浅谈新型微生物源天然食品防腐剂

浅谈新型微生物源天然食品防腐剂

许萍 111304044 环境科学与工程学院

摘要：天然食品防腐剂按其来源的不同可分为植物源天然防腐剂、动物源天然防腐剂以及微生物源天然防腐剂。微生物源天然防腐剂是理想的天然食品防腐剂，具有安全、无毒、高效、无副作用的特点，符合未来食品防腐的发展与使用要求，在食品工业中的应用越来越广泛。本文对天然微生物源防腐剂的来源分类、抑菌机理及部分应用情况进行了系统的研究分析与论述。对我国新型、安全、高效、微生物源天然食品防腐剂的研究和开发具有一定意义。

关键词:微生物源;天然防腐剂;食品;研究;应用

食品防腐剂是能防止由微生物引起的腐败变质、延长食品保藏期的食品添加剂，根据来源不同分为化学合成防腐剂、天然防腐剂。化学合成防腐剂是经过人工合成的，在当前食品加工工业中占据主导地位，天然防腐剂是由生物体分泌或者体内存在的具有抑菌作用的物质。近年来，化学合成防腐剂的一些潜在危害逐渐得到人们的重视，天然防腐剂的应用也随之不断扩大。作为天然防腐剂中研究与应用最为深入的微生物源天然防腐剂，以其抗菌能力强、对人体无毒无害、易溶水性、热稳定性强、pH值适用范围广、不易被细菌利用、不影响食品本身风味口感等优点被广泛关注[1].。研制来自微生物的天然食品防腐剂是寻求新型防腐剂应用于食品工业的重要方向[2]。

1来源分类

微生物源天然防腐剂是通过微生物体产生的抑菌物质，品种很多，主要有乳酸链球菌素、纳他霉素、溶菌酶、。一聚赖氨酸、曲酸、苯乳酸等。乳酸链球菌

素是以蛋白质为原料，通过乳酸链球菌发酵提取而成的一种多肤物质[3,4];纳他霉素由纳他尔链霉菌产生，该分子是一种具有活性的环状四烯化合物[3,5]溶菌酶又称胞壁质酶或N一乙酞胞壁质聚糖水解酶[2,6]是一种能水解致病菌中勤多糖的碱性酶，以蛋清为原料富含碱性氨基酸；ε—聚赖氨酸是一种含有25一30个赖氨酸残基的赖氨酸直链状聚合物[7]曲酸的化学名称是5一轻基一2一轻甲基一1,4一叶L喃酮，由多种霉菌在生长过程中经过糖代谢，产生的具有抑菌作用的弱酸性有机物[2]苯乳酸是一种新型小分子抑菌物质，由苯丙氨酸脱氨后产生的代谢产物苯丙酮酸重新还原生成。

2抑菌机理

2.1乳酸菌素

一般认为分两步进行，首先是乳酸菌素吸附于敏感细胞表面上。Nisin是一个疏水、带正电荷的小肤，他对革兰氏阳性细菌的吸附作用并不发生在专一的作用位点上，而是作用在其细胞壁带负电荷的阴离子成分上，如磷壁酸、糖醛酸、磷壁酸和脂磷壁酸、酸性多糖或磷脂。第二步是与细胞膜结合形成管状结构，引起细胞膜的渗漏，导致小分子量的细胞成分如钾离子、氢离子、氨基酸、核背酸(如ATP,ADP)等物质迅速流出，引起膜内外能差的消失，并立即对DNA,RNA、蛋白质和多糖等物质生物合成产生抑制作用[8]。

2.2溶菌酶

溶菌酶是一种专门作用于微生物细胞壁的水解酶，具有水解球菌细胞中肤聚糖的特殊作用。其作用机制是破坏细菌、酵母菌和霉菌的细胞壁，使细胞壁中的糖背键、肤键等断裂，作用点是N一乙酞胞壁酸(NAM)与N一乙酞葡萄糖胺(NAG)之间的[3-1,4糖背键，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而引起破裂，最后导致细胞溶解而死亡[2]。

