乳酸菌及其代谢产物在食品保鲜中的应用研究进展_张燕
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（ 1. 集美大学 生物工程学院， 福建 厦门 361021； 2. 厦门市食品科技研发检测中心， 福建 厦门 361021）
摘要： 乳酸菌及其某些代谢产物， 以其天然、 强抗菌性及安全可靠等优势， 已逐步成为取代传统食品保鲜技术的关
键技术之一。 综述了乳酸菌用于食品保鲜的类型、 乳酸菌及其代谢产物抗菌机制， 及其在食品保鲜中的应用与发展
400×10-6 麝香与 107 CFU/mL 双歧杆菌 菌悬液混合物
Brochothrix
Lactococcus piscium Thermosphacta； 乳酸菌菌悬液
CNCM I- 4031
Listeria
107 CFU/g
monocytogenes
Carnobacterium
Listeria
Mack 等 人[15]提 出 乳 酸 菌 可 以 通 过 改 变 肠 道 黏 液 成分抑制致病菌的黏附。 黏附能力通常被认为是病 原菌的一种重要毒性因子[16]， 黏附于肠道黏膜， 是病 原菌定植并产生临床症状的前提条件[17]。 乳酸菌能防 止病原菌在肠上皮细胞表面附着、 定植并入侵肠道 细胞， 乳酸菌自身通过黏附素与肠黏膜细胞紧密结
2012 年第 4 期
张 燕， 等： 乳酸菌及其代谢产物在食品保鲜中的应用研究进展
· 23 ·
主细胞， 消除病原菌引起的形态学变化。 2.1.3 其他机制
乳酸菌能降解毒素受体抑制潜在致病菌及毒素 在肠黏膜的黏附和侵入， 保护宿主。 Megalla 报道[20]， 用乳酸乳球菌可以使黄曲霉毒素 B1， 转化为无毒 的 B2n 和毒性较低的 B0 两种毒素形式。 李志刚等人[21]研 究发现干酪乳杆菌具有降解黄曲霉毒素的作用， 降 解毒力能力与乳酸菌的细胞数目成正比。 2.2 乳酸菌代谢产生的抑菌物质
新鲜猪肉
4±0.5
9
徐 鹏 昀 ，2009
冷却羊肉
4
南美白对虾
4
7
姚 丽 娅 ，2008
2
周 晔，2010
新鲜比目鱼片
4
去皮熟虾
8
4 冷熏鲑鱼
发酵香肠
4
果汁
6
谷物
28
Altieri et al.， 5
2005
Leroi et al.， 11
2010
15
Tahiri et al.，
2009
Helena et al.， 14
乳酸菌发酵液液
107 CFU/mL
JBC“ 乐图”乳酸菌 Resistant
乳酸菌菌悬液
Staphylococcus
107 CFU/g
aureus,
Streptococcuspneu－
moniae,
Haemophilus
influenzae
Bifidobacterium bifidum
Photobacteri phosphoreumS. Pseudomonas spp
ZHANG Yan1， ZHOU Chang- yi1，2， SU Wen- jin1，2， *SU Guo- cheng1，2 （ 1. College of Bioengineering， Jimei University， Xiamen， Fujian 361021， China； 2. Xiamen Food Research and Inspection Centre， Xiamen， Fujian 361021， China） Abstract： Lactic acid bacteria and certain metabolic products， with their advantages of natural antibacterial efficiency and safety have gradually become one of the key technologies to replace the traditional food preservation. This paper reviews the types of lactic acid bacteria as the biopreservation， antibacterial mechanism of lactic acid bacteria and metabolic products， and application in food preservation in order to research and develop new food preservative technology. Key words： Lactic acid bacteria； metabolic products； food； biopreservation
趋势， 为研究开发新型食品保鲜技术提供依据。
关键词： 乳酸菌； 代谢产物； 食品； 生物保鲜
中图分类号： TS201
文献标志码： A
doi： 10.3969/jissn.1671- 9646（ X） .2012.04.006
Applied Research of Lactic Acid Bacteria and Their Metabolites in Food Preservation
去菌体后乳酸
divergens M35
Monocytogenes
菌发酵液
Pediococcus
Listeria innocua
乳酸菌菌悬液
pentosaceus
L. monocytogenes 107 CFU/g
E. faecalis subsp. liquefaciens S- 48
L. monocytogenes
第 4 期 （ 总第 277 期）
农产品加工·学刊
No.4
2012 年 4 月
Academic Periodical of Farm Products Processing
Apr.
