生物防腐劑在食品中的應(yīng)用

1、生物防腐劑在食品中的應(yīng)用班級(jí):09生物技術(shù) 學(xué)號(hào): 姓名:賈曉琳 指導(dǎo)老師:原霽虹【摘要】隨著社會(huì)的發(fā)展和生活水平的提高，食品保鮮技術(shù)越來(lái)越受到重視，采用先進(jìn)的保鮮技術(shù)設(shè)備，將安全無(wú)毒的天然防腐劑應(yīng)用到食品中已得到較好的效果，綜述了幾種天然生物防腐劑的特性和抑菌機(jī)理以及在食品中的應(yīng)用和一些最新的研究成果?！娟P(guān)鍵詞】生物防腐劑，保鮮，食品引言生物防腐劑指從生物體通過(guò)生物培養(yǎng)、提取和分離技術(shù)獲得的具有抑制和殺滅微生物的食品的營(yíng)養(yǎng)豐富，極易受微生物污染而腐敗變質(zhì)。為了保證食品的食用安全性，人們采用了許多方法來(lái)保藏食品，如鹽漬、罐藏、冷藏等。但在一定條件下，配合使用防腐劑作為保藏的輔助手段對(duì)防止食品的

2、腐敗有顯著的效果，因此防腐劑依為重要的食品添加劑之一，在食品工業(yè)中被廣泛使用。 一般認(rèn)為，食品防腐劑對(duì)微生物的抑制作用是通過(guò)影響細(xì)胞亞結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)的，這些亞結(jié)構(gòu)包括細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、與代謝有關(guān)的酶、蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)及遺傳物質(zhì)。由于每個(gè)亞結(jié)構(gòu)對(duì)菌體而言都是必須的，因此食品防腐劑只要作用于其中的一個(gè)亞結(jié)構(gòu)便能達(dá)到殺菌或抑菌的目的。以下介紹常用的生物防腐劑乳酸鏈球菌素、納他霉素、聚賴(lài)氨酸。1.乳酸鏈球菌素是一種多肽化合物，是乳酸鏈球菌屬微生物的代謝產(chǎn)物，進(jìn)入人體后易被植物蛋白酶分解，因此是一種安全、無(wú)毒、高效的天然食品防腐劑。對(duì)老酸桿菌等部分細(xì)菌有抑制作用，并能產(chǎn)生酸和過(guò)氧化合物。過(guò)去把乳酸鏈球菌素稱(chēng)為抗

3、菌素。然而抗菌素一般不允許用作食品防腐劑?？墒侨樗徭溓蚓厮a(chǎn)生的鏈球菌屬早在1908年已在牛奶中發(fā)現(xiàn)，1957年又在農(nóng)家乳酪上發(fā)現(xiàn)，說(shuō)明已有相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間在使用而無(wú)明顯的不良反應(yīng)，故目前由乳酸菌生成的抑制劑不用抗菌素的名字而稱(chēng)為桿菌素，可以用作食品防腐劑。能有效地抑制致使食品腐敗的革蘭氏陽(yáng)性菌（G+）的生長(zhǎng)和繁殖，特別是對(duì)耐熱性芽孢桿菌、肉毒梭菌、李斯特菌及其所產(chǎn)生的芽孢有強(qiáng)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鮮。 通過(guò)病理學(xué)家研究以及毒理學(xué)試驗(yàn)都證明乳酸鏈球菌素（Nisin）是完全無(wú)毒的。乳酸鏈球菌素可被消化道蛋白酶降解為氨基酸，無(wú)殘留，不影響人體益生菌，不產(chǎn)生抗藥性，

