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二氧化碳、pH、防腐剂对饮料防腐能力的影响分析李欢钱坚庭梁英钟严永刚广东健力宝集团有限公司广东三水 5 2 8 1 0 0摘要：分析了不同二氧化碳含量、pH 和防腐剂条件对饮料防止细菌、酵母污染的能力的影响。结果表明：当饮料的 pH3 5 二氧化碳含量 2 0倍容积时可以有效防止细菌和酵母对饮料的污染。关键词：二氧化碳；pH 值；防腐剂；细菌；酵母中图分类号：TS2 7 5 1文献标识码：A在不经高热杀菌饮料的产品设计中产品的自身防腐能力是一个重要的考虑因素。对饮料而言二氧化碳含量、pH、防腐剂是影响饮料防腐能力的三个重要因素。二氧化碳含量、pH 往往由于产品口感风味和原材料本身性质的不同要求而设定不同的值；而防腐剂的添加则会受 GB 2 7 6 0的限定以及天然健康概念的定位不同而设定不同的量。因此在产品设计中在设定 pH、二氧化碳和防腐剂时必须考虑到它们的组合既具有有效的防腐作用同时又能保持产品的感官特色。由于不同的微生物有不同的生长和生存的外部pH 范围大多数与食品有关的微生物的 pH 适宜范围为 pH 58 因此通过酸化调节 pH 可以有效地抑制微生物的生长1 2。但是一般情况下微生物对其胞质 pH 的变化对比外部 pH 的变化要敏感得多。各种微生物细胞内的 pH 多接近于中性微生物细胞具有保持内环境中性的能力3。从影响微生物内环境 pH 的能力来讲无渗透性的无机酸不如有渗透性的有机弱酸脂溶性的弱酸可透过细胞膜来降低细胞内环境 pH1 4。苯甲酸、山梨酸等亲脂性的有机酸可降低细胞内环境 pH影响蛋白质合成系统、细胞膜以及与代谢有关的酶的功能从而抑制微生物的生长起防腐作用5 6。二氧化碳除了能赋予饮料清凉感及刹口感外还具有通过隔绝氧、提高饮料内压力以及降低细胞内环境 pH来达到阻碍微生物生长的特性7 8。由于霉菌对二氧化碳极为敏感二氧化碳压力高于0 0 1 MPa 时就能有效对其抑制1。因此造成含二氧化碳饮料污染的微生物主体是细菌和酵母。本文主要分析了在不同二氧化碳含量、pH、防腐剂（苯甲酸钠和山梨酸钾）条件下细菌、酵母对饮料的污染状况为饮料产品设计、质量控制提供依据。1 材料和方法1 1 材料1 1 1 供采集微生物的饮料样本苹果汁饮料1 8 0 Bx、pH 4 0、含1 0 苹果汁、不含防腐剂及二氧化碳1 1 2 微生物培养基营养琼脂培养基：作细菌培养用广东科学院微生物研究所生产虎红琼脂培养基：作酵母培养用北京三药科技开发公司生产1 1 3 供微生物接种培养试验用的饮料样本苹果汁饮料2 8 0 Bx、含1 0 苹果汁、碳酸水适量、柠檬酸（及柠檬酸钠）适量、防腐剂（苯甲酸钠、山梨酸钾）适量采用5 0 0 mlPET 瓶包装1 2 方法1 2 1 微生物的采集将苹果汁饮料1 在潮湿的室内敞开放置4 8 h后用5 0 0 mlPET 瓶密封包装（共3瓶）3 0 保存1 5 d 后进行微生物分析培养及菌液制备。1 2 2 菌液制备使用营养琼脂和虎红琼脂培养基对已处理的苹果汁饮料1 进行微生物培养分离出细菌与酵母两类微生物。将营养琼脂培养基中检出的细菌制成4 5 1 03个/ml 的细菌混合菌液；将虎红琼脂培养基中检出的酵母制成1 9 1 03个/ml 的酵母混合菌液。1 2 3 接种培养、检测分别将1 ml 菌液接种入不同的二氧化碳、pH值、防腐剂组合的9个条件的8 1瓶（每个条件9瓶4 2饮料工业Beverage Industry 2 0 0 2 4 第5卷第4期Vol 5 No 4收稿日期：2 0 0 2 0 2 0 1重复样）无菌的苹果汁饮料2 密封放置于3 0 下保存在第5、1 5、3 0 d 分别做9个条件的检测计数每个条件3个重复样本记录实验结果。以上试验分两组一组接种细菌混合菌液一组接种酵母混合菌液。