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响应面法优化防腐剂在腌制大头菜中
抑制腐败微生物的效果
王征征，陈泽平，刘艳全，李明元，李玉锋*
( 西华大学食品与生物工程学院，四川成都 610039)
收稿日期:2015－12－25
作者简介:王征征( 1992－ ) ，女，硕士研究生，研究方向:食品生物技术，E－mail: 4163383@ qq.com。
* 通讯作者:李玉锋( 1965－ ) ，男，博士，教授，研究方向:食品生物技术，E－mail: 907493056@ qq.com。
摘 要:微生物的繁殖是导致袋装腌制蔬菜腐败变质的根本原因，为了延长食品的保存期和货架期，对防腐剂进行筛
选和优化，研究了防腐剂对腌制大头菜中腐败微生物的抑制效果。以腌制大头菜中筛选得到的芽孢杆菌 ( Bacillus
sp.) 、枯草芽孢杆菌( Bacillus stubtilitus) 、巨大芽孢杆菌( Bacillus megaterium) 、产硫芽孢杆菌( Bacillus boroniphilus) 、球
形赖氨酸芽孢杆菌( Lysinibacillus sphaericus) 、近邹褶念珠菌( Candida pararugos) 、酵母类念珠菌( Candida zemplinina)为研
究对象，考察了苯甲酸钠、脱氢乙酸钠、山梨酸钾、亚硫酸钠、乙二胺四乙酸( EDTA)对以上腐败菌的抑制作用。在此基础
上，探讨了防腐剂复配对大头菜中腐败菌的抑制效果。结果表明，苯甲酸钠、脱氢乙酸钠、EDTA 对腌制大头菜中腐败菌
有明显的抑制作用。响应面优化得到复合防腐剂最佳配方为苯甲酸钠 0.5 g /L，脱氢乙酸钠 0.2 g /L，EDTA0.2 g /L。在该
复配条件下对于实验中抗性较强的菌株 Bacillus sp.、Lysinibacillus sphaericus有良好的抑制效果，抑制率都在 99%以上。
关键词:腌制大头菜，防腐剂，腐败微生物，抑制效果，响应面优化
Study on the inhibitory effects of preservatives on spoilage
microorganisms in salted turnip using response surface methodology
WANG Zheng－zheng，CHEN Ze－ping，LIU Yan－quan，LI Ming－yuan，LI Yu－feng*
( College of Food and Biological Engineering，Xihua University，Chengdu 610039，China)
Abstract: The reproduction of microorganisms is the main cause of spoilage of bagged pickled vegetables.In order
to preserve and extend the shelf life of food，screening and optimization of preservatives，studied on the inhibitory
effect of preservatives on spoilage microorganisms in salted turnip.Seven spoilage microbes，Bacillus sp.，Bacillus
stubtilitus，Bacillus megaterium，Bacillus boroniphilus，Lysinibacillus sphaericus，Candida pararugos，and Candida
zemplinina，separated from pickled rutabaga were used as objective strains.The antibacterial effects of sodium
benzoate，sodium dehydroacetate，potassium sorbate，sodium sulfite，and EDTA on the strains were
investigated.Then，the synergistic effects of the preservatives were studied.The results showed that sodium
benzoate，sodium dehydroacetate，and EDTA exhibit significant inhibitory actions on the main spoilage microbes in
rutabaga.Moreover，a compound preservative was optimized to be 0.5 g /L sodium benzoate，0.2 g /L sodium
dehydroacetate，and EDTA 0.2 g /L through response surface optimization.This compound preservative exhibited
an excellent suppression effect on two strains of bacteria separated from pickled rutabaga.The suppression rate
could reach up to 99% .
