第五節(jié) 食品的生物保藏技術(shù)

1、一、生物保藏技術(shù)的概一、生物保藏技術(shù)的概念念 生生物保藏技術(shù)物保藏技術(shù)是將某些具有抑菌或殺菌活性的天然物質(zhì)是將某些具有抑菌或殺菌活性的天然物質(zhì)配制成適當(dāng)濃度的溶液，通過(guò)浸漬、噴淋或涂抹等方式應(yīng)用配制成適當(dāng)濃度的溶液，通過(guò)浸漬、噴淋或涂抹等方式應(yīng)用于食品中，進(jìn)而達(dá)到防腐保鮮的效于食品中，進(jìn)而達(dá)到防腐保鮮的效果。果。機(jī)理機(jī)理包括抑制或殺滅包括抑制或殺滅食品中的微生物、隔離食品與空氣的接觸、延緩氧化作用、食品中的微生物、隔離食品與空氣的接觸、延緩氧化作用、調(diào)節(jié)貯藏環(huán)境的氣體組成以及相對(duì)濕度等。調(diào)節(jié)貯藏環(huán)境的氣體組成以及相對(duì)濕度等。二、涂膜保鮮技術(shù)二、涂膜保鮮技術(shù) 涂涂膜保鮮技術(shù)是在食品表面人工涂上一

2、層特殊的薄膜使食品保鮮膜保鮮技術(shù)是在食品表面人工涂上一層特殊的薄膜使食品保鮮的方的方法。法。 1、涂、涂膜保鮮的發(fā)展歷史膜保鮮的發(fā)展歷史 早在早在1213世紀(jì)，我國(guó)就用蜂蠟來(lái)裝桔子和檸檬，世紀(jì)，我國(guó)就用蜂蠟來(lái)裝桔子和檸檬，16世紀(jì)開(kāi)始用世紀(jì)開(kāi)始用脂類(lèi)涂膜保鮮水脂類(lèi)涂膜保鮮水果。果。 19世紀(jì)，世紀(jì)，Harvard和和Harmony提出用明膠涂層保護(hù)肉制品及其它提出用明膠涂層保護(hù)肉制品及其它食品。食品。 90年代，無(wú)污染易降解的可食用膜的應(yīng)用越來(lái)越受到人們的關(guān)注。年代，無(wú)污染易降解的可食用膜的應(yīng)用越來(lái)越受到人們的關(guān)注。 目前，涂膜保鮮技術(shù)不僅廣泛應(yīng)用于果蔬類(lèi)保鮮，而且在肉類(lèi)、目前，涂膜保鮮技術(shù)不

3、僅廣泛應(yīng)用于果蔬類(lèi)保鮮，而且在肉類(lèi)、水產(chǎn)品等食品中的應(yīng)用也日益增加水產(chǎn)品等食品中的應(yīng)用也日益增加。2、涂膜保鮮的機(jī)理、涂膜保鮮的機(jī)理 形成有一定阻隔性的膜，阻止果蔬失水。形成有一定阻隔性的膜，阻止果蔬失水。 果蔬的呼吸作用使膜內(nèi)果蔬的呼吸作用使膜內(nèi)O2濃度下降，濃度下降，CO2濃度上升。濃度上升。當(dāng)膜內(nèi)當(dāng)膜內(nèi)O2和和 CO2濃度符合果蔬貯藏的適宜氣體條件，可濃度符合果蔬貯藏的適宜氣體條件，可起到自發(fā)氣調(diào)作用，抑制果蔬呼吸延緩衰老。起到自發(fā)氣調(diào)作用，抑制果蔬呼吸延緩衰老。 涂膜對(duì)氣體的通透性是影響涂膜保鮮效果的主要因素涂膜對(duì)氣體的通透性是影響涂膜保鮮效果的主要因素之一。涂膜對(duì)氣體的通透性可用膜對(duì)

4、氣體的分離因子（之一。涂膜對(duì)氣體的通透性可用膜對(duì)氣體的分離因子（）來(lái)表來(lái)表示：示：一般地，含有羥基的分子所形成的涂膜，其一般地，含有羥基的分子所形成的涂膜，其 （CO2/O2）1，對(duì)果蔬保鮮的效果較好。對(duì)于，對(duì)果蔬保鮮的效果較好。對(duì)于(CO2/O2）1的涂膜，的涂膜，其適宜保鮮的果蔬種類(lèi)依其分離因子不同而異其適宜保鮮的果蔬種類(lèi)依其分離因子不同而異 。3、涂、涂膜保鮮的特點(diǎn)膜保鮮的特點(diǎn)發(fā)揮氣調(diào)作用發(fā)揮氣調(diào)作用 保水防蔫，改善食品的外觀品質(zhì)，提高食品的商品價(jià)值保水防蔫，改善食品的外觀品質(zhì)，提高食品的商品價(jià)值具有一定的抑菌性具有一定的抑菌性能夠在一定程度上減輕表皮的機(jī)械損傷能夠在一定程度上減輕表皮的

