李霞，刘尚军，郑雅茹

(南阳理工学院 生物与化学工程学院，河南省工业微生物资源与发酵技术重点实验室，河南 南阳 473004)

辛香料是一类具有芳香、辛香典型风味的天然植物性原料，常用于食品的呈香和调味。香辛料中含有的丁香酚、百里酚、芥子苷、茴香脑等物质具有抑菌、抗氧化等功能[1]，因此辛香料也可用于食品的防腐保鲜。眭红卫等[2]的研究表明辛香料具有抗氧化、抑菌防腐、抗病毒等多种生理活性，其中的大蒜素、α-松油烯、α-蒎烯等精油成分对多种细菌和真菌具有抑制或杀灭作用。周小伟[3]研究了山苍子油、姜油等10种精油的抑菌活性，结果表明百里香酚能有效地抑制细菌的生长，肉桂醛能有效地抑制霉菌的生长。孟君等[4]研究发现八角提取液对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌均有抑制作用，辣椒提取液仅对金黄色葡萄球菌有一定的抑制作用，而花椒提取液则对3种供试菌均无明显的抑制作用。朱明涛等[5]研究了丁香、八角和白芷3种香辛料的提取物对冷却牛肉的贮藏保鲜效果，结果发现提取物可有效延长冷却牛肉的保质期并显著延缓其汁液的流失。孙卫青[6]用丁香、桂皮、大蒜、辣椒等辛香料对生鲜猪肉进行抑菌处理，可使鲜猪肉的总菌数由106级别降到104级别。单恬恬等[7]对14种香辛料水提物和醇提物的抗氧化性能以及多酚、黄酮等活性成分的含量进行了测定，结果表明丁香的抗氧化能力最强，其次为桂皮、花椒。

面条是人们的日常主食之一，而湿面条由于糖类(碳水化合物)和蛋白质含量较高、水分活度大、酸碱性(pH值)接近中性或微酸性等原因比较适合微生物的滋长[8-10]。许玉慧等[11]的研究结果表明，引起即食鲜面条变质的优势腐败微生物主要是Bacillussubtilis(枯草芽孢杆菌)、Bacilluslicheniformis(地衣芽孢杆菌)和Bacillusmegaterium(巨大芽孢杆菌)。王晓明[12]发现鲜湿面条中的微生物菌群存在着细菌与霉菌之间的拮抗作用，该作用会导致鲜湿面条在储存过程中细菌的增长速度明显大于霉菌的增长速度，最终使细菌成为食物腐败的优势菌。因此，抑制细菌的增殖是面条保存要考虑的首要问题。湿熟面条由于含水量更大，较鲜湿面条更难保存，但迄今为止，对于湿熟面条天然保鲜方面的研究仅有少量相关报道[13,14]。

鲜湿即食面条的天然保鲜是开发新一代方便面食的关键技术和难点之一。本文研究辛香料提取工艺对其抑菌效果的影响，并将辛香料提取液应用于湿熟面条的保鲜中。本研究为辛香料的精深加工和高附加值利用提供了一种新的途径，也可为方便化、速食化面条新产品的开发提供基础理论数据。

1 材料与方法

1.1 材料和试剂

干面条：河南想念食品股份有限公司市售产品；桂皮、红辣椒、八角、花椒、小茴香、肉桂、土生姜、大蒜等：均为市售商品。

蛋白胨肉汤(固态)培养基：北京奥博星生物技术有限公司。

1.2 仪器与设备

LDZM-80KCS-II立式压力蒸汽灭菌器 上海申安医疗器械厂；LRHS-300-II恒温恒湿培养箱、MJ-300-II霉菌培养箱 上海跃进医疗器械有限公司；XSP-BM-8C生物显微镜 上海彼爱姆光学仪器制造有限公司；IP67型游标卡尺 上海工具厂股份有限公司；HH-8数显恒温水浴锅 常州荣华仪器制造有限公司；FW-100高速万能粉碎机 北京中兴伟业仪器有限公司。

