8种单烷基酚类食用香料抑菌稳定性的研究.pdf
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1、8 种单烷基酚类食用香料抑菌稳定性的研究孙洁雯袁韩帅袁刘玉平*袁孙宝国渊北京工商大学轻工科学技术学院北京 100048冤摘要为了研究我国食品添加剂使用标准渊GB 2760-2014冤允许使用的 8 种单烷基酚类食用香料体外抑菌活性的稳定性袁采用二倍稀释法考察 8 种单烷基酚类食用香料在温度渊80袁110袁121 益冤尧pH 值渊59冤和紫外照射渊20袁40袁60 min冤3 个因素变化时对 4 种受试菌最小抑菌浓度的影响遥 结果表明院温度是影响单烷基酚类食用香料抑菌活性的重要因素之一袁其中 2-乙基苯酚尧4-乙基苯酚尧2-丙基苯酚尧2-异丙基苯酚具有良好的热稳定性袁2 种乙基苯酚和 2 种丙基
2、苯酚对 4 种供试菌的最小抑菌浓度范围分别是 0.1950.781 mg/mL 和 0.0980.391 mg/mL曰 紫外照射不同时间后抑菌活性较好的单烷基酚类食用香料主要有间甲酚尧2-丙基苯酚尧2-异丙基苯酚和 4-丙基苯酚袁它们对 4 种供试菌的最小抑菌浓度范围分别是 0.7811.563袁0.0980.391袁0.1950.391 mg/mL 和 0.1950.391 mg/mL曰当 pH 值大于或小于 7 时袁大多数单烷基酚类食用香料的抑菌活性增加袁对 4 种供试菌的最小抑菌浓度降低 1 倍遥关键词单烷基酚类曰 抑菌稳定性曰 热处理曰 紫外照射曰 pH 值文章编号1009-7848渊
3、2023冤08-0067-08DOI院 10.16429/j.1009-7848.2023.08.008食用香料作为现代加工食品香气的重要来源袁可以满足人们对食品美味的要求遥 食用香料不仅可以为食品增香袁还可以起到抗菌尧抗氧化等效果遥 有的食用香料渊如肉桂醛和肉桂酸冤可以作为食品防腐剂袁延长食品的保质期1遥 作为防腐剂使用的天然香料有的提取得率较低袁 有的有机溶剂难以完全去除2袁且天然香料的组成成分受到一些自然因素影响袁使其应用受到一定限制遥天然香料中真正起到防腐抑菌作用的往往是一些结构确定的香料化合物袁 近年来香料化合物的防腐抑菌作用也引起了研究人员的关注曰如周倩倩等3研究了9 种异硫氰酸酯
4、类香料化合物的抑菌作用袁 孙洁雯等4研究了 30 种芳香醛类香料的防腐抑菌性能袁魏丽娜等5研究了食用香料二烯丙基二硫醚对致病菌毒力基因表达的影响曰GB 2760-2014 叶食品安全国家标准 食品添加剂使用标准曳中规定了二苯醚和肉桂醛既可作为食品用香料也可用作防腐剂使用6遥酚类化合物具有一定的防腐抑菌作用袁 而关于酚类香料的防腐抑菌作用研究主要集中在丁香酚7-9尧百里香酚和香芹酚10-13等有限的几种中袁如国外学者研究了丁香酚对几种食品微生物和植物病原真菌均有不同程度的抑制作用14-16曰Nostro等17综述香芹酚的抑菌活性袁认为香芹酚具有广谱抗菌性袁其对人尧动植物和食品的致病菌均有一定程度
5、的抑菌效果曰Guarda 等18将香芹酚和百里香酚加入生物膜的微胶囊涂层袁 考察它们的抑菌效果袁发现其对大肠杆菌尧金黄色葡萄球菌和酵母等 5 种微生物均有抑菌活性曰胡艳芬等12用稀释培养法对百里香酚和香芹酚的体外抑菌作用进行研究袁 结果发现二者对常见致病菌有明显的杀菌作用遥 GB 2760-2014叶食品安全国家标准 食品添加剂使用标准曳中批准允许使用的酚类香料有 20多种6遥为了了解我国允许使用的酚类香料的防腐抑菌活性袁课题组前期对 23 种含有酚羟基的香料化合物的抑菌活性进行研究袁 结果表明单烷基取代的酚随着烷基碳链的延长抑菌活性有所增加19袁而它们的抑菌稳定性尚未见文献报道遥在选择防腐剂
