千層蛋糕防腐配方實驗及保質期預測研究

林　真,張溫玲,陳　怡,王　倩,任德威,陳　健,*

(1.福建生物工程職業技術學院,福建福州 350002;2.福建出入境檢驗檢疫局,福建福州 350003;3.福建農林大學,福建福州 350002)

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千層蛋糕防腐配方實驗及保質期預測研究

林真1,張溫玲2,陳怡3,王倩3,任德威3,陳健2,*

(1.福建生物工程職業技術學院,福建福州 350002;2.福建出入境檢驗檢疫局,福建福州 350003;3.福建農林大學,福建福州 350002)

為了延長千層蛋糕的貨架壽命,開展產品防腐配方實驗及保質期預測研究。通過單一和復合配方實驗,結果表明:脫氫乙酸鈉對千層蛋糕霉菌的抑制效果比丙酸鈣好,在復合配方中隨著脫氫乙酸鈉比例的增加,效果也不斷增強;脫氫乙酸鈉與丙酸鈣復配具有增效作用,在實驗條件下以0.75E脫∶0.25E丙(即脫氫乙酸鈉0.375 g/kg,丙酸鈣0.625 g/kg)復配效果最佳。在保質期預測實驗中,運用Svante Arrhenius模型預估最優配方千層蛋糕在溫度20 ℃、濕度60%保藏條件下保質期為98～117 d。這與常溫對照組的保質期(89 d)存在-23.9%～-10.1%的誤差,但總體來講,研究不僅提高了傳統千層蛋糕的保質期,而且快速而較為有效地預測了千層蛋糕的貨架壽命,縮短了產品從研發到上市銷售的周期,為廠家節約了研發成本,值得推廣應用。

千層蛋糕,配方優化,丙酸鈣,脫氫乙酸鈉,保質期預測

千層蛋糕由全蛋、低精粉、油脂、奶粉、糖等多種成分混合烤制而成,由于其口感比一般的蛋糕綿細,深受消費者歡迎,特別是在閩南地區,常作為茶點消費使用。千層蛋糕具有豐富的營養成分,且產品水分活度大,千層蛋糕在儲藏過程中易發霉變質[1-2],造成貨架壽命短,故難以工業化生產和銷售。目前,市面上的產品質量參差不齊,有不良商家被利益驅動,超范圍、超劑量使用食品防腐劑[3],甚至使用非法添加物,對消費者的健康造成潛在危害。脫氫乙酸鈉是一種高效的防霉保鮮劑,黎婉園等[4]研究表明脫氫乙酸鈉在酸性、中性和堿性條件下均有理想的抑菌作用,且經熱處理后,脫氫乙酸鈉對微生物的抑制作用沒有改變,這為其應用于焙烤食品提供了依據。劉梅森等[5]研究表明脫氫乙酸鈉和丙酸鈣能有效延長面包的霉變時間,且兩者具有增效作用。鄭志強等[6]研究認為防腐劑搭配使用具有協同防腐作用,可極大延長蛋糕保質期。因此,本研究選取脫氫乙酸鈉和丙酸鈣進行千層蛋糕的配方實驗,貯藏檢測微生物結果,并應用Accelerated shelf-life testing(ASLT)法預測產品保質期,達到縮短產品研發周期和節省企業研發成本的目的。

表1　蛋糕及其餡料可用的防腐劑清單及限量[7](GB 2760-2014)

目前,GB 2760規定能用于蛋糕及其餡料的防腐劑共計8種,詳見表1所示。

在上述防腐劑中,綜合考量毒性、抑菌效果、穩定性、使用方便性、價格等因素[3,8-9],本實驗選取脫氫乙酸鈉和丙酸鈣為千層蛋糕防腐劑,開展配方及保質期相關研究。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

雞蛋、白砂糖、麥芽糖漿、低筋面粉、奶粉、奶油、調和油SP泉州亞太高邦食品配料有限公司;丙酸鈣青島三泰化工有限公司;脫氫乙酸鈉深圳芬南食化;月桂基硫酸鹽胰蛋白胨肉湯(LST)、煌綠乳糖膽鹽肉湯(BGLG)、平板計數瓊脂(PCA)、馬鈴薯葡萄糖瓊脂(PDA)廣東環凱微生物科技有限公司。