1.3 检测方法

菌落总数的测定：采用平板菌落计数法；辛香料提取液抑菌圈的测定：采用牛津杯法。

1.4 试验方法

1.4.1 辛香料的筛选

分别将初选的8种天然辛香料(八角、红花椒、辣椒、肉桂、桂皮、小茴香、生土姜、大蒜)在高速万能粉碎机中粉碎，再分别按液料比10∶1 (mL/g)加水，于80 ℃下水浴2 h后过滤，所得滤液即为辛香料的提取液。将煮熟的面条浸入以上辛香料提取液中10 min，取出湿熟面条封入自封袋中于室温下(25 ℃)放置，观察其保存情况，通过检测面条在保存过程中的染菌情况(以菌落总数≤1×105CFU/g为面条未腐败变质的标准)来筛选适于湿熟面条保鲜的天然辛香料种类。

1.4.2 单因素试验1.4.2.1 提取剂种类的确定

分别称取10 g经过粉碎的辣椒、八角、花椒、桂皮、小茴香的粉末，各自按液料比10∶1 (mL/g)分别加入饮用水和浓度为75%的乙醇溶液，密封条件下80 ℃水浴提取2.0 h后抽滤，滤液即为辛香料提取液。以辛香料提取液抑菌圈直径的大小为衡量指标，比较提取溶剂(乙醇溶液和水)对抑菌效果的影响。

1.4.2.2 乙醇溶液浓度的确定

分别称取10 g辛香料(辣椒、八角、花椒、桂皮、小茴香)的粉末，按液料比10∶1 (mL/g)的比例分别加入体积分数为45%、55%、65%、75%、85%的乙醇溶液，80 ℃水浴2 h后抽滤得滤液，以提取液的抑菌圈直径为指标选择适宜的乙醇浓度。

1.4.2.3 液料比的确定

放入250 mL锥形瓶中，以不同的液料比(8∶1、10∶1、12∶1、14∶1、16∶1，mL/g)加入75%的乙醇溶液，80 ℃水浴2 h后抽滤得滤液备用，以提取液的抑菌圈直径为指标选择适宜的液料比。

1.4.2.4 提取温度的确定

分别称取10 g粉末状的辣椒、八角、花椒、桂皮、小茴香放入250 mL锥形瓶中，加入100 mL的75%乙醇，在不同温度下(60，70，80，90，100 ℃)水浴提取2 h后抽滤得滤液，以提取液的抑菌圈直径为指标筛选最合适的提取温度。

1.4.2.5 提取时间的确定

分别称取10 g粉末状的辣椒、八角、花椒、桂皮、小茴香置于250 mL锥形瓶中，加入100 mL的75%乙醇，于80 ℃水浴中分别提取1.0，2.0，3.0，4.0，5.0 h，抽滤后得滤液，以提取液的抑菌圈直径为指标选择最适宜的提取时间。

1.4.3 辛香料提取条件的优化

根据单因素试验结果，选取乙醇浓度(A)、液料比(B)、提取温度(C)和提取时间(D)等因素及其相应水平进行正交试验，以抑菌圈直径为指标对辛香料提取工艺条件进行优化，因素水平表见表1。

表1 辛香料提取工艺优化因素水平表

1.4.4 辛香料提取液对湿熟面条的保鲜效果研究

分别将八角、花椒、桂皮按相应最佳提取工艺条件进行水浴浸提后得滤液，再分别将煮熟的湿面条浸入滤液中10 min后取出，分别在室温(25 ℃)、37 ℃、45 ℃条件下放置，观察保存情况。每天定期检测面条在保存过程中的染菌情况，以菌落总数不超过1×105CFU/g的最长保存天数来衡量辛香料提取液对湿熟面条的保鲜效果。

2 结果与分析

2.1 辛香料筛选结果

常温(25 ℃)下，湿熟面条在八角、花椒、辣椒、肉桂、桂皮、小茴香、生姜、大蒜等辛香料水提取液中的保存期分别为7，8，9，5，9，4，2，6 d，见图1。

图1 不同辛香料对湿熟面条的保存效果

由图1可知，不同种类的辛香料提取液对湿熟面条的保鲜效果差别较大，其中辣椒、八角、花椒、桂皮、小茴香这5种辛香料提取液的保鲜效果较好，尤其是桂皮和花椒最为明显，两者对湿熟面条的保鲜时间均达9 d，因此选择这5种辛香料进行后期的保鲜研究。