Key words: pickled rutabaga; preservative; spoilage microbe; antibacterial effect; response surface optimization
中图分类号:TS255.36 文献标识码:A 文 章 编 号:1002－0306(2016)14－0291－07
doi:10． 13386 / j． issn1002 － 0306． 2016． 14． 050
我国腌制菜距今有 3000 多年历史，起源于周
朝［1］。在我国居民餐桌上，腌制蔬菜是常见的佐餐食
品，市场销售的主要形式是袋装产品［2］。腌制蔬菜中
腐败微生物的快速增长使产品质量下降、变劣、腐
败。目前蔬菜腌制品向着低盐、增酸、适甜方向发
展，但是正是由于用盐量的下降，腌制对腐败微生物
的抑制作用降低，而带来保质期限缩短的问题［3］。酱
腌菜在加工过程中发生的各种变化以及成品的败
坏，主要是微生物的生长繁殖的结果，这些微生物主
要是霉菌、酵母菌和其它细菌［4］。
防腐剂主要作用是抑制微生物的生长繁殖，延
长食品的保存时间，抑制物质的腐败［5］。谈到防腐
剂，人们往往认为它是有害的，但研究表明防腐剂在
安全使用范围内，对人体是无毒副作用的［6］。随着食
品工业的快速发展，传统食品防腐方法已不能满足
其防腐需求［7］，人们对食品的防腐提出了更高的要
求:要求操作更简便、保质期更长、达到防腐效果的
成本更低［8］。于是，渐渐将化学产品作为防腐剂，用
292
于食品防腐中［9］。防腐剂之所以在食品行业中得到
广泛应用，是因为它能有效抑制食品中微生物的生
长繁殖所引起的腐败变质现象，从而延长食品的保
存期和货架期［10］。可以这样说，当今的食品工业是
站在食品防腐剂的肩膀上发展起来的，食品防腐剂
为当今的食品工业发展作出了巨大贡献［11］。为了保
持低盐腌制大头菜的固有品质，又能达到一定的保
存期限，针对工厂化生产中经高温水浴杀菌后的袋
装低盐腌制大头菜添加一定的防腐剂，实属必要［12］。
本实验参照食品防腐剂在腌制蔬菜中的添加法
规和标准，通过对各种防腐剂成分和质量浓度的复
合研究，利用响应面进一步优化，得到安全高效的复
合防腐剂，应用于腌制大头菜中，以延长腌制大头菜
的保质期和货架期。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
腌制大头菜 宜宾戎陈坊食品有限公司;实验
菌种 从胀袋的腌制大头菜中筛选的 7 株腐败微生
物，其中 5 株细菌 X1(Bacillus sp.)、X2(Bacillus
stubtilitus)、X3 (Bacillus megaterium)、X4 (Bacillus
boroniphilus)、X5(Lysinibacillus sphaericus)，2 株酵母
菌 Y1(Candida pararugos)、Y2(Candida zemplinina);
培养基 营养琼脂培养基(液体)、YPD 培养基(液
体);苯甲酸钠、亚硫酸钠、乙二胺四乙酸(EDTA) 天
津博迪化工股份有限公司;山梨酸钾 上海源叶生
物科技有限公司;脱氢乙酸钠 Ding Chemistry
(Shanghai)Co.，Ltd。
DＲ5000 型紫外可见分光光度计 哈希 HACH
仪器有限公司;HH－S6 型数显恒温水浴锅 郑州科
创仪器公司;ZWY－1102C 恒温培养振荡器 上海智
诚分析仪器制造有限公司;YXQ－LS－50A 立式高压
蒸汽灭菌器 上海博讯仪器有限公司;隔水式电热
恒温生长箱－ BG－ 270 杭州汇尔仪器有限公司;
IS09001 电子天平 北京赛多利斯仪器系统有限公
司;FE20－Five EasyTM pH计 梅特勒－托利多仪器科
技有限公司;SW－CJ－2F 双人双面净化工作台 苏
州净化设备有限公司;BCD－192TGN 海尔冰箱 海
尔集团有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 制备菌悬液 制备细菌菌悬液［13］:从营养琼
