甘蔗糖厂压榨阶段有害菌灭菌方法的探索

甘蔗糖厂压榨阶段有害菌灭菌方法的探索
相萍萍;冯紫艳;谢政;张义平;姚晓麦;陈山
【摘要】在制糖过程中，蔗汁中微生物活动是影响白糖产品品质的一个重要因素。

为了消除糖厂有害菌对白糖产品品质的影响，本文主要探索了常用食品防腐剂、天然食品防腐剂、其它试剂以及氯化钠水溶液低压直流电解后对甘蔗压榨过程中危害最严重的明串珠菌类微生物的抑菌效果。

实验结果表明，对羟基苯甲酸乙酯钠、注射用青霉素钠、乙二胺四乙酸钠（EDTA-2Na）均能有效抑制糖厂生产中主要的有害菌，其最低有效抑菌浓度分别为0.0016、0.0096、0.0056 g/L；氯化钠水溶液在20 V 直流电压电解的抑菌效果与盐浓度的大小以及延迟时间相关，7%左右的
盐溶液配合低压电解的抑菌作用最显著。

%In the process of sugar production, the microbial activity in the cane juice is an important factor in damaging the quality of sugar products. In order to inhibit the harmful effect of bacterium on the quality of sugar products, the antibacterial effect of common food preservatives, natural food preservatives, other reagents
and sodium chloride aqueous electrolytes solution on Leuconostoc, the most harmful bacterium during the crushing process of cane sugar mills, was explored in this paper. The results showed that sodium p-hydroxybenzoate, ethyl injection of sodium penicillin, sodium ethylenediamine tetraacetate (EDTA-2Na) could inhibit the main harmful bacterium effectively during the process of sugar production and the lowest effective antibacterial concentration was 0.0016 g/L, 0.0096 g/L,
0.0056 g/L respectively. The antibacterial effect of sodium chloride aqueous electrolytes solution at 20 V is related to the salt concentration
and the delay time, and the antibacterial effect of about 7% salt solution with low voltage electrolysis is the most significant.
【期刊名称】《甘蔗糖业》
【年(卷),期】2014(000)006
【总页数】5页(P28-32)
【关键词】防腐剂;氯化钠;电解;有害菌;抑菌
【作者】相萍萍;冯紫艳;谢政;张义平;姚晓麦;陈山
【作者单位】广西大学糖业工程技术研究中心，广西南宁 530004; 广西大学轻工
与食品工程学院，广西南宁 530004;广西大学糖业工程技术研究中心，广西南宁530004; 广西大学轻工与食品工程学院，广西南宁 530004;广西大学糖业工程技
术研究中心，广西南宁 530004; 广西大学轻工与食品工程学院，广西南宁530004;广西大学糖业工程技术研究中心，广西南宁 530004; 广西大学轻工与食
品工程学院，广西南宁 530004;广西大学糖业工程技术研究中心，广西南宁530004; 广西大学轻工与食品工程学院，广西南宁 530004;广西大学糖业工程技
术研究中心，广西南宁 530004; 广西大学轻工与食品工程学院，广西南宁530004
【正文语种】中文
【中图分类】TS244+.1
0 前言
甘蔗入榨时带入的微生物大部分带入到榨出的蔗汁中，蔗汁中的微生物主要有细菌、
霉菌、酵母等，如果温度、pH等条件适宜，微生物将大量繁殖。

微生物的危害主要在压榨过程中，混合汁中的部分微生物的蔗糖转化酶将蔗糖转化，并进一步发酵生成各种低分子的发酵产物如酒精、乳酸等[1]；肠膜明串珠菌危害最为严重，在消耗大量蔗糖的同时，还会产生葡聚糖，俗称“蔗饭”。

这些微生物的活动使得蔗汁纯度降低，增加了澄清的困难，降低产糖率及白糖产品品质[2]。

近年来，国内外对除去糖厂生产中常见有害菌也有较多的研究，常用的有在压榨机榨汁阶段使用灭菌剂与高压热水清洗剂蒸汽喷射相互配合的方法，或者使用各种杀菌剂。

常用的杀菌剂包括：阳离子表面活性剂、青霉素、含硫有机物以及复配产物，这些杀菌剂均有一定灭菌效果[3-4]。

本文将对常用食品防腐剂、天然食品防腐剂、其它试剂以及氯化钠水溶液低压直流电解法对甘蔗压榨过程中危害最严重的明串珠菌类微生物的抑菌效果进行研究，为去除蔗糖生产中的微生物，提高成品糖的质量提供理论依据和实验基础。

