蛋糕是深受欢迎的焙烤食品。戚风蛋糕的水分含量高,口感松软滋润,深受消费者喜爱,但易发生腐败变质、油脂氧化,严重缩短戚风蛋糕的货架期,一般常温贮存中货架期只有3～4 d[1]。

紫米颜色美观、营养丰富,其中花色苷具有功能活性[2]。以紫米粉替代部分面粉制作紫米蛋糕风味独特,具有广阔的市场前景。由于紫米营养成分特殊,易被微生物侵入[3],紫米蛋糕烤制过程虽然有加热,但无法完全灭菌[4]。观察发现,紫米蛋糕比普通蛋糕更易腐败,常温货架期不超过2 d,严重限制了其市场销售半径。

食品抑菌剂是一类能抑制细菌、霉菌和酵母菌等微生物生长,防止食品腐败变质,延长贮藏期的食品添加剂,主要分为化学抑菌剂和天然抑菌剂。焙烤食品中常用的化学抑菌剂主要有山梨酸及其盐类、脱氢乙酸及其盐类和丙酸及其盐类等。山梨酸钾是目前最常用的化学抑菌剂,具有价格低廉和抑菌谱广的特点,能较好抑制细菌、霉菌和酵母菌等腐败微生物[5]。市面上现售的短保期焙烤食品较多使用化学抑菌剂,根据最新的《中华人民共和国食品添加剂使用标准》意见征询,脱氢乙酸及其盐类可能在焙烤食品中限用[6],大多数企业将会面临配方改进的难题。

ε-聚赖氨酸是由白色链霉菌发酵生产的天然生物抑菌剂,具有可生物降解,水溶性,耐高温,安全性强等优点,是一种新型广谱抑菌剂,现主要应用于果蔬、米及其制品、肉及其制品、饮料等[7]。YAMADA等[8]发现在米饭中加入柠檬酸和ε-聚赖氨酸能延长20 d的货架期。李维娜等[9]研究表明在即食湿面条中加入质量分数为0.1% ε-聚赖氨酸和0.25%乙酸可以延其10 d货架期。但目前国内有关ε-聚赖氨酸在焙烤食品中的应用及与其他抑菌剂复配使用的研究较少。

复配抑菌剂是当今研究的热点,将化学抑菌剂与天然生物抑菌剂进行复配使用,不仅可以减少单一抑菌的使用量,解决天然生物抑菌剂价格昂贵的问题,还可以增强抑菌效果。本研究拟分离并鉴定紫米蛋糕中的优势腐败菌,评价抑菌剂对腐败菌的抑菌效力,研究复配使用的效果,利用响应面优选抑菌剂配方,以达到延长紫米蛋糕货架期的效果,研究其花色苷含量变化,利用电子鼻研究其贮藏期间挥发性风味的变化,为天然抑菌剂的复配使用与拓展焙烤食品销售半径提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

紫米,“天紫 1 号”紫米;平板计数琼脂(plate count agar,PCA)培养基、孟加拉红培养基、马铃薯葡萄糖糖水(potato dextrose broth,PDB)培养基、营养肉汤培养基,广东环凯微生物科技有限公司;山梨酸钾,宁波王龙科技股份有限公司;柠檬酸,正宏生物科技有限公司;ε-聚赖氨酸,阳汇生物科技有限公司;盐酸、无水乙醇,广州化学试剂厂;细菌和真菌基因组DNA提取试剂盒,北京百泰克生物技术有限公司。

1.2 仪器与设备

GT9612 PCR仪、EP2020可见光凝胶透射仪,北京百泰克生物技术有限公司;CYCP-31DN电泳仪,北京六一科技有限公司;3730xl DNA Analyzer测序仪,赛默飞世尔科技(中国)有限公司;全自动生长曲线分析仪,芬兰Bioscreen C公司;PEN3便携式电子鼻,德国 Airsense公司;TU-1810型紫外-可见分光光度计,北京普析通用仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 紫米蛋糕优势腐败菌种鉴定

