1、生物防腐剂在食品中的应用班级 :09 生物技术 学号:130906016 姓名:贾晓琳 指导老师:原霁虹【摘要】随着社会的发展和生活水平的提高，食品保鲜技术越来越受到重视，采用先进的保鲜技术设备，将安全无毒的天然防腐剂应用到食品中已得到较好的效果，综述了几种天然生物防腐剂的特性和抑菌机理以及在食品中的应用和一些最新的研究成果。【关键词】生物防腐剂，保鲜，食品引言生物防腐剂指从生物体通过生物培养、提取和分离技术获得的具有抑制和杀灭微生物的食品的营养丰富，极易受微生物污染而腐败变质。为了保证食品的食用安全性，人们采用了许多方法来保藏食品，如盐渍、罐藏、冷藏等。但在一定条件下，配合使用防腐剂作为保藏
2、的辅助手段对防止食品的腐败有显著的效果，因此防腐剂依为重要的食品添加剂之一，在食品工业中被广泛使用。 一般认为，食品防腐剂对微生物的抑制作用是通过影响细胞亚结构而实现的，这些亚结构包括细胞壁、细胞膜、与代谢有关的酶、蛋白质合成系统及遗传物质。由于每个亚结构对菌体而言都是必须的，因此食品防腐剂只要作用于其中的一个亚结构便能达到杀菌或抑菌的目的。以下介绍常用的生物防腐剂乳酸链球菌素、纳他霉素、聚赖氨酸。1.乳酸链球菌素是一种多肽化合物，是乳酸链球菌属微生物的代谢产物，进入人体后易被植物蛋白酶分解，因此是一种安全、无毒、高效的天然食品防腐剂。对老酸杆菌等部分细菌有抑制作用，并能产生酸和过氧化合物。过
3、去把乳酸链球菌素称为抗菌素。然而抗菌素一般不允许用作食品防腐剂。可是乳酸链球菌素所产生的链球菌属早在 1908 年已在牛奶中发现，1957 年又在农家乳酪上发现，说明已有相当长的时间在使用而无明显的不良反应，故目前由乳酸菌生成的抑制剂不用抗菌素的名字而称为杆菌素，可以用作食品防腐剂。能有效地抑制致使食品腐败的革兰氏阳性菌（G+）的生长和繁殖，特别是对耐热性芽孢杆菌、肉毒梭菌、李斯特菌及其所产生的芽孢有强烈的抑制效果，可用于肉制品、乳制品、植物蛋白食品等的防腐保鲜。通过病理学家研究以及毒理学试验都证明乳酸链球菌素（Nisin）是完全无毒的。乳酸链球菌素可被消化道蛋白酶降解为氨基酸，无残留，不影响
4、人体益生菌，不产生抗药性，不与其它抗生素产生交叉抗性。世界上有不少国家如英、法、澳大利亚等，在食品中的添加乳酸链球菌素量都不作任何限制，成为食品防腐剂中的一个特例。在添加乳酸链球菌素的包装食品中，可以降低灭菌温度，缩短灭菌时间，降低热加工温度，减少营养成份的损失，改进食品的品质和节省能源，并能有效地延长食品的保藏时间。还可以取代或部分取代化学防腐剂、发色剂（如亚硝酸盐），以满足生产保健食品、绿色食品的需要。1.1 特性：（1）能有效抑制革兰氏阳性菌，如耐热性芽孢杆菌、肉毒梭菌、李斯特菌及其所产生的芽孢，在一定条件下也可抑制部分革兰氏阴性菌；（2）保证食品质量，提高食品品质，延长食品的货架期，降