5、機(jī)械損傷可發(fā)揮保鮮增效作用可發(fā)揮保鮮增效作用 4、涂膜的種類(lèi)、特性及其保鮮效果、涂膜的種類(lèi)、特性及其保鮮效果 理想的涂膜劑有以下要求：理想的涂膜劑有以下要求：有一定的粘度，易于成膜有一定的粘度，易于成膜形成的膜均勻、連續(xù)，具有良好的保質(zhì)保鮮作用，并形成的膜均勻、連續(xù)，具有良好的保質(zhì)保鮮作用，并能提高果蔬的外觀水平能提高果蔬的外觀水平無(wú)毒、無(wú)異味，與食品接觸不產(chǎn)生對(duì)人體有害的物質(zhì)無(wú)毒、無(wú)異味，與食品接觸不產(chǎn)生對(duì)人體有害的物質(zhì) （1 1）多糖類(lèi)）多糖類(lèi) 殼聚糖類(lèi)殼聚糖類(lèi) 甲殼素的脫乙酰產(chǎn)物，屬氨基多甲殼素的脫乙酰產(chǎn)物，屬氨基多糖，有良好的成膜性、通透性、保濕糖，有良好的成膜性、通透性、保濕性和廣譜

6、抗菌性，不溶于水，溶于稀性和廣譜抗菌性，不溶于水，溶于稀酸。酸。 影影響殼聚糖涂膜保鮮效果的因素有：響殼聚糖涂膜保鮮效果的因素有： 酸酸：酒石酸和檸檬酸的效果較好：酒石酸和檸檬酸的效果較好表表面活性劑：可改善其黏附性面活性劑：可改善其黏附性脫脫乙酰度乙酰度 ：脫乙酰度越高，膜抗拉強(qiáng)度越高，通透性越差：脫乙酰度越高，膜抗拉強(qiáng)度越高，通透性越差增增塑劑種類(lèi)和濃度塑劑種類(lèi)和濃度 ：濃度的增加，透氧性明顯上升：濃度的增加，透氧性明顯上升 ，對(duì)膜的透，對(duì)膜的透濕濕 性性無(wú)顯著影響無(wú)顯著影響 分子量分子量 ：相對(duì)分子質(zhì)量為：相對(duì)分子質(zhì)量為20萬(wàn)和萬(wàn)和1萬(wàn)左右防腐效果最好萬(wàn)左右防腐效果最好 衍生化反應(yīng)：衍生

7、化反應(yīng)：N,O-羧甲基殼聚糖所形成的膜對(duì)氣體具有選擇通透性，特羧甲基殼聚糖所形成的膜對(duì)氣體具有選擇通透性，特 別適合于果蔬保鮮別適合于果蔬保鮮 金屬離子金屬離子 ：保鮮效果優(yōu)于無(wú)金屬離子的殼聚糖膜：保鮮效果優(yōu)于無(wú)金屬離子的殼聚糖膜 纖纖維素類(lèi)維素類(lèi) 羧羧甲基纖維素（甲基纖維素（CMC）、甲基纖維素（）、甲基纖維素（MC）、羧丙基甲基纖）、羧丙基甲基纖維素（維素（HPMC）、羧丙基纖維素（）、羧丙基纖維素（HPC）均溶于水并具有良好的成）均溶于水并具有良好的成膜膜性。性。 纖維素類(lèi)膜透濕性強(qiáng)，常與脂類(lèi)復(fù)合以改善其性纖維素類(lèi)膜透濕性強(qiáng)，常與脂類(lèi)復(fù)合以改善其性能。能。 制制MC膜時(shí)，溶劑種類(lèi)和膜時(shí)，