1 2 4 实验设计表1 实验的因素水平表水平A 二氧化碳含量（倍容积）B pHC 防腐剂（1 0-4）苯甲酸钠 山梨酸钾11 04 002 0 022 03 52 0 0033 03 02 0 02 0 0表2 实验结果类别因素组合ABC空白第5 d（个/ml）第1 5 d（个/ml）第3 0 d（个/ml）细菌初始接种量为9 0个/ml11112 3 1 0 1 6 2 0 1 2 0 06 2 1 031 9 1 035 9 1 02 3 0 0 1 03 3 0 0 1 03 3 0 0 1 0312221 42 26 09 1 023 7 1 021 1 0 1 02 3 0 0 1 03 3 0 0 1 03 3 0 0 1 0313331 67 42 11 8 1 022 0 2 1 026 1 02 3 0 0 1 03 3 0 0 1 03 3 0 0 1 0321231 1 2 07 4 01 7 0 0 1 0 8 1 023 7 2 1 026 2 1 02 3 0 0 1 03 3 0 0 1 03 3 0 0 1 03223123381 3 1 1 1 12312 11 1 12 33 1 1 1 131321 4 2 08 6 01 2 2 01 6 1 024 4 1 025 6 1 02 3 0 0 1 03 3 0 0 1 03 3 0 0 1 033213 1 1 1 1 1 1 1 1 13321 1 1 1 17 1 1 1 1酵母初始接种量为3 8个/ml11113 7 06 6 01 0 4 03 9 1 026 8 1 021 6 6 1 023 3 1 028 7 1 021 9 6 1 0212228 8 01 9 21 0 23 6 1 021 2 1 021 8 6 1 021 4 1 024 7 1 026 6 1 0213338 2 07 64 1 06 4 1 022 1 0 1 021 0 1 021 0 8 1 023 0 1 028 1 0221233 0 14 3 1 1 1 1 1 12231 141 0 1 1 1 1 1 123121 2 84 67 21 0 0 1 08 1 07 6 1 02 7 05 81 1 03132711 1 1 1 1 1 13213 11 4 1 1 1 1 1 1 13321 13 1 1 1 1 1 1 1采用正交试验L9（34）4因素3水平不考虑交互作用。实验的因素水平表见表2。2 结果与讨论2 1 检测结果实验的检测结果见表2。根据检测结果细菌、酵母均选取第1 5 d 的检测结果作统计分析的数据。2 2 实验结果的方差分析9由于 ESe2 2因素水平都是可控制的故可用固定模型构成各 F 检验。对于空白列误差 Se 12若此列没有交互作用的影响它也是总体方差的无偏估计但需经方差齐性测定验证此数学模型是否正确。具体有 Ho e 1 e 22 2FSe 12/Se 22（Se 22为重复间误差的均方）。若 F 不显著说明所取的数学模型正确交互作用可忽略这时两类误差的平方和及自由度可合并与其余各变异项均方构成 F检验。各因素水平间的差异可采用 Duncan 新复极差法进行比较。2 2 1 细菌污染的方差分析因为FSe 12/Se 221 0 1 不显著说明所取的数学模型正确交互作用可以忽略。细菌污染的方差分析见表3；各因素水平间新复极差分析见表4。表3 细菌污染的方差分析表变异来源自由度 离差平方和均方均方比FFApH22 2 2 4 1 081 1 1 2 1 086 0 1F0 0 1 5 8 5二氧化碳23 8 8 1 081 9 4 1 081 0 5F0 0 5 3 4 9防腐剂20 2 2 1 080 1 1 1 08 1误差2 03 6 9 3 1 081 8 5 1 08总变异2 66 3 2 7 1 08从表3的分析结果可表明三因素对细菌污染饮料的结果影响依次是 pH二氧化碳防腐剂。其中 pH 因素的影响极显著是重要因素二氧化碳和防腐剂则无显著影响。表4的分析结果表明pH 3 5与 pH 4 0有极显著的差异与 pH 3 0无显著差异；二氧化碳在2 0倍与1 0倍间有显著差异与3 0倍则无显著差异。因此在本文的实验条件下选择 pH3 5 二氧化碳含量 2 0倍的条件可使细菌污染得到有4 3第5卷第4期Vol 5 No 4李欢钱坚庭梁英钟等：二氧化碳、pH、防腐剂对饮料防腐能力的影响分析效的抑制。表4 各因素水平间新复极差分析表P23均数1 04个/ml差数（1 04）B3B2均数 1 0个/ml差数（1 04）A3A2SSR2 9 53 1 0 B16 4 15 8 95 6 6A14 1 62 4 52 3 54 0 24 2 2 B20 7 50 2 3A21 8 10 1 0LSR（1 04）1 3 31 4 0 B30 5 2A31 7 11 8 11 9 02 2 2 酵母污染的方差分析因为FSe 12/Se 22 0 9 9 不显著说明所取的数学模型正确交互作用可以忽略。酵母污染的方差分析见表5；各因素水平间新复极差分析见表6。