4、不與其它抗生素產(chǎn)生交叉抗性。世界上有不少?lài)?guó)家如英、法、澳大利亞等，在食品中的添加乳酸鏈球菌素量都不作任何限制，成為食品防腐劑中的一個(gè)特例。在添加乳酸鏈球菌素的包裝食品中，可以降低滅菌溫度，縮短滅菌時(shí)間，降低熱加工溫度，減少營(yíng)養(yǎng)成份的損失，改進(jìn)食品的品質(zhì)和節(jié)省能源，并能有效地延長(zhǎng)食品的保藏時(shí)間。還可以取代或部分取代化學(xué)防腐劑、發(fā)色劑（如亞硝酸鹽），以滿(mǎn)足生產(chǎn)保健食品、綠色食品的需要。1.1特性：（1）能有效抑制革蘭氏陽(yáng)性菌，如耐熱性芽孢桿菌、肉毒梭菌、李斯特菌及其所產(chǎn)生的芽孢，在一定條件下也可抑制部分革蘭氏陰性菌；（2）保證食品質(zhì)量，提高食品品質(zhì)，延長(zhǎng)食品的貨架期，降低返貨率；（3）熱穩(wěn)定好，熱

5、處理后的活性損失較少；（4）添加量低，一定程度上節(jié)約了成本；1.2乳酸鏈球菌素在食品中的用途1.2.1在肉制品中的應(yīng)用 乳酸鏈球菌素可用于火腿、魚(yú)類(lèi)等高蛋白食品，明顯改善其質(zhì)地外觀，延長(zhǎng)保存期，并可取代或降低亞硝酸鹽的用量，研究表明：75m9L的乳酸鏈球菌素即可達(dá)到50m9L亞硝酸鹽的防腐效果。1.2.2在乳制品中的應(yīng)用 乳酸鏈球菌素最早用于干酪的防腐，成功地解決了這類(lèi)食品中厭氧梭菌芽孢的萌發(fā)和毒素的產(chǎn)生，隨后又成功地應(yīng)用于全脂消毒牛乳、滅菌乳、風(fēng)味乳、淡煉乳、再制乳等各種乳制品的防腐和保鮮，添加3050IUmL的乳酸鏈球菌素可使鮮奶的貨架期延長(zhǎng)1倍。1.2.3在罐藏食品中的應(yīng)用 將乳酸鏈球菌

6、素用于罐頭食品的防腐和保鮮可以很好地保持內(nèi)容物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和良好感觀：色、香、昧、形、質(zhì)地等。1.2.4在釀造工業(yè)中的應(yīng)用將乳酸鏈球菌素添加到發(fā)酵罐中防止和控制污染、減弱巴氏滅菌、延長(zhǎng)非巴氏滅菌或生啤的貨架期，如啤酒發(fā)酵過(guò)程中即使加入1000IUIm的乳酸鏈球菌素也不會(huì)影響啤酒酵母的生長(zhǎng)和旺盛發(fā)酵，而雜菌卻得到有效抑制。2.納他霉素是一種多烯烴大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗真菌劑，它對(duì)幾乎所有的酵母菌和霉菌都有抗菌活性，不僅能夠抑制真菌，還能防止真菌霉素的產(chǎn)生。    其分子是一種具有活性的環(huán)狀四烯化合物，含3個(gè)以上的結(jié)晶水，其外觀白色（或奶油色），為無(wú)色、無(wú)味的結(jié)晶粉末，分子式C33H47N

7、O13，分子量為665.73。微溶于水、甲醇，溶于稀酸、冰醋酸及二甲苯甲酰胺，難溶于大部分有機(jī)溶劑。在pH值高于9或低于3時(shí)，其溶解度會(huì)有所提高，在大多數(shù)食品的PH范圍內(nèi)非常穩(wěn)定。納他霉素具有一定的抗熱處理能力，在干燥狀態(tài)下相對(duì)穩(wěn)定，能耐受短暫高溫（100）；但由于它具有環(huán)狀化學(xué)結(jié)構(gòu)、對(duì)紫外線(xiàn)較為敏感，故不宜與陽(yáng)光接觸。納他霉素活性的穩(wěn)定性受PH值、溫度、光照強(qiáng)度和氧化劑及重金屬的影響，所以產(chǎn)品應(yīng)該避免與氧化物及硫氫化合物等接觸。 2.1食品用途納他霉素是一種天然、廣譜、高效安全的酵母菌及霉菌等絲狀真菌抑制劑，它不僅能夠抑制真菌，還能 防止真菌毒素的產(chǎn)生。納他霉素對(duì)人體無(wú)害，很難被人體消化道吸