文章编号： 1671- 9646 （ 2012） 04- 0021- 06
乳酸菌及其代谢产物在食品保鲜中的应用研究进展
张 燕 1， 周常义 1，2， 苏文金 1，2， * 苏国成 1，2
肠球菌素 S- 48 25 μg/mL
Leuconostoc
Aspergillusflavus 乳酸菌菌悬液
mesenteroides
Aspergillus niger 5.0×106 CFU /mL
保鲜食品 牛奶
保鲜温度 θ/℃ 保鲜延长时间 t/d
参考文献
6±2
15
Amal et al.，2010
2007
Molinos et al.， 4
2008
Hale Waihona Puke Baidu
Dike et al.， 4
2010
些微生物之间存在对碳源和氮源等有机营养物质的 竞争， 当消化道系统的某些营养物质供给不足时， 因为相互竞争会导致微生物的组成和数量受到影响。 乳酸菌能通过营养竞争作用， 消耗有害菌所需要的 营 养 物 促 进 自 身 的 生 长 并 抑 制 有 害 菌 的 生 长 繁 殖 [13]。 Freter[14]发 现 了 在 体 外 肠 道 正 常 菌 群 与 弗 氏 志 贺 菌 （ Shigella flexneri） 有竞争碳源的关系。 2.1.2 黏附机制
乳酸菌菌悬液
L. reuteri LA6
L. delbreukii
107 CFU/g
sub sp.
Bulgaricus
plantaricin L- 1
Pseudomonas P-1 添加植物乳杆菌素
Listeria
640 AU/mL
monocytogenes
54002
Lactic acid bacteria Fecal colifom
食品腐败变质主要是因为食品中有害微生物的 作用， 如霉菌使食品发霉变质； 芽孢杆菌、 假单胞 杆菌、 变形杆菌等分解食品中蛋白质， 并产生腐败 的臭味； 大肠杆菌等分解食品中乳糖， 产生气泡和 不愉快的气味[1]。 目前， 人们主要通过添加食品防腐 剂防止食品腐败变质。 在健康意识越来越强的今天， 化学防腐剂， 因具有残留、 毒性愈来愈受消费者排 斥， 人们把目光转向了生物型防腐剂。 因此， 开发 具有广谱、 高效、 稳定、 安全的乳酸菌生物防腐剂， 应用于天然食品防腐保鲜是食品工业发展的必然趋 势。 乳酸菌通常被认为是食品级的微生物[2]， 在发酵 食品中被广泛应用。 乳酸菌产生的有机酸 （ 如乳酸、 丁酸和醋酸等） 、 过氧化氢和细菌素等抑菌物质， 可 以通过抑制腐败菌和病原菌的生长达到延缓食品腐 败、 延长食品保藏期目的。 因此， 将乳酸菌及其代 谢产物应用于食品保鲜逐渐成为食品保鲜研究的 热点。
1 食品保鲜中乳酸菌的种类
目前， 已广泛用于食品保鲜的乳酸菌属主要有： 乳球菌属 （ Lactococcus） 、 乳杆菌属 （ Lactobacillus） 、 明串珠菌属 （ Leuconostoc） 、 肉食杆 菌 属 （ Carnobac－ terium） 、 肠 杆 菌 属 （ Enterococcus） 和 双 歧 杆 菌 属 （ Bifidobacterium） 等。 就有关乳酸菌保鲜食品的文献 报道来看， 乳杆菌属 （ Lactobacillus） 是目前食品防 腐保鲜中研究较多的一类乳酸菌。 从鱼体分离获得 的肉食杆菌属 （ Carnobacterium） 和肠杆菌属 （ Ente－ rococcus） 在水产品中的保鲜效果较为明显。
合， 在肠黏膜表面定植占位， 是形成生理屏障的主 要组成部分[18]。 乳酸菌对黏膜上皮细胞的黏附分 2 个 阶段[19]： ①非特异性结合过程， 即乳酸菌接近黏膜上 皮细胞表面并发生非特异性结合， 此阶段仅仅是物 理学上的接触， 是可逆的； ②特异性黏附阶段， 乳 酸菌与黏膜上皮细胞上特异性通过化学键发生特异 性结合。 细菌黏附黏膜上皮细胞的过程不但取决于 黏附素与受体间的相互作用， 其中细菌的动力起着 重要作用， 还取决于黏附素与受体间的接触机会。 乳酸菌黏附定植于肠道上皮细胞表面引起形态、 功 能和生理生化的变化， 如： 与其他厌氧菌一起构成 膜菌群起占位保护作用， 保护肠黏膜免受病原菌的 入侵； 同时通过产生有机酸、 过氧化氢等抑制病原 菌的生长繁殖， 从而发挥生物学屏障作用， 保护宿
