天然生物食品防腐剂的研究进展

的广泛关注，它是一种安全并且对食品风味、颜色以 及其它物理性质没有影响的天然产品。传统上，噬菌 体在食品工业中具有很差的形象。这是因为许多食品
工业依赖微生物的发酵来进行生产，生产过程中比较
长发酵而形成的红色米粒。由于颜色鲜红宛如朱砂，
亦称丹曲。红曲霉能在１５—４５。Ｃ下生长，最适温度为 ３２－３５℃，最适ｐＨ值为３．５—５．０，有良好的耐酸和耐 乙醇能力。能利用淀粉、糊精、麦芽糖、蜜二糖、纤 维二糖、葡萄糖、甘油、乙醇、乳酸、苹果酸、柠檬
ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｆｏｏｄ ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｖｅ ｉｓ ｆａｖｏｒｅｄ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ
ｂｙ ｐｅｏｐｌｅ
ａｓ
ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｉｔｓ ｓｕｐｅｒｉｏｒｉｔｙ．Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｓｅｖｅｒａｌ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｖｅｓ ｓｕｃｈ ￡－ｐｏｌｙｌｙｓｉｎｅ，ｎｉｓｉｎ，ｎａｔａｍｙｃｉｎ，ｐｈａｇｅ，ｎａｔｔｏ ａｎｄ ｒｅｄ ｋｏｊｉｃ
为５ ｇ／ｋｇ。 ￡－ＰＬ抑菌谱广，对于酵母属的尖锐假丝酵母
无菌罐装，贮藏温度４ ｏｃ，鲜奶的保质期最长，而且 感官质量优良。在没有温度调节条件下贮存软形干酪
时，添ＪＪＩＮｉｓｉｎ可以抑制厌氧性细菌的生长，延长产 品的贮存时间。在巴氏灭菌精制乳酪糊状食品时，添 加Ｎｉｓｉｎ可以有效地抑制Ａ、Ｂ型肉毒杆菌菌株的生 长及毒素的产生。 目前，Ｎｉｓｉｎ的应用范围在不断扩大，如肉制品、 海鲜制品、罐头及饮料。研究人员也正在开发其在医 学、造纸及食品活性包装等领域的应用，并已取得很 大进展。
Ｓｈｉｒｕ，Ｓｏｎｇ
Ｑｉｎｇｃｈａｏ，Ｔａｎ Ｚｈｉｌｅｉ）
３００４５７。Ｐ．ＲＣｈｉｎａ
Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｔｉａｎｊｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃ ａｎｄ
Ａｖｅｎｕｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ Ｅｃｏｎｏｍｉｃ－Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ａｒｅａ，Ｔ／ａｎｊ／ｎ
容易发生噬菌体感染现象。但对于广大消费者来说， 他们在日常生活中，早就接触了各种噬菌体，不存在 安全方面的风险。并且，噬菌体（弯曲杆菌噬菌体、 大肠杆菌噬菌体、李斯特氏菌噬菌体等）在食品工业
酸、等多种糖类和酸类作为碳源，能利用硝基氮、氨 基氮和有机氮，而以有机氮为最好氮源。红曲霉能自
身合成生物素、硫胺素、核黄素、麦角固醇等多种维
１４
稼塑助剂与干爆．防腐杀菌剂
专翻’
生素。红曲霉可代谢生成多种酶类，包括葡萄糖淀粉
率为重点，研究生产菌系的定向改造技术、新品酶制
酶、葡萄糖苷酶、蛋白水解酶、酯化酶等。