6、时其抑菌稳定性是需要考虑的重要因素袁 在文献调研过程中发现关于抑菌稳定性的研究多集中在天然植物提取物上20-23袁然而袁有关系列合成香料的抑菌稳定性未见研究报道遥为了确定单烷基酚类食用香料的抑菌稳定性袁本研究考察温度尧pH 值和紫外照射 3 个因素对 GB2760-2014 叶食品安全国家标准 食品添加剂使用标准曳 中列出的 8 种单烷基酚类食用香料抑菌作收稿日期院 2022-08-06基金项目院 北京市自然科学基金项目渊6153021冤第一作者院 孙洁雯袁女袁硕士通信作者院 刘玉平E-mail院 灾燥造援 23 晕燥援 8Aug援 圆 园 2 3允燥怎则灶葬造 燥枣 悦澡蚤灶藻泽藻 陨灶泽贼
7、蚤贼怎贼藻 燥枣 云燥燥凿 杂糟蚤藻灶糟藻 葬灶凿 栽藻糟澡灶燥造燥早赠中 国 食 品 学 报第 23 卷第 8 期圆 园 2 3 年 8 月中 国 食 品 学 报圆园23 年第 8 期用的影响袁希望能为开发新型防腐剂提供参考遥1材料与方法1.1材料与试剂8 种单烷基酚类食用香料 揖包括 3 个甲基酚渊邻尧间尧对甲酚冤尧2 个乙基酚渊2-乙基苯酚和 4-乙基苯酚冤尧3 个丙基酚 渊2-丙基苯酚尧2-异丙基苯酚尧4-丙基苯酚冤铱袁北京百灵威科技有限公司遥 试验前利用气-质联用仪对 8 种单烷基酚类食用香料的结构进行了验证遥氯化钠袁北京化工厂曰1袁2-丙二醇尧柠檬酸渊含有一个结晶水冤尧碳酸钾袁国药
8、集团化学试剂有限公司曰营养肉汤培养基袁北京澳博星生物技术有限公司遥1.2供试菌种4 种供试菌种包括枯草芽孢杆菌渊Bacillussubtilis冤尧金黄色葡萄球菌渊Staphylococcusau鄄reus冤尧铜绿假单胞菌渊Pseudomonas aeruginosa冤尧大肠杆菌渊Escherichia coli冤袁均购自中国科学院微生物所的普通微生物菌种保藏中心遥1.3仪器与设备DL-CJ-1ND-域型无菌超净工作台袁东联哈尔仪器制造有限公司袁YX-280D 型手提蒸汽压力灭菌锅袁 安徽合肥华泰医疗设备有限公司袁Acura-825 型移液枪袁Socorex 科技有限公司袁ZWY-100H型恒
9、温摇床袁上海智城分析仪器公司袁752 型紫外分光光度计袁 上海恒平科学仪器公司曰PHSJ-5 型pH 测量仪袁 上海仪电分析仪器公司曰T-403 型电子分析天平袁赛多力斯仪器有限公司遥1.4方法1.4.1无菌盐水的制备和营养肉汤培养基配制用电子分析天平称取 17.0 g 氯化钠袁 然后加入去离子水至 2 000.0 g袁完全溶解后灭菌袁得到质量浓度为 0.85%的无菌盐水袁待用遥用分析天平准确称取牛肉膏 3.0 g袁 蛋白胨10.0 g袁氯化钠 5.0 g袁加去离子水混合袁定容至1 000 mL袁将 pH 值调节至 7.27.4袁在压力为 0.1MPa尧温度为 121 益下加热灭菌 20 mi
10、n袁得到营养肉汤培养基备用遥1.4.2菌悬液制备首先吸取经过活化后的菌液袁接入营养肉汤培养基中袁置于恒温摇床中培养至对数期作为原菌液渊通过测定生长曲线袁最终确定每种供试菌种到对数期需要培养的时间是 810 h冤曰然后吸取 1 mL 原菌液袁用无菌盐水进行倍比稀释袁得到 104105CFU/mL 的菌悬液备用遥1.4.3单烷基酚类食用香料溶液的制备准确称取各种单烷基酚类食用香料 1.0 g袁用丙二醇作溶剂袁稀释成质量浓度为 0.1 g/mL 的溶液袁备用遥1.4.4单烷基酚类食用香料最小抑菌浓度渊MIC冤的测定采用倍比稀释法袁 测定试验所用 8 种单烷基酚的最小抑菌浓度 渊MIC冤遥 取 8 支
