastatochromogenes）受控发酵培养液经离子交换树脂吸附、解吸、提纯的食品添加剂，是一种具有抑菌功能的氨基酸[4-6]。《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》（GB 2760—2014）规定其在饮料类的最大添加量为0.2 g·kg-1。

1 材料与方法

1.1 试剂与仪器

1.1.1 材料与试剂

ε-聚赖氨酸盐酸盐，郑州拜纳佛生物工程股份有限公司；蔗糖脂肪酸酯，广西高通食品科技有限公司；乙二胺四乙酸二钠（EDTA-2Na），南通奥凯生物技术开发有限公司；山梨酸钾，宁波王龙科技股份有限公司；椰子粉（进口椰子原浆粉）、分子蒸馏单甘酯、酪蛋白酸钠、微晶纤维素、聚磷酸盐、白糖、苯甲酸钠，市售；PCA平板计数琼脂培养基、孟加拉红培养基，北京奥博星生物技术有限责任公司。

1.1.2 仪器与设备

LDZF-50L-III立式蒸汽压力灭菌锅（上海申安医疗器械厂）；SK-1均质机（金坛市科学仪器有限公司）；FA1104电子天平（上海恒平科学仪器有限公司）；MP1100B分析天平（上海恒平科学仪器有限公司）；PHS-25pH计（上海仪电科学仪器股份有限公司）；GZX-9246MBE数显鼓风干燥箱（上海博讯实业有限公司医疗设备厂）；BHC-1300A2生物安全柜（苏州博莱尔净化设备有限公司）。

1.2 实验方法

1.2.1 配方设计

椰子汁饮料配方：椰子原浆粉4%，白糖6%、酪蛋白酸钠0.1%、分子蒸馏单甘酯0.04%、蔗糖脂肪酸酯0.05%、微晶纤维素0.08%、聚磷酸盐0.06%。

1.2.2 防腐剂悬浊液的制备

将ε-聚赖氨酸盐酸盐复配防腐剂加纯化水配制成一定浓度的悬浊液，均质前添加到椰子汁饮料。

1.2.3 工艺流程

乳化剂、稳定剂、白糖、甜味剂→干混均匀椰子粉溶解→高速剪切→定容→预热（65～70 ℃）→二次均质→灌装→灭菌（124 ℃，1 min）→冷却→成品，将成品放置于37 ℃恒温箱里，定期检测微生物。

1.2.4 检测项目和方法

依据《食品安全国家标准 饮料》（GB 7101—2015）微生物指标的要求，进行菌落总数、霉菌和酵母菌的测定。①细菌总数的测定。菌落总数的测定依据GB 4789.2规定的方法进行测定。②霉菌和酵母菌。霉菌和酵母菌的测定依据GB 4789.15规定的方法进行测定。③抑菌率的计算公式[7]见式（1）：

式中：Y为平均抑菌率，%；A为未加防腐剂对照组平均菌数，cfu·mL-1；B为试验组平均菌数，cfu·mL-1。

1.2.5 实验方案设计

（1）单因素试验。分别以ε-聚赖氨酸盐酸盐浓度、苯甲酸钠、山梨酸钾为单因素，考察各因素对椰子汁饮料中细菌抑菌能力的影响。各因素水平梯度分别为：ε-聚赖氨酸盐酸盐浓度为20 mg·L-1、30 mg·L-1、50 mg·L-1、60 mg·L-1和80 mg·L-1；苯 甲 酸 钠浓度为200 mg·L-1、400 mg·L-1、600 mg·L-1、800 mg·L-1和1 000 mg·L-1；山梨酸钾浓度为100 mg·L-1、200 mg·L-1、300 mg·L-1、400 mg·L-1和500 mg·L-1。

（2）正交试验。根据单因素试验结果可知，ε-聚赖氨酸盐酸盐、山梨酸钾对椰子汁饮料菌落总数的抑菌效果较好，又在其他试验中证明EDTA-2Na对ε-聚赖氨酸盐酸盐有明显的增效作用，因此可将他们进行复配，通过正交试验选出最佳的复配比例，以取得更好的抑菌效果。实验设计3因素3水平，每个试验做3个平行，采用L9（33）试验（37 ℃贮藏30 d）。其因素和水平见表1。

