生物防腐剂的应用和发展趋势

生物防腐剂的应用和发展趋势

摘要：生物防腐剂是一类新型的安全高效的天然防腐剂，现在生物防腐剂已成为防腐剂发展的必然趋势。本文介绍了目前的几种常用的生物防腐剂在食品工业中的应用，并就关于现在国内外一些新型生物防腐剂应用的发展趋势作一展望。

关键词：生物防腐剂，乳酸链球菌肽，曲酸，应用，发展趋势

前言：

在食品工业中，各种食品的防腐保鲜是一个非常重要的问题。据估计，全世界每年约10％～20%的食品由于腐败而废弃，造成巨大的资源浪费和经济损失。过去人们常常利用加入化学防腐剂的方法来延长食品的保藏期，但化学防腐剂添加过量可能会致癌，对人体健康和生态环境都会产生不利的影响。随着人们生活水平的提高，健康食品、绿色食品越来越受到欢迎。利用安全的、高效的生物防腐剂代替化学防腐剂已成为一种趋势。

1.目前常用的生物防腐剂及其应用

1.1 溶菌酶类（lytic enzymes）

溶菌酶又称胞壁质酶或N-乙酰胞质聚糖水解酶，广泛存在于哺乳动物乳汁、体液、禽类的蛋白及部分植物、微生物体内。溶菌酶是一种碱性球蛋白，易溶于水，不溶于丙酮、乙醚，作用的最适温度为45~50℃。溶菌酶可分为以下几类：（1）葡聚糖型：可降解酵母、霉菌细胞壁组成物质葡聚糖，常用于澄清啤酒、酵母、白酒；（2）壳多糖型：分解霉菌细胞壁成分；（3）甘露聚糖型：分解酵母细胞壁。溶菌酶具有较广的抗菌谱，对革兰氏阳性菌、真菌具有较好的抑制效果，对革兰氏阴性菌的抑制作用相对较差。溶菌酶具有分解细菌细胞壁中肽聚糖的特殊作用，溶菌酶水解球菌细胞壁的作用点是N-乙配胞壁酸(NAM)与N-乙酰葡萄糖胺(NAG)之间的糖键，重新构成一种多糖。这种多糖是细菌细胞壁的主要成分，它经过溶菌酶的作用后，使细胞因渗透压不平衡引起破裂，从而导致菌体细胞溶解，起到杀灭作用[2]。溶菌酶是一种无毒蛋白质，能选择性地分解微生物的细胞壁，抑制微生物的繁殖，作为天然防腐剂用于低度酒、香肠、奶油、糕点、干酪等食品中。有研究表明，添加20mg/kg于低度酒中，可防止产酸菌的生长。

1.2 乳酸链球菌肽(Nisin)

Nisin对许多革兰氏阳性菌，特别是对产孢子的革兰氏阳性菌有很强的抑制作用，且对人体安全无毒，因此在食品工业中的应用前景看好

Nisin分子的物理化学性质及它的毒理代谢和生理功能不仅使它适合用作食品防腐剂，而且在口腔保健、兽医和药用领域具有潜力。以Nisin为主要成分的

口腔漱口液能有效的抑制引起口腔疾病的乳酸菌，可以预防牙齿炎。Nisin在医药方面可用来治疗胃溃疡，其病原菌为幽门螺杆菌，这种细菌对Nisin的敏感，因此可用来有效地治疗胃溃疡，而且可被消化道中的酶降解，避免对肠道微生物带来有害的作用和获得抗药性的危险。

Nisin在乳品业、酿造业、制药业等工业中的应用已充分展示了其作为生物防腐剂的作用。我国是乳酸菌资源丰富的国家，但对Nisin的研究还是处于初级阶段，这也正是给予生产研发工作者的机遇和挑战，大力进行乳酸菌素的基础研究和开发应用，利用当今先进的生物技术（如蛋白质工程、基因工程、细胞工程等）开发新的优良工程菌株。通过对Nisin的性质以及作用机理的进一步研究，加之与食品高新技术的结合，使其作为天然生物防腐剂的应用更加广泛。