11、 5 mL 试管袁依次编号为 18袁在第 28 试管中加入营养肉汤培养基 2 mL袁1 号试管中加入营养肉汤培养基3.875 mL遥 向 1 号管中加入 0.1 g/mL 的单烷基酚溶液 125 滋L渊即 12.5 mg 单烷基酚冤袁混合均匀后取 2 mL 加入 2 号试管中袁使得 2 号试管中单烷基酚的质量浓度为 1 号试管的一半遥 按照同样的方法袁对各试管依次进行二倍梯度稀释遥单烷基酚类食用香料的最终质量浓度如表 1 所示遥最终质量浓度/mg 窑 mL-13.1251.5630.7810.3910.1950.0980.0490.02512345678试管号表 1单烷基酚类食用香料培养基的配
12、制Table 1Preparation of the medium with monoalkyl phenol flavor compounds向每个试管中加入稀释好的菌悬液 20 滋L袁同时做 2 个平行试验组和对照组 渊对照组只加入培养基尧稀释烷基酚所用丙二醇和菌液冤遥 在 37 益下于摇床中培养 24 h袁定期观察培养基遥如培养基变浑浊袁 说明此质量浓度的单烷基酚无法抑制供试菌生长曰临界质量浓度的透明试管袁采用营养平板进行涂布检验遥 将能够抑制菌落生长所需单烷基酚的最低质量浓度定义为其最小抑菌浓度渊MIC冤遥1.4.5单烷基酚类食用香料抑菌作用稳定性的研究1.4.5.1温度对单烷基酚类食
13、用香料抑菌活性的影响试验中考查热处理对于单烷基酚类食用香68第 23 卷 第 8 期料抑菌活性的影响遥 将 8 种单烷基酚溶液先分别置于 80袁110 益和 121 益下受热 20 min袁将未经过加热处理的溶液作为对照组袁然后按照 1.4.4 节的方法对它们的最小抑菌浓度进行测定袁 进而确定温度对单烷基酚类食用香料抑菌活性的影响遥1.4.5.2紫外照射对单烷基酚类食用香料抑菌活性的影响将 8 种单烷基酚溶液置于紫外灯下袁照射时间分别是 20袁40 min 和 60 min袁 将未经处理的溶液作为对照组袁按照 1.4.4 节的方法对它们的最小抑菌浓度进行测定袁 进而确定紫外照射对单烷基酚类食用
14、香料抑菌活性的影响遥1.4.5.3pH 值对酚类食用香料抑菌活性的影响为了确定供试菌正常生长环境的 pH 值范围袁分别配制 1 mol/L 的碳酸钾溶液和柠檬酸溶液袁并用其调制 pH 值为 3.013.0 的系列营养肉汤培养基袁 接种制备好的菌悬液袁37 益条件下振荡培养24 h袁观察供试菌的生长情况袁以供试菌能正常生长为标准选定适宜试验的培养基 pH 范围遥 根据确定的适宜 pH 值范围袁用 1 mol/L 碳酸钾溶液和柠檬酸溶液调节培养基的 pH 值袁 将没有调节 pH值的培养基作为试验对照组袁按照 1.4.4 节的方法对它们的最小抑菌浓度进行测定袁 进而确定 pH值对单烷基酚类食用香料抑
15、菌活性的影响遥2结果与分析2.1单烷基酚类食用香料的 MIC采用二倍稀释法测定了 8 种单烷基酚对种供试菌的 MIC袁所得结果如表 2 所示袁数值越小说明该香料的抑菌效果越好遥单烷基酚类食用香料大肠杆菌铜绿假单胞菌枯草芽孢杆菌金黄色葡萄球菌邻甲酚0.7810.7810.7810.781间甲酚0.7811.5631.5630.781对甲酚0.3911.5630.7811.5632-乙基苯酚0.3910.7810.3910.7814-乙基苯酚0.3910.7810.3910.1952-丙基苯酚0.1950.3910.1950.0982-异丙基苯酚0.1950.3910.1950.3914-丙基苯酚