表1 ε-聚赖氨酸盐酸盐和其他防腐剂正交试验因素与水平表（单位：mg·L-1）

2 结果与分析

2.1 ε-聚赖氨酸盐酸盐的抑菌效果

ε-聚赖氨酸盐对椰子汁饮料中菌落总数的影响见图1（对照组菌落总数为6.4×103cfu·mL-1，取两次试样平均值）。由图1可知，在椰子汁饮料中单独使用ε-聚赖氨酸盐酸盐作为防腐剂时，使用量在30～80 mg·L-1，随ε-聚赖氨酸盐酸盐用量的增加，其抑菌率明显提高，但添加量60 mg·L-1和80 mg·L-1的抑菌效果相差不大，同时考虑到成本问题，因此ε-聚赖氨酸盐酸盐的推荐使用量为60 mg·L-1。

图1 ε-聚赖氨酸盐酸盐对菌 落总数的抑制效果图

2.2 苯甲酸钠对椰子汁饮料的抑菌效果

苯甲酸钠对椰子汁饮料中菌落总数的影响见图2（贮藏温度为37 ℃，对照组菌落总数为6.3×103cfu·mL-1，取两次试样平均值）。从图2可以看出，随着苯甲酸钠浓度的增高，抑菌率随之增高，当浓度为600 mg·L-1时，抑菌率达61.9%，之后随着苯甲酸钠浓度的增高抑菌率缓慢上升。当浓度为1 000 mg·L-1时，抑菌率也仅有62.9%，并且随着存放时间的延长抑菌率均下降到50%以下。

图2 苯甲酸钠对菌落总数的抑制效果图

2.3 山梨酸钾对椰子汁饮料的抑菌效果

山梨酸钾对椰子汁饮料中菌落总数的影响见图3（贮藏温度为37℃，对照组菌落总数为6.6×103cfu·mL-1，取两次试样平均值）。从图3可以看出，随着山梨酸钾浓度的增高，抑菌率随之增高，当浓度为300 mg·L-1时，抑菌率达89.4%，此时椰子汁饮料产品的菌落总数小于1 000 cfu·mL-1，之后随着山梨酸钾浓度的增高抑菌率继续上升。当浓度为500 mg·L-1时，抑菌率达到92.4%，但仍不能达到要求，且随着存放时间的延长抑菌率在逐渐下降。

图3 山梨酸钾对菌落总数的抑制效果图

2.4 正交试验结果

ε-聚赖氨酸盐酸盐与EDTA-2Na、山梨酸钾复配防腐剂的抑菌试验结果见表2。由表2的极差分析可以看出，对椰子汁饮料细菌总数的抑菌率的影响顺序依次为：ε-聚赖氨酸盐酸盐＞山梨酸钾＞EDTA-2Na，对酵母菌和霉菌的抑菌率的影响依次为：ε-聚赖氨酸盐酸盐＞山梨酸钾＞EDTA-2Na，两者的结果相同，因此3因素的最佳组合是A3B3C2，即ε-聚赖氨酸盐酸盐60 mg·L-1，山梨酸钾300 mg·L-1，EDTA-2Na 20 mg·L-1。

表2 ε-聚赖氨酸盐酸盐和其他防腐剂正交试验表

3 结论

ε-聚赖氨酸盐酸盐在椰子汁饮料中的最大使用量为0.2 g·kg-1，推荐用量为0.06～0.08 g·kg-1；苯甲酸钠对椰子汁饮料中微生物的抑菌效果较差，山梨酸钾的防腐抑菌效果不能达到要求，ε-聚赖氨酸盐酸盐与EDTA-2Na、山梨酸钾具有较好的协同增效作用。在椰子汁饮料中以ε-聚赖氨酸盐酸盐为主体的复配防腐剂最佳比例是：ε-聚赖氨酸盐酸盐60 mg·L-1，山梨酸钾300 mg·L-1，EDTA-2Na 20 mg·L-1。