5、低返货率；（3）热稳定好，热处理后的活性损失较少；（4）添加量低，一定程度上节约了成本；1.2 乳酸链球菌素在食品中的用途1.2.1 在肉制品中的应用 乳酸链球菌素可用于火腿、鱼类等高蛋白食品，明显改善其质地外观，延长保存期，并可取代或降低亚硝酸盐的用量，研究表明：75m9 L的乳酸链球菌素即可达到50m9L 亚硝酸盐的防腐效果。1.2.2 在乳制品中的应用 乳酸链球菌素最早用于干酪的防腐，成功地解决了这类食品中厌氧梭菌芽孢的萌发和毒素的产生，随后又成功地应用于全脂消毒牛乳、灭菌乳、风味乳、淡炼乳、再制乳等各种乳制品的防腐和保鲜，添加 3050IUmL 的乳酸链球菌素可使鲜奶的货架期延长 1
6、倍。1.2.3 在罐藏食品中的应用 将乳酸链球菌素用于罐头食品的防腐和保鲜可以很好地保持内容物的营养价值和良好感观：色、香、昧、形、质地等。1.2.4 在酿造工业中的应用将乳酸链球菌素添加到发酵罐中防止和控制污染、减弱巴氏灭菌、延长非巴氏灭菌或生啤的货架期，如啤酒发酵过程中即使加入 1000IUIm的乳酸链球菌素也不会影响啤酒酵母的生长和旺盛发酵，而杂菌却得到有效抑制。2.纳他霉素是一种多烯烃大环内酯类抗真菌剂，它对几乎所有的酵母菌和霉菌都有抗菌活性，不仅能够抑制真菌，还能防止真菌霉素的产生。 其分子是一种具有活性的环状四烯化合物，含 3 个以上的结晶水，其外观白色（或奶油色），为无色、无味的
7、结晶粉末，分子式 C33H47NO13，分子量为 665.73。微溶于水、甲醇，溶于稀酸、冰醋酸及二甲苯甲酰胺，难溶于大部分有机溶剂。在pH 值高于 9 或低于 3 时，其溶解度会有所提高，在大多数食品的 PH 范围内非常稳定。纳他霉素具有一定的抗热处理能力，在干燥状态下相对稳定，能耐受短暂高温（100）；但由于它具有环状化学结构、对紫外线较为敏感，故不宜与阳光接触。纳他霉素活性的稳定性受 PH 值、温度、光照强度和氧化剂及重金属的影响，所以产品应该避免与氧化物及硫氢化合物等接触。 2.1 食品用途纳他霉素是一种天然、广谱、高效安全的酵母菌及霉菌等丝状真菌抑制剂，它不仅能够抑制真菌，还能 防止
8、真菌毒素的产生。纳他霉素对人体无害，很难被人体消化道吸收，而且微生物很难对其产生抗性，同时因为其溶解度很低等特点，通常用于食品的表面防腐。纳他霉素是目前国际上唯一的抗真菌微生物防腐剂。97 年我国卫生部正式批准纳他霉素作为食品防腐剂。目前该产品已经在 50 多个国家得到广泛使用。主要应用于乳制品、肉制品、发酵酒、饮料果汁，方便食品，烘烤食品，香基等的生产和保藏。在食品中使用范围及最大使用量食品分类号食品名称 最大使用量（g/kg）备注01.06 干酪0.3表面使用，混悬液喷雾或浸泡，残留量小于 10mg/kg07.02糕点0.3 表面使用，混悬液喷雾或浸泡，残留量小于 10mg/kg08.03
9、.01 酱卤肉制品类 0.3 表面使用，混悬液喷雾或浸泡，残留量小于 10mg/kg08.03.02 熏、烧、烤肉类 0.3 表面使用，混悬液喷雾或浸泡，残留量小于 10mg/kg08.03.03 油炸肉类 0.3 表面使用，混悬液喷雾或浸泡，残留量小于 10mg/kg08.03.04 西式火腿（熏烤、烟熏、蒸煮 火腿）类0.3 表面使用，混悬液喷雾或浸泡，残留量小于 10mg/kg08.03.05肉灌肠类 0.3 表面使用，混悬液喷雾或浸泡，残留量小于 10mg/kg08.03.06 发酵肉制品类 0.3 表面使用，混悬液喷雾或浸泡，残留量小于 10mg/kg12.10.02.01 蛋黄酱、
