动物性天然食品防腐剂的研究进展

动物性天然食品防腐剂的研究进展

田影,金莉莉,王秋雨3

(辽宁大学生命科学院,沈阳　110036)

摘　要:随着生活水平的不断提高和对健康的日益关注,人们对食品防腐剂的安全性提出了更高的要求。天然食品防腐剂一般是指从植物、动物、微生物中直接分离提取的,具有防腐作用的一类物质,具有资源丰富、抗菌性强、水溶性好、安全无毒、抑菌谱广等优点,近年来成为食品保鲜防腐领域的研究热点。但是,目前天然食品防腐剂的实际使用并不多,天然食品防腐剂的研究与开发仍存在很多问题。本文主要介绍了5种动物性来源的抑菌物质,阐述了它们作为天然食品防腐剂的理化性质、抑菌机理和应用现状,并针对天然食品防腐剂在研究和应用中所遇到的问题,对天然食品防腐剂的发展方向进行了分析和讨论。

关键词:天然食品防腐剂;动物性;抗菌机理;发展趋势

中图分类号:TS20213 文献标识码:A 文章编号:1006-2513(2009)05-0141-05

Research progress of natural food

preservati ves from an imal source

T IAN Y i n g,J IN L i2li,W ANG Q i u2yu3

(L ife School of L iaoning University,Shenyang110036)

Abstract:W ith the continuous i m p r ovement of living standards and gr owing concern on health,peop le put f or ward higher require ments on f ood safety.Natural food p reservatives are a class of anti m icr obial materials,directly extracted fr om p lants,ani m als and m icr oorganis m s.Natural f ood p reservatives have the advantage of abundant res ources,str ong anti m icr obial activity,water-s oluble,non-t oxic,and wide anti m icr obial s pectru m are becom ing a research hots pot f o2 cus in recent years.However,natural f ood p reservatives have not been widely used yet.The natural p r operty,antibacte2 rial mechanis m and app licati on of the five kinds of ani m al anti m icr obial materials were reviewed in this article,and their future devel opment and p r oble m s encountered in use were als o discussed.

Key words:nature food p reservative;ani m al s ource;mechanis m of anti m icr obial activity;future devel opment

食品在生产、运输、销售和贮存过程中,会因物理、化学、生物化学等因素引起腐败变质。在食品工业中,通常采用在食品中加入化学防腐剂的方法来延长食品的货架期,但化学防腐剂的种类和应用范围受到严格限制[1]。为此,人们将目光转向了能够抑制食品致病菌和腐败菌的天然材料上,一般是从植物、动物、微生物中直接分离提取出的,具有防腐作用的一类物质,是天然的食品防腐剂。本文综述了动物性天然食品防腐剂的抗菌机理、种类、应用,并对发展趋势进行了分析讨论。

收稿日期:2009-05-16 3通讯作者

基金项目:辽宁省教育厅高等学校科学研究项目计划(编号:05L149)。作者简介:田影(1985-),女,硕士研究生,从事食品保鲜研究。

1　动物性天然防腐剂的特点及其抗菌机理天然食品防腐剂具有抗菌性强、水溶性好、安全无毒、抑菌谱广等优点,在人体消化道内可降解为食物的正常成分,不影响消化道菌群,不影响药用抗菌素的使用,而且还具有一定的营养价值。天然食品防腐剂的作用机理同一般食品防腐剂相似。它可以通过作用于细胞壁和细胞膜系统,直接迅速地破坏依赖于膜结构完整性进行物质和能量代谢的细胞及细胞器,并可导致细胞内溶酶体膜破裂诱导微生物自溶;也可以通过作用于遗传物质或使遗传微粒结构改变引起抑菌作用;还有一些是通过作用于酶或功能蛋白,使他们功能发生变化而发挥灭菌防腐作用。另外,天然食品防腐剂也可通过抑制微生物的呼吸作用,导致能量物质ATP和还原物质NAD亏缺,合成代谢受阻,活性的动态膜结构不能维持,代谢方向趋于水解,最后产生细胞自溶。由于天然食品防腐剂是生物体提取物,这些物质更容易进入微生物细胞,导致膜通透性增加和能量代谢系统破坏,因而能迅速抑制微生物的活动、生长和繁殖[2]。