1 材料与方法
1.1 实验材料
1.1.1 供试原料
混合汁，南宁市明阳糖厂；肠膜明串珠菌（菌种10074），中国工业微生物菌种保藏管理中心；肠膜明串珠菌（菌种20074），广西大学生命科学学院提供；肠膜明串珠菌（菌种02、016、09、06、013、03），本实验室储存。

1.1.2 培养基
43号培养基：蔗糖13%，KH2PO4 0.03%，蛋白胨0.2%，Na2HPO4 0.14%，琼脂2%（固体培养基），pH 7.0～7.2。

1.1.3 主要仪器
ZHJH-1115C垂直流超净工作台，上海智城分析仪器制造有限公司；ZHWY-211全温度恒温培养振荡器，上海智城分析仪器制造有限公司；LS-B50L立式压力蒸
汽灭菌器，上海华线医用核子仪器有限公司；移液器，日本立洋公司；Olympys CKX41倒置摄像显微镜，奥林巴斯公司；AL204电子天平，梅特勒-托利多仪器
公司；XSZ-8D生物显微镜，广州梧州光学仪器厂；电极，采用100×50×2 mm
不锈钢电极片及8×60 mm石墨棒；电解槽，矩形有机玻璃电解槽，尺寸
70×40×130 mm；电源，DF1720SL20A型直流稳压电源，电压20 V，电流0～20 A。

1.1.4 主要试剂
化学试剂（化学纯）：K2HPO4、Na2HPO4、CaO、H2SO3、H3PO4；生物试
剂（生物纯）：蛋白胨、琼脂、蔗糖；食品常用防腐剂（食品级）：苯甲酸钠、山梨酸钾、对羟基苯甲酸乙酯钠、曲酸；天然食品防腐剂：甜茶多酚类物质、壳聚糖、乳酸链球菌素；其他：EDTA-2Na、抗生素（氨苄青霉素、注射用青霉素钠）、氯化钠。

1.2 实验方法
1.2.1 溶液配制
精确配制以下不同浓度梯度的苯甲酸钠、山梨酸钾[5]、对羟基苯甲酸乙酯钠、曲
酸[6]、甜茶多酚类物质、壳聚糖、乳酸链球菌素[7-8]、EDTA-2Na[9]、氨苄青霉素和注射用青霉素溶液（表1），精确配制不同浓度梯度的对羟基苯甲酸乙酯钠水溶液、EDTA-2Na水溶液和注射用青霉素钠水溶液（表2）。

表 1 不同浓度梯度的食品防腐剂溶液的配制梯度试剂 A(g/L) B(g/L) C(g/L)空白 0.0 0.0 0.0苯甲酸钠 10.0 1.0 0.1山梨酸钾 12.5 1.25 0.125对羟
基苯甲酸钠 0.16 0.016 0.0016曲酸 50 5.0 0.5甜茶多酚 5.1 0.51
0.051壳聚糖 10.0 1.0 0.1乳酸链球菌素 1.5 0.15 0.015 EDTA-2Na
1.12 0.112 0.0112氨苄青霉素 0.05 0.005 0.0005注射用青霉素 0.96 0.096 0.0096
1.2.2 常用食品防腐剂、天然食品防腐剂及其它试剂抑菌效果的初步探索
菌种 10074、20074、02、016、09、013、03、混合汁按1%接种到300 mL的43号液体培养基中，恒温培养振荡器中(28℃，200 r/min)培养24 h；将43号固体培养基倾倒于直径为10 cm培养皿中；取发酵液稀释10倍后吸取0.3 mL均匀涂布在培养皿上；各试剂0.45 μm过滤除菌；用已灭菌的直径1 cm的滤纸片浸
入不同溶液中约2 min，无菌水做空白，每一项做5个平行；将纸片用无菌镊子
取出放在涂布好的培养皿上，每个培养皿上4个；28℃培养24 h，观察实验结果。

表 2 不同浓度梯度的防腐剂溶液的配置试剂梯度空白(g/L) 对羟基苯甲酸乙酯
钠(g/L) EDTA-2Na(g/L) 注射用青霉素钠(g/L)A 0.0 0.160 0.1120 0.0960
B 0.0 0.032 0.0224 0.0192
C 0.0 0.016 0.0112 0.0096
D 0.0
0.008 0.0056 0.0048 E 0.0 0.004 0.0028 0.0024 F 0.0 0.002
0.0014 0.0012
1.2.3 氯化钠水溶液直流电电解液抑菌效果的初步探索
菌种 10074、20074、02、016、09、013、03、混合汁按1%接种到300 mL的43号液体培养基中，恒温培养振荡器中(28℃，200 r/min)培养24 h；将43号固体培养基倾倒于直径为10 cm的培养皿中；通直流电源，将7%NaCl溶液电解3 min，均匀将电解液分成3份，分别延迟1、3、8 min作为抑菌剂，无菌水做空白；后续实验步骤同1.2.2所述。