烤箱(DKL-5型)多麗新利多牌食品機械電熱恒溫鼓風干燥箱(DIIG-9075A型)上海益恒實驗儀器有限公司;立式壓力蒸汽滅菌鍋(LDZX-75KB)上海申安醫療器械廠;電熱恒溫隔水式培養箱(SGSP-02)黃石市恒豐醫療器械有限公司;恒溫恒濕培養箱(HWS型)北京中興偉業儀器有限公司;雙人雙面凈化工作臺(SW-CJ-ZF型)蘇州凈化設備有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1微生物測定參考GB 7099-2003 《糕點、面包衛生標準測定》,制定微生物檢測指標和限量:菌落總數≤1500 cfu/g、大腸菌群≤30 MPN/100 g和霉菌≤100 cfu/g[10]。

1.2.1.1菌落總數的測定根據GB 4789.2-2010《食品微生物學檢驗 菌落總數測定》規定,開展千層蛋糕菌落總數的測定[11]。

1.2.1.2大腸菌群的測定根據GB 4789.3-2010《食品衛生微生物學檢驗 大腸菌群計數》規定,開展千層蛋糕大腸菌群的測定[12]。

1.2.1.3霉菌的測定根據GB 4789.15-2010《食品衛生微生物學檢驗 霉菌和酵母計數》規定,開展千層蛋糕霉菌的測定[13]。

1.2.2防腐配方實驗按GB 2760-2014附錄A食品添加劑的使用規定,同一功能的食品添加劑在混合使用時,各自用量占其最大使用量的比例之和不能超過1。本實驗遵照該要求,脫氫乙酸鈉與丙酸鈣復配添加量按照各自用量占其最大使用量的比例之和等于1的原則進行添加(脫氫乙酸鈉最大使用量為0.5 g/kg、丙酸鈣2.5 g/kg),具體添加量及配比詳見表2[7]。

將千層糕放置在恒溫恒濕培養箱(溫度30 ℃,濕度60%)中,定期用放大鏡觀察蛋糕體霉變情況,評價標準為蛋糕表皮看不到菌絲,內瓤不見起絲,為未霉變[14-15]。

1.2.3ASLT加速保質期實驗用1.2.2實驗確定的最優配方制作一批次千層蛋糕,用隔氧防潮的食品級塑料袋小樣包裝,再熱塑封;將密封包裝的千層糕分別放入兩個恒濕恒溫箱中,其中一個溫度為37 ℃,相對濕度60%(與商業儲存濕度相同);另一個溫度為47 ℃,相對濕度60%;定期抽樣檢測菌落總數、霉菌和大腸菌群,任何指標超過標準要求,都判定為不合格,即超過保質期。根據蔡燕芬實驗研究,保存溫度對焙烤產品的質量起主要作用,故在保藏條件47 ℃下所存儲的千層蛋糕每天檢測1次,37 ℃下的千層蛋糕每2 d檢測1次[16]。同時設置一個常溫對照組,初期每隔10 d檢測1次,后根據檢測結果縮短抽檢時間。

表2　脫氫乙酸鈉、丙酸鈣的添加劑量表

1.2.4保質期統計公式對于溫差為10 ℃的2個任意溫度下的儲存期的比率Q10有以下公式:

對于任何不為10 ℃的溫度差ΔT(ΔT=T1-T2,T1>T2),樣品貨架壽命:

式中:θm為特定溫度T2下的貨架壽命;θn為指定溫度T1下的貨架壽命;ΔT為T1與T2的溫度差[17]。

2　結果與分析

2.1防腐劑配方實驗結果與分析

由表3可以看出,脫氫乙酸鈉和丙酸鈣對霉菌均有抑制作用,但脫氫乙酸鈉(完全霉變:27 d)的作用效果優于丙酸鈣(完全霉變:21 d)。這可能是脫氫乙酸鈉抑菌譜較寬的緣故,張偉敏等研究表明脫氫乙酸鈉在偏堿性條件下依然具有較好的防腐效果,特別是對灰綠色青霉菌和黑曲霉菌的抑制作用比苯甲酸鈉大2.5倍,且受熱加工的影響較小[8,18]。同時,由實驗結果可知,脫氫乙酸鈉與丙酸鈣的復合配方比單一防腐配方作用效果好,特別是0.75E脫:0.25E丙組,防腐效果最好,說明丙酸鈣對脫氫乙酸鈉具有增效作用,這與劉梅森等的研究結果很接近[5]。

2.2ASLT加速保質期實驗結果與分析

由表4～表6可得出,樣品在37 ℃保存條件下的保質期為17 d或18 d,在47 ℃保存條件下的保質期為6 d,在常溫條件下保質期為89 d。

表3　脫氫乙酸鈉與丙酸鈣復配對千層糕防腐效果

注:“-”表示千層糕表面看不到菌絲生長,內瓤不見起絲,為未霉變;“±”表示千層糕表面有輕微菌絲,細小乳白色霉斑,但內瓤不見絲,為輕度霉變;“+”表示千層糕表面霉變較重,但內瓤未見起絲,為一般霉變;“++”表示千層糕表面霉變嚴重,內瓤可見菌絲,為完全霉變。

