复配型防腐剂对豆腐的作用.docx

复配型防腐剂对豆腐的作用食品添加剂的复配使用时发展的方向。食品生产中应用越来越广泛，起着越来越重要的作用。其中复合防腐剂的作用越来越受到人们的关注。不同的食品有不同的致病菌、腐败菌谱系，不同的防腐剂有不同的最佳使用条件1。将山梨酸钾、乳酸链球菌素、双乙酸钠作为复合防腐剂加入到豆腐中，三者之间起到协同作用，试验结果表明复配型防腐剂所达到的抑菌效果要强于任意一种单一防腐剂。1.1. 选题的背景1.1.1. 豆腐简介豆腐制作起源于我国。我国前汉古书中曾有刘安作豆腐的记载。距今二千一百年前我国劳动人民已经掌握了用大豆制作豆腐的技术。这是我国的一大发明和创造，对人类文明的宝贵贡献，推动世界饮食文化起着重要的作用。目前欧美等国家出现的“豆腐热”就是其中的一例。豆腐及其制品营养丰富，物美价廉，是人们喜爱的副食品。目前，我国人民的衣食生活从温饱型转向小康型的时候，党中央和国务院关于改善食物结构提出人均每天蛋白质摄取量达到75克的目标。为此，大力发展豆制品生产，有着极其重大的现实意义。豆腐的生产工艺流程：原料大豆计量浸泡冲洗磨浆浆渣分离煮浆标准豆浆点浆压榨成型产品。1.1.2 豆腐的腐败及抑菌随着社会的发展，人民生活水平的提高，人们对于健康更加重视，对于食品的要求不断提高。现在人们对食品不但要求质量好（包括色、香、味、形、营养等内、外质量），而且要求方便、贮藏期长。为了达到这些要求，食品添加剂曾经发挥了相当重要的作用。但是近年来，在回归自然的大趋势下，展望食品防腐剂未来的发展，至力于开发和运用新的具有根本性变革的防腐技术，才能满足食品工业发展的要求2。引起豆腐变质除理化因素外还有微生物的影响。豆腐中含有丰富的蛋白质、脂肪、糖类、水分等适于微生物生长的理想条件，主要的腐败菌有：酵母菌，霉菌，革兰氏阳性芽胞杆菌，粪产碱杆菌，革兰氏阳性夹膜杆菌3。抑制这些微生物我们可以采用单一的防腐剂，随着科学的发展我们要选择更有效的防腐剂，即复合型防腐剂。食品防腐剂的复配使用可以扩大使用范围，改变抗微生物的作用。至今没有发现能杀灭所有菌的药剂，也没发现之杀灭一种菌的药剂，也就是说各种杀菌剂都有一定的菌谱。一种食品中所含有的菌有时不是一种防腐剂都能一致的。从理论上说，两种防腐剂混配使用的杀菌谱与单一种杀菌谱不同，因此混配使用的防腐剂就可以抑制一种防腐剂不能抑制的，或者说要在很高的浓度下才能抑制的菌。例如山梨酸和苯甲酸复配使用要比单独使用能抑制更多的菌。1.2 选题的目的和意义豆腐的保质期短是限制豆腐工业化生产发展的重要因素，要实现豆腐工业又好又快的发展，就需要使豆腐保鲜的基础研究更加深入。一些防腐剂在食品中抑菌有一定效果，但单独使用使其抗菌谱较窄，针对性较强，因而防腐期限相对较短。而一般的复合防腐剂就是将几种防腐剂经一定配比组合而成，拓宽了抗菌谱，往往对无论是革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、酵母及霉菌等均有较强的抑制能力，一般较单一防腐剂能延长食品保质期4。所以，在豆腐中加入复合防腐剂进行保鲜会较单一防腐剂的防腐效果好。保证了豆腐产业的发展。1.3 豆腐的研究动态1.3.1 我国豆腐生产现状及发展趋势我国是世界公认的豆腐的故乡。我国豆腐食品花色繁多。由于各地的生产条件、工艺、生活习惯不同所生产豆制品的种类、规格、风味及名称也不同。但根据产品特点概括起来，可分为以下八大类。一是水豆腐（北豆腐，南豆腐），二是半脱水制品（干豆腐或百叶），三是油炸制品（炸豆腐泡，炸金丝等），四是卤质品（五香豆腐干，五香豆腐丝等），五是熏制品（熏素肠，熏素肚等），六是冷冻制品（冻豆腐），七是干燥制品(腐皮，油皮等)，八是发酵制品（豆腐乳，臭豆腐等）。我国的豆腐生产真正得到发展是新中国成立后，尤其改革开放底的最近几年。