辣木籽提取物制備、對(duì)蠟樣芽孢桿菌的抑制作用及在在液態(tài)乳中的應(yīng)用（三）
2.2響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果
采用Design Expert 8.0.7.1軟件對(duì)表4中的數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，可以得到辣木籽提取物抑制蠟樣芽胞桿菌的抑菌圈（Y）對(duì)各個(gè)因素變量的二次方程為：Y=26.79+0.56A?0.28B+0.27C+0.85D?0.27AB+0.74AC?0.052AD+0.36BC+0.41BD+0.93CD?2.89A2?0.082B2?0.91C2?0.91D2。對(duì)回歸方程進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表5。
表4響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果
由表5可知，模型的P＜0.05，說(shuō)明試驗(yàn)?zāi)Ｐ途哂酗@著性，失擬項(xiàng)F=3.01，失擬不顯著，失擬項(xiàng)P=0.15＞0.05，表明該方程擬合度較好。模型系數(shù)R2=0.7688，說(shuō)明模型能解釋76.88%的響應(yīng)值變化。由F值可知，顯著性次序?yàn)椋簻囟龋―）＞pH（A）＞料液比（B）＞浸提時(shí)間（C）。
表5回歸方程方差分析結(jié)果
應(yīng)用Design Expert 8.0.7.1軟件繪制出響應(yīng)面圖，通過(guò)圖2分析響應(yīng)面4個(gè)因素交互作用對(duì)辣木籽抑菌成分提取的影響，時(shí)間和溫度的交互作用相較于其它因素間交互作用更加顯著，其次是pH和時(shí)間，而pH和溫度的交互作用最不顯著。
圖2不同提取條件的交互作用
根據(jù)Design Expert 8.0.6軟件分析，得出最佳提取條件為：pH3.16，料液比1:70 g/mL，浸提時(shí)間2.46 h，浸提溫度50℃，預(yù)測(cè)其抑菌圈大小為27.52 mm，考慮到實(shí)際操作的方便，條件調(diào)整為pH3.1，料液比1:70 g/mL，浸提時(shí)間2.5 h，溫度50℃，驗(yàn)證試驗(yàn)重復(fù)3次，得到的實(shí)際抑菌圈大小為（27.23±0.58）mm。試驗(yàn)結(jié)果表明，該模型能較好的預(yù)測(cè)辣木籽抑菌成分提取條件，該工藝優(yōu)化可靠。
2.3最小抑菌濃度和最小殺菌濃度
最小抑菌濃度和最小殺菌濃度結(jié)果如表6所示，隨著辣木籽提取物濃度的升高，其抑菌活性逐步增強(qiáng)，對(duì)ST-1351和ST-1349菌株的MIC為1.25 mg/mL，對(duì)ST-1350菌株的MIC為2.5 mg/mL，對(duì)ST-1351菌株的MBC為2.5 mg/mL，對(duì)ST-1350和ST-1349菌株的MBC為5 mg/mL。
表6最小抑菌濃度和最小殺菌濃度
2.4辣木籽提取物的穩(wěn)定性研究結(jié)果
2.4.1 pH對(duì)辣木籽提取物抑菌活性的影響由圖3可以看出，辣木籽提取物有良好的酸堿穩(wěn)定性，其結(jié)果表明，酸堿環(huán)境不會(huì)破壞辣木籽提取物的抑菌成分活性，即辣木籽提取物對(duì)酸堿環(huán)境有一定耐受性，能在酸堿處理后仍保持穩(wěn)定的抑菌活性。
圖3 pH對(duì)辣木籽提取物抑菌穩(wěn)定性的影響