2.2 单因素结果分析

2.2.1 提取剂种类的影响

辛香料提取液的抑菌效果可以用抑菌圈大小来衡量，以乙醇溶液和水作为提取剂时提取液的抑菌圈大小见图2和图3。

图2 提取剂种类对抑菌效果的影响

由图2可知，以乙醇溶液为提取剂时，所有辛香料提取液的抑菌效果均优于以水为提取剂的提取液。由于辛香料中的有效防腐成分醇溶性的较多，以乙醇溶液作为提取剂时能够提取出更多的抑菌防腐有效物质，因此乙醇提取液的抑菌效果均优于水提取液。由图2还可知，几种天然辛香料中，八角和桂皮的抑菌效果较强，两者的抑菌圈直径分别为14.3 mm和15.0 mm。

图3 不同提取剂时辛香料的抑菌圈

2.2.2 乙醇浓度的影响

乙醇浓度对辛香料提取液抑菌效果的影响见图4。

图4 乙醇浓度对抑菌效果的影响

由图4可知，在乙醇浓度低于75%时，各辛香料提取液的抑菌效果均随乙醇浓度的增加而增强；当乙醇溶液的浓度为75%时，各辛香料提取液的抑菌圈均最大，抑菌效果均最好；当乙醇浓度高于75%时，各辛香料提取液的抑菌效果反而有所降低。这可能是75%乙醇溶液的极性与辛香料中的防腐保鲜成分(八角中的茴香脑、桂皮中的桂皮醛、花椒中的花椒油素等)的极性较为接近的缘故。此外，在几种天然辛香料的75%乙醇提取液中，八角的抑菌效果最强，其抑菌圈直径为16.5 mm；其次是桂皮，抑菌圈直径为16.3 mm，第三是花椒，抑菌圈直径为15.7 mm。

2.2.3 液料比的影响

不同液料比对辛香料提取液防腐保鲜效果的影响见图5。

图5 液料比对抑菌效果的影响

由图5可知，当液料比在8∶1～16∶1范围内变化时，随着液料比的增大，各辛香料提取液的抑菌圈直径的变化趋势均为先增大后减小；各辛香料提取液的抑菌圈直径均在液料比为10∶1时达到最大值，此时抑菌效果最好。在最佳液料比条件下，所试5种辛香料提取液的抑菌圈直径大小顺序为八角>桂皮>花椒>辣椒>小茴香，其中八角、桂皮、花椒提取液的抑菌圈直径分别为18.1，17.7，17.3 mm。

2.2.4 提取温度的影响

提取温度对各辛香料提取液抑菌效果(以抑菌圈直径大小来衡量)的影响见图6。

图6 提取温度对抑菌效果的影响

由图6可知，当提取温度在60～80 ℃范围内时，各辛香料提取液的抑菌圈直径随着温度的上升而上升；当提取温度超过80 ℃时，各辛香料提取液的抑菌圈直径随着温度的上升反而有下降的趋势；当提取温度为80 ℃时，各辛香料提取液的抑菌圈直径最大，其保鲜效果最好。一方面，温度越高，分子间扩散越剧烈，有利于辛香料中抑菌成分的溶出；另一方面，高温更容易导致辛香料中的部分抑菌成分发生分解、改性、挥发等物理化学变化，从而使提取液的抑菌保鲜效果有所降低。另外，由图6还可以看出，在提取温度为80 ℃时，5种受试辛香料提取液的抑菌圈直径大小分别为19.2 mm(八角)、18.3 mm(桂皮)、17.8 mm(花椒)、17.2 mm(辣椒)和15.1 mm(小茴香)，八角提取液的抑菌效果最佳，小茴香提取液的抑菌效果最差，且与其他几种辛香料提取液的差距较为明显。