16、0.1950.1950.1950.391表 2单烷基酚类食用香料的最小抑菌浓度 MIC渊mg/mL冤Table 2Minimal inhibitory concentration MIC 渊mg/mL冤 of monoalkyl phenol flavor compounds从试验所得结果可知袁 丙基酚的效果要好于乙基酚的效果袁 乙基酚的效果要好于甲基酚的效果遥2.2温度对单烷基酚类食用香料抑菌活性的影响将 8 种受试单烷基酚类食用香料药液分别置于 80袁110 益和 121 益下热处理 20 min袁采用二倍稀释法对供试菌 MIC 进行测定袁结果见表 3遥从所得结果可以看出袁 热处理对 8
17、种单烷基酚类香料抑菌活性影响不同袁有的没有变化袁有的有所减弱遥间甲酚尧2-乙基苯酚尧4-乙基苯酚尧2-丙基苯酚尧2-异丙基苯酚在 80袁110 益和 121 益处理前尧后对大肠杆菌的抑菌作用没有变化袁 说明在所考察温度下它们的抑菌活性稳定遥 邻甲酚尧对甲酚尧4-丙基苯酚经热处理后对大肠杆菌的抑菌作用相较于对照组略有减弱袁 而 3 种温度下处理后的MIC 值无明显变化袁 说明热处理虽对其抑菌活性有所影响袁 但在所选 3 个温度对其抑菌活性的影响不大遥8 种单烷基酚类食用香料中袁除邻甲酚外袁在考察的温度下另外 7 种酚类香料对铜绿假单胞菌的抑菌效果都稳定袁其中 4-丙基苯酚的抑菌活性最强袁MIC
18、值为 0.195 mg/mL曰其次为 2-丙基苯酚和 2-异丙基苯酚袁MIC 值均为 0.391 mg/mL曰间甲酚和对甲酚的抑菌活性较弱袁MIC 为 1.563 mg/mL遥邻甲酚尧间甲酚尧对甲酚经热处理后对枯草芽孢杆菌的抑菌活性明显削弱袁 且本身对供试菌的抑菌作用较 弱袁MIC 分 别为 1.563袁3.125袁1.5638 种单烷基酚类食用香料抑菌稳定性的研究69中 国 食 品 学 报圆园23 年第 8 期mg/mL袁其它单烷基酚类食用香料热处理后对枯草芽孢杆菌的抑菌活性无变化且抑菌效果较好遥对于金黄色葡萄球菌来说袁 除邻甲酚和间甲酚外袁 在考察的温度下另外 6 种酚类香料的抑菌效果都稳
19、定曰 其中在 8 种香料中抑菌效果最好的是 2-丙基苯酚袁MIC 值为 0.098 mg/mL曰抑菌效果最差的是 3 种甲酚袁MIC 均为 1.563 mg/mL遥总体来看袁2-乙基苯酚尧4-乙基苯酚尧2-丙基苯酚尧2-异丙基苯酚抑菌效果较好袁且在考察的温度下热稳定性较好遥2.3紫外照射对单烷基酚类食用香料抑菌活性的影响紫外线照射 20袁40袁60 min 后酚类食用香料对供试菌 MIC 的测定结果如表 4 所示遥从所得结果可以看出袁 与对照组的抑菌效果相比经紫外线照射不同时间后袁 单烷基酚类食用香料的抑菌效果变化不大曰 其中紫外照射后对甲酚尧2-乙基苯酚对大肠杆菌的抑菌作用有所减弱袁邻甲酚对
20、铜绿假单胞菌的抑制效果减弱袁 邻甲酚和 4-乙基苯酚对金黄色葡萄球菌的抑菌作用减弱袁 而在考察的 3 个照射时间内它们的 MIC 相同遥 值得一提的是 8 种单烷基酚类香料经紫外照射以后袁 它们对枯草芽孢杆菌的抑制作用没有变化遥 导致这种结果的原因可能与两方面的因素有关袁一是与供试菌自身的结构有一定的关系袁虽然4 种供试菌中革兰氏阳性菌和阴性菌各 2 种袁但是它们的结构还是存在着一些差别曰 另一方面这些酚类香料结构中含有苯环袁 经过紫外照射后它们结构可能发生细微的变化袁 这种细微变化虽然通过仪器分析没有检测到袁 但是这种变化会影响它们与供试菌间的相互作用24遥2.4pH 值对单烷基酚类食用香料