2.4.2溫度對(duì)辣木籽提取物抑菌活性的影響以不經(jīng)過(guò)高溫處理的辣木籽提取物對(duì)蠟樣芽孢桿菌的抑菌圈為空白對(duì)照，通過(guò)圖4可以看出，在70℃條件下處理30 min后其抑菌效果有顯著降低，其抑菌活性為空白組的92.15%，而當(dāng)100℃處理30 min后，其抑菌活性為空白組的50.97%。試驗(yàn)結(jié)果表明，溫度對(duì)辣木籽提取物的抑菌活性影響顯著（P＜0.05）。
2.4.3紫外線照射對(duì)辣木籽提取物抑菌活性的影響圖5顯示，辣木籽提取物經(jīng)20 W紫外線照射處理20～80 min后，與未經(jīng)處理組的抑菌活性無(wú)明顯差異，其結(jié)果表明，辣木籽提取物能很好的抵御紫外線的破壞，保證在自然條件下的抑菌活性。
圖5紫外線照射時(shí)間對(duì)辣木籽提取物抑菌穩(wěn)定性的影響
2.5辣木籽提取物在全脂乳和脫脂乳中的應(yīng)用
2.5.1辣木籽提取物對(duì)乳中細(xì)菌增長(zhǎng)的影響圖6表明，分別以不添加辣木籽提取物和蠟樣芽胞桿菌的全脂乳和脫脂乳為空白對(duì)照，以添加B.cereus的全脂乳和脫脂乳為陰性對(duì)照，發(fā)現(xiàn)在4℃條件下，添加MIC和1/2 MIC的辣木籽提取物可以明顯抑制蠟樣芽抱桿菌在乳中的生長(zhǎng)，添加MIC辣木籽提取物的全脂乳在第2 d菌落數(shù)為0，脫脂乳在第4 d菌落數(shù)為0，添加1/2 MIC的乳在第8 d菌落數(shù)為0。已有研究證明低溫條件本身會(huì)抑制乳中微生物的生長(zhǎng)，而辣木籽提取物的添加則完全抑制了乳中蠟樣芽胞桿菌的生長(zhǎng)，猜測(cè)低溫和辣木籽提取物具有協(xié)同作用，能共同抑制蠟樣芽胞桿菌的生長(zhǎng)，延長(zhǎng)乳保質(zhì)期。
圖6添加辣木籽提取物對(duì)乳貯藏過(guò)程中蠟樣芽孢桿菌數(shù)量的影響
2.5.2辣木籽提取物對(duì)乳色度的影響測(cè)定乳L(zhǎng)*、a*、b*值，其中+a*表示紅度，?a*表示綠度；+b*表示黃度，?b*表示藍(lán)度，乳的明亮度（L*）取決于所含膠體粒子（乳脂球、磷酸鈣、酪蛋白膠束）的光散射，綠度（?a*）是由一種強(qiáng)光敏劑——核糖核酸酶（RiboflAvin）引起，而黃度（+b*）的變化則由某些微生物的繁殖直接造成。如表7所示，與空白組比較，添加辣木籽提取物對(duì)脫脂乳和全脂乳色度無(wú)顯著影響（P＞0.05），并能在貯藏7 d和14 d顯著減緩脫脂乳和全脂乳L(zhǎng)*的降低和a*、b*的升高，空白組結(jié)果與Paul-Sadhu對(duì)巴氏殺菌乳的研究結(jié)果相符，且與乳中菌落數(shù)變化趨勢(shì)一致，證明乳中菌落的繁殖對(duì)乳色度存在影響，辣木籽提取物的添加能顯著減緩貯藏過(guò)程中乳色度變化。
表7 4℃條件下液態(tài)乳不同貯存時(shí)間的色度變化
2.5.3辣木籽提取物對(duì)乳黏度的影響表8看出，以脫脂乳和全脂乳為空白對(duì)照，添加辣木籽提取物對(duì)乳黏度無(wú)顯著影響（P＞0.05），在貯藏過(guò)程中，空白組和B.cereus組黏度均呈顯著上升趨勢(shì)（P＜0.05），添加MIC辣木籽提取物的乳黏度在7 d和14d與空白組無(wú)顯著差異，添加1/2 MIC辣木籽提取物的乳黏度升高較空白組緩慢，這與乳中菌落數(shù)生長(zhǎng)呈正相關(guān)。分析原因可能是由于巴氏殺菌乳本身并非完全滅菌，所以乳中仍存在少量微生物及其蛋白酶、脂肪酶，在貯藏過(guò)程中導(dǎo)致乳中成分被分解破壞，膠束穩(wěn)定性有衰減，部分膠束絮凝，從而黏度升高，而辣木籽提取物對(duì)乳中微生物或酶存在抑制作用，使乳成分保持穩(wěn)定，黏度衰減變緩。