随着人们生活改善和党的政策的正确引导，豆腐行业的生产和科学技术有了飞快的发展，彻底改变了旧社会手工作坊的落后局面。新建和改建厂子逐年增多，全国各省会的各区和市、县均有一座有一定规模的豆制品加工厂。据不完全统计平均每年加工大豆和豆粕5.5亿斤左右，年产豆制品近12亿斤。我国水豆腐加工设备，近年来得到很大改善和提高。如送料，用斗式提升机和风送代替了人工输送，磨制设备采用了砂轮磨，风力工序多采用卧式或立式甩浆机，有的一次分离，有的分两次三次。这些水豆腐生产设备受到国内外用户的好评，已出口到美国、加拿大和东南亚各国。虽然我国的豆腐生产历史悠久，且近年来发展较快，但和一些发达国家相比还存在着差距，主要有：1.技术装备和工艺落后；2.技术力量严重不足；3.出品率低，产品品种单调；4.产品包装落后；5.产品保鲜期过短3。根据如何发展好我国的豆腐生产，作出以下建议：1.引进消化、吸收国外先进豆腐生产设备，提高自动化水平和劳动效率；2.研究豆腐的包装材料和包装方法解决豆腐的保险问题；3.研究开发耐储存豆腐新产品，增加豆腐产品的乙地供应商品量；4.积极开发和发展不出渣的豆腐生产技术和设备，提高原料利用率；5.开展豆渣和黄浆水的综合利用，防止资源浪费，提高经济效益；6.提倡用冷榨豆饼和低变性豆粕生产豆腐，合理地用大豆资源；7.加强豆腐生产的应用研究，提高工艺技术水平；8.发展生产豆腐的专用品种，为豆腐行业提供优质大豆原料。1.3.2 国外豆腐生产现状及发展趋势目前，国外豆腐生产的技术和花色品种都在改进和翻新。日本是发达国家中膳食结构最合理的国家之一，其动植物蛋白配比大约1：1，植物蛋白摄入量相对较多而合理。因此日本关于豆腐加工的研究和技术也更为深入和先进，已基本上实现了豆腐加工自动化。同时，在花色品种及其工艺技术方面，也进行了深入的研究和尝试。法国以前一直沿用日式传统豆腐生产工艺，最近又推出了一种“模拟豆腐”新类型，它采用机械化的生产设备，以豆腐炸为原料，添加糖、大豆油、盐、氯化钙和内醋等，生产出一种色、香、味都酷似豆腐的新产品，物美价廉备受欢迎。豆腐在美国也很受欢迎。1984年美国有91家豆腐公司，年产豆腐27000吨，1985年增长300%，其中带水包装的杀菌豆腐占总产量的45%。这种“带水包装豆腐”可保存28天新鲜不腐5。总的看来，国外豆腐生产已有机械化；自动化的技术基础，不同程度地在工艺和营养改进方面颇具匠心，取得了一些可喜成就。1.4 防腐剂的研究动态食品防腐即使防止微生物活动，使食品生产、运输、贮藏、销售过程中减少因腐败而造成经济损失的添加剂。现国际市场上供应的品种较多，美国有50种，日本有43种，香港有27种，西欧一些发达国家也有数十种6。各种防腐剂都有各自的作用范围和效果，如果只添加单一的防腐剂效果不是太好，因此，在一定条件下，配合使用防腐剂作为一种辅助手段，对防止某些易腐食品的变质有显著的效果。复合型防腐剂是由几种有协同效应的防腐剂复配而成，有增效和协同作用，可以克服单一防腐剂在防腐效力上的局限性以扩大抑菌范围和效力，改善防腐效能。如山梨酸和脂肪酸蔗糖酯及DL-苹果酸复配可获得在水中易溶性的山梨酸，克服了山梨酸在水中溶解度小的缺点。以山梨酸为主的复配型防腐剂还可替代亚硝酸钠以防止梭状芽孢杆菌的繁殖。日本则有系列用于水产加工制品、农畜加工制品、肉制品、火腿香肠制品、面包蛋糕类食品、水果、饮料、酱油等复配型防腐剂。日本允许使用的单一防腐剂仅43种，而复配型防腐剂达101种之多。我国也已着手复配型防腐、保鲜剂的开发，如MC系列肉制品防腐保鲜剂、年糕防霉剂等，虽处于起步阶段，但有较大的发展潜力。于钢等将壳聚糖和其它无毒型防腐剂配制成复合防腐剂，用来处理桦木， 结果显示壳聚糖复合防腐剂的防腐效果是非常好的。