2.2.5 提取时间的影响

提取时间对各辛香料提取液抑菌效果的影响见图7。

图7 提取时间对抑菌效果的影响

提取时间的延长在提取更多防腐成分的同时，也有可能使其发生分解、改性等变化，而这些变化则使提取液的抑菌效果减弱。由图7可知，提取时间在2.0 h以内时，各辛香料提取液的抑菌圈直径均随着提取时间的延长而增大；当提取时间在2.0 h以上时，其变化趋势则正好相反，即随着提取时间的延长而减小；当提取时间为2.0 h时，各辛香料提取液的抑菌圈直径均最大，抑菌效果最好。在此条件下，八角、桂皮和花椒的提取物的抑菌效果最为明显，三者的抑菌圈直径分别为20.0，19.1，18.8 mm。

2.3 辛香料提取条件的优化

根据单因素试验的结果，选择乙醇浓度(A)、液料比(B)、提取温度(C)和提取时间(D)4个因素，按照正交表L9(34)进行辛香料提取条件的优化试验(见表1)。将抑菌圈直径大小作为指标，以此研究各辛香料提取液抑菌效果的最佳工艺条件。3种辛香料(八角、桂皮和花椒)提取工艺优化试验的设计及结果见表2。

表2 辛香料提取工艺优化试验设计及结果

由表2可知，在影响八角提取液抑菌防腐效果的各因素中，乙醇溶液浓度的影响最大，液料比次之，接下来依次是提取温度和提取时间；八角最优提取工艺条件为A2B1C2D1，即乙醇浓度为75%，液料比为8∶1，提取温度为80 ℃，提取时间为1.5 h。在影响花椒提取液抑菌效果的因素中，乙醇浓度的影响最大，其次为提取时间，接下来是液料比，提取温度的影响最小；花椒最优提取工艺条件为A2B1C2D1，即乙醇浓度为75%，液料比为8∶1，提取温度为80 ℃，提取时间为1.5 h。在影响桂皮提取液抑菌效果的因素中，液料比(因素B)的影响最大，接下来依次为乙醇浓度和提取时间，而提取温度的影响最小；桂皮最优提取工艺条件为A2B2C1D2，即乙醇浓度为75%，液料比为10∶1，提取温度为70 ℃，提取时间为2.0 h。

分别在最优提取工艺条件下进行验证试验，3种辛香料(八角、花椒和桂皮)提取液的抑菌效果结果见图8，其抑菌圈直径分别为20.5，19.1，20.3 mm。

图8 3种辛香料提取液的抑菌圈验证试验

2.4 辛香料提取液对湿熟面条的保鲜效果

分别将煮熟的湿面条浸入八角、花椒、桂皮的提取液(最佳提取工艺条件下提取所得)中，10 min后取出封入自封袋中，记录其在特定温度下菌落总数不超过1×105CFU/g的最长保存天数。结果表明，湿熟面条在八角、花椒、桂皮提取液中的保鲜天数分别为22，19，20 d(25 ℃)，4，3，4 d(37 ℃)，5，4，4.5 d(45 ℃)。在3个试验温度中，湿熟面条在25 ℃下的保存效果最好，其保鲜时间明显长于较高温度(37 ℃和45 ℃)的情况；而湿熟面条在37 ℃下的保鲜时间短于45 ℃时的情况，这说明微生物在37 ℃条件下更易在湿熟面条这种基质上生长。

3 结论

以抑菌圈大小为指标来衡量辛香料提取液的抑菌效果，结果表明以乙醇溶液为提取剂优于以水为溶剂，八角、花椒、桂皮的乙醇提取液的抑菌效果最为显著。

八角提取液的最优提取工艺条件为乙醇浓度75%、液料比8∶1、提取温度80 ℃、提取时间1.5 h。花椒提取液的最优提取工艺条件为乙醇浓度75%、液料比8∶1、提取温度80 ℃、提取时间1.5 h。桂皮提取液的最优提取工艺条件为乙醇浓度75%、液料比10∶1、提取温度70 ℃、提取时间2.0 h。保鲜试验表明，八角、花椒和桂皮3种辛香料最佳条件下的提取液对湿熟面条的保鲜时间分别为22，19，20 d(25 ℃)，4，3，4 d(37 ℃)，5，4，4.5 d(45 ℃)，说明辛香料提取液对湿熟面条有较明显的保鲜效果。