8、收，而且微生物很難對(duì)其產(chǎn)生抗性，同時(shí)因?yàn)槠淙芙舛群艿偷忍攸c(diǎn)，通常用于食品的表面防腐。納他霉素是目前國(guó)際上唯一的抗真菌微生物防腐劑。97年我國(guó)衛(wèi)生部正式批準(zhǔn)納他霉素作為食品防腐劑。目前該產(chǎn)品已經(jīng)在50多個(gè)國(guó)家得到廣泛使用。主要應(yīng)用于乳制品、肉制品、發(fā)酵酒、飲料果汁，方便食品，烘烤食品，香基等的生產(chǎn)和保藏。在食品中使用范圍及最大使用量食品分類(lèi)號(hào)食品名稱(chēng)最大使用量（g/kg）備注01.06干酪0.3表面使用，混懸液噴霧或浸泡，殘留量小于10mg/kg07.02糕點(diǎn)0.3表面使用，混懸液噴霧或浸泡，殘留量小于10mg/kg08.03.01醬鹵肉制品類(lèi)0.3表面使用，混懸液噴霧或浸泡，殘留量小于10mg

9、/kg08.03.02熏、燒、烤肉類(lèi)0.3表面使用，混懸液噴霧或浸泡，殘留量小于10mg/kg08.03.03油炸肉類(lèi)0.3表面使用，混懸液噴霧或浸泡，殘留量小于10mg/kg08.03.04西式火腿（熏烤、煙熏、蒸煮 火腿）類(lèi)0.3表面使用，混懸液噴霧或浸泡，殘留量小于10mg/kg08.03.05肉灌腸類(lèi)0.3表面使用，混懸液噴霧或浸泡，殘留量小于10mg/kg08.03.06發(fā)酵肉制品類(lèi)0.3表面使用，混懸液噴霧或浸泡，殘留量小于10mg/kg12.10.02.01蛋黃醬、沙拉醬0.02殘留量10mg/kg14.02.01果蔬汁（漿）0.3混懸液噴霧或浸泡，殘留量小于10mg/kg15.

10、03發(fā)酵酒0.01g/L2.2醫(yī)藥用途 納他霉素被用于治療真菌感染，包括假絲酵母、曲霉菌、鐮刀霉等，也被用作眼藥水或者口腔藥劑中，在這些應(yīng)用中，人體對(duì)納他霉素的吸收較少?？诜r(shí)，基本沒(méi)有從胃腸道被吸收，因此使它不適用為系統(tǒng)傳染的藥物。 3. 聚賴(lài)氨酸-多聚賴(lài)氨酸是目前天然防腐劑中具有優(yōu)良防腐性能和巨大商業(yè)潛力的微生物類(lèi)食品防腐劑。它是日本酒井平一和島昭二兩位博士在大量篩選有價(jià)值的放線(xiàn)菌時(shí)發(fā)現(xiàn)的一種新型聚合物，用由2530賴(lài)氨酸殘基聚合而成，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)其具有強(qiáng)烈的抑菌能力，可以作為防腐劑用于食品的保鮮。 3.1特性-多聚賴(lài)氨酸抑菌譜廣，在酸性和微酸性環(huán)境中對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌、革蘭氏陰性菌、酵