8、溶劑種類(lèi)和MC的分子量對(duì)膜的阻氧的分子量對(duì)膜的阻氧性影響很大。性影響很大。 環(huán)境的相對(duì)濕度對(duì)纖維素膜透氧性也有很大的影響，環(huán)境的相對(duì)濕度對(duì)纖維素膜透氧性也有很大的影響，當(dāng)環(huán)境濕度升高時(shí)，纖維素膜的透氧性急速上升當(dāng)環(huán)境濕度升高時(shí)，纖維素膜的透氧性急速上升 。 淀粉類(lèi)淀粉類(lèi) 直鏈淀粉含量高的淀粉所成膜呈透明狀直鏈淀粉含量高的淀粉所成膜呈透明狀 可食膜成分中脂類(lèi)和增塑劑對(duì)膜的透過(guò)性有顯著影響可食膜成分中脂類(lèi)和增塑劑對(duì)膜的透過(guò)性有顯著影響 淀粉經(jīng)改性生成的羥丙基淀粉所成膜阻氧性非常強(qiáng)，淀粉經(jīng)改性生成的羥丙基淀粉所成膜阻氧性非常強(qiáng)，但阻濕性極低但阻濕性極低 魔芋葡甘聚糖魔芋葡甘聚糖 所成膜在冷熱水及酸堿

9、中均穩(wěn)定。所成膜在冷熱水及酸堿中均穩(wěn)定。 膜的透水性受添加親水物質(zhì)或疏水物質(zhì)的影響，添膜的透水性受添加親水物質(zhì)或疏水物質(zhì)的影響，添加親水性物質(zhì)，則透水性增強(qiáng)，添加疏水性物質(zhì)，則透加親水性物質(zhì)，則透水性增強(qiáng)，添加疏水性物質(zhì)，則透水性減弱。水性減弱。 改性后魔芋精粉的保鮮效果將得到明顯改善。改性后魔芋精粉的保鮮效果將得到明顯改善。 褐藻酸鈉類(lèi)褐藻酸鈉類(lèi) 具有良好的成膜性，但阻濕性有限；具有良好的成膜性，但阻濕性有限； 膜厚度對(duì)抗拉強(qiáng)度影響不大，但透濕性隨著膜厚膜厚度對(duì)抗拉強(qiáng)度影響不大，但透濕性隨著膜厚度的增加而減??；度的增加而減??； 交聯(lián)膜的性質(zhì)明顯優(yōu)于非交聯(lián)膜，環(huán)氧丙烷和鈣交聯(lián)膜的性質(zhì)明顯優(yōu)于非

10、交聯(lián)膜，環(huán)氧丙烷和鈣雙重交聯(lián)膜的性能最好雙重交聯(lián)膜的性能最好 ； 環(huán)境濕度高于環(huán)境濕度高于95%時(shí)，仍能顯著地阻止果蔬失水；時(shí)，仍能顯著地阻止果蔬失水； 脂質(zhì)可顯著降低褐藻酸鈉膜的透水性脂質(zhì)可顯著降低褐藻酸鈉膜的透水性 。 微微生物多糖類(lèi)生物多糖類(lèi) A. 茁茁霉多糖霉多糖 具有良好的成膜性，是理想的果蔬保鮮具有良好的成膜性，是理想的果蔬保鮮劑；劑； 不同分子量的茁霉多糖都有較好的保水作用，尤其以不同分子量的茁霉多糖都有較好的保水作用，尤其以高分子量的茁霉多糖效果更高分子量的茁霉多糖效果更好；好； 茁霉多糖不具有殺菌、抑菌作用，但同殺蟲(chóng)劑共用茁霉多糖不具有殺菌、抑菌作用，但同殺蟲(chóng)劑共用具有良好的

11、殺菌、防病毒侵染和防腐防病作用具有良好的殺菌、防病毒侵染和防腐防病作用 。B. NPS多多糖糖 用半野生植物為原料用半野生植物為原料 ,經(jīng)科學(xué)加工制成的一種天然多糖類(lèi)物質(zhì)，經(jīng)科學(xué)加工制成的一種天然多糖類(lèi)物質(zhì)，pH微酸性，無(wú)毒可食，有營(yíng)養(yǎng)，速溶于水，最大吸水量可達(dá)原重的微酸性，無(wú)毒可食，有營(yíng)養(yǎng)，速溶于水，最大吸水量可達(dá)原重的100倍以上，吸漲后的體積相當(dāng)于原體積的倍以上，吸漲后的體積相當(dāng)于原體積的1000倍以上。倍以上。NPS多糖具多糖具有兩性物質(zhì)的特點(diǎn)并具極好的成膜性。有兩性物質(zhì)的特點(diǎn)并具極好的成膜性。 在果蔬表面成膜后無(wú)色、無(wú)味，肉眼很難看出，光澤性明顯增在果蔬表面成膜后無(wú)色、無(wú)味，肉眼很難

