辣木籽提取物制備、對蠟樣芽孢桿菌的抑制作用及在在液態乳中的應用（三）
2.2響應面試驗結果
采用Design Expert 8.0.7.1軟件對表4中的數據進行多元回歸擬合，可以得到辣木籽提取物抑制蠟樣芽胞桿菌的抑菌圈（Y）對各個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。對回歸方程進行方差分析，結果見表5。
表4響應面試驗設計與結果
由表5可知，模型的P＜0.05，說明試驗模型具有顯著性，失擬項F=3.01，失擬不顯著，失擬項P=0.15＞0.05，表明該方程擬合度較好。模型系數R2=0.7688，說明模型能解釋76.88%的響應值變化。由F值可知，顯著性次序為：溫度（D）＞pH（A）＞料液比（B）＞浸提時間（C）。
表5回歸方程方差分析結果
應用Design Expert 8.0.7.1軟件繪制出響應面圖，通過圖2分析響應面4個因素交互作用對辣木籽抑菌成分提取的影響，時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，浸提時間2.46 h，浸提溫度50℃，預測其抑菌圈大小為27.52 mm，考慮到實際操作的方便，條件調整為pH3.1，料液比1:70 g/mL，浸提時間2.5 h，溫度50℃，驗證試驗重復3次，得到的實際抑菌圈大小為（27.23±0.58）mm。試驗結果表明，該模型能較好的預測辣木籽抑菌成分提取條件，該工藝優化可靠。
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，對ST-1351和ST-1349菌株的MIC為1.25 mg/mL，對ST-1350菌株的MIC為2.5 mg/mL，對ST-1351菌株的MBC為2.5 mg/mL，對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辣木籽提取物的穩定性研究結果
2.4.1 pH對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定性，其結果表明，酸堿環境不會破壞辣木籽提取物的抑菌成分活性，即辣木籽提取物對酸堿環境有一定耐受性，能在酸堿處理后仍保持穩定的抑菌活性。
圖3 pH對辣木籽提取物抑菌穩定性的影響
2.4.2溫度對辣木籽提取物抑菌活性的影響以不經過高溫處理的辣木籽提取物對蠟樣芽孢桿菌的抑菌圈為空白對照，通過圖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100℃處理30 min后，其抑菌活性為空白組的50.97%。試驗結果表明，溫度對辣木籽提取物的抑菌活性影響顯著（P＜0.05）。
2.4.3紫外線照射對辣木籽提取物抑菌活性的影響圖5顯示，辣木籽提取物經20 W紫外線照射處理20～80 min后，與未經處理組的抑菌活性無明顯差異，其結果表明，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紫外線照射時間對辣木籽提取物抑菌穩定性的影響
2.5辣木籽提取物在全脂乳和脫脂乳中的應用
2.5.1辣木籽提取物對乳中細菌增長的影響圖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照，以添加B.cereus的全脂乳和脫脂乳為陰性對照，發現在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，添加MIC辣木籽提取物的全脂乳在第2 d菌落數為0，脫脂乳在第4 d菌落數為0，添加1/2 MIC的乳在第8 d菌落數為0。已有研究證明低溫條件本身會抑制乳中微生物的生長，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，猜測低溫和辣木籽提取物具有協同作用，能共同抑制蠟樣芽胞桿菌的生長，延長乳保質期。
圖6添加辣木籽提取物對乳貯藏過程中蠟樣芽孢桿菌數量的影響
2.5.2辣木籽提取物對乳色度的影響測定乳L*、a*、b*值，其中+a*表示紅度，?a*表示綠度；+b*表示黃度，?b*表示藍度，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脫脂乳和全脂乳色度無顯著影響（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*的降低和a*、b*的升高，空白組結果與Paul-Sadhu對巴氏殺菌乳的研究結果相符，且與乳中菌落數變化趨勢一致，證明乳中菌落的繁殖對乳色度存在影響，辣木籽提取物的添加能顯著減緩貯藏過程中乳色度變化。
表7 4℃條件下液態乳不同貯存時間的色度變化
2.5.3辣木籽提取物對乳黏度的影響表8看出，以脫脂乳和全脂乳為空白對照，添加辣木籽提取物對乳黏度無顯著影響（P＞0.05），在貯藏過程中，空白組和B.cereus組黏度均呈顯著上升趨勢（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，這與乳中菌落數生長呈正相關。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，在貯藏過程中導致乳中成分被分解破壞，膠束穩定性有衰減，部分膠束絮凝，從而黏度升高，而辣木籽提取物對乳中微生物或酶存在抑制作用，使乳成分保持穩定，黏度衰減變緩。
表8 4℃條件下脫脂乳和全脂乳不同貯存時間黏度變化
2.5.4辣木籽提取物對乳風味的影響通過PEN3傳感器系統，發現W1C、W3C、W6S、W5C、W2W五種傳感器的響應值值發生變化，分別對應芳香類、氨類、氫化物、烷烴、有機硫化物5種揮發性風味物質。在脫脂乳中，PC1和PC2的方差貢獻率分別為75.58%和19.39%，兩個主成分累計貢獻率達94.97%。全脂乳中PC1和PC2的方差貢獻率分別為65.47%和25.05%，兩個主成分累計貢獻率達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乳揮發性風味影響不顯著（P＞0.05），同時能在貯藏過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生。這可能是蠟樣芽孢桿菌和其他雜菌在貯藏過程中繁殖，分解乳中蛋白質和脂肪，使乳中風味發生變化，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，從而顯著減少乳風味的變化。
圖7 4℃條件下脫脂乳不同貯存時間的風味PCA分析圖
圖8 4℃條件下全脂乳不同貯存時間的風味PCA分析圖
2.5.5辣木籽對乳感官影響通過20人感官評分結果如圖9所示，添加辣木籽提取物對乳滋味、氣味、色澤、組織狀態和煮沸狀態無顯著影響（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后變質性狀不顯著，無沉淀和絮凝出現。結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分圖
3結論
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。抑菌穩定性試驗表明，辣木籽提取物的抑菌活性對pH和紫外線照射穩定（P＞0.05），100℃處理30 min后辣木籽提取物活性為空白組的50.97%。將辣木籽提取物應用于脫脂乳和全脂乳中，發現14 d內可明顯抑制巴氏殺菌乳色度、黏度和風味變化，且巴氏殺菌乳的色度、黏度和風味與乳中菌落數的增長具有明顯相關性。證明了辣木籽水提物在液態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，其機理有待在本研究基礎上進一步探討，以便更好地為后續辣木籽水提物在液態乳中的實際應用提供理論依據。
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