1.3.1.1 分离提纯

参考戚风蛋糕的基础配方[10],以紫米粉∶低筋面粉=9∶10的质量比混合替代原配方中的面粉制作紫米戚风蛋糕,在无菌的条件下装入已灭菌的铝箔包装袋中,放入脱氧剂和充入30% CO2和70% N2密封后常温贮藏4 d,称取25 g腐败的紫米蛋糕放入225 g生理盐水中振荡5 min,制成质量比为1∶10的均匀样品并进行稀释,吸取100 μL匀液涂布于孟加拉红琼脂培养基和PCA培养基,分别在28 ℃和37 ℃下进行培养。挑取菌落,利用划线法重复多次直到纯化出菌落特征一致的菌落。

1.3.1.2 形态鉴定

将纯化后的优势细菌和真菌分别接种到PCA培养基和孟加拉红琼脂培养基中在37 ℃和28 ℃中培养2 d和5 d,观察菌落形态。分别利用革兰氏染色法和乳酸酚蓝染液对优势细菌和真菌进行染色和制片,挑取少量菌落于载玻片,在显微镜下观察菌体形态。

1.3.1.3 分子鉴定

细菌和真菌分子鉴定具体步骤如下:利用试剂盒分别提取待鉴定细菌菌株和真菌菌株的DNA。引物信息见表1,细菌和真菌分别使用对应引物进行PCR扩增,PCR扩增体系方法参考黄志钰等[11]。

1.3.2 菌悬液和抑菌剂的制备

将分离鉴定后的腐败细菌和真菌分别在37 ℃营养肉汤和28 ℃ PDB培养基中培养2 d,使得菌液浓度达到108 CFU/mL。配制9.38～300 μg/mL ε-聚赖氨酸溶液、62.5～2 000 μg/mL 山梨酸钾溶液、10 mg/mL 丙酸钙和乳酸链球菌素分别用0.22 μm过滤膜过滤除菌备用。

1.3.3 抑菌效力的测定

采用牛津杯琼脂扩散测定抑菌效力,参考黄志钰等[11]方法上稍作修改,抑菌剂溶液质量浓度为10 mg/mL,在培养基中加入100 μL的菌液并涂布,在牛津杯中加入100 μL的抑菌剂,以等量无菌生理盐水作为阴性对照。用PCA培养基培养优势腐败细菌,37 ℃培养24 h。用孟加拉红培养基培养优势腐败真菌,28 ℃培养48 h。用游标卡尺测量抑菌圈直径,每种抑菌试剂重复3次。

1.3.4 最小抑菌浓度的测定

采用微量二倍稀释法考察两种抑菌剂的最小抑菌浓度(minimum inhibitory concentration,MIC)。参考ZHANG等[12]的方法,优势腐败细菌在37 ℃、PCA培养基中培养24 h,优势腐败真菌在28 ℃、PDB培养基中培养48 h。使用酶标仪测定培养液在600 nm处的吸光值,若培养前后吸光值变化≤0.1,则为抑菌剂的最低抑菌浓度。

1.3.5 联合抑菌活性测定

采用棋盘稀释法测定两种抑菌剂联合使用对优势菌种的抑菌效果。参考许超群等[13]的方法,分别配制1/32MIC～4MIC的抑菌剂,培养条件和MIC判断与1.3.4节相同。用部分抑菌浓度指数(fractional inhibitory concentration index, FICI)对棋盘稀释法结果进行评价。FICI 指数计算如公式(1)所示:

FICI指数

(1)

1.3.6 抑菌剂对优势腐败菌株生长曲线的影响

向100孔板中依次加入100 μL的菌悬液和100 μL 抑菌剂,使得每个孔的ε-聚赖氨酸和山梨酸钾的溶液浓度为其MIC和联合MIC浓度,加入无菌水作为空白对照组。将100孔板置于全自动生长曲线仪器中,分别28 ℃下和37 ℃中进行振荡培养,测定其OD600nm值。