1.2.4 常用食品防腐剂、天然食品防腐剂及其它试剂抑菌效果的深入探索
混合汁按1.2.2的步骤对常用食品防腐剂、天然食品防腐剂及其它试剂的抑菌效果进行再次深入探索，观察实验结果。

1.2.5 氯化钠水溶液直流电电解液抑菌效果的深入探索
混合汁按1 %接种到300 mL的43号液体培养基中，恒温培养振荡器中(28℃，200 r/min)培养24 h；将43号固体培养基倾倒于直径为10 cm培养皿中；通直
流电源，电流为21.8 A，将不同浓度(1%、7%、13%、19%)的NaCl溶液电解3 min，均匀将电解液分成6份，分别延迟4、7、10、13、15、20 min作为抑菌剂，相应浓度的非电解液做空白；后续步骤同1.2.2所述。

2 试验结果与分析
2.1 常用食品防腐剂抑菌效果的初步探索
常用食品防腐剂抑菌浓度如表3所示。

山梨酸钾抑菌效果不稳定，而且02、混合
汁未出现预期的抑菌效果；曲酸对各个菌株的抑菌效果都极不稳定，并且对20074、03、013、09这4个菌株没有抑菌作用。

因此不选用山梨酸钾和曲酸为
继续研究对象。

苯甲酸钠和对羟基苯甲酸乙酯钠的抑菌效果都相对比较稳定，抑菌浓度分别为0.1 g/L和0.0016 g/L。

鉴于生产应用中尽可能少量地加入辅助试剂，因此将对羟基苯甲酸乙酯钠作为继续研究对象进行更深入的研究。

表3 常用食品防腐剂对不同菌株的抑菌浓度注：“-”表示无抑菌效果。

试剂菌株苯甲酸钠(g/L)山梨酸钾(g/L)对羟基苯甲酸乙酯钠(g/L)曲酸(g/L)甜茶多酚(g/L)壳
聚糖(g/L)乳酸链球菌素(g/L)10074 0.1 1.25 0.0160 0.5 0.51 0.1 1.5 20074 0.1 1.25 0.0016 - 5.1 0.1 -02 0.1 - 0.0016 5.0 0.51 1.0 -03 0.1 0.125 0.0016 - 0.51 0.1 0.15 013 0.1 0.125 0.0016 - 0.51 0.1 1.5 06 0.1 12.5 0.0016 50.0 5.1 - 0.015 09 0.1 1.25 0.0016 - 5.1 0.1 -016 0.1 1.25 0.0016 50.0 0.51 0.1 1.5混合汁0.1 - - 0.5 0.51 0.1 -
2.2 天然食品防腐剂抑菌效果的初步探索
甜茶多酚、壳聚糖和乳酸链球菌素的抑菌效果（表 3）稳定性差。

其中，甜茶多酚的最低抑菌浓度变化较大且用量过大；壳聚糖对 06没有抑菌效果；乳酸链球菌素对20074、02、09、混合汁都没有抑菌效果，对其他菌株的抑菌效果也很不稳定。

因此不选用天然防腐剂作为继续研究对象。

2.3 其它试剂抑菌效果的初步探索
其它试剂抑菌浓度如表4所示。

实验结果表明，EDTA-2Na对试验菌株有比较好
而稳定的抑菌效果，抑菌浓度保持在0.0112 g/L；氨苄青霉素对20074无抑菌作用且抑菌效果不稳定；注射用青霉素钠对所有菌株都有抑菌效果，且注射用青霉素的抗菌效果比较稳定，抑菌浓度较低。

因此，选用EDTA-2Na和注射用青霉素钠
作为继续研究对象。

2.4 氯化钠溶液直流电电解液抑菌效果的初次筛选
氯化钠水溶液直流电电解液抑菌效果实验结果如表5所示，随着电解后的溶液延
迟时间的增长，抑菌效果明显增强。

其中，菌株016对电解液最敏感，易受到抑制。

混合汁中由于菌种较为复杂，抑菌效果一般。

2.5 常用食品防腐剂、天然食品防腐剂及其它试剂抑菌效果的深入探索
对羟基苯甲酸乙酯钠和注射用青霉素钠的最低抑菌浓度与初次筛选浓度相同，分别是 0.0016、0.0096 g/L。