乳酸菌在生长繁殖过程能产生诸如有机酸、 过 氧化氢、 双乙酰、 二氧化碳及细菌素等抑菌物 质[22]， 抑制有害菌如大肠杆菌、 沙门氏菌、 李斯特菌等的 生长及繁殖。 2.2.1 产生有机酸
早期研究发现乳酸菌在代谢过程中产生的乳酸、 乙酸、 丙酸等有机酸能显著降低环境 pH 值， 从而有 效抑制环境中有害菌的生长， 但不影响乳酸菌的生 长 繁 殖 。 Ndaw 等 人 [23] 研 究 了 用 德 氏 乳 杆 菌 （ L. debrueckeii） 30 ℃ 发 酵 沙 丁 鱼 25 d。 结 果 pH 值 从 6.08 降低到 4.30， 随着发酵过程乳酸菌数量的上升， 大肠杆菌、 沙门氏菌、 金黄色葡萄球菌等腐败菌被 抑制而下降。 有机酸的抑菌活性与其分子解离状态 有关[24]， 未解离的有机酸是脂溶的， 可经被动扩散进 入有害菌的细胞壁， 有机酸通过解离释放质子， 降 低细胞类 pH 值， 迫使致病菌为稳定原有的中性环境 而消耗能量即利用 ATP 酶将 H+ 泵出细胞， 最终因耗 尽能量衰竭而死， 而随着有害菌细胞内有机酸的解 离， 酸性离子不断积累， 细胞的渗透压增大而膨胀 破裂。 除此之外， 有机酸的解离也抑制了细胞内一 些重要酶的活性， 使细胞内的酶促反应和养分输送 系统中断， 严重影响致病菌的基础代谢与生长繁殖。 因此细胞介质的 pH 值、 酸的解离程度、 酸的浓度是 决定乳酸菌酸性代谢产物抑菌性的关键因素[25]。 有机 酸还能与其他保鲜剂共同作为食品保鲜剂， 应用于 食品保鲜。 Alison Lacombe [26]将有机酸与糖、 酚类和 花青素共同作为保鲜剂可以有效杀灭食品中有害腐 败菌大肠杆菌， 并延长保质期。 2.2.2 产生细菌素
* 为通讯作者： 苏国成， 男， 福建人， 教授， 研究方向： 应用微生物学。 E- mail： amoluscin@163.com。
· 22 ·
农产品加工·学刊
表 1 应用于食品保鲜中的主要乳酸菌
2012 年第 4 期
菌种名称
抑菌对象
乳酸菌保鲜成分
L. gasseri LA39
S. thermophilus
应用于食品保鲜中的主要乳酸菌见表 1。
2 乳酸菌用于食品保鲜的机理
2.1 保鲜机理 2.1.1 营养竞争作用
食品微生态系统中存在大量的异养微生物， 这
收稿日期： 2011- 11- 22 基金项目： 厦门市重大科技计划项目 （ 3502Z20081002， 3502Z20091004） 。 作者简介： 张 燕 （ 1985— ） ， 女， 云南人， 硕士， 研究方向： 乳酸菌保鲜技术。 E- mail： zhangyan5817@163.com。
摘要： 乳酸菌及其某些代谢产物， 以其天然、 强抗菌性及安全可靠等优势， 已逐步成为取代传统食品保鲜技术的关
键技术之一。 综述了乳酸菌用于食品保鲜的类型、 乳酸菌及其代谢产物抗菌机制， 及其在食品保鲜中的应用与发展
400×10-6 麝香与 107 CFU/mL 双歧杆菌 菌悬液混合物
Brochothrix
Lactococcus piscium Thermosphacta； 乳酸菌菌悬液
CNCM I- 4031
Listeria
107 CFU/g
monocytogenes
Carnobacterium
Listeria
Mack 等 人[15]提 出 乳 酸 菌 可 以 通 过 改 变 肠 道 黏 液 成分抑制致病菌的黏附。 黏附能力通常被认为是病 原菌的一种重要毒性因子[16]， 黏附于肠道黏膜， 是病 原菌定植并产生临床症状的前提条件[17]。 乳酸菌能防 止病原菌在肠上皮细胞表面附着、 定植并入侵肠道 细胞， 乳酸菌自身通过黏附素与肠黏膜细胞紧密结
2012 年第 4 期
张 燕， 等： 乳酸菌及其代谢产物在食品保鲜中的应用研究进展
· 23 ·
主细胞， 消除病原菌引起的形态学变化。 2.1.3 其他机制