10、沙拉酱 0.02 残留量10mg/kg14.02.01 果蔬汁（浆）0.3 混悬液喷雾或浸泡，残留量小于10mg/kg15.03 发酵酒 0.01g/L2.2 医药用途 纳他霉素被用于治疗真菌感染，包括假丝酵母、曲霉菌、镰刀霉等，也被用作眼药水或者口腔药剂中，在这些应用中，人体对纳他霉素的吸收较少。口服时，基本没有从胃肠道被吸收，因此使它不适用为系统传染的药物。 3. 聚赖氨酸-多聚赖氨酸是目前天然防腐剂中具有优良防腐性能和巨大商业潜力的微生物类食品防腐剂。它是日本酒井平一和岛昭二两位博士在大量筛选有价值的放线菌时发现的一种新型聚合物，用由 2530 赖氨酸残基聚合而成，经过进一步研究发现其具
11、有强烈的抑菌能力，可以作为防腐剂用于食品的保鲜。 3.1 特性-多聚赖氨酸抑菌谱广，在酸性和微酸性环境中对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、酵母菌、霉菌均有一定的抑菌效果，-多聚赖氨酸对其他天然防腐剂不易抑制的革兰氏阴性的大肠杆菌、沙门氏菌抑菌效果非常好，而且其对耐热性芽孢杆菌和一些病毒也有抑制作用。 2003 年 HirakiJ 等使用了 ADME(最近几年，美国热电集团研制的新药毒性检测设备，集吸收、分布、代谢和排泄、毒性为一体)研究方法证实 -多聚赖氨酸作为食品防腐剂的安全性。他们在老鼠体内对 -多聚赖氨酸进行了一系列药物动力学和代谢途径的研究，以了解在老鼠的食物中添加高达 50000mg/k
12、g-多聚赖氨酸的亚慢性及慢性饲养的生物检测中，没有毒理学影响的原因。对老鼠进行急性口服毒性实验，发现 -多聚赖氨酸实际是无毒的，口服量高达 5g/kg 时死亡率为 0。 -多聚赖氨酸添加于食品中仅需微量就能奏效，且不会影响食品口味感，可做食品的天然保存剂。它天然安全，符合消费者的健康需求。在日本，利用 -多聚赖氨酸作为食品保存剂的生产规模发展迅速，市场规模达数十亿日元。-多聚赖氨酸应用于糕点、面包食品中，能有效的抑制耐热性芽孢杆菌的增殖，延长保存期;应用于低糖低热量食品，如乳蛋白冰淇淋、奶油制品等，可改善其保存性;在低温软罐头食品中加微量 -多聚赖氨酸可防止杀菌后产生异味;在冷藏食品中添加 -
13、多聚赖氨酸能起到保证质量的效果。 3.2 缺乏赖氨酸的症状缺乏赖氨酸的症状包括疲劳，虚弱，恶心，呕吐，头晕，没有食欲，发育迟缓，贫血等。可以在医疗专业人员建议下采取赖氨酸营养补品。赖氨酸每日的建议摄入量是儿童每磅体重 10 毫克，成年人每天在 3000-9000 毫克之间。 已经证明它对一些特定疾病是有益的。已知赖氨酸的功效包括治疗单纯疱疹病毒和带状疱疹引起的唇疱疹。摄入赖氨酸可以大大缩短治愈的时间。研究已经表明，它具有改善免疫系统，抵制单纯疱疹和带状疱疹病毒的功效， 一些研究还表明，赖氨酸的功效还可能包括防止骨质流失（可造成骨质疏松症），因为它能够帮助身体组织吸收钙。结合其他氨基酸可以促进骨