1.3.7 pH值对抑菌剂的影响

利用0.5 mol/L盐酸将营养肉汤和PDB培养基的pH值分别调整为5.0、6.0、7.0,加入菌液,使得培养基中菌液浓度为106 CFU/mL。在培养基中加入ε-聚赖氨酸和山梨酸钾,使得各溶液中ε-聚赖氨酸和山梨酸钾浓度为其MIC值,优势腐败细菌在37 ℃培养48 h,优势腐败霉菌在28 ℃培养72 h,使用酶标仪测定培养液在600 nm处的吸光值。

1.3.8 响应面法优化复配抑菌剂配比及验证

根据国标GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》,在烘焙食品中ε-聚赖氨酸允许最大添加量为0.15 g/kg,山梨酸钾为1.34 g/kg(以山梨酸计允许最大添加量为1 g/kg进行换算)。菌落总数按照国标GB 4789.2—2016《食品微生物学检验 菌落总数测定》的方法测定。参考添加限量,以ε-聚赖氨酸(A)、山梨酸钾(B)和柠檬酸(C)添加量为自变量,以28 ℃、湿度(65±5)%RH条件下贮藏30 d的紫米蛋糕菌落总数为响应值(Y),进行3因素3水平 BoxBehnken响应面设计,实验因素及水平见表2。根据响应面法优化结果,配制复配抑菌剂,测定相应紫米蛋糕贮藏30 d时的菌落总数,验证复配抑菌剂的抑制效果。

1.3.9 紫米蛋糕的挥发性风味分析

将紫米蛋糕样品分别粉碎,取5 g样品,在70 ℃恒温水浴保温30 min,室温下冷却20 min,用电子鼻检测系统测定样品香气物质。电子鼻参数:采样间隔1 s,冲洗时间120 s,调零时间10 s,预采样时间5 s,检测时间120 s,载气流速、进样流速300 mL/min。PEN3型电子鼻传感器性能描述如表3所示。

1.3.10 紫米蛋糕花色苷含量的测定

采用分光光度法测定紫米花色苷含量。参考陆梓洋等[14]方法稍作修改,将紫米蛋糕粉碎后称取1 g样品,加入1.5 mol/L HCl和95%乙醇的混合液(85∶15, 体积比)25 mL, 在60 ℃下水浴5 h,在转速4 000 r/min 下离心10 min后,取上清液,定容至25 mL,以提取液为空白,在535 nm波长下测定吸光值,花色苷含量计算如公式(2)所示:

花色苷含量

(1)

式中:OD,样品溶液的吸光值;R,样品的稀释倍数;V,定容体积,mL;m,样品质量,g。

1.4 数据处理

所有实验进行重复3次,结果表示为“平均值±标准偏差”。运用Design-Expert 12进行响应面设计与分析,使用Excel和SPSS 23.0进行数据处理与统计分析,运用Origin 2021作图。利用Winmuster 进行电子鼻数据线性判别分析(linear discriminant analysis, LDA)。

2 结果与分析

2.1 优势腐败菌株的分离纯化及初步鉴定

本研究从腐败的紫米蛋糕中分离出2株优势腐败细菌和3株优势腐败真菌,编号为X1、X2、M1、M2和M3,菌落形态图和镜检图如图1,菌落形态特征见表4。X1和X2经革兰氏染色为蓝紫色,形状为杆状,产芽孢,初步可判断为芽孢杆菌。M1分生孢子为圆形或椭圆形,且分支较少,可初步判断为枝孢霉菌。M2分生孢子为无色或浅绿色,孢子为卵状,顶囊近球形,可判断为曲霉。M3分生孢子梗有指状分支,类似扫帚状,有隔膜,小梗顶部的分生孢子头呈椭圆或圆状,可初步判断为青霉菌。

2.2 优势腐败菌株的鉴定

将优势腐败菌株测得的基因序列与NCBI网站Blast对比,5株菌的序列同源性比对结果如表5所示,可以确定X1、X2、M1、M2和M3分别为解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、球孢枝孢霉、杂色曲霉和光滑青霉,其同源性均高达99%。