12、看出，光澤性明顯增強(qiáng)，有打蠟的效果，是一種很好的果蔬涂膜保鮮強(qiáng)，有打蠟的效果，是一種很好的果蔬涂膜保鮮劑。劑。 （2）蛋白質(zhì)類(lèi)）蛋白質(zhì)類(lèi)小麥面筋蛋白小麥面筋蛋白 小麥面筋蛋白膜柔韌、牢固，阻氧性好，但阻水性和透光性小麥面筋蛋白膜柔韌、牢固，阻氧性好，但阻水性和透光性差；差； 當(dāng)小麥面筋蛋白膜中脂類(lèi)含量為干物質(zhì)含量的當(dāng)小麥面筋蛋白膜中脂類(lèi)含量為干物質(zhì)含量的20%時(shí)，透水率顯著下時(shí)，透水率顯著下降；降； 小麥面筋蛋白制膜液的小麥面筋蛋白制膜液的pH值應(yīng)控制在值應(yīng)控制在5 。大豆分離蛋白大豆分離蛋白 大豆分離蛋白制膜液的大豆分離蛋白制膜液的pH值應(yīng)控制在值應(yīng)控制在8； 大豆分離蛋白膜的透氧率低、透水

13、率高，因而常與糖類(lèi)、脂類(lèi)復(fù)合后使用。大豆分離蛋白膜的透氧率低、透水率高，因而常與糖類(lèi)、脂類(lèi)復(fù)合后使用。 玉米醇溶蛋白玉米醇溶蛋白 所形成的膜具有良好的阻氧性和阻濕性所形成的膜具有良好的阻氧性和阻濕性 。（3）脂質(zhì)類(lèi)）脂質(zhì)類(lèi) 蠟類(lèi)蠟類(lèi) 成膜性好，對(duì)水分有較好的阻隔性。其中石蠟最為有成膜性好，對(duì)水分有較好的阻隔性。其中石蠟最為有效，蜂蠟其次；效，蜂蠟其次； 已商業(yè)化生產(chǎn)的蠟類(lèi)涂膜劑有中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林已商業(yè)化生產(chǎn)的蠟類(lèi)涂膜劑有中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所的紫膠涂料、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院的京產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所的紫膠涂料、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院的京2B系列膜劑、北京化工研究所的系列膜劑、北京化工研究所的CF

14、W果蠟。果蠟。 天天然樹(shù)脂然樹(shù)脂 醇醇溶性蟲(chóng)膠成膜性好、干燥快、有光澤、在空氣中穩(wěn)定、溶性蟲(chóng)膠成膜性好、干燥快、有光澤、在空氣中穩(wěn)定、不溶于水、溶于乙醇和堿性溶液，適合作為涂膜保鮮劑使不溶于水、溶于乙醇和堿性溶液，適合作為涂膜保鮮劑使用；用； 我我國(guó)云南玉溪產(chǎn)的蟲(chóng)膠品質(zhì)好，雜質(zhì)少，易溶解，成膜后國(guó)云南玉溪產(chǎn)的蟲(chóng)膠品質(zhì)好，雜質(zhì)少，易溶解，成膜后光澤自光澤自然。然。 油脂油脂 油脂具有油膩性，主要成分是脂肪酸的甘油酯，不油脂具有油膩性，主要成分是脂肪酸的甘油酯，不溶于水；溶于水； 借助乳化劑和機(jī)械力作用，將互不相溶的油和水制借助乳化劑和機(jī)械力作用，將互不相溶的油和水制成乳狀液體制劑，涂覆果實(shí)，可以

15、達(dá)到長(zhǎng)期保鮮的目的。成乳狀液體制劑，涂覆果實(shí)，可以達(dá)到長(zhǎng)期保鮮的目的。 （4）復(fù)合膜類(lèi)）復(fù)合膜類(lèi) 復(fù)復(fù)合膜是由多糖類(lèi)、蛋白質(zhì)類(lèi)、脂質(zhì)類(lèi)中的兩種或兩種合膜是由多糖類(lèi)、蛋白質(zhì)類(lèi)、脂質(zhì)類(lèi)中的兩種或兩種以上物質(zhì)經(jīng)一定處理而成的涂以上物質(zhì)經(jīng)一定處理而成的涂膜；膜； 由由HPMC與棕櫚酸和硬脂酸組成的雙層膜，透濕性比與棕櫚酸和硬脂酸組成的雙層膜，透濕性比HPMC膜減少約膜減少約90%； 由由多糖與蛋白質(zhì)組成的復(fù)合天然植物保鮮劑膜具有良多糖與蛋白質(zhì)組成的復(fù)合天然植物保鮮劑膜具有良好的保鮮效好的保鮮效果。果。 TAL Pro-long（英國(guó)）：（英國(guó)）： 由蔗糖脂肪酸酯、由蔗糖脂肪酸酯、CMC-Na和甘油一酯