脂平板上挑取少量菌接入牛肉膏蛋白胨普通营养琼
脂液体培养基中，置于 37 ℃空气恒温摇床中振荡培
养 12～14 h，保存于冰箱中备用。
制备酵母菌菌悬液［14］:从平板上挑取少量菌接
入 YPD液体培养基中，置于 30 ℃空气恒温摇床中振
荡培养 16～18 h，保存于冰箱中备用。
1.2.2 评价抑菌效果的方法
1.2.2.1 绘制标准曲线 按照下述制备菌株标准曲
线的方法，测定大头菜中 7 株腐败菌 Bacillus sp.、
B.stubtilitus、B.megaterium、B.boroniphilus、L.sphaericus、
C.pararugos、C.zemplinina的标准曲线。
取 9 mL 液体培养基，接种 1 mL 各菌株的菌悬
液，对比其标准曲线，使其初始菌量与测得的最大菌
落总数一致，然后置于恒温振荡培养箱中，37 ℃下培
养 12 h(酵母菌于 30 ℃下培养 14 h)，将没有接种的
培养基作为空白对照组，相同条件下培养后于分光
光度计中 600 nm下测得其 OD值。
在无菌操作台中，将培养了 12 h 的菌悬液用空
白培养基稀释，使其浓度分别变为稀释前浓度的
5%、10%、20%、40%、60%、80%不等梯度。以相同
培养条件下但没有接种的培养液作为对照，测定稀
释后的不同浓度的菌悬液在 600 nm 下的吸光度
值［15］。同时将各稀释度的菌悬液，接种于营养琼脂固
体培养基中，在 37 ℃恒温培养箱中培养 12 h后，取出
计数。以菌悬液在 600 nm下的吸光度值为纵坐标，菌
悬液的不同稀释浓度为横坐标，绘制成标准曲线。
1.2.2.2 计算抑菌率的方法 将实验的各个菌株对比
其标准曲线进行稀释，使接种到培养基中的菌株初始
菌量为 500 CFU/mL。再添加不同浓度的防腐剂到此
培养基中，放在恒温振荡培养箱中，设置37 ℃培养
12 h(两株酵母菌 C.pararugos、C. zemplinina 置于恒温
培养箱中 30 ℃下培养 14 h)，然后于 600 nm下测定其
OD值。将接种菌株但不加防腐剂的培养基作为空白
对照组，相同条件下培养，然后在 600 nm下测定其 OD
值。每个处理重复三次，最后结果取其平均值。
抑菌率(%)=对照组的吸光度－添加防腐剂组
的吸光度 /对照组的吸光度 × 100
1.2.3 单一防腐剂对大头菜中腐败菌抑制效果研究
根据 GB2760－2011《食品添加剂使用安全卫生标
准》和文献的记录结果［16］，选择苯甲酸钠、脱氢乙酸
钠、EDTA、山梨酸钾、亚硫酸钠作为防腐剂，对选取
的实验菌株进行抑菌实验。苯甲酸钠实验浓度分别
取:0、0.15、0.03、0.45 g /L、0.06、0.09、0.12 g /L;脱氢乙
酸钠实验浓度分别取:0、0.05、0.1、0.15、0.2、0.3、
0.4 g /L;EDTA 实验浓度分别取:0、0.05、0.1、0.2、
0.25 g /L;山梨酸钾实验浓度分别取:0、0.1、0.2、0.3、
0.4、0.5、0.6、0.7g /L;亚硫酸钠实验浓度分别取:0、
0.05、0.1、0.2、0.25 g /L，用实验中得出的抑菌率来表
示防腐剂的抑制效果。
1.2.4 响应面实验设计复合防腐剂对大头菜中腐败
菌抑制作用研究 用 Design－Expert.V 8.0.5b 软件中
Box－Behnken法则进行响应面实验设计［17－19］。
表 1 复合防腐剂响应面实验因素和水平
Table 1 Ｒesponse surface test factors
and levels of composite preservatives
水平
因素
A苯甲酸钠
(g /L)
B脱氢乙酸钠
(g /L)
C EDTA
(g /L)
－ 1 0.20 0.10 0.15
0 0.40 0.20 0.20
1 0.60 0.30 0.25
根据单因素实验结果，选择苯甲酸钠、脱氢乙酸
钠、EDTA三个因素为实验因子，实验菌的抑菌率为响
应值，采取响应面设计，优化出最佳的对实验菌的抑菌
效果。复合防腐剂响应面实验因素和水平取值见表