EDTA-2Na的抑菌浓度则有所降低(0.0056 g/L)。

这3
种抑菌剂均可作为以后的实验依据。

表4 其他试剂对不同菌株的抑菌浓度注：“-”无抑菌效果。

试剂菌株 EDTA-
2Na(g/L) 氨苄青霉素(g/L) 注射用青霉素(g/L)10074 0.0112 0.0005
0.0096 20074 0.0112 - 0.0096 02 0.0112 0.0005 0.0096 03 0.0112 0.005 0.0096 013 0.0112 0.0005 0.0096 06 0.0112 0.05 0.0096 09 0.0112 0.005 0.0096 016 0.0112 0.005 0.0096混合汁 - 0.05 0.0096 表5 电解水抑菌试验初期结果注：“+++”抑菌效果很好；“++”抑菌效果较好；“+”抑菌效果一般；“-”没有抑菌效果延迟时间菌株 1 min 3 min 8 min 10074 - + ++20074 - - +02 - - +03 - + +013 - - +06 - + ++09 - - +016 + ++ +++混合汁 - - +
表6 电解水抑菌试验终期结果注：“+++”抑菌效果很好；“++”抑菌效果较好；
“+”抑菌效果一般；“-”没有抑菌效果延迟时间浓度(%) 空白 4 min 7 min 10 min 13 min 15 min 20 min 1 - + + - - - -7 - ++ ++ ++ ++ ++ ++13 + + ++ ++ +++ + ++19 + + + + + ++
++
2.6 氯化钠水溶液直流电电解液抑菌效果的深入探索
氯化钠水溶液直流电电解液抑菌试验终期结果如表6所示，抑菌效果与盐浓度的
大小以及延迟时间有关。

溶液在较低浓度(1%、7%)时，空白溶液（未电解）并没有抑菌作用，但是在较高浓度(13%、19%)时有抑菌作用，说明高盐溶液具有杀菌作用。

1%的氯化钠溶液电解后随着延迟时间的增加，在4、7 min后都出现抑菌
作用，但是延迟时间继续增大则无抑菌效果；7%氯化钠溶液与13%的氯化钠溶液电解以后的抑菌效果相比，7%的抑菌作用稳定且好于13%，这时的溶液以NaCl
电解产生的HClO以及水解产生的H2O2协同作用抑菌；19%的盐溶液电解前后
的抑菌作用都很显著，很显然是高盐溶液杀菌作用以及NaCl电解产生的HClO起主要抑菌作用。

因此，质量浓度为7%左右的盐溶液配合低压电解的抑菌作用最显著。

3 结论
根据试验结果以及文献资料对比表明，食品常用防腐剂（苯甲酸钠、山梨酸钾、对羟基苯甲酸乙酯钠、曲酸）和天然食品防腐剂（甜茶多酚(植物源)、壳聚糖(动物源)、乳酸链球菌素(微生物源)），以及其它的3种试剂（EDTA-2Na、氨苄青霉素、注射用青霉素钠）中，对羟基苯甲酸乙酯钠、注射用青霉素钠和EDTA-2Na
都是能有效抑制甘蔗压榨过程中危害最严重的明串珠菌类微生物的试剂，最低有效抑菌浓度分别为0.0016、0.0096、0.0056 g/L。

氯化钠水溶液在20 V直流电压电解的抑菌效果与盐浓度的大小以及延迟时间有关，主要以氯化钠电解产生的HClO，水电解产生的H2O2以及高盐渗透作用协同抑
菌。

7%、13%的氯化钠溶液电解以后随着延迟时间的增加抑菌作用逐渐增强，但
是7%的抑菌作用稳定且较好于13%，这时的溶液以氯化钠电解产生的HClO以
及水解产生的H2O2共同作用抑菌。

因此，7%左右的盐溶液配合低压电解的抑菌作用最显著。

由以上实验结果可知，对羟基苯甲酸乙酯钠、注射用青霉素钠和EDTA-2Na对甘
蔗压榨过程中危害最严重的明串珠菌类微生物的抑制作用显著，可用于微生物大量存在的甘蔗压榨阶段来抑制有害菌的繁殖。

但必须定时对蔗汁的质量进行检测，随着蔗汁中微生物含量的变化而调整杀菌剂的使用量，以期达到最佳灭菌效果。

参考文献
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