顾芯等用壳聚糖中草药配成复合防腐剂， 分别对米饭、泡菜、果汁饮料、果酱、水果罐头进行处理，其抑菌效果优于壳聚糖的单独作用7。复合防腐剂的优势有很多：（1）解决了单一防腐保鲜剂在允许使用量内很难达到防腐效果的弱点，复合的多种防腐剂共同作用，提高防腐的高效性。（2）复合保鲜剂可保证各种成分单体低于国家卫生标准，各单体相互补充，互补用量少，复合防腐剂增加了促进单体增效的助剂，使各个单体的作用得到充分的发挥，相互协同补充，使防腐剂的使用量控制在最低范围内，从而确保采用最小的用量而达到理想的效果，确保食品安全性的提高。（3） 目的明确，针对各种微生物和产品的特点做到有的放矢。复合防腐剂都是针对某种产品的加工、包装形式、保存特点等，充分分析各种微生物的生长特性采取有效、安全、可靠的单体防腐剂复配而成，不是简单的防腐剂的叠加，做到有效经济。现对本文所运用的三种防腐剂的开发利用及研究进展作简单介绍。 山梨酸钾山梨酸钾有很强的抗菌防腐作用，毒性极低。与山梨酸一样，属于酸性防腐剂，在中性条件效力很低。山梨酸钾基本上没有异味，对食品的本来风味无任何不良影响。与山梨酸相比，山梨酸钾水溶性大，使用方便。目前山梨酸钾遗传观念为西方发达国家的主流防腐剂，而我国虽然时差功能占有量还很小，但发展形势很好。山梨酸钾为白色至浅黄色鳞片状结晶、晶体颗粒或晶体粉末无臭或微有臭味，山梨酸钾易溶于水，67.6g100ml(20)；5食盐水，47.5g100ml（室温）；25糖水，51g100ml（室温）。溶于丙二醇，5.8g100ml；乙醇，0.3g100ml，1山梨酸钾水溶液的pH78。山梨酸钾的作用机理是它与微生物的酶系统的巯基相结合，从而破坏许多重要酶系统的作用，此外它还能干扰传递机能，以及细胞膜能量传递功能，抑制微生物增殖，达到防腐的目的8。表1-1 山梨酸钾的使用标准名称使用范围最大使用量（g/kg）备注山梨酸钾鱼干制品、豆乳饮料、豆质素食品、糕点、馅酱油、食醋、低盐酱菜、酱类果汁类、果子露、葡萄酒、果酒1.0 1.0 0.6浓缩果汁不得超过2g/kg，山梨酸及山梨酸钾同时使用时，以山梨酸计，不得超过最大使用量1g山梨酸相当于1.33g山梨酸钾 双乙酸钠双乙酸钠为白色晶体，具有吸湿性及乙酸气味。平时需保存在40以下的阴凉处，密封，防晒，防潮。总的来说，双乙酸钠具有诸多优点，如防霉效果好、用量少、价格低、毒性低、投资少、工艺简单、原料易得等，应成为首选的饲料及粮食防霉剂。双乙酸钠的生产和推广应用可谓国内疲软的乙酸、纯碱、烧碱等化工原料带来新的时尚需求，扭转国内丙酸短缺而又大量进口的不利局面。双乙酸钠是一种新型食品添加剂，具有高效防腐、防霉、保鲜、及增加食品营养价值等功效。双乙酸钠为白色结晶粉末，是乙酸钠和乙酸的分子化合物，极易溶于水（100g100ml），放出42.25醋酸；10的水溶液为pH4.55.0加热至150以上分解。双乙酸钠是一种广谱、高效、无毒的防腐剂。对细菌和霉菌有良好的抑菌能力。其抗菌机理是：双乙酸钠含有分子状态的乙酸，可降低产品的；乙酸分子与类脂化合物溶解性较好，而分子乙酸比例子化乙酸更能有效地渗透微生物的细胞壁，干扰细胞间酶的相互作用，使细胞内蛋白质变性，从而起到有效的抗菌作用9。表1-2 双乙酸钠的使用标准名称使用范围最大使用量（g/kg）备注双乙酸钠谷物、即食豆制品、油膨化食品调味料炸薯片、油质膨化食品调味料1.0 0.8 双乙酸钠还可用于食品的防霉，还可作兽药用，还可用作化学缓冲剂、电镀添加剂、植物生活章调解剂。 乳酸链球菌素（Nisin）乳酸链球菌素是一种安全、高效、无毒且应用广泛的天然食品防腐剂，是一些乳酸链球菌菌株产生的多肽抗生素，它对许多革兰氏阳性菌，有强烈的抑制作用。Nisin添加于食品中不会被其中的微生物分解，对人体无毒害作用，但对蛋白水解酶很敏感，人食用后用在消化道内很快被水解成氨基酸，并且改变肠道内的正常菌落，也不会与常用的其他抗生素产生交叉抗性，是一种安全防腐剂。