1。菌种培养基以普通营养琼脂液体培养基为标准，装
293
液在试管中，装液量为 10 mL。置于 37 ℃恒温空气摇
床中恒温培养 12 h 后，再于 600 nm 分光光度计下测
定其吸光度［20］，通过其菌种数量并计算 7 株腐败菌
Bacillus sp.、B. stubtilitus、B.megaterium、B.boroniphilus、
L.sphaericus、C.pararugos、C.zemplinina的抑制率。
1.2.5 验证实验 将实验所得出的复合防腐剂配备
方案，按照具体的防腐剂添加量，添加到袋装腌制大
头菜中，以不添加防腐剂的袋装腌制大头菜作为空
白对照组，常温下放置 30 d，对其进行感官评价［21］。
2 结果与讨论
2.1 腐败菌吸光度－菌落数标准曲线
对刚生产的未添加任何防腐剂的真空包装低盐
腌制大头菜菌落总数进行测定。10 －1稀释度的计数
结果如表 2 所示。
表 2 真空包装低盐腌制大头菜初始菌落总数测定结果
Table 2 The determination results of vacuum packaging of
low salt pickled turnip initial colony total
样品形状 丝状 片状 条状
计数结果(CFU /mL) 10～20 20～30 20～50
取 7 株腐败菌菌悬液接种量 1 mL，测定其菌落
总数。Bacillus sp.未稀释菌悬液在 10 －3梯度上菌落
数为 67 CFU /mL;B.stubtilitus未稀释菌悬液在 10 －4梯
度上菌落数为 228 CFU /mL;B.megaterium 未稀释菌
悬液在 10 －4 梯度上菌落数为 30 CFU /mL;B.
boroniphilus 未稀释菌悬液在 10 －3梯度上菌落数为
81 CFU /mL;L.sphaericus未稀释菌悬液在 10 －6梯度上
菌落数为 114 CFU /mL;C.pararugos 未稀释菌悬液在
10 －8梯度上菌落数为 240 CFU /mL;C.zemplinina 未稀
释菌悬液在 10 －8梯度上菌落数为 180 CFU /mL。
由实验结果得出 7 株腐败菌的标准曲线。以 7
株腐败菌在 600 nm 下的吸光度为纵坐标，菌悬液的
稀释浓度为横坐标绘制标准曲线，见表 3。
表 3 7 株腐败菌标准曲线的线性回归方程
Table 3 The linear regression equation of
the standard curve of seven strains of spoilage bacteria
腐败菌菌株 线性回归方程 Ｒ2
B.sp. y = 0.9136x + 0.0190 0.9967
B.stubtilitus y = 1.1311x + 0.0546 0.9941
B.megaterium y = 1.8613x + 0.0764 0.9982
B.boroniphilus y = 0.5094x + 0.0028 0.9997
L.sphaericus y = 1.2578x + 0.0557 0.9916
C.pararugos y = 0.4148x + 0.0470 0.9950
C.zemplinina y = 4.7800x + 0.1065 0.9935
2.2 单一防腐剂对腐败菌抑制实验
2.2.1 苯甲酸钠浓度对实验腐败菌抑制效果的影响
苯甲酸钠对所示的 7 种腐败菌均有较好的抑制效
果。如图 1 所示，苯甲酸钠浓度为 0.3 g /L 时，其对
B.sp.、B.stubtilitus、B.megaterium、B.boroniphilus 的抑制
率均在 40%以上。当苯甲酸钠的浓度达到 0.3 g /L
时，B.sp.、B.stubtilitus、B.megaterium、B.boroniphilus、C.
zemplinina 的 抑 制 率 分 别 为 98.86%、96.12%、
91.98%、61.93%、45.03%。但是苯甲酸钠对 L.