何艳霞等[15]对蒸蛋糕中的腐败菌株进行分离鉴定,发现蒸蛋糕中优势腐败霉菌菌株主要为球孢枝孢霉、曲霉和青霉,与紫米蛋糕的优势腐败真菌相似,优势腐败细菌菌株是葡萄球菌属,与紫米蛋糕的优势腐败细菌不同。

2.3 抑菌剂的抑菌效力测定

从现行有效的食品添加剂使用标准GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》中,选取4种焙烤食品允许使用的抑菌剂,利用牛津杯法探究紫米蛋糕中优势腐败细菌和真菌对抑菌剂的敏感度,抑菌圈直径≥20 mm为极敏,15 mm≤抑菌圈≤19 mm为中敏,抑菌圈≤14 mm为低敏。结果如表6所示,可以发现ε-聚赖氨酸和山梨酸钾对于5种优势腐败菌株来说都极度敏感(抑菌圈直径>20 mm),丙酸钙仅对M1和M2有中敏抑制作用,对M3和优势细菌没有抑菌作用,乳酸链球菌素仅对优势细菌有低敏抑制作用,但对真菌无抑制作用。综合来看,ε-聚赖氨酸和山梨酸钾对紫米蛋糕中的优势腐败菌株都有良好的抑制作用。

据报道ε-聚赖氨酸对革兰氏阳性菌与真菌都有抑菌作用[7],DOU等[16]发现ε-聚赖氨酸对青霉属的Penicillium expansum有较好的抑制作用,LUZ等[17]研究表明ε-聚赖氨酸能抑制曲霉属中的Aspergillus parasiticus,与本文研究结果相似。因此,本文将选择ε-聚赖氨酸和山梨酸钾作为紫米蛋糕的抑菌剂,进行下一步研究。

2.4 最小抑菌浓度和联合抑菌活性测定

根据GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》,在焙烤食品中,ε-聚赖氨酸单独使用限量≤0.15 g/kg,山梨酸钾单独使用限量≤1.34 g/kg。使用二倍稀释法测得ε-聚赖氨酸和山梨酸钾MIC结果见表7,可以发现两者的浓度在国标限量范围内均能抑制优势腐败菌株生长。对于5种优势腐败菌株,ε-聚赖氨酸MIC为0.038～0.075 g/kg,山梨酸钾MIC为0.25～0.50 g/kg。与山梨酸钾相比,ε-聚赖氨酸在较低的浓度就能抑制腐败菌株的生长。据报道ε-聚赖氨酸质量浓度为0.2 g/kg时能抑制指状青霉生长[18],与本文结果相似。

ε-聚赖氨酸和山梨酸钾联合抑菌结果如表7所示。FICI值越低,表明抑菌联合使用时协同作用越强。当 FICI≤0.5,是协同作用;0.5

2.5 抑菌剂对优势菌株生长曲线的影响

结果如图2所示,当ε-聚赖氨酸和山梨酸钾添加量为MIC值时,优势细菌的对数生长期延迟至12 h以后,优势霉菌延迟至20 h以后,达到对数生长期后生长速度较平稳,且菌体密度低于对照组,说明两者单独使用均有一定的抑菌作用。当ε-聚赖氨酸和山梨酸钾联合使用时,在培养时间内优势腐败菌株未出现对数生长期,且OD600值均小于0.1,菌株生长受到明显的抑制,进一步了说明ε-聚赖氨酸和山梨酸钾联合使用具有协同作用,抑菌效果优于单一使用。

2.6 pH值对抑菌剂抑菌效力的影响

通过前期实验发现,紫米蛋糕原面糊pH值为6.96±0.2,将pH值调整为4.5时,紫米蛋糕有明显的酸味,因此设定培养基pH值为5.0、6.0和7.0,探究不同pH对抑菌剂抑菌效力的影响。结果如图3所示。对于各腐败菌培养液的吸光度,空白对照及抑菌剂处理组均呈现随pH值降低吸光度下降的趋势,表明降低pH有利于抑制腐败菌生长;与空白对照相比,各pH条件下ε-聚赖氨酸和山梨酸钾都显示出极显著的抑菌效果,并随pH降低而显著增强;当ε-聚赖氨酸和山梨酸钾的浓度为其MIC值,pH值降低到5.0时,对优势细菌,ε-聚赖氨酸和山梨酸钾的抑菌效果相当;对优势腐败真菌,山梨酸钾的抑制作用比ε-聚赖氨酸好。