无论从保健的角度还是从食品防腐剂发展的角度来看，纯天然食品防腐剂取代或者部分取代化学防腐剂是大势所趋，乳酸菌素作为一种无毒、无任何副作用的天然防腐剂正迎合了这种需要。并且，乳酸菌素作为一种生物防腐剂还有其自身的优点。它可以采用微生物发酵的方法大量生产，同时乳酸菌素种类繁多，随着高产乳酸菌素菌株的选育和对乳酸菌素抑菌机理的研究深入，乳酸菌素必将得到更加广泛的应用。乳酸链球菌素（Nisin）为白色或略带黄色的易流动粉末，略带咸味；在水中的溶解度随PH值得下降而提高，pH2.5时溶解度12，pH5.0时溶解度4，在一般水中（pH7.0）的溶解度约为49.0mgl。在pH7时，几乎不溶解。乳酸链球菌素(Nisin)的抗菌谱比较窄，它只能杀死或抑制革兰氏阳性菌，如肉毒杆菌、金黄色葡萄球菌、溶血链球菌及李斯特菌的生长和繁殖，尤其对产生孢子的革兰氏阳性菌和苦草芽胞杆菌及嗜热脂肪芽孢杆菌等有很强的抑制作用10。表1-3 乳酸链球菌素的使用标准名称使用范围最大使用量（g/kg）备注乳酸链球菌素罐头食品、植物蛋白食品、乳制品、肉制品 0.2 0.5 乳酸链球菌主要用于蛋白质含量高的食品的防腐，不能囿于蛋白质含量低的食品，否则，反而被微生物作为氮源利用。过最大使用量1g山梨酸相当于1.33g山梨酸钾 第2章 材料与方法 2.1 材料与设备2.1.1 试验原料与试剂大豆腐 市售酵母浸粉 北京奥博星生物技术有限责任公司 蛋白胨 北京奥博星生物技术有限责任公司 琼脂粉 北京奥博星生物技术有限责任公司山梨酸钾 天津市科密欧化学试剂开发中心乳酸链球菌素（Nisin） 天津市石英钟厂霸州市化工分厂双乙酸钠 天津市科密欧化学试剂开发中心2.1.2 试验设备生化培养箱 上海-恒科技有限公司电热恒温鼓风干燥箱 上海-恒科技有限公司分析天平 北京赛多利斯天平有限公司提式压力蒸汽消毒器 上海经济区沈荡中新电器厂制造云鸽日用电炉 哈尔滨市永丰电器厂精密电子天平 美国双杰兄弟（集团）有限公司常熟双杰测试仪器厂2.2 试验方法2.2.1 指标的测定对稀释后的加有复合防腐剂的样品进行菌落总数测定。菌落总数的测定按GBT4789.22003进行操作12。2.2.2 培养基的制备与溶液的配制A.培养基的制备培养基配方为：酵母粉5.0g，蛋白胨10.0g，琼脂1520g，水1000ml，NaCl 10g,pH7.07.2。其制备方法参照食品安全与检测实验手册。B溶液的配制豆腐溶液的稀释：从培养的16种样品中取出一个样品，将其稀释6个梯度。取1ml加入到含有9ml蒸馏水的试管中，设为A；从A中取1ml溶液加入到含有9ml蒸馏水的试管中，设为B；从B中取1ml溶液加入到含有9ml蒸馏水的试管中，设为C；从C中取1ml溶液加入到含有9ml蒸馏水的试管中，设为D；从D中取1ml溶液加入到含有9ml蒸馏水的试管中，设为E；从E中取1ml溶液加入到含有9ml蒸馏水的试管中，设为F。将其稀释106倍。然后按照接种操作将其接种到培养基中，大约1天后观察菌落数的情况，如果菌落数正常，将其他的浓度也都按照此方法进行稀释、接种。2.2.3 单一防腐剂的抑菌试验分别对单一的防腐剂山梨酸钾、双乙酸钠、乳酸链球菌素在不同用量的情况下进行单因素测试。根据GB27602009食品添加使用卫生标准中规定的各类防腐剂或抗氧化剂的允许使用量范围设计称取16份豆腐，每份豆腐在10g左右。取山梨酸钾的量分别为0.2，0.4，0.6，0.8，1.0（单位gkg）；双乙酸钠分别为0.2，0.4，0.6，0.8，1.0（单位gkg）；乳酸链球菌素分别为0.04，0.08，0.12，0.16，0.20（单位gkg）。再做一个未加防腐剂的豆腐作为空白试验，置于33摄氏度恒温培养箱中培养7天，按照食品微生物检验方法做菌落总数测定。