sphaericus、C.pararugos的抑制效果相对较弱。苯甲酸
钠浓度为 0.3 g /L时，L.sphaericus、C.pararugos 的抑制
率分别为 18.70%、16.02%。当苯甲酸钠浓度达到最
大 1.2 g /L时，其对 L.sphaericus、C.pararugos两种腐败
菌的抑制率能达到 59.26%、58.46%。由此可知，苯
甲酸钠对本实验的多数菌株均有很好的抑制效果，
所以本实验可考虑选择苯甲酸钠作为复合防腐剂的
成分。综合考虑以上因素最终确定苯甲酸钠添加量
为 0.35～0.45 g /L。
图 1 不同浓度苯甲酸钠对腐败菌的抑制效果
Fig.1 Inhibition effect of sodium benzoate on spoilage bacteria
2.2.2 脱氢乙酸钠浓度对实验腐败菌抑制效果的影
响 脱氢乙酸钠对所示 7 种腐败菌均有较好的抑制
效果。如图 2 所示，随着脱氢乙酸钠浓度的增加，其
对腐败菌的抑制效果也越来越明显。其中当脱氢乙
酸钠浓度为 0.15 g /L 时，C.pararugos、B.boroniphilus、
C.zemplinina、B.megaterium、B.stubtilitus 的抑制率都达
到 80% 以上，抑制率分别为:90.63%、88.64%、
87.37%、87%、83.09%。当脱氢乙酸钠浓度再增加到
0.2 g /L时，除 L.sphaericus外，其余 6 株菌的抑制率都
达到了 90%以上，对抗性相对较强的 B.sp.的抑制率
也能达到 99.90%，此时只有 L.sphaericus 相对抑制率
较低。可见，脱氢乙酸钠对 L. sphaericus 的抑制效果
相对较低，但当脱氢乙酸钠浓度增加到 0.4 g /L 时，
L.sphaericus 的抑制率也能达到 99.05%。所以，脱氢
乙酸钠对 L. sphaericus 的抑制效果相对较差，而对其
他菌株有较好的抑制效果。这可能是由于脱氢乙酸
钠作用于腐败菌的细胞膜上，让细菌胞内蛋白质变
性，从而实现抑制或直接杀死腐败菌，所以增大它的
用量，抑制效果越来越强。因此，综合考虑最终确定
脱氢乙酸钠的添加量为 0.15～0.25 g /L。
2.2.3 EDTA浓度对实验腐败菌抑制效果的影响
EDTA对实验腐败菌的抑制效果如图 3 所示。当
EDTA浓度达到 0.1 g /L 时，对B.sp.的抑制率达到了
66.08%，所以 EDTA 对 B.sp.有较好的抑制效果。随
着防腐剂浓度的增加，对 B. sp. 抑制效果也逐渐增
强，当 EDTA达到最大浓度0.25 g /L时，其抑制率达
到 85.37%。对于其他几株菌来说，随着 EDTA 浓度
的增加，对其的抑制率也有明显提高的效果。当
EDTA的浓度达到最大浓度 0.25 g /L时，其对菌株 L.
sphaericus的抑制率也能达到 51.68%。所以，EDTA
可被选作为复合防腐剂的成分，综合考虑最终确定
EDTA的添加量为 0.15～0.25 g /L。
294
图 2 不同浓度脱氢乙酸钠对腐败菌的抑制效果
Fig.2 The inhibitory effect of different concentration of
sodium dehydroacetate on spoilage bacteria
图 3 不同浓度 EDTA对腐败菌的抑制效果
Fig.3 Inhibitory effect of different concentrations of
EDTA on spoilage bacteria
2.2.4 山梨酸钾浓度对实验腐败菌抑制效果的影
响 山梨酸钾对所示 7 种腐败菌的抑制效果差别较
大。由图 4 可知，随着山梨酸钾浓度的逐渐增大，对
各腐 败 菌 的 抑 制 效 果 也 逐 渐 增 强。其 中 对
B.boroniphilus、C. zemplinina 的抑制效果最佳，当山梨
酸钾的浓度达到 0.4 g /L及以上时，基本可以完全抑
制这两种菌株，但是对于 B.sp.、L.sphaericus 的抑制效
果还是较差。当所示山梨酸钾浓度达到最大 0.7 g /L
时，对 B. sp.、L. sphaericus 的抑制率分别才 46.60%、
29.39%。因此可以得出，山梨酸钾对这几株腐败菌的
抑制作用不强，必须要在其最大实验浓度下才能基
本抑制本实验中的腐败菌，且对于腐败菌 B. Sp、