GARZA等[19]研究发现山梨酸钾pH值为5.5比pH值为7.0时能更好抑制曲霉和青霉的生长,并减少毒素的产生,本文研究结果与上述报道相似。ε-聚赖氨酸的抑菌能力与聚合度、pH值、温度和处理时间因素密切相关,其中当pH值为5.0～8.0,抑菌作用更好[20];LIU等[21]发现ε-聚赖氨酸的抑菌效力会受pH值的影响,在pH值为6.0时,对枯草芽孢杆菌的抑制效果最好,说明在偏酸性条件下ε-聚赖氨酸抑菌效果更强,与本文结果相似,可能是由于ε-聚赖氨酸的构象发生变化,产生了静电吸附,从而影响抑菌效果。

因此,在紫米蛋糕中通过添加酸度调节剂,调整面糊pH值为5.0～6.0,可以增强ε-聚赖氨酸和山梨酸钾的抑菌作用。

2.7 响应面法优化抑菌剂配方

2.7.1 响应面试验设计及分析

根据上述研究发现,降低pH值可以增强抑菌效力,在pH值为5.0～6.0时,ε-聚赖氨酸和山梨酸钾的抑菌效果更佳。柠檬酸作为常用的酸度调节剂[22],通过预实验发现柠檬酸添加量为3～5 g/kg时,可调整紫米蛋糕糊pH值在5.0～6.0,并且口感无明显的酸味。

利用 Box-Behnken 试验设计原理,建立三因素三水平中心组合试验设计,以ε-聚赖氨酸(A)、山梨酸钾(B)和柠檬酸(C)的质量浓度为自变量,以紫米蛋糕菌落总数为响应值(Y),筛选出最佳的复合抑菌剂配比,结果如表8所示。利用Design Expert 12软件对试验数据进行多元回归拟合分析,获得以菌落总数(Y)为响应值的回归方程:Y=3.34-0.160 1A-0.163 1B-0.065C-0.068AB-0.031 3AC-0.044 3BC+0.031 1A2+0.036 1B2+0.120 9C2,对该回归模型进行方差分析,结果如表9所示。

通过表9可知,该多元回归模型极显著(P<0.01),失拟项不显著(P>0.05),回归模型决定系数R2=0.983 4,校正决定系数为说明模型校正前后分别能解释98.34%和96.19%响应值的变化,变异系数CV=1.07%,说明模型的重现性较好,该模型可以用于分析和预测复配抑菌剂在不同配比下紫米蛋糕中菌落总数。各因素方差分析的一次项都为极显著(P<0.01),交互项AB、BC和二次项C2为显著(P<0.05),说明3个单因素都对菌落总数有显著影响,由模型F值的大小可判断影响次序为山梨酸钾(B)>ε-聚赖氨酸(A)>柠檬酸(C)。AB和BC交互作用对菌落总数有显著影响,说明ε-聚赖氨酸和山梨酸钾复配使用具有交互作用,与2.4节中ε-聚赖氨酸和山梨酸钾联用时具有协同作用的结果一致。黄友琴等[23]发现ε-聚赖氨酸和山梨酸钾对鱼糕菌落总数的抑制有一定交互作用,与本文研究结果相同。

利用 Design Expert 12软件优选的最佳抑菌剂复配比为:ε-聚赖氨酸0.045 g/kg、山梨酸钾0.93 g/kg和柠檬酸4.67 g/kg,使用以上配方,贮藏30 d的紫米蛋糕中菌落总数为2.98 lg CFU/mL,即955 CFU/mL,低于GB 7099—2015《食品安全国家标准 糕点、面包》中菌落总数104 CFU/mL的上限。现行有效的GB 26687—2011《食品安全国家标准 复配食品添加剂通则》标准中规定“同一功能的食品添加剂在混合使用时,各自用量占其最大使用量的比例之和不应超过1”,本配方中两种抑菌剂各自占其最大使用量的比例之和为0.99<1,符合食品添加剂使用标准。