用记号笔标明各样品内所用防腐剂的种类及用量。根据防腐剂的抑菌效果，作曲线或表格，根据曲线或表格，在各防腐剂中选择适宜的三个浓度梯度。2.2.4 三种防腐剂复合使用正交试验由单因素实验得出，山梨酸钾在用量为0.6gkg时抑菌效果最好，所以选与其相接近的上下两组数据作为正交实验的浓度。即0.5gkg、0.6gkg和0.7gkg为正交实验所用的添加量。同样，双乙酸钠选用0.5gkg、0.6gkg和0.7gkg为正交实验所用的添加量；乳酸链球菌素选用0.15gkg、0.16gkg和0.17gkg为正交实验所用的添加量。在33恒温培养箱中培养23天。将灭菌后的培养基放于室温或冰箱内进行降温。选山梨酸钾、双乙酸钠、乳酸链球菌为3因素，各取3水平，设计L9(33)水平正交实验10。根据实验结果选择适用于豆腐中的各防腐剂添加量。 表2-1 三因素三水平正交实验表水平双乙酸钠(gkg)山梨酸钾(gkg)乳酸链球菌素(gkg)10.50.50.1520.60.60.1630.70.70.17 第3章 结果与讨论 3.1 不同防腐剂不同用量的单因素实验结果3.1.1 山梨酸钾的抑菌结果分别在山梨酸钾终浓度为0 gkg，0.2 gkg，0.4gkg,0.6gkg,0.8gkg,1.0gkg的情况下, 33摄氏度恒温培养7天后，微生物菌落总数检验结果如下（见表3-1，图3-1）。表3-1 山梨酸钾不同用量菌落总数测定结果序列号1 2 3 4 5 6豆腐（g） 10 10 10 10 10 10山梨酸钾（gkg） 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0菌落总数（108）多不可计 2.60 2.23 1.83 1.90 2.10 图3-1 山梨酸钾不同用量菌落总数测定结果 26022318319021001001502002503000.2gkg0.4gkg0.6gkg0.8gkg1.0gkg山梨酸钾 通过山梨酸钾单因素实验结果可以看出，菌落总数随着山梨酸钾添加量的增加呈现先递减后递增的趋势，可看出在山梨酸钾添加量为0.6gkg时，抑菌效果最好。所以在进行正交实验中采用添加量为0.5gkg、0.6gkg和0.7gkg，作为实验水平。双乙酸钠的抑菌结果分别在双乙酸钠终浓度为0 gkg，0.2 gkg，0.4gkg,0.6gkg,0.8gkg,1.0gkg的情况下, 33摄氏度恒温培养7天后，微生物菌落总数检验结果如下（见表3-2，图3-2）。表3-2 双乙酸钠不同用量菌落总数测定结果序列号1 2 3 4 5 6豆腐（g） 10 10 10 10 10 10双乙酸钠（gkg） 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0菌落总数（108）多不可计 2.74 2.30 1.50 1.73 2.27 图3-2 双乙酸钠不同用量菌落总数测定结果 27423015017322701001502002503000.2gkg0.4gkg0.6gkg0.8gkg1.0gkg双乙酸钠 通过双乙酸钠单因素实验结果可以看出，菌落总数随着双乙酸钠添加量的增加呈现先递减后递增的趋势，可看出在双乙酸钠添加量为0.6gkg时，抑菌效果最好。其菌落数为1.50108个，所以在进行正交实验中采用双乙酸钠的添加量为0.5gkg、0.6gkg和0.7gkg，作为实验的三个水平。乳酸链球菌素的抑菌结果分别在乳酸链球菌素终浓度为0 gkg，0.04gkg，0.08gkg,0.12gkg,0.16gkg,0.20gkg的情况下, 33摄氏度恒温培养7天后，微生物菌落总数检验结果如下（见表3-3，图3-3）。表3-3 Nisin不同用量菌落总数测定结果序列号1 2 3 4 5