16、或甘油二酯和甘油一酯或甘油二酯組成。組成。Superfresh是其改進(jìn)型，含是其改進(jìn)型，含60%的蔗糖酯、的蔗糖酯、26%的的CMC-Na、14%的雙乙酰脂肪酸單酯。的雙乙酰脂肪酸單酯。 OED（日本）：（日本）： 由由10份蜂蠟、份蜂蠟、2份朊酪、份朊酪、1份蔗糖酯組成。份蔗糖酯組成。涂膜保鮮時(shí)必須注意以下幾方面的問(wèn)題：涂膜保鮮時(shí)必須注意以下幾方面的問(wèn)題：研制出不同特性的膜以適用于不同品種食品的需求；研制出不同特性的膜以適用于不同品種食品的需求；準(zhǔn)確測(cè)量膜的氣體滲透特性；準(zhǔn)確測(cè)量膜的氣體滲透特性；準(zhǔn)確測(cè)量目標(biāo)果蔬的果皮與果肉的氣體及水分?jǐn)U散特性；準(zhǔn)確測(cè)量目標(biāo)果蔬的果皮與果肉的氣體及水分?jǐn)U散特

17、性；分析待貯果蔬內(nèi)部氣體組分；分析待貯果蔬內(nèi)部氣體組分；根據(jù)果蔬的品質(zhì)變化，對(duì)涂膜的性質(zhì)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以根據(jù)果蔬的品質(zhì)變化，對(duì)涂膜的性質(zhì)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以達(dá)到最佳保鮮效果。達(dá)到最佳保鮮效果。5、涂、涂膜保鮮的方法膜保鮮的方法（1）浸涂法）浸涂法 將涂料配成適當(dāng)濃度的溶液，將果實(shí)浸入，蘸上一層薄薄的涂料后，取將涂料配成適當(dāng)濃度的溶液，將果實(shí)浸入，蘸上一層薄薄的涂料后，取出晾干即出晾干即成。成。（2）刷涂法）刷涂法 用軟毛刷蘸上涂料液，在果實(shí)上輾轉(zhuǎn)涂刷，使果皮上涂一層薄薄的涂膜用軟毛刷蘸上涂料液，在果實(shí)上輾轉(zhuǎn)涂刷，使果皮上涂一層薄薄的涂膜料。料。（3）噴涂法）噴涂法 用機(jī)器在果實(shí)表面噴上一層均勻而極

18、薄的涂料。用機(jī)器在果實(shí)表面噴上一層均勻而極薄的涂料。 目前普遍用涂膜機(jī)（打蠟機(jī)）涂膜，涂膜機(jī)由目前普遍用涂膜機(jī)（打蠟機(jī)）涂膜，涂膜機(jī)由清洗、擦吸干燥、噴涂、低溫干燥、分級(jí)和包裝等清洗、擦吸干燥、噴涂、低溫干燥、分級(jí)和包裝等部分聯(lián)合組部分聯(lián)合組成。成。 三、生物保鮮劑保鮮技術(shù)三、生物保鮮劑保鮮技術(shù) 生物保鮮劑保鮮生物保鮮劑保鮮是通過(guò)浸漬、噴淋或混合等方式，是通過(guò)浸漬、噴淋或混合等方式，將生物保鮮劑與食品充分接觸，從而使食品保鮮的方法。將生物保鮮劑與食品充分接觸，從而使食品保鮮的方法。 生物保鮮劑生物保鮮劑也稱(chēng)作天然保鮮劑，是直接來(lái)源于生也稱(chēng)作天然保鮮劑，是直接來(lái)源于生物體自身組成成分或其代謝產(chǎn)物

19、，不僅具有良好的抑菌物體自身組成成分或其代謝產(chǎn)物，不僅具有良好的抑菌作用，而且一般都可被生物降解，具有無(wú)味、無(wú)毒、安作用，而且一般都可被生物降解，具有無(wú)味、無(wú)毒、安全等特點(diǎn)。全等特點(diǎn)。 1、植物源生物保鮮劑、植物源生物保鮮劑 許多植物中都存在抗菌物質(zhì)，主要是醛類(lèi)、酮類(lèi)、許多植物中都存在抗菌物質(zhì)，主要是醛類(lèi)、酮類(lèi)、酚類(lèi)、酯類(lèi)物質(zhì)。酚類(lèi)、酯類(lèi)物質(zhì)。（1）茶多酚）茶多酚 能抑制能抑制G+菌和菌和G-菌，屬于廣譜性的抗菌劑；菌，屬于廣譜性的抗菌劑； 最小抑菌濃度隨菌種不同而差異較大，大多在最小抑菌濃度隨菌種不同而差異較大，大多在50500mg/kg之間，符合食品添加劑用量的一般要求之間，符合食品添加劑