21、抑菌活性的影响2.4.1供试菌正常生长环境 pH 值范围的确定表 5 列出了 4 种供试菌在 pH 值为 3.013.0 的培养基中的生长情况袁 从中可以看出 4 种供试菌在pH 值为 5.09.0 范围内的培养基中可以正常生长袁 且 pH 值为 7.0 的培养基中生长情况最好袁可观察到大量菌体生长袁 而随着 pH 值的增大或减小袁供试菌的生长均随之下降遥 因此袁选取 pH 值为 5.0袁6.0袁7.0袁8.0 和 9.0 5 个细菌可正常生长的pH 值梯度研究其对单烷基酚类食用香料抑菌活性的影响遥供试菌温度/益单烷基酚类食用香料/mg 窑 mL-1邻甲酚间甲酚对甲酚2-乙基苯酚4-乙基苯酚2
22、-丙基苯酚2-异丙基苯酚4-丙基苯酚大肠杆菌801.5630.7810.7810.3910.3910.1950.1950.3911101.5630.7810.7810.3910.3910.1950.1950.3911211.5630.7810.7810.3910.3910.1950.1950.391对照0.7810.7810.3910.3910.3910.1950.1950.195铜绿假单胞菌801.5631.5631.5630.7810.7810.3910.3910.1951101.5631.5631.5630.7810.7810.3910.3910.1951211.5631.5631.56
23、30.7810.7810.3910.3910.195对照0.7811.5631.5630.7810.7810.3910.3910.195枯草芽孢杆菌801.5633.1251.5630.3910.3910.1950.1950.1951101.5633.1251.5630.3910.3910.1950.1950.1951211.5633.1251.5630.3910.3910.1950.1950.195对照0.7811.5630.7810.3910.3910.1950.1950.195金黄色葡萄球菌801.5631.5631.5630.7810.1950.0980.3910.3911101.56
24、31.5631.5630.7810.1950.0980.3910.3911211.5631.5631.5630.7810.1950.0980.3910.391对照0.7810.7811.5630.7810.1950.0980.3910.391表 3不同温度处理的单烷基酚类食用香料 MICTable 3MIC of monoalkyl phenol flavor compounds after the treatment at different temperature70第 23 卷 第 8 期供试菌时间/min酚类食用香料/mg 窑 mL-1邻甲酚间甲酚对甲酚2-乙基苯酚4-乙基苯酚2-丙基
25、苯酚2-异丙基苯酚4-丙基苯酚大肠杆菌200.7810.7810.7810.7810.3910.1950.1950.195400.7810.7810.7810.7810.3910.1950.1950.195600.7810.7810.7810.7810.3910.1950.1950.195对照0.7810.7810.3910.3910.3910.1950.1950.195铜绿假单胞菌201.5631.5631.5630.7810.7810.3910.3910.195401.5631.5631.5630.7810.7810.3910.3910.195601.5631.5631.5630.7810
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