11、母菌、霉菌均有一定的抑菌效果，-多聚賴(lài)氨酸對(duì)其他天然防腐劑不易抑制的革蘭氏陰性的大腸桿菌、沙門(mén)氏菌抑菌效果非常好，而且其對(duì)耐熱性芽孢桿菌和一些病毒也有抑制作用。 2003年HirakiJ等使用了ADME(最近幾年，美國(guó)熱電集團(tuán)研制的新藥毒性檢測(cè)設(shè)備，集吸收、分布、代謝和排泄、毒性為一體)研究方法證實(shí)-多聚賴(lài)氨酸作為食品防腐劑的安全性。他們?cè)诶鲜篌w內(nèi)對(duì)-多聚賴(lài)氨酸進(jìn)行了一系列藥物動(dòng)力學(xué)和代謝途徑的研究，以了解在老鼠的食物中添加高達(dá)50000mg/kg-多聚賴(lài)氨酸的亞慢性及慢性飼養(yǎng)的生物檢測(cè)中，沒(méi)有毒理學(xué)影響的原因。對(duì)老鼠進(jìn)行急性口服毒性實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)-多聚賴(lài)氨酸實(shí)際是無(wú)毒的，口服量高達(dá)5g/kg時(shí)死

12、亡率為0。 -多聚賴(lài)氨酸添加于食品中僅需微量就能奏效，且不會(huì)影響食品口味感，可做食品的天然保存劑。它天然安全，符合消費(fèi)者的健康需求。在日本，利用-多聚賴(lài)氨酸作為食品保存劑的生產(chǎn)規(guī)模發(fā)展迅速，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)數(shù)十億日元。-多聚賴(lài)氨酸應(yīng)用于糕點(diǎn)、面包食品中，能有效的抑制耐熱性芽孢桿菌的增殖，延長(zhǎng)保存期;應(yīng)用于低糖低熱量食品，如乳蛋白冰淇淋、奶油制品等，可改善其保存性;在低溫軟罐頭食品中加微量-多聚賴(lài)氨酸可防止殺菌后產(chǎn)生異味;在冷藏食品中添加-多聚賴(lài)氨酸能起到保證質(zhì)量的效果。 3.2缺乏賴(lài)氨酸的癥狀缺乏賴(lài)氨酸的癥狀包括疲勞，虛弱，惡心，嘔吐，頭暈，沒(méi)有食欲，發(fā)育遲緩，貧血等?？梢栽卺t(yī)療專(zhuān)業(yè)人員建議下采取賴(lài)

13、氨酸營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)品。賴(lài)氨酸每日的建議攝入量是兒童每磅體重10毫克，成年人每天在3000-9000毫克之間。 已經(jīng)證明它對(duì)一些特定疾病是有益的。已知賴(lài)氨酸的功效包括治療單純皰疹病毒和帶狀皰疹引起的唇皰疹。攝入賴(lài)氨酸可以大大縮短治愈的時(shí)間。研究已經(jīng)表明，它具有改善免疫系統(tǒng)，抵制單純皰疹和帶狀皰疹病毒的功效， 一些研究還表明，賴(lài)氨酸的功效還可能包括防止骨質(zhì)流失（可造成骨質(zhì)疏松癥），因?yàn)樗軌驇椭眢w組織吸收鈣。結(jié)合其他氨基酸可以促進(jìn)骨骼活力，并通過(guò)增加女性膠原蛋白預(yù)防骨質(zhì)疏松癥。增加膠原蛋白可以促進(jìn)骨骼和結(jié)締組織更強(qiáng)大和更柔韌。 3.3必要性和作用研究表明，賴(lài)氨酸與某些非甾體抗炎藥結(jié)合，能夠成功的治療與經(jīng)