20、用量的一般要求 。 （2）大蒜提取物）大蒜提取物 大蒜辣素和大蒜新素是大蒜中的主要抗菌成份。大蒜辣素和大蒜新素是大蒜中的主要抗菌成份。 大蒜辣素的抗菌機(jī)理大蒜辣素的抗菌機(jī)理：分子中的氧原子與細(xì)菌中半：分子中的氧原子與細(xì)菌中半胱氨結(jié)合使之不能轉(zhuǎn)變?yōu)殡装彼?，從而影響?xì)菌體內(nèi)的氧胱氨結(jié)合使之不能轉(zhuǎn)變?yōu)殡装彼?，從而影響?xì)菌體內(nèi)的氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行?；€原反應(yīng)的進(jìn)行。 大蒜對(duì)多種球菌、霉菌有明顯的抑制和殺菌作用，大蒜對(duì)多種球菌、霉菌有明顯的抑制和殺菌作用，是目前發(fā)現(xiàn)的具有抗真菌作用植物中效力最強(qiáng)的一種。是目前發(fā)現(xiàn)的具有抗真菌作用植物中效力最強(qiáng)的一種。 茶多酚茶多酚2、動(dòng)、動(dòng)物源生物保鮮劑物源生物保鮮劑

21、（1）魚(yú)精蛋白（）魚(yú)精蛋白（protamine） 魚(yú)精蛋白是一種特殊的抗菌肽，是存在于許多魚(yú)類(lèi)魚(yú)精蛋白是一種特殊的抗菌肽，是存在于許多魚(yú)類(lèi)中的成熟精細(xì)胞中的一種球形堿性蛋白。相對(duì)分子質(zhì)量中的成熟精細(xì)胞中的一種球形堿性蛋白。相對(duì)分子質(zhì)量較小，大約為較小，大約為400010000，由，由30個(gè)左右的氨基酸組成，個(gè)左右的氨基酸組成，精氨酸占其氨基酸組成的精氨酸占其氨基酸組成的2/3以上，加熱不凝固，等電點(diǎn)以上，加熱不凝固，等電點(diǎn)在在1012之間，帶正電荷之間，帶正電荷 。 抑抑菌機(jī)理菌機(jī)理 A、魚(yú)、魚(yú)精蛋白作用于微生物細(xì)胞壁，破壞了細(xì)胞壁的合成精蛋白作用于微生物細(xì)胞壁，破壞了細(xì)胞壁的合成以達(dá)到其抑菌

22、效以達(dá)到其抑菌效果。果。 B、魚(yú)、魚(yú)精蛋白作用于微生物細(xì)胞質(zhì)膜，通過(guò)破壞細(xì)胞對(duì)營(yíng)精蛋白作用于微生物細(xì)胞質(zhì)膜，通過(guò)破壞細(xì)胞對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收來(lái)起抑菌作養(yǎng)物質(zhì)的吸收來(lái)起抑菌作用。用。 制備方法制備方法 魚(yú)精置于稀硫酸溶液中，抽取出魚(yú)精蛋白和混雜蛋魚(yú)精置于稀硫酸溶液中，抽取出魚(yú)精蛋白和混雜蛋白，然后在抽出液中加入有機(jī)溶劑沉淀，將沉淀溶于溫白，然后在抽出液中加入有機(jī)溶劑沉淀，將沉淀溶于溫水中，再冷卻即析出魚(yú)精蛋白?；蛴镁垤⑺猁}使硫酸或水中，再冷卻即析出魚(yú)精蛋白?；蛴镁垤⑺猁}使硫酸或鹽酸抽出液中的魚(yú)精蛋白以磷酸鹽形式沉淀出來(lái)，然后鹽酸抽出液中的魚(yú)精蛋白以磷酸鹽形式沉淀出來(lái)，然后將沉淀溶解在高濃度的硫酸銨中