乳酸菌能降解毒素受体抑制潜在致病菌及毒素 在肠黏膜的黏附和侵入， 保护宿主。 Megalla 报道[20]， 用乳酸乳球菌可以使黄曲霉毒素 B1， 转化为无毒 的 B2n 和毒性较低的 B0 两种毒素形式。 李志刚等人[21]研 究发现干酪乳杆菌具有降解黄曲霉毒素的作用， 降 解毒力能力与乳酸菌的细胞数目成正比。 2.2 乳酸菌代谢产生的抑菌物质
新鲜猪肉
4±0.5
9
徐 鹏 昀 ，2009
冷却羊肉
4
南美白对虾
4
7
姚 丽 娅 ，2008
2
周 晔，2010
新鲜比目鱼片
4
去皮熟虾
8
4 冷熏鲑鱼
发酵香肠
4
果汁
6
谷物
28
Altieri et al.， 5
2005
Leroi et al.， 11
2010
15
Tahiri et al.，
2009
Helena et al.， 14
乳酸菌发酵液液
107 CFU/mL
JBC“ 乐图”乳酸菌 Resistant
乳酸菌菌悬液
Staphylococcus
107 CFU/g
aureus,
Streptococcuspneu－
moniae,
Haemophilus
influenzae
Bifidobacterium bifidum
Photobacteri phosphoreumS. Pseudomonas spp
ZHANG Yan1， ZHOU Chang- yi1，2， SU Wen- jin1，2， *SU Guo- cheng1，2 （ 1. College of Bioengineering， Jimei University， Xiamen， Fujian 361021， China； 2. Xiamen Food Research and Inspection Centre， Xiamen， Fujian 361021， China） Abstract： Lactic acid bacteria and certain metabolic products， with their advantages of natural antibacterial efficiency and safety have gradually become one of the key technologies to replace the traditional food preservation. This paper reviews the types of lactic acid bacteria as the biopreservation， antibacterial mechanism of lactic acid bacteria and metabolic products， and application in food preservation in order to research and develop new food preservative technology. Key words： Lactic acid bacteria； metabolic products； food； biopreservation
趋势， 为研究开发新型食品保鲜技术提供依据。
关键词： 乳酸菌； 代谢产物； 食品； 生物保鲜
中图分类号： TS201
文献标志码： A
doi： 10.3969/jissn.1671- 9646（ X） .2012.04.006
Applied Research of Lactic Acid Bacteria and Their Metabolites in Food Preservation
去菌体后乳酸
divergens M35
Monocytogenes
菌发酵液
Pediococcus
Listeria innocua
乳酸菌菌悬液
pentosaceus
L. monocytogenes 107 CFU/g
E. faecalis subsp. liquefaciens S- 48
L. monocytogenes
第 4 期 （ 总第 277 期）
农产品加工·学刊
No.4
2012 年 4 月
Academic Periodical of Farm Products Processing
Apr.