红曲中的抑菌物质包括红曲色素、Ｍｏｎａｓｃｉｄｉｎ Ａ、桔霉素、Ａｎｋａｌａｃｔｏｎｅ、几丁质酶、糖肽类物质。
剂开发应用技术以及优化发酵工艺技术、实时代谢流 分析技术，解决提高转化率、收率、纯度等关键技术 问题；以开发新型可发酵非粮资源为目标，以提高非
０３，Ｓ，，
分子量约为３５１０ Ｄａ。另外，其二聚体和四聚体也有
２生物食品防腐剂的研究现状
近年来，随着人们生活和消费水平的提高，食品 加工的需求也越来越向“绿色”和“天然”等方向转 变，天然食品防腐剂尤其是微生物防腐剂的研究与 应用在国外已日趋广泛。因此，世界各国政府均在快 速修改食品安全标准，提高食品安全水平。
专别
２．３纳他霉素
贾士儒，等：天然生物食品防腐剂的研究进展
１３
中的新型应用，能够证明噬菌体制剂在控制食物携带 病原菌方面的价值是无法估量的。 尽管噬菌体发现已经有近百年的历史，有关噬菌 体的生产技术发展还处于停滞状态。长期以来，噬菌
纳他霉素（Ｎａｔａｍｙｃｉｎ）是一种多烯烃，其分子
是一种具有活性的环状四烯化合物，含３个以上的结
ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ
ｍａｊｏｒ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｗｅｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ Ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｖｅｓ；￡－ｐｏｌｙｌｙｓｉｎｅ
Ｒｅｄ Ｋｏｊｉｃ
ｌ
Ｎｉｓｉｎ，Ｎａｔａｍｙｃｉｎ Ｉ
Ｐｈａｇｅ，Ｎａｔｔｏ ｌ
作者简介：贾士儒，男，１９５４年出生，博士，天津科技大学教授，博士生导师。 办公地点：天津经济技术开发区第十三大街２９号天津科技大学生物工程学院（３００４５７） Ｅｍａｉｌ：ｊｉａｓｈｉｒｕ＠ｔｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ
在大多数食品产品的ｐＨ范围内，Ｎａｔａｍｙｃｉｎ是非常
可防止霉变（如酱油和食醋）。在酱油和食醋等调味
品中使用２．５－５ ｍｇ／ｋｇ的Ｎａｔａｍｙ－ｃｉｎ，可防止 霉菌和酵母菌引起的变质。在啤酒和葡萄酒中，２．５ ｍｇ／ｋｇ的Ｎａｔａｍｙｃｉｎ可使保质期大大延长。此外， Ｎａｔａｍｙｃｉｎ还可应用于青贮饲料的防腐以及真菌引起 的疾病治疗等。
研究了纳豆菌抗菌蛋白的抗菌作用方式以及稳定性，
并将其运用于食品防腐中。由于纳豆菌能够分泌的多 种抗菌物质，它们的作用模式是协同还是其它或单独
２．４噬茵体
简单地说，噬菌体是感染细菌的病毒，英文为 ｂａｃｔｅｒｉｏｐｈａｇｅ，简写成ｐｈａｇｅ。与所有病毒一样，噬
成分，其机理的研究还有待进一步深入。另外，纳豆
剂对枯草芽胞杆菌抑制作用明显增强。 ￡－ＰＬ的微生物发酵在日本已实现工业化，其
作为一种高效的生物防腐剂，１９８９年日本批准其用
于加工食品中，随后韩国也允许其作为食品添加剂 使用。目前，￡－ＰＬ已广泛用于奶制品、肉制品、高 盐食品、快餐、色拉、蛋糕、面点、海产品、酱类、 饮料、果酒类的保鲜防腐。在日本，￡－ＰＬ已广泛 用于方便米饭、湿熟面条、熟菜、海产品、酱类、酱 油、鱼片和饼干的保鲜防腐。
品防腐剂，已经成为一种趋势。由于微生物具有数量
大、种类多、分布广、生长繁殖快、易培养、生产 周期短、产量高和发酵产品成本低等诸多优点，因