23、，分解為精蛋白硫酸鹽。將沉淀溶解在高濃度的硫酸銨中，分解為精蛋白硫酸鹽。 純化方法一般采用葡聚糖凝膠柱色譜法。純化方法一般采用葡聚糖凝膠柱色譜法。 影影響魚(yú)精蛋白抗菌活性的因素響魚(yú)精蛋白抗菌活性的因素A、菌、菌種及其生長(zhǎng)狀況種及其生長(zhǎng)狀況 魚(yú)精蛋白的抑菌性因其來(lái)源不同而存在差魚(yú)精蛋白的抑菌性因其來(lái)源不同而存在差異；異； 革蘭陽(yáng)性菌的發(fā)育受到了明顯的抑制，而革蘭陰性菌革蘭陽(yáng)性菌的發(fā)育受到了明顯的抑制，而革蘭陰性菌幾乎不受影幾乎不受影響；響； 魚(yú)精蛋白對(duì)新鮮魚(yú)貝類(lèi)和肉食品中所含的多數(shù)細(xì)菌魚(yú)精蛋白對(duì)新鮮魚(yú)貝類(lèi)和肉食品中所含的多數(shù)細(xì)菌起不到抑制作起不到抑制作用。用。 魚(yú)精蛋白對(duì)經(jīng)過(guò)熱處理后的食品具有較

24、好的保存效果；魚(yú)精蛋白對(duì)經(jīng)過(guò)熱處理后的食品具有較好的保存效果； 魚(yú)精蛋白的魚(yú)精蛋白的最小抑菌濃度最小抑菌濃度因菌種不同而異；因菌種不同而異； 對(duì)于同一種菌類(lèi)來(lái)說(shuō)，微生物所處的新陳代謝狀況也對(duì)于同一種菌類(lèi)來(lái)說(shuō)，微生物所處的新陳代謝狀況也會(huì)影響魚(yú)精蛋白的效果。會(huì)影響魚(yú)精蛋白的效果。B、食品的、食品的pH 魚(yú)精蛋白在魚(yú)精蛋白在pH6.0以上時(shí)具有明顯的抗菌活性。以上時(shí)具有明顯的抗菌活性。 C、所含鹽類(lèi)及其濃度、所含鹽類(lèi)及其濃度 食品中各種鹽類(lèi)濃度的提高，魚(yú)精蛋白的抑菌性食品中各種鹽類(lèi)濃度的提高，魚(yú)精蛋白的抑菌性會(huì)相應(yīng)降低。同等濃度條件下二價(jià)鹽類(lèi)比一價(jià)鹽類(lèi)對(duì)會(huì)相應(yīng)降低。同等濃度條件下二價(jià)鹽類(lèi)比一價(jià)鹽類(lèi)

25、對(duì)細(xì)菌的保護(hù)作用更好。細(xì)菌的保護(hù)作用更好。D、環(huán)境溫度、環(huán)境溫度 大多數(shù)食品加工時(shí)采用的溫度對(duì)魚(yú)精蛋白的抑菌大多數(shù)食品加工時(shí)采用的溫度對(duì)魚(yú)精蛋白的抑菌作用影響不大作用影響不大 。 在在食品中應(yīng)用需注意的問(wèn)題食品中應(yīng)用需注意的問(wèn)題 應(yīng)用中一般將魚(yú)精蛋白與其它防腐劑或保鮮方法結(jié)合使應(yīng)用中一般將魚(yú)精蛋白與其它防腐劑或保鮮方法結(jié)合使用；用； 魚(yú)精蛋白與甘氨酸、醋酸鈉、乙醇、單甘油酯混合使用時(shí)，魚(yú)精蛋白與甘氨酸、醋酸鈉、乙醇、單甘油酯混合使用時(shí)，抗菌作用有相乘的效抗菌作用有相乘的效果；果； 使用大豆卵磷脂等乳化劑與魚(yú)精蛋白復(fù)配，可解決魚(yú)精蛋使用大豆卵磷脂等乳化劑與魚(yú)精蛋白復(fù)配，可解決魚(yú)精蛋白在食品介質(zhì)中

26、溶解性的問(wèn)白在食品介質(zhì)中溶解性的問(wèn)題。題。 魚(yú)魚(yú)精蛋白的安全性精蛋白的安全性 魚(yú)精蛋白是一種對(duì)人體無(wú)害的、高度安全的、具有很高營(yíng)魚(yú)精蛋白是一種對(duì)人體無(wú)害的、高度安全的、具有很高營(yíng)養(yǎng)性和功能性的新型食品防腐養(yǎng)性和功能性的新型食品防腐劑；劑； 除魚(yú)精蛋白以外，昆蟲(chóng)抗菌肽、防衛(wèi)肽以及海洋生物抗菌除魚(yú)精蛋白以外，昆蟲(chóng)抗菌肽、防衛(wèi)肽以及海洋生物抗菌肽等也是常見(jiàn)的生物保鮮肽等也是常見(jiàn)的生物保鮮劑劑。 （2）溶菌酶（）溶菌酶（lysozyme） 溶溶菌酶，又稱(chēng)細(xì)胞壁溶解酶，是一種專(zhuān)門(mén)作用于微生菌酶，又稱(chēng)細(xì)胞壁溶解酶，是一種專(zhuān)門(mén)作用于微生物細(xì)胞壁的水解物細(xì)胞壁的水解酶。酶。 溶菌酶的種類(lèi)溶菌酶的種類(lèi) A、雞、