2.7.2 最佳抑菌剂组合浓度验证试验

按照上述最佳抑菌剂复配比进行验证试验,在温度28 ℃、湿度(65±5)% RH,贮藏30 d,重复3次,菌落总数结果取平均值为3.12 lg CFU/mL,误差为4.7%,与理论值基本吻合。验证试验中紫米蛋糕的菌落总数为103 CFU/mL<104CFU/mL,符合GB 7099—2015《食品安全国家标准 糕点、面包》中对焙烤食品菌落总数的要求,说明此复配抑菌剂能够有效延长紫米蛋糕货架期至30 d,能满足短保期蛋糕正常流通与销售需求。

2.8 紫米蛋糕贮藏期间挥发性风味成分的变化

2.8.1 传感器响应值分析

利用电子鼻检测紫米蛋糕挥发性风味成分如图4所示,紫米蛋糕在0 d时W5S的响应值最高,说明挥发性成分中氮氧化物含量最高。在30 d时,加入复配抑菌剂的紫米蛋糕,其挥发性风味轮廓与0 d时相似,说明添加复配抑菌剂确实能够抑制紫米蛋糕腐败,并在30 d时仍能保持原有的挥发性风味。而未添加抑菌剂的紫米蛋糕在30 d时,挥发性风味轮廓在0 d差异很大,在W2S、W1S和W1C传感器的响应值较高,该3个传感器对应醛酮类物质、甲基类物质和芳烃苯类物质成分,有研究表明醛酮类物质和甲基类物质通常会带来酸臭味和霉味等不愉悦的气味[24],说明不添加抑菌剂的紫米蛋糕,经过30 d贮藏后已腐败并产生的异味。

2.8.2 电子鼻LDA主成分分析

由图5可以看出,第一主成分(PC1)的贡献率为67.86%,第二主成分(PC2)的贡献率为25.21%,PC1和PC2贡献率之和为93.07%,可以反映各组样品的挥发性成分特征。从图5可以看出,15 d和30 d未添加抑菌剂的紫米蛋糕与0 d紫米蛋糕相距较远,说明未添加抑菌剂的紫米蛋糕放置15 d后风味已经显著改变。15 d添加复配抑菌剂的样品与0 d紫米蛋糕有交叉之处,添加复配抑菌剂的紫米蛋糕在30 d与15 d也有交叉之处,且与0 d紫米蛋糕相距很近,进一步说明在30 d内,添加复配抑菌剂的紫米蛋糕能维持良好的挥发性风味,这与其能抑制腐败密切相关。

2.9 紫米蛋糕贮藏期间花色苷含量的变化

花色苷是紫米蛋糕中重要的营养活性成分,具有抗氧化、抗癌和降血脂等保健功能,但容易受pH值、酶、温度和金属离子等影响而降解[25],降低紫米蛋糕的营养价值。从图6-a中可以得出,在30 d时,未添加复配抑菌剂的紫米蛋糕与0 d时存在显著差异(P<0.05),添加复配抑菌剂紫米蛋糕的花色苷含量则无显著差异,其保留率高达98.8%,显著高于无添加抑菌剂的紫米蛋糕(P<0.05),如图6-b所示,说明添加复配抑菌剂减少紫米蛋糕中花色苷含量的损失,能较好保持其营养价值,对紫米蛋糕的贮藏有重要作用。