表4　37 ℃樣品的微生物檢測結果

注:-為未檢出。

表5　47 ℃樣品的微生物檢測結果

注:-為未檢出。

根據上述所得結果,由公式

=17/6=2.8或=18/6=3

誤差1=(測定值-理論值1)/理論值×100%=(89-98)/98×100%=-10.1%

誤差2=(測定值-理論值2)/理論值×100%=(89-117)/117×100%=-23.9%

由上可知,應用ASLT法并通過Svante Arrhenius數學模型[19]推得千層糕在20 ℃、濕度60%保藏條件下微生物方面的保質期為98～117 d[20]。這與常溫條件下的保質期(89 d)存在-23.9%～-10.1%的誤差,可能是因為本實驗的Q10是通過2個溫度得到的,其存在的不確定性對千層蛋糕貨架壽命的預測產生影響[17]。再者,預測公式是以20 ℃為儲藏溫度進行推導,而現實常溫存放存在早晚溫差、濕度變動等問題,這也可能造成理論和現實保質期存在偏差。

表6　常溫樣品的微生物檢測結果

3　結論

通過脫氫乙酸鈉和丙酸鈣兩種防腐劑的單一與復合配方實驗,可得到以下結果:脫氫乙酸鈉對千層蛋糕霉菌的抑制效果比丙酸鈣好,在復合配方中隨著脫氫乙酸鈉比例的增加,效果也不斷增強;脫氫乙酸鈉與丙酸鈣復配具有增效作用,在實驗條件下以0.75E脫∶0.25E丙(即脫氫乙酸鈉0.375 g/kg,丙酸鈣0.625 g/kg)復配效果最佳。

在最優防腐配方下開展保質期加速實驗,并利用Svante Arrhenius模型預估千層糕在溫度20 ℃、濕度60%保藏條件下微生物方面的保質期為98～117 d。結果雖與常溫下樣品的保質期(89 d)存在-23.9%～-10.1%的誤差,但總體來講,本配方實驗提高了傳統千層糕的保質期,同時采用ASLT方法,快速且較為有效地預測了千層蛋糕的貨架壽命,縮短了廠家從產品研發到上市銷售的周期,為廠家節約了研發成本,值得推廣應用。

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Study on the anti-corrosion formula and the shelf-life prediction of thousand-layer cake

LIN Zhen1,ZHANG Wen-ling2,CHEN Yi3,WANG qian3,REN De-wei3,CHEN Jian2,*

(1.Fujian Vocational College of Bioengineering,Fuzhou 350002,China;2.Fujian Entry-exit Inspection and Quarantine Bureau,Fuzhou 350003,China;3.Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002,China)

To extend the shelf life of thousand layer cake,the preservative formula optimization and the shelf-life prediction had been developed. Through single and compound preservative test,the results showed that the inhibitory effect of sodium dehydroacetate on mold of cake was better than the effect of calcium propionate,and the more sodium dehydroacetate was used,the better the effect was. Sodium dehydroacetate and calcium propionate had synergistic effect,and the best formula was sodium dehydroacetate 0.375 g/kg mixed with calcium propionate 0.625 g/kg.The predicted shelf life of thousand layer cake,under the condition of 20 ℃ and humidity 60%,was 98 d to 117 d,using Svante Arrhenius model to forecast the shelf life. There was a margin of error of -23.9%～-10.1% some deviation between ASLT group and the normal control group,which shelf life was 89 d. However,for the generally speaking,the research not only improved the shelf-life of traditional cake,but also rapidly and effectively predicted the shelf life of thousand layer cake. All of these could shorten the cycle of products from R & D to the market,and then save the cost of manufacture,and it was worth popularizing.

thousand-layer cake;formula optimization;calcium propionate;sodium dehydroacetate;shelf-life prediction

2015-11-16

林真(1980-)，女，博士，副教授，研究方向：食品研發，E-mail：linzhen402@126.com。

陳健(1979-)，男，碩士，高級工程師，研究方向：食品安全，E-mail：cjpine@163.com。

福建生物工程職業技術學院科技項目(KJ201303)。

TS202

A

1002-0306(2016)11-0269-04

10.13386/j.issn1002-0306.2016.11.046