L.Sphaericus的抑制效果尤为不佳，所以此响应面优化
实验将不考虑把山梨酸钾作为复配成分。
图 4 不同浓度山梨酸钾对腐败菌的抑制效果
Fig.4 Inhibitory effect of different concentrations of
potassium on the inhibition of spoilage bacteria
2.2.5 亚硫酸钠浓度对实验腐败菌抑制效果的影
响 由图 5 可知，亚硫酸钠对本实验的几株防腐剂
的抑制效果均不明显。当亚硫酸钠达到最大浓度
0.2 g /L时，对 B.sp.最好的抑制率也才 28.8%，不超过
30%，几乎可认为亚硫酸钠对其没有起到抑制作用，
达不到预期的抑制效果。同样，亚硫酸钠对其他菌
株的也不能达到较好的抑制效果，抑制率都超不过
30%。即使当亚硫酸钠达到最大浓度 0.2 g /L 时，
C.zemplinina的抑制率才 6.73%。由此可得出，本实验
可完全不用考虑亚硫酸钠作为复合防腐剂的成分。
图 5 不同浓度亚硫酸钠对腐败菌的抑制效果
Fig.5 The inhibitory effect of different concentration of
sodium sulfite on spoilage bacteria
2.3 针对抗性较强菌株优化复合防腐剂最佳配方的
响应面实验结果分析
2.3.1 回归模型的建立及方差分析 由单因素实验
结果可看出，L.sphaericus、B.sp.对防腐剂的抗性较强，
上述实验结果又确定了复合防腐剂的成分，即苯甲
酸钠、脱氢乙酸钠和 EDTA。所以在此基础上依据
Box－Behnken实验设计原理，选用对此两株菌的抑制
率作为响应面优化的评价标准。然后对此响应面优
化实验的结果进行分析，结果见表 4。
表 4 响应面分析实验结果
Table 4 Ｒesponse surface analysis test results
实验号 A B C
Y1:对 L.sphaericus
抑制率
(%)
Y2:对 B.sp.
抑制率
(%)
1 0 － 1 1 72.59 99.87
2 0 － 1 － 1 61.47 99.51
3 0 0 0 98.02 99.88
4 0 0 0 99.89 99.79
5 0 0 0 99.88 99.86
6 － 1 0 － 1 78.48 97.73
7 1 0 － 1 79.44 99.22
8 0 1 1 99.91 99.92
9 － 1 1 0 98.56 97.93
10 0 0 0 99.87 99.88
11 1 1 0 92.38 99.63
12 0 0 0 99.85 99.87
13 － 1 0 1 93.62 97.99
14 0 1 － 1 87.98 99.53
15 1 － 1 0 67.93 99.77
16 1 0 1 87.85 99.88
17 － 1 － 1 0 67.36 97.81
295
表 5 响应面实验回归模型方差分析
Table 5 Ｒesponse surface regression model analysis of variance
响应值 方差来源 平方和 自由度 均方 F值 p值 显著性
对 L.sphaericus抑制率
总模型 2892.12 9 321.35 687.57 ＜ 0.0001 ＊＊
A 13.57 1 13.57 29.04 0.0010 ＊＊
B 1498.23 1 1498.23 3205.68 ＜ 0.0001 ＊＊
C 271.45 1 271.45 580.79 ＜ 0.0001 ＊＊
AB 11.39 1 11.39 24.37 0.0017 ＊＊
AC 11.32 1 11.32 24.23 0.0017 ＊＊
BC 0.16 1 0.16 0.35 0.5722
A2 194.25 1 194.25 415.63 ＜ 0.0001 ＊＊
B2 523.67 1 523.67 1120.47 ＜ 0.0001 ＊＊
C2 260.27 1 260.27 556.89 ＜ 0.0001 ＊＊
剩余项 3.27 7 0.47
失拟项 0.53 3 0.18 0.26 0.8546 不显著
纯误差 2.75 4 0.69
总误差 2895.39 16
相关系数 Ｒ2 0.9989
Ｒ2Adj 0.9974
对 B.sp.抑制率
总模型 62.42 9 6.94 29.69 ＜ 0.0001 ＊＊