2　动物性天然防腐剂的种类及应用

211　溶菌酶(L ysozym e)

溶菌酶是一种专门作用于微生物细胞壁的水解酶,最初是由Fle m ing1922年在人的唾液、眼泪中发现,后来发现在蛋清、哺乳动物组织和分泌液、植物和微生物中都有溶菌酶的存在。溶菌酶是一种比较稳定的碱性蛋白质,在酸性条件下最稳定。在pH3时,能耐受40m in的100℃高温,在中性和碱性条件下耐热性较差[3]。按作用微生物的不同可将溶菌酶分为3大类:细菌细胞壁溶菌酶、酵母细胞壁溶菌酶和霉菌细胞壁溶菌酶。

溶菌酶能选择性地分解微生物细胞壁,主要分解靶点是细胞壁中的肽聚糖。它能够切断N-乙酰胞壁酸和N-乙酰葡萄糖胺之间β-1,4糖苷键。经过溶菌酶作用后,微生物细胞因渗透压不平衡而引起破裂,从而使得微生物细胞的内溶物渗出导致细胞死亡。因此溶菌酶主要对革兰氏阳性菌起作用,而对革兰氏阴性菌作用不大。

作为一种存在于人体正常体液及组织中的非特异性免疫因素,溶菌酶对人体完全无毒、无副作用,且具有多种药理作用,所以是一种安全的天然食品防腐剂。溶菌酶作为食品防腐剂常用在低度酒、香肠、奶油、糕点、面条、饮料、乳制品中。有研究表明溶菌酶可用于蛋糕的防腐,延长蛋糕的贮藏时间[4]。

212　鱼精蛋白(Prot am i n e)

鱼精蛋白是一种多聚阳离子肽,主要存在于各类动物的成熟精巢组织中,与核酸紧密结合在一起,以核精蛋白的形式存在。鱼精蛋白在中性和碱性的条件下,显示出很强的抑菌能力,并有较高的热稳定性,在210℃条件下加热1h仍具有活性。鱼精蛋白对枯草杆菌、芽孢杆菌、干酪乳杆菌、乳酸菌、霉菌、芽孢耐热菌和革兰氏阳性菌等均有较强的抑菌效果。目前广泛使用的防腐剂多为酸性防腐剂,在中性和碱性条件下防腐效果不理想,所以鱼精蛋白拓宽了防腐剂的使用范围。

鱼精蛋白抑菌机理主要有以下几种解释[5]:

(1)鱼精蛋白的抑菌活性是由于其分子中存在着大量精氨酸,精氨酸中带正电荷的胍基能与细胞壁肽聚糖的负电荷产生静电作用,从而破坏细菌的细胞壁;

(2)鱼精蛋白可以使细胞质膜形成通道或较大的孔洞,引起细胞内必要化合物的渗漏,从而破坏与能量代谢相关的电子传递系统和物质转运系统,摧毁细菌跨膜的物质运动,使整个细胞处于代谢瘫痪状态;

(3)鱼精蛋白能够改变细胞膜的渗透性。鱼精蛋白抑菌机制很有可能不是单一因子的作用,而是几个机制联合发挥作用。

鱼精蛋白用作食品防腐剂具有广谱抑菌活性、高安全性、高营养性、强耐热性、且无臭无味、在中性和碱性范围内有较强的抑菌能力等优点,使其成为一种非常有前景的天然防腐剂。在牛奶、鸡蛋、布丁中加入鱼精蛋白可延长其保存期。鱼精蛋白与其它天然添加剂配合使用,抗菌效果更为显著,适用的食品防腐范围也更广。213　抗菌肽(An ti bacter i a l Pepti des)

抗菌肽是生物体内经诱导产生的一类具有生物活性的小分子多肽,普遍存在于各类生物体