2.3纳他霉索

纳他霉素的抑菌机理是其分子中疏水部分平而大环内酷环状结构，同真菌细胞质膜举醇分子相结合[9]，形成举醇复合物，使细胞质膜通透性遭到破坏，菌体内部的电解质、氨基酸等重要物质渗出，最终导致细胞死亡[10]。

2.4曲酸

目前关于曲酸防腐抑菌机理的研究报道不但较少且不够深入，远远滞后于其应用方面的研究。曲酸具有清除自由基、增强细胞活力、食品保鲜护色等作用，被广泛地应用于医药和食品领域。作为食品添加剂，可起到保鲜、防腐、抗氧化作用。实验证明曲酸由于有抗氧化性可起到护色作用，曲酸本身与肌红蛋白中的铁有敏感的血红色反应，可部分取代亚硝酸钠的发色作用。有研究表明，曲酸等Pyrone结构化合物添加于肉类熏制之前，能抑制亚硝酸盐转化为亚硝胺，因为曲酸能与木材中的馏出物选择性结合而抑制了致癌物的生成。另外，在新型害虫控制剂的研究中发现，曲酸可与小菜蛾酚氧化酶中的Cu2+作用，影响该酶的催化氧化反应活性中心，从而产生抑制作用[11]。在化妆品方面的研究显示，它进入皮肤细胞后能够与细胞中的铜离子络合，改变酪氨酸酶的立体结构，阻止酪氨酸酶的活化，从而抑制黑色素的形成。

3微生物源天然防腐剂的应用[1]

我国食品工业中，使用最为广泛的微生物源天然防腐剂为乳酸链球菌素。下面以乳酸链球菌素为例说明其在食品中的应用情况。

乳酸链球菌素与其它防腐剂相比，具有无毒无害、用量较少、使用方便、防

腐保鲜效果好等特点，对革兰氏阳性腐败细菌抑制作用非常明显，因而被广泛应用于乳制品、肉制品、饮料制品等食品中。

3.1乳制品中的应用

乳制品营养成分非常丰富，极易造成腐败变质，实验表明在乳制品中添加一定量的乳酸链球菌素，能够有效抑制微生物的生长，同时延长保质期。口前，乳酸链球菌素广泛应用于鲜乳、灭菌乳、巴氏杀菌乳、干酪、酸乳中。在鲜乳中添加乳酸链球菌素可以抑制造成鲜乳腐败的耐热性细菌，增加其保存期。在灭菌乳中添加乳酸链球菌素可以降低灭菌强度以及非酶褐变的进程，同时延长产品的保质期限。巴氏杀菌乳的运输与储存需要严格的控制，添加乳酸链球菌素可以提高巴氏消毒乳食用的安全性。干酪原材料经过巴氏杀菌后，梭菌芽孢仍能存活，乳酪中的微生物为丁酸梭菌、酪丁酸梭菌、生孢梭菌，尤其是肉毒梭菌会在乳酪的加工中产生毒素，加入乳酸链球菌素能够阻}卜梭菌的生长和毒素的产生与形成，同时还能降低食盐和磷酸盐的使用量。酸乳中的乳酸菌随着时间进行缓慢发酵，致使酸度升高，加入乳酸链球菌素可以抑制发酵酸度的继续升高。国家标准中，乳制品中乳酸链球菌素的最大添加量为0.5g/kg。

3. 2肉制品中的应用

肉类产品pH值偏于中性，水分较大，导致各种有害细菌微生物容易滋生繁殖。低温肉制品的生产和销售需要经历较长时间的运输与贮藏，在其中加入乳酸链球菌素能够有效延长低温肉制品的保质期。研究表明，在低温肉制品如盐水方腿中加入1一1. 5g/kg的乳酸链球菌素，同时复合一定量的双乙酸钠可以有效抑制肉制品中细菌和霉菌的繁殖与生长，保鲜效果明显，有效延长产品货架期。肉制品经过高温灭菌后，大部分微生物已经被灭杀，但是仍然有少量抗热性强的