文章编号： 1671- 9646 （ 2012） 04- 0021- 06
乳酸菌及其代谢产物在食品保鲜中的应用研究进展
张 燕 1， 周常义 1，2， 苏文金 1，2， * 苏国成 1，2
肠球菌素 S- 48 25 μg/mL
Leuconostoc
Aspergillusflavus 乳酸菌菌悬液
mesenteroides
Aspergillus niger 5.0×106 CFU /mL
保鲜食品 牛奶
保鲜温度 θ/℃ 保鲜延长时间 t/d
参考文献
6±2
15
Amal et al.，2010
2007
Molinos et al.， 4
2008
Hale Waihona Puke Baidu
Dike et al.， 4
2010
些微生物之间存在对碳源和氮源等有机营养物质的 竞争， 当消化道系统的某些营养物质供给不足时， 因为相互竞争会导致微生物的组成和数量受到影响。 乳酸菌能通过营养竞争作用， 消耗有害菌所需要的 营 养 物 促 进 自 身 的 生 长 并 抑 制 有 害 菌 的 生 长 繁 殖 [13]。 Freter[14]发 现 了 在 体 外 肠 道 正 常 菌 群 与 弗 氏 志 贺 菌 （ Shigella flexneri） 有竞争碳源的关系。 2.1.2 黏附机制
乳酸菌菌悬液
L. reuteri LA6
L. delbreukii
107 CFU/g
sub sp.
Bulgaricus
plantaricin L- 1
Pseudomonas P-1 添加植物乳杆菌素
Listeria
640 AU/mL
monocytogenes
54002
Lactic acid bacteria Fecal colifom
食品腐败变质主要是因为食品中有害微生物的 作用， 如霉菌使食品发霉变质； 芽孢杆菌、 假单胞 杆菌、 变形杆菌等分解食品中蛋白质， 并产生腐败 的臭味； 大肠杆菌等分解食品中乳糖， 产生气泡和 不愉快的气味[1]。 目前， 人们主要通过添加食品防腐 剂防止食品腐败变质。 在健康意识越来越强的今天， 化学防腐剂， 因具有残留、 毒性愈来愈受消费者排 斥， 人们把目光转向了生物型防腐剂。 因此， 开发 具有广谱、 高效、 稳定、 安全的乳酸菌生物防腐剂， 应用于天然食品防腐保鲜是食品工业发展的必然趋 势。 乳酸菌通常被认为是食品级的微生物[2]， 在发酵 食品中被广泛应用。 乳酸菌产生的有机酸 （ 如乳酸、 丁酸和醋酸等） 、 过氧化氢和细菌素等抑菌物质， 可 以通过抑制腐败菌和病原菌的生长达到延缓食品腐 败、 延长食品保藏期目的。 因此， 将乳酸菌及其代 谢产物应用于食品保鲜逐渐成为食品保鲜研究的 热点。
1 食品保鲜中乳酸菌的种类
目前， 已广泛用于食品保鲜的乳酸菌属主要有： 乳球菌属 （ Lactococcus） 、 乳杆菌属 （ Lactobacillus） 、 明串珠菌属 （ Leuconostoc） 、 肉食杆 菌 属 （ Carnobac－ terium） 、 肠 杆 菌 属 （ Enterococcus） 和 双 歧 杆 菌 属 （ Bifidobacterium） 等。 就有关乳酸菌保鲜食品的文献 报道来看， 乳杆菌属 （ Lactobacillus） 是目前食品防 腐保鲜中研究较多的一类乳酸菌。 从鱼体分离获得 的肉食杆菌属 （ Carnobacterium） 和肠杆菌属 （ Ente－ rococcus） 在水产品中的保鲜效果较为明显。