1.3 酸（Kojid acid）

曲酸的发酵和生理生化研究从20世纪30年代开始，但对其研究进展一直比较缓慢。90年代以来，曲酸的应用研究取得越来越多的成绩，特别是发现曲酸能有效抑制多酚氧化酶的活力，可用于化妆品增白因子和果蔬食品防腐保鲜等，因此曲酸产品重新引起人们的兴趣。

在应用方面，日本的三省公司已将曲酸大量用于消炎与止痛剂的生产中，国内有厂家利用日本进口曲酸生产头孢类抗生素。现在国外体系大型的生物技术公司已将曲酸曲霉的应用瞄向有较大使用量的食品添加剂方面，例如防止虾蟹等外壳变黑，切花保鲜，肉食制品护色等。据报道，日本政府已经批准曲酸与其它有机酸如柠檬酸、抗坏血酸混合用于控制多酚氧化酶所引起的食品酶促褐变，国内一些学者也正在进行曲酸在果蔬保鲜方面的研究。

1.4 纳它霉素（Natamycin）

纳它霉素（Natamycin）也称游链霉素（Pimaricin），是一种重要的多烯类抗菌素，该抗菌素是一种很强的抗真菌试剂，能有效地抑制酵母菌和霉菌的生长，阻止丝状真菌中黄曲霉毒素的形成。由于它溶解度低，只能停留在食品表面，因而特别适合用于表面处理，纳它霉素不会干扰其它食品组分，也不会带来异味，可应用于干酪皮、肉制品及焙烤食品表面及饮料、水果、调味酱等。而且，由于纳它霉素对细菌没有作用，因而不会影响干酪和干酪制品的熟化。

1.5 红曲

红曲是以大米为主要原料，经红曲霉(Monascus)发酵而制成的一种紫红色米曲。红曲在我国食品及药物上的应用已有近千年，它是祖国宝贵的科学遗产。红曲色素对肉毒梭状芽孢杆菌的营养体细胞壁产生裂痕，使细胞破裂。1600g/Kg 的红曲色素在抑制肉毒梭状芽孢杆菌上生长能代替110g/kg亚硝酸钠，用于火腿肠生产的发色工艺中，不仅能达到用亚硝酸钠制作的颜色，对肉毒梭状芽孢杆菌还有抑制作用。还有学者就红曲色素对微生物的抑菌作用进行研究，结果发现红曲色素对枯草芽胞杆菌、金黄色葡萄球菌具有较强的抑制作用。以上试验证明红

曲霉在其生长代谢过程中能产生具有广谱杀菌和抑菌作用的生理活性物质。

1.6 其它

目前已有相关报道的生物防腐剂还有枯草菌素（Subtilin）、泰乐菌素（Tylosin）等，枯草菌素由枯草芽孢杆菌的一些菌株在合适的条件下产生，对革兰氏阳性菌有较高的抑菌效果，对酸稳定耐热性强，可耐121℃，30～60min的加热条件，而且生产比Nisin容易，可以用淀粉作为营养源，有很强的抗不良环境的能力，因此在食品上具有较好的应用前景，但目前在国内尚无生产，也无使用及相关规定。泰乐菌素对革兰氏阳性菌有强烈的抗菌效果，但在安全性方面还有一定的问题，目前只有用于罐头食品的报道，但还需进一步的研究。

2.展望

食品的防腐保鲜是食品工业的一个很重要的组成部分。我国现已批准使用的防腐剂有三十多种，除乳酸链球菌肽和纳它霉素外，其余均为化学防腐剂。绝大多数的化学防腐剂，往往在安全性方面存在一定的问题，因此，生物防腐剂是食品添加剂中一个十分重要的、亟待研究和开发的领域。

生物防腐剂固然有抑菌谱较窄、成本比较高的缺陷，但是其作用条件温和会极大地保存食品的营养成分，并且在使用过程中安全、高效、无毒。虽然在短时期内还不能完全替代化学防腐剂，但是随着人们健康意识的提高，生物防腐剂取代化学合成防腐剂将会是一种必然趋势，其势必在食品工业中发挥重要的作用。