表5 酵母污染的方差分析表变异来源自由度离差平方和均方均方比FFA二氧化碳29 5 4 0 9 1 064 7 7 0 5 1 069 1 7F0 0 1 5 8 5防腐剂21 1 1 4 1 1 065 5 7 1 1 061 0 7F0 0 5 3 4 9pH29 7 4 3 1 064 8 7 2 1 06 1误差2 01 0 3 9 9 8 1 065 2 0 0 1 06总变异2 62 2 0 2 9 1 1 06表5的方差分析结果表明三个因素对酵母污染饮料的结果影响依次是二氧化碳防腐剂pH。其中二氧化碳因素的影响极显著是重要因素防腐剂和 pH 的影响则不显著。表6 各因素水平间新复极差分析表P23均数1 03个/ml差数（1 03）A3A2均数 1 0个/ml差数（1 03）C2C3SSR2 9 5 3 1 0 A13 8 1 33 8 1 33 7 5 2C12 1 4 81 3 6 81 2 0 14 0 2 4 2 2A20 6 10 6 1C39 4 71 6 7LSR（1 03）7 0 8 7 4 4A30C27 89 6 51 0 1 3表6的分析结果表明二氧化碳因素的2 0倍水平与1 0倍水平有极显著的差异与3 0倍无显著差异；防腐剂因素中混合使用苯甲酸钠和山梨酸钾与单独使用苯甲酸钠有极显著的差异而与单独使用山梨酸钾则无显著差异。因此在本文的实验条件下选择二氧化碳含量 2 0倍溶积同时配合使用山梨酸钾或山梨酸钾与苯甲酸钠混合的防腐剂可使酵母菌的污染得到有效的抑制。3 结论3 1 对于含二氧化碳的饮料选取 pH 3 5 二氧化碳含量 2 0倍容积可有效防止细菌和酵母污染。3 2 对于防腐剂的选择在本文初始污染菌量较大的条件下GB 2 7 6 0规定饮料用量范围内的剂量已无法抑制细菌或酵母的污染。因此防腐剂起作用的前提必须是保证生产条件卫生状况良好。3 3 由于不同防腐剂对不同种类的微生物的作用敏感程度不同混合型的防腐剂选择常优于单一型。参考文献 1 万素英等食品防腐与食品防腐剂 M北京：中国轻工业出版社 1 9 9 8 2 张文治编新编食品微生物学 M北京：中国轻工业出版社 1 9 9 5 3 武汉大学微生物教研室等 M微生物学北京：高等教育出版社 1 9 8 7 4 RUSSELL N JGOULD G WFood Preservatives M Bi-ackie 1 9 9 1 5 BOARD R GALLWOOD M CBANKS J GPreservatives inthe foodpharmaceutical and environmental indursties M BlackwellScientific Publications 1 9 8 7 6 冷关庭等食品添加剂手册 M北京：化学工业出版社1 9 9 3 7 樊继善等实用食品添加剂 M天津：天津科技出版社1 9 9 3 8 邵长富等软饮料工艺学 M北京：中国轻工业出版社1 9 9 1 9 李春喜等生物统计学 M北京：科学出版社 2 0 0 0Effect of CO 2 pH and preservatives on antiseptic ability of beveragesLI HuanQIAN JiantingLIANG YingzhongYAN Yonggang（Guangdong Jianlibao Group Co Ltd Sanshui5 2 8 1 0 0 GuangdongChina）Abstract：The effect of different CO 2content pH and preservatives on beveragesability of preventing themselves from being cont-aminated by bacteria and yeast is studiedThe results indicate that the contamination of beverages by bacteria and yeast can be effec-tively prevented on the conditions of pH 3 5and CO 2content 2 0times volumeKey words：CO 2；pH；preservative；bacterium；yeast4 4饮料工业Beverage Industry 2 0 0 2 4 第5卷第4期Vol 5 No 4