14、骼活力，并通过增加女性胶原蛋白预防骨质疏松症。增加胶原蛋白可以促进骨骼和结缔组织更强大和更柔韧。 3.3 必要性和作用研究表明，赖氨酸与某些非甾体抗炎药结合，能够成功的治疗与经前综合症和月经初潮相关的偏头痛和腹部绞痛。尽管还需要进一步的研究获得更确切的答案，但是赖氨酸改善这些问题的可能性令研究人员非常兴奋。 3.3.1 必要性赖氨酸是人体需要的一种氨基酸，一种不可缺少的营养物质。人们知道，蛋白质是构成人体细胞的主要成份，食物中的蛋白质进入人体后经过消化先分解成氨基酸，然后人体又利用这些氨基酸再合成新的人体蛋白质，如免疫抗体、消化酶、血浆蛋白、生长激素等都是合成后的人体蛋白质。在合成蛋白质的各种
15、氨基酸中，L-赖氨酸是最重要的一种，少了它，其它氨基酸就受到限制或得不到利用，科学家称它为人体第一必需氨基酸。近年来，科学家还发现，L-赖氨酸是控制人体生长的重要物质抑长素中最重要的也是最必需的成份，对人的中枢神经和周围神经系统都起着重要作用。人体不能自身合成 L-赖氨酸，必须从食物中吸取赖氨酸是帮助其它营养物质被人体充分吸收和利用的关键物质，人体只有补充了足够的 L-赖氨酸才能提高食物蛋白质的吸收和利用，达到均衡营养，促进生长发育。3.3.2 作用有： 1、提高智力、促进生长、增强体质。 2、增进食欲、改善营养不良状况。 3、改善失眠，提高记忆力。 4、帮助产生抗体、激素和酶，提高免疫力、增
16、加血色素。 5、帮助钙的吸收，治疗防止骨质疏松症。6、降低血中甘油三酯的水平，预防心脑血管疾病的产生。结语综上所述，各种防腐剂对微生物有不同的作用机制，分别影响不同的细胞亚结构，但同时微生物本身也会对防腐剂产生一系列应激反应而产生适应性。通常，几种防腐剂协同作用可产生最佳抑菌效果，例如对 G菌，联合应用溶菌酶水解细胞壁、 nisin干扰细胞膜以及螯合剂 EDTA 是很有效的。因此更深入地了解防腐剂在微生物体内的作用机理及微生物的应激反应可帮助我们更有效、更合理地使用防腐剂。虽然在这方面已进行了许多研究，但仍然还有许多未阐明的地方，包括微生物是否死亡、残存、适应环境或生长以及它们机体内发生了什么
17、生理分子反应机制而导致了这些现象。例如，应激反应过程涉及到哪些信号传导系统和那些应激蛋白，这些系统是如何联系的，每个系统包含多少细胞能量。宏观的生物能学参数(生长速率、产量)、微观生物能学参数( 培养基利用率、ATP 水平、ATP/ADP 比率、细胞内氧化还原平衡)及分子在应激反应中的反应仍是刚兴起的研究课题。如果能积累更多的数据，用数学模型来描述微生物生长和死亡，则会比现在食品工业中实际应用的经验性知识更为科学、准确，对防腐剂的开发和应用也将有更为科学的指导。参考文献【1】 周洁萍，沈阳，杨玲巧，袁勇军，戚向阳。豆制品中防腐剂苯甲酸钠、山梨酸钾的调查和分析【J】食品科技 20090228【2】 吴建勋，黄建蓉，品防腐剂对菌落总数检测影响的研究【J】食品科技 20090406 第35 卷第 1 期【3】 李海娜，朱希强，郭学平，天然防腐剂乳链菌肽复配应用的研究进展【J】食品与药品 20090820 第 12 卷第 1 期【4】 天然生物食品防腐剂纳他霉素 王喜波，刘扬，姜云庆 万方数据库【5】 生物防腐剂在乳制品中的应用 李娟萍，呂嘉枥 万方数据库