14、前綜合癥和月經(jīng)初潮相關(guān)的偏頭痛和腹部絞痛。盡管還需要進(jìn)一步的研究獲得更確切的答案，但是賴(lài)氨酸改善這些問(wèn)題的可能性令研究人員非常興奮。 3.3.1必要性賴(lài)氨酸是人體需要的一種氨基酸，一種不可缺少的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。人們知道，蛋白質(zhì)是構(gòu)成人體細(xì)胞的主要成份，食物中的蛋白質(zhì)進(jìn)入人體后經(jīng)過(guò)消化先分解成氨基酸，然后人體又利用這些氨基酸再合成新的人體蛋白質(zhì)，如免疫抗體、消化酶、血漿蛋白、生長(zhǎng)激素等都是合成后的人體蛋白質(zhì)。在合成蛋白質(zhì)的各種氨基酸中，L-賴(lài)氨酸是最重要的一種，少了它，其它氨基酸就受到限制或得不到利用，科學(xué)家稱(chēng)它為人體第一必需氨基酸。近年來(lái)，科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，L-賴(lài)氨酸是控制人體生長(zhǎng)的重要物質(zhì)抑長(zhǎng)素中最重

15、要的也是最必需的成份，對(duì)人的中樞神經(jīng)和周?chē)窠?jīng)系統(tǒng)都起著重要作用。人體不能自身合成L-賴(lài)氨酸，必須從食物中吸取賴(lài)氨酸是幫助其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被人體充分吸收和利用的關(guān)鍵物質(zhì)，人體只有補(bǔ)充了足夠的L-賴(lài)氨酸才能提高食物蛋白質(zhì)的吸收和利用，達(dá)到均衡營(yíng)養(yǎng)，促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育。3.3.2作用有： 1、提高智力、促進(jìn)生長(zhǎng)、增強(qiáng)體質(zhì)。 2、增進(jìn)食欲、改善營(yíng)養(yǎng)不良狀況。 3、改善失眠，提高記憶力。 4、幫助產(chǎn)生抗體、激素和酶，提高免疫力、增加血色素。 5、幫助鈣的吸收，治療防止骨質(zhì)疏松癥。6、降低血中甘油三酯的水平，預(yù)防心腦血管疾病的產(chǎn)生。結(jié)語(yǔ)綜上所述，各種防腐劑對(duì)微生物有不同的作用機(jī)制，分別影響不同的細(xì)胞亞結(jié)構(gòu)，但同時(shí)

16、微生物本身也會(huì)對(duì)防腐劑產(chǎn)生一系列應(yīng)激反應(yīng)而產(chǎn)生適應(yīng)性。通常，幾種防腐劑協(xié)同作用可產(chǎn)生最佳抑菌效果，例如對(duì)G菌，聯(lián)合應(yīng)用溶菌酶水解細(xì)胞壁、nisin干擾細(xì)胞膜以及螯合劑EDTA是很有效的。因此更深入地了解防腐劑在微生物體內(nèi)的作用機(jī)理及微生物的應(yīng)激反應(yīng)可幫助我們更有效、更合理地使用防腐劑。雖然在這方面已進(jìn)行了許多研究，但仍然還有許多未闡明的地方，包括微生物是否死亡、殘存、適應(yīng)環(huán)境或生長(zhǎng)以及它們機(jī)體內(nèi)發(fā)生了什么生理分子反應(yīng)機(jī)制而導(dǎo)致了這些現(xiàn)象。例如，應(yīng)激反應(yīng)過(guò)程涉及到哪些信號(hào)傳導(dǎo)系統(tǒng)和那些應(yīng)激蛋白，這些系統(tǒng)是如何聯(lián)系的，每個(gè)系統(tǒng)包含多少細(xì)胞能量。宏觀的生物能學(xué)參數(shù)(生長(zhǎng)速率、產(chǎn)量)、微觀生物能學(xué)參數(shù)(培養(yǎng)基利用率、ATP水平、ATP/ADP比率、細(xì)胞內(nèi)氧化還原平衡)及分子在應(yīng)激反應(yīng)中的反應(yīng)仍是剛興起的研究課題。如果能積累更多的數(shù)據(jù)，用數(shù)學(xué)模型來(lái)描述微生物生長(zhǎng)和死亡，則會(huì)比現(xiàn)在食品工業(yè)中實(shí)際應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)更為科學(xué)、準(zhǔn)確，對(duì)防