合， 在肠黏膜表面定植占位， 是形成生理屏障的主 要组成部分[18]。 乳酸菌对黏膜上皮细胞的黏附分 2 个 阶段[19]： ①非特异性结合过程， 即乳酸菌接近黏膜上 皮细胞表面并发生非特异性结合， 此阶段仅仅是物 理学上的接触， 是可逆的； ②特异性黏附阶段， 乳 酸菌与黏膜上皮细胞上特异性通过化学键发生特异 性结合。 细菌黏附黏膜上皮细胞的过程不但取决于 黏附素与受体间的相互作用， 其中细菌的动力起着 重要作用， 还取决于黏附素与受体间的接触机会。 乳酸菌黏附定植于肠道上皮细胞表面引起形态、 功 能和生理生化的变化， 如： 与其他厌氧菌一起构成 膜菌群起占位保护作用， 保护肠黏膜免受病原菌的 入侵； 同时通过产生有机酸、 过氧化氢等抑制病原 菌的生长繁殖， 从而发挥生物学屏障作用， 保护宿
乳酸菌在生长繁殖过程能产生诸如有机酸、 过 氧化氢、 双乙酰、 二氧化碳及细菌素等抑菌物 质[22]， 抑制有害菌如大肠杆菌、 沙门氏菌、 李斯特菌等的 生长及繁殖。 2.2.1 产生有机酸
早期研究发现乳酸菌在代谢过程中产生的乳酸、 乙酸、 丙酸等有机酸能显著降低环境 pH 值， 从而有 效抑制环境中有害菌的生长， 但不影响乳酸菌的生 长 繁 殖 。 Ndaw 等 人 [23] 研 究 了 用 德 氏 乳 杆 菌 （ L. debrueckeii） 30 ℃ 发 酵 沙 丁 鱼 25 d。 结 果 pH 值 从 6.08 降低到 4.30， 随着发酵过程乳酸菌数量的上升， 大肠杆菌、 沙门氏菌、 金黄色葡萄球菌等腐败菌被 抑制而下降。 有机酸的抑菌活性与其分子解离状态 有关[24]， 未解离的有机酸是脂溶的， 可经被动扩散进 入有害菌的细胞壁， 有机酸通过解离释放质子， 降 低细胞类 pH 值， 迫使致病菌为稳定原有的中性环境 而消耗能量即利用 ATP 酶将 H+ 泵出细胞， 最终因耗 尽能量衰竭而死， 而随着有害菌细胞内有机酸的解 离， 酸性离子不断积累， 细胞的渗透压增大而膨胀 破裂。 除此之外， 有机酸的解离也抑制了细胞内一 些重要酶的活性， 使细胞内的酶促反应和养分输送 系统中断， 严重影响致病菌的基础代谢与生长繁殖。 因此细胞介质的 pH 值、 酸的解离程度、 酸的浓度是 决定乳酸菌酸性代谢产物抑菌性的关键因素[25]。 有机 酸还能与其他保鲜剂共同作为食品保鲜剂， 应用于 食品保鲜。 Alison Lacombe [26]将有机酸与糖、 酚类和 花青素共同作为保鲜剂可以有效杀灭食品中有害腐 败菌大肠杆菌， 并延长保质期。 2.2.2 产生细菌素
* 为通讯作者： 苏国成， 男， 福建人， 教授， 研究方向： 应用微生物学。 E- mail： amoluscin@163.com。
· 22 ·
农产品加工·学刊
表 1 应用于食品保鲜中的主要乳酸菌
2012 年第 4 期
菌种名称
抑菌对象
乳酸菌保鲜成分
L. gasseri LA39
S. thermophilus
应用于食品保鲜中的主要乳酸菌见表 1。
2 乳酸菌用于食品保鲜的机理
2.1 保鲜机理 2.1.1 营养竞争作用
食品微生态系统中存在大量的异养微生物， 这
收稿日期： 2011- 11- 22 基金项目： 厦门市重大科技计划项目 （ 3502Z20081002， 3502Z20091004） 。 作者简介： 张 燕 （ 1985— ） ， 女， 云南人， 硕士， 研究方向： 乳酸菌保鲜技术。 E- mail： zhangyan5817@163.com。