3 结论与讨论

本文从紫米蛋糕中分离鉴定出了2株优势腐败细菌和3株优势腐败真菌,分别是解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和球孢枝孢霉、杂色曲霉、光滑青霉。针对上述腐败优势菌,利用牛津杯法从4种抑菌剂中筛选出ε-聚赖氨酸和山梨酸钾作为抑菌剂,通过联合抑菌实验发现ε-聚赖氨酸和山梨酸钾的FICI值<1,具有协同增效作用,两者对腐败菌株生长曲线的影响进一步表明:联合使用能更好延迟腐败菌株对数生长期、抑制菌体生长。研究证实在酸性条件下,ε-聚赖氨酸和山梨酸钾的抑菌效力更佳。根据以上结果,利用响应面法优化抑菌剂与酸性调节剂的复配比,得到抑菌剂的最优配方为:ε-聚赖氨酸0.045 g/kg、山梨酸钾0.93 g/kg和柠檬酸4.67 g/kg。在贮藏30 d后,紫米蛋糕菌落总数低于国家质量安全标准限值。通过电子鼻分析显示添加复配抑菌剂的紫米蛋糕在30 d内仍能保持较高的花色苷含量和维持良好的挥发性风味,能满足短保期蛋糕正常流通对食品安全及风味品质的需求。

本研究为ε-聚赖氨酸的复配联用与焙烤食品的新型抑菌保鲜方案提供了重要参考。但ε-聚赖氨酸和山梨酸钾复配使用的抑菌机理需要进一步探讨,在紫米蛋糕保藏过程中蛋糕组织结构发生质地变硬与失去弹性,对于蛋糕淀粉老化的情况也需要进一步探讨。

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Optimization of a compound preservative for purple rice cake and its volatile flavor study

DU Huiyan1, YE Jincheng1, CHEN Danting1, ZHENG Jingshao2, HUANG Wei1*

1(College of Food, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China)
2(Yunfu Xinxing Weifeng Purple Rice Research Institute, Yunfu 527434, China)

ABSTRACT Purple rice cake is rich in nutrients and has a unique flavor, but its short shelf life limits its circulation and sales.To extend its shelf-life, this study isolated and identified dominant spoilage bacteria and fungi from purple rice cake, and investigated the efficacy of bacteriostatic agents on spoilage bacteria and fungi by measuring diameters of inhibition zones, the minimum inhibitory concentration value, fractional inhibitory concentration index, and growth curves.The formula of the compound preservative was optimized by the response surface method and studied the changes in the anthocyanin content and the volatile flavor of purple rice cake during the storage period.Results showed that the spoilage purple rice cake contained two strains of dominant spoilage bacteria and three strains of spoilage fungi, namely Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus licheniformis, Cladosporium sp., Aspergillus versicolor, and Penicillium glabrum.The antibacterial effect of four preservatives against five dominant spoilage bacteria and fungi was evaluated and it was found that the inhibition zone diameters of ε-polylysine and potassium sorbate were >20 mm, which indicated good antibacterial effects.The fractional inhibitory concentration index of ε-polylysine and potassium sorbate on 5 dominant spoilage strains were <1 and could inhibit the growth of bacteria and fungi better and delayed the logarithmic phase, which indicated a strong synergistic effect.Besides, the study found that lowering the pH could improve the inhibitory effectiveness of bacteriostatic agents.The optimum formula of compound preservative was ε-polylysine 0.045 g/kg, potassium sorbate 0.93 g/kg and citric acid 4.67 g/kg, which the shelf life of the purple rice cake could be extended to 30 days at room temperature, and maintained the content of anthocyanin and a good volatile flavor.This study is of great significance in prolonging the shelf life and circulation of purple rice cake.

Key words purple rice cake; isolation and identification; ε-polylysine; potassium sorbate; compound preservative; electronic nose

DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.038562

引用格式：杜卉妍,叶谨诚,陈丹婷,等.紫米蛋糕复配抑菌剂的优选及其挥发性风味研究[J].食品与发酵工业,2024,50(24):238-247.DU Huiyan,YE Jincheng,CHEN Danting, et al.Optimization of a compound preservative for purple rice cake and its volatile flavor study[J].Food and Fermentation Industries,2024,50(24):238-247.

第一作者：硕士研究生(黄苇教授为通信作者,E-mail:weihscau@163.com)

基金项目：2022 年“丝苗米优势特色产业集群”(粤农农函(2022)840 号);2020 年省级现代农业产业园项目“云浮市新兴县丝苗米产业园”(粤农农函(2020)515 号)

收稿日期：2024-01-11,改回日期:2024-02-07