用量可达５０ ｍｇ／ｋｇ。
此通过微生物制造天然防腐剂是一个极具开发潜力
的领域。
种具有抑菌活性的多肽类物质，由乳酸链球菌（菌
名）发酵产生。Ｎｉｓｉｎ分子式为Ｃ１４３
Ｈ２２８ Ｎ４２
腐。５－ＰＬ能在人体内分解为赖氨酸，而赖氨酸是
人体必需的８种氨基酸之一，也是世界各国允许在
一定剂量的Ｎｉｓｉｎ不仅可以控制细菌的生长，保持良
好的风味及色泽，还可减少产生危害健康的亚硝胺。 在鲜奶中添ｉＪｌ５０ｍｇ／ｋｇ的Ｎｉｓｉｎ，灭菌时间为３ ｍｉｎ，
食品中强化的氨基酸。因此，￡－ＰＬ是一种营养型 抑菌剂，安全性高于化学防腐剂，其急性口服毒性
号彤
稼塑助剂与千爆．腑腐杀菌剂
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天然生物食品防腐剂的研究进展
贾士儒宋庆超谭之磊
（工业微生物教育部重点实验室，天津科技大学天津经济技术开发区第十三大街２９号，３００４５７）
摘要：天然生物食品防腐荆由于其本身的优越性，越来越受到人们的青睐，综述了几种天
然生物防腐剂——￡一聚赖氨酸、乳酸链球菌素、纳他霉素、噬菌体、纳豆和红曲等的性质及
Ｄａ。
体的研究主要集中在分子生物学基础研究方面，应用
研究进展缓慢，只在前苏联和东欧一些国家保持了一 定水平噬菌体治疗部分感染性疾病。因此，噬菌体的 生产工艺和手段还很落后。 ２．５纳豆 纳豆（Ｎａｔｔｏ）的抗菌作用早已为人们了解，第 二次世界大战期间，人们用纳豆来预防和治疗霍乱、 伤寒和痢疾。Ｏｚａｗａ Ｋ．等人研究证实了纳豆菌对 白假丝酵母具有抑制作用。Ｏｓａｗａ Ｒ．等研究发现 纳豆菌产生的枯草杆菌蛋白酶可降解金黄色葡萄球菌 肠毒素Ａ（ＳＥＡ）。而且，该酶对其它的金黄色葡萄球 菌肠毒素亦有作用。１９９６年日本发生的Ｏ－１５７大肠 杆菌中毒事件中，人们发现纳豆菌分泌的一些代谢产 物能对一些重要肠道致病菌起杀灭或抑制作用。将纳 豆加入Ｏ－１５７大肠杆菌４天后，大肠杆菌全部被抑制 而死亡。藤田昭二等采用纳豆菌防治仔猪腹泻取得了 良好效果。 国内对纳豆菌的抗菌作用的研究的报道较少。天 津科技大学的陈野等人将纳豆菌接种于大豆的豆渣， 在豆渣的发酵过程中添加一定的碳源，使其完全发 酵，可以获得具有抑菌性的产物。通过抑菌实验可 知，豆渣发酵产物具有一定的抑菌效果。钟青萍等还
菌、法红酵母菌、产膜毕氏酵母、玫瑰掷孢酵母；革 兰氏阳性菌中的耐热脂肪芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、 枯草芽孢杆菌革兰氏阴性菌中的产气节杆菌、大肠
杆菌等引起食物中毒与腐败的菌有强烈的抑制作用。
￡－ＰＬ对革兰氏阳性的微球菌、保／１１禾ｔｌ亚乳杆菌、热 链球氤革兰氏阴性的大肠杆菌、沙门氏菌以及酵母 菌的生长有明显抑制效果，聚赖氨酸与醋酸复合制
菌发酵液中存在着一种特殊的味道，不易被大家所接 受，如何去除这种异味而又不影响它的抗菌活性，也 是需要解决问题。
２．６虹曲
菌体为严格细胞内寄生，感染细菌并且在细菌细胞内
繁殖，通过控制宿主细菌的各种生物合成途径来完成。 噬菌体制剂作为一种天然防腐剂越来越受到人们
红曲（Ｒｅｄ Ｋｏｊｉｃ）是红曲霉在蒸熟的稻米上生
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橡塑助剂与干燥．防腐杀菌剂
专动’
１前言