A 4.19 1 4.19 17.94 0.0039 ＊＊
B 12.85 1 12.85 55.02 0.0001 ＊＊
C 0.13 1 0.13 0.57 0.4757
AB 2.36 1 2.36 10.09 0.0156 *
AC 0.76 1 0.76 3.24 0.1149
BC 0.17 1 0.17 0.74 0.4190
A2 8.51 1 8.51 36.42 0.0005 ＊＊
B2 23.93 1 23.93 102.45 ＜ 0.0001 ＊＊
C2 5.63 1 5.63 54.11 0.0017 ＊＊
剩余项 1.64 7 0.23
失拟项 0.79 3 0.26 1.25 0.4016 不显著
纯误差 0.84 4 0.21
总误差 64.06 16
相关系数 Ｒ2 0.9745
Ｒ2Adj 0.9417
注:＊＊表示影响极显著(p ＜ 0.01);* 表示影响显著(p ＜ 0.05)。
利用 Design－Expert.V 8.0.5b 软件对实验数据进
行多元回归拟合，三个因素经过回归拟合分别得到
以对 L.sphaericus抑制率(Y1)及对 B. sp.抑制率(Y2)
为目标函数的二次回归方程:
Y1 = 99.50 － 1.30A + 13.68B + 5.83C － 1.69AB －
1.68AC +0.20BC－6.79A2－11.15B2－7.86C2
Y2 = 99.65 + 0.72A + 1.27B － 0.13C + 0.77AB +
0.44AC－0.21BC－1.42A2－2.38B2－0.16C2
由表 5 回归模型方差分析可知，回归模型 p值均
小于 0.0001，达到了极显著水平，说明该模型显著回
归，方程能够正确反映 L. sphaericus 和 B. sp.的抑制率
与各因素之间的关系。模型的失拟项 p 值分别为
0.8546 和 0.4016，均大于 0.05，差异不显著，说明回归
模型与实际实验拟合较好，实验误差小，可用于模型
分析。相关系数 Ｒ2 分别为 0.9989 及 0.9745，表明采
用响应面法设计所得的回归模型有效，适用于此复
合防腐剂对腌制大头菜中腐败微生物的抑制作用研
究实验的理论预测。以对 L.sphaericus抑制率(Y1)为
响应值的模型中，A、B、C、AB、AC、A2、B2 及 C2 的 p
值小于 0.01，表明影响极显著;以对 B.sp.抑制率(Y2)
为响应值的模型中，A、B、A2、B2 及 C2 的 p 值小于
0.01，表明影响极显著。
2.3.2 响应面分析 响应面图能够直观地反映出各
个因素及其交互作用，利用 Design Expert 软件即可
以作出两因素交互作用的响应面图，交互作用显著
和极显著的交互性的响应面图结果见图 6～图 8。
由表 5 可知，苯甲酸钠、脱氢乙酸钠、EDTA 均为
影响 L.Sphaericus抑制率的主要因素，其中交互项显
著如图 6、图 7。从结果来看，响应值随着苯甲酸钠变
化的幅度较小，而脱氢乙酸钠和 EDTA对响应值的影
响较大。图 6 可以看出，对 L.Sphaericus 抑制率随着
脱氢乙酸钠添加量和苯甲酸钠添加量的增加呈先上
296
图 6 苯甲酸钠和脱氢乙酸钠交互作用
对 L.sphaericus抑制率的响应面图
Fig.6 The response surface of L.sphaericus inhibition
by the interaction of sodium benzoate and sodium dehydroacetate
图 7 苯甲酸钠和 EDTA交互作用
对 L.Sphaericus抑制率的响应面图
Fig.7 The response surface of L.Sphaericus inhibition
by the interaction of sodium benzoate and EDTA
升后下降的趋势;图 7 可以看出，对 L.Sphaericus 抑制
率随着苯甲酸钠添加量和 EDTA 添加量的增加呈先
上升后下降的趋势。
图 8 苯甲酸钠和脱氢乙酸钠交互作用
对 B.sp.抑制率的响应面及等高线图
Fig.8 The response surface of B.sp.inhibition
by the interaction of sodium benzoate and sodium dehydroacetate
由表 5可知，苯甲酸钠、脱氢乙酸钠为影响 B.Sp.