表8 4℃條件下脫脂乳和全脂乳不同貯存時(shí)間黏度變化
2.5.4辣木籽提取物對(duì)乳風(fēng)味的影響通過(guò)PEN3傳感器系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)W1C、W3C、W6S、W5C、W2W五種傳感器的響應(yīng)值值發(fā)生變化，分別對(duì)應(yīng)芳香類、氨類、氫化物、烷烴、有機(jī)硫化物5種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。在脫脂乳中，PC1和PC2的方差貢獻(xiàn)率分別為75.58%和19.39%，兩個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)94.97%。全脂乳中PC1和PC2的方差貢獻(xiàn)率分別為65.47%和25.05%，兩個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)90.52%。脫脂乳和全脂乳PCA分析分別如圖7、圖8所示，加入辣木籽提取物對(duì)乳揮發(fā)性風(fēng)味影響不顯著（P＞0.05），同時(shí)能在貯藏過(guò)程中顯著減少脫脂乳和全脂乳中芳香類、氨類、氫化物和烷烴類氣味成分的產(chǎn)生。這可能是蠟樣芽孢桿菌和其他雜菌在貯藏過(guò)程中繁殖，分解乳中蛋白質(zhì)和脂肪，使乳中風(fēng)味發(fā)生變化，而辣木籽提取物的添加能抑制蠟樣芽孢桿菌和其他雜菌的生長(zhǎng)，從而顯著減少乳風(fēng)味的變化。
圖7 4℃條件下脫脂乳不同貯存時(shí)間的風(fēng)味PCA分析圖
圖8 4℃條件下全脂乳不同貯存時(shí)間的風(fēng)味PCA分析圖
2.5.5辣木籽對(duì)乳感官影響通過(guò)20人感官評(píng)分結(jié)果如圖9所示，添加辣木籽提取物對(duì)乳滋味、氣味、色澤、組織狀態(tài)和煮沸狀態(tài)無(wú)顯著影響（P＞0.05），在貯藏7 d后，空白組脫脂乳和全脂乳顏色變黃，出現(xiàn)明顯絮狀物，煮沸后凝固，而添加了MIC辣木籽提取物的組在7 d后變質(zhì)性狀不顯著，無(wú)沉淀和絮凝出現(xiàn)。結(jié)果表明辣木籽提取物的添加不僅能減少乳的腐敗，還能減緩其感官品質(zhì)變化。
圖9添加或不添加辣木籽提取物的脫脂乳和全脂乳感官評(píng)分圖
3結(jié)論
研究表明：辣木籽抑制蠟樣芽胞桿菌成分的最佳提取條件是以水為溶劑，在pH3.1，料液比1:70，浸提溫度50℃，浸提時(shí)間2.5 h工藝條件下，得到其抑菌圈大小為（27.23±0.58）mm。抑菌穩(wěn)定性試驗(yàn)表明，辣木籽提取物的抑菌活性對(duì)pH和紫外線照射穩(wěn)定（P＞0.05），100℃處理30 min后辣木籽提取物活性為空白組的50.97%。將辣木籽提取物應(yīng)用于脫脂乳和全脂乳中，發(fā)現(xiàn)14 d內(nèi)可明顯抑制巴氏殺菌乳色度、黏度和風(fēng)味變化，且巴氏殺菌乳的色度、黏度和風(fēng)味與乳中菌落數(shù)的增長(zhǎng)具有明顯相關(guān)性。證明了辣木籽水提物在液態(tài)乳貯藏中具有抑菌保鮮潛力，但目前辣木籽水提物的抑菌研究較少，其機(jī)理有待在本研究基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討，以便更好地為后續(xù)辣木籽水提物在液態(tài)乳中的實(shí)際應(yīng)用提供理論依據(jù)。
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