生物防腐剂是指自然界已经存在的天然产物，且 可以通过微生物发酵技术获得的可以杀灭或抑制微 生物、并且使用安全的物质。目前，人们公认的生 物防腐剂有：乳酸链球菌素、纳他霉素、聚赖氨酸、 食用乳酸菌、抗菌肽，噬菌体制品等。本文所说的 生物防腐剂是指利用微生物发酵方法生产的食品生 物防腐剂。
报道，分子量分别约为７ ｋＤａ和１４ ｋＤａ。Ｎｉｓｉｎ是
由３４个氨基酸残基组成，分子末端有氨基和羧基。 Ｎｉｓｉｎ对许多革兰氏阳性菌具有抗菌活性，尤其 是对梭菌和芽孢杆菌等主要食品腐败菌的抗菌活性，
使其在食品防腐中具有重要价值。此外，Ｎｉｓｉｎ易被 人体消化道中的一些蛋白酶（如胰蛋白酶）所降解， 不会在人体内蓄积而引起不良反应其本身具有热稳 定陛，耐酸、耐低温贮藏；对食品的色、香、味、口
应用现状，并对其发展前景进行了展望。 关键词：生物防腐荆；￡一聚赖氨酸；乳酸链球菌素；纳他霉素；噬菌体，纳豆，红曲
Ｒｅａｓｅｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ Ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｖｅｓ
（Ｊｉａ
Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎｏ．２９，１３ｔｈ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ
随着社会的进步和经济的发展，人们对食品安全
越来越重视。利用安全高效的生物防腐剂尤其是微 生物防腐剂替代化学防腐剂，在食品的加工和储藏 过程中采用广谱，高效、低毒乃至无毒、纯天然的食
２００３年７月，美国食品药品管理局（ＦＤＡ）认 为￡－ＰＬ是一般认为安全的（Ｇｅｎｅｒａｌｌｙ
ａｓ
Ｒｅｃｏｇｎｉｚｅｄ
Ｓａｆｅ，ＧＲＡＳ），作为抗菌剂在熟米饭或寿司米中 ２．２乳酸链球菌素 乳酸链球菌素（Ｎｉｓｉｎ）又称乳酸链菌肽，是一
晶水，其外观白色（或奶油色），为无色、无味的结
晶粉末，分子式ｃ，，Ｈ。，ＮＯ…分子量为６６５．７３ 稳定的。 Ｎａｔａｍｙｃｉｎ作为一种高效、无毒、安全、无副作 用的天然食品防腐保鲜剂，１９７２年，美国ＦＤＡ建议 其作为食品添加剂使用的抗生素，还被归类为ＧＲＡＳ 产品之列，可以用浸润，喷雾，以及和安全合适的消 结块剂混合使用。根据我国（（食品添加剂使用卫生标 准））（ＧＢ２７６０）规定，食物中最大残留量是１０ｍｇ／ｋｇ， 而纳他霉素在实际应用中的使用量为１０－６数量级。 Ｎａｔａｍｙｃｉｎ可以应用于乳酪制品、酸奶、肉制品、 果汁、酱油、焙烤类等食品中。在乳制品中，添加 Ｎａｔａｍｙｃｉｎ可以高效低成本地抑制真菌，延长酸奶货 架期，保证产品质量。在果蔬及其制品中，由于霉菌 和酵母是导致果蔬汁变质的主要菌类，因此添加 Ｎａｔａｍｙｃｉｎ可以有效防止因真菌引起的变质。在肉类 食品加工中，可采用Ｎａｔａｍｙｃｉｎ浸泡或喷涂肉类食 品来达到防止霉菌生长的目的。在焙烤食品中，添加 Ｎａｔａｍｙｃｉｎ可延长其成品的货架期（如：月饼）；也
感等无不良影响；使用Ｎｉｓｉｎ的同时，可以降低食品 的杀菌温度，减少热处理时间，从而保持了食品原有 的营养和风味。 在熏肉、火腿、香肠等肉制品的加工过程一赖氨酸通过？一羧基和 ￡一氨基形成酰胺键相连的。３０个均聚物分子量４７００ Ｄａ，分子式．Ｃ１８０Ｈ３６２Ｎ６００３ｌ。￡一ＰＬ是一种具有抑菌 功效的多肽，２０世纪８０年代初由日本学者腾井正 弘和平木纯首次将这种生物防腐剂应用于食品防