抑制率的主要因素，交互项显著的响应面分析如图
8。从结果来看，响应值随着苯甲酸钠变化的幅度较
小，而脱氢乙酸钠对响应值的影响较大。图 8 可以
看出，对 B.Sp.抑制率随着脱氢乙酸钠添加量和苯甲
酸钠添加量的增加呈先上升后下降的趋势。
2.3.3 响应面法分析结果 利用 Design－ Expert 软
件，通过对两个二次回归方程进行联合求解，分析可
得最优化的对抗性较强的两株菌 L.sphaericus 和B.sp.
的抑制率条件为苯甲酸钠添加量 0.47 g /L，脱氢乙酸
钠添加量 0.23 g /L，EDTA 添加量 0.20 g /L。该条件
下对 L.Sphaericus 抑制率的理论预测值为 101.23%，
对 B.Sp抑制率的理论预测值为 99.98%。
对最佳提取工艺进行验证实验，根据实际生产，
综合考虑复合防腐剂对腌制大头菜中腐败微生物抑
制作用的研究，将预测条件校正为苯甲酸钠添加量
0.50 g /L，脱氢乙酸钠添加量 0.20 g /L，EDTA 添加量
0.20 g /L。结果得出在此优化工艺条件下，对实验中
大头菜的抑菌率达到了 99%以上，与模型理论预测
值的偏差均约为 1.0%，说明该响应面回归模型具有
可行性。
2.4 验证实验结果
综合响应面结果分析，根据各因素相对实验菌
株的显著性不同。将上述复合防腐剂组合添加到腌
制大头菜中，常温下放置 30 d，对菌落总数进行计
数，空白组菌落总数为 9 × 104 CFU /mL，添加复合防
腐剂组合的菌落总数为 60 CFU /mL。对比空白组，
有很高的抑菌作用，添加该复合防腐剂对产品有很
好的保质和贮存效果。另外对两组腌制大头菜进行
感官评价，结果见表 6。
表 6 感官评价
Table 6 Sensory evaluation
感官指标 复合防腐剂添加组 空白组
色泽 红褐色，有光泽 褐色，暗淡，无光泽
滋味 无酸味，无异味，脆、嫩 有腐败酸味，变软
形态 厚薄均匀 厚薄不均
杂质 无杂质，无混浊 有明显杂质、混浊
3 结论
本实验单一防腐剂的筛选实验表明，脱氢乙酸
钠、苯甲酸钠对实验中 7 种腐败菌的抑制效果比较
明显。对于 L. sphaericus 和 B. sp.两株抗性较强的菌
株，EDTA对其抑制率尤为明显。响应面实验表明，
在防腐剂苯甲酸钠浓度为 0.5 g /L，脱氢乙酸钠浓度
为 0.2 g /L，EDTA 浓度为 0.20 g /L 的复配下，实验中
大头菜的抑菌率达到了 99%以上，有相当好的抑制
效果，且复配防腐剂各自的用量之和占其最大使用
量的比例之和小于 90%，符合 GB26687－ 2011 的要
求，达到了复配协同增效的作用。
将所筛选和响应面优化得到的复合防腐剂添加
到腌制大头菜中，常温放置 30 d，进行菌落测定和感
官评价，表明其仍然具有很好的保鲜效果，可以达到
对腌制大头菜防腐和延长食品货架期的目的。
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56－63.
( 上接第 290 页)
3 结论
在果蔬贮藏保鲜中，单一的指标并不能说明某种
保鲜方式的优劣。鲜食核桃采用地膜(对照)、Thn－PE
11、PE 30、PE 50和 Thk－PE 90包装，在(0 ±1)℃贮藏
期间，综合考虑各品质相关指标的变化，结果表明 PE
30 包装能够有效保持鲜食核桃良好的感官品质与好
果率，减缓其代谢水平，并延缓了鲜食核桃油脂的氧
化与酸败程度。
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