27、雞蛋清溶菌酶蛋清溶菌酶 相對(duì)分子質(zhì)量為相對(duì)分子質(zhì)量為14307，等電點(diǎn)為，等電點(diǎn)為11.1，最適溶菌溫，最適溶菌溫度為度為50，最適，最適pH為為7.0，一級(jí)結(jié)構(gòu)由，一級(jí)結(jié)構(gòu)由129個(gè)氨基酸組成，個(gè)氨基酸組成，其高級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性由其高級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性由4個(gè)二硫鍵、氫鍵和疏水鍵來(lái)維持個(gè)二硫鍵、氫鍵和疏水鍵來(lái)維持 。 B、人和哺乳動(dòng)物溶菌酶、人和哺乳動(dòng)物溶菌酶 人和哺乳動(dòng)物溶菌酶由人和哺乳動(dòng)物溶菌酶由 130個(gè)氨基酸組成；個(gè)氨基酸組成； 一級(jí)結(jié)構(gòu)中的氨基酸排列順序與雞蛋清溶菌酶的差異較大；一級(jí)結(jié)構(gòu)中的氨基酸排列順序與雞蛋清溶菌酶的差異較大； 高級(jí)結(jié)構(gòu)也存在四個(gè)二硫鍵；高級(jí)結(jié)構(gòu)也存在四個(gè)二硫鍵； 人溶

28、菌酶的溶菌活性比雞蛋清溶菌酶高人溶菌酶的溶菌活性比雞蛋清溶菌酶高3倍。倍。 C、植物溶菌酶、植物溶菌酶 植物溶菌酶對(duì)小球菌的溶菌活性較雞蛋清溶菌酶低，但對(duì)膠狀植物溶菌酶對(duì)小球菌的溶菌活性較雞蛋清溶菌酶低，但對(duì)膠狀甲殼質(zhì)的分解活性則為雞蛋清溶菌酶的甲殼質(zhì)的分解活性則為雞蛋清溶菌酶的10倍左右。倍左右。 D、微、微生物溶菌酶生物溶菌酶內(nèi)內(nèi)-N-乙酰己糖胺酶乙酰己糖胺酶：作：作用是分解構(gòu)成細(xì)菌細(xì)胞壁骨架的多用是分解構(gòu)成細(xì)菌細(xì)胞壁骨架的多糖；糖；酰酰胺酶：其作用是切斷連接多糖和氨基酸之間的酰胺胺酶：其作用是切斷連接多糖和氨基酸之間的酰胺鍵；鍵；內(nèi)內(nèi)-肽酶和蛋白酶：作用與酰胺酶相肽酶和蛋白酶：作用與酰胺

29、酶相似；似；-1，3葡聚糖酶、葡聚糖酶、-1，6-葡聚糖酶、甘露糖酶：其作用是分解葡聚糖酶、甘露糖酶：其作用是分解細(xì)胞壁；細(xì)胞壁；磷酸甘露糖酶：與磷酸甘露糖酶：與-1，3葡聚糖酶、葡聚糖酶、-1，6-葡聚糖酶和甘露糖葡聚糖酶和甘露糖酶共同作用，分解細(xì)胞原生質(zhì)；酶共同作用，分解細(xì)胞原生質(zhì)；殼多糖酶：與葡聚糖酶共同作用，分解霉菌和酵母菌；殼多糖酶：與葡聚糖酶共同作用，分解霉菌和酵母菌；脫乙酰殼多糖酶：主要作用是分解毛霉和根霉脫乙酰殼多糖酶：主要作用是分解毛霉和根霉。 溶溶菌酶提取分離的方法菌酶提取分離的方法 原料一般都用蛋清或蛋原料一般都用蛋清或蛋殼；殼； 提取分離的方法有親和色譜法、離子交換法、

30、沉淀法、提取分離的方法有親和色譜法、離子交換法、沉淀法、沉淀與凝膠色譜結(jié)合法沉淀與凝膠色譜結(jié)合法等。等。 溶溶菌酶的作用機(jī)理菌酶的作用機(jī)理 溶菌酶能選擇性地分解微生物細(xì)胞壁，主要是分解溶菌酶能選擇性地分解微生物細(xì)胞壁，主要是分解細(xì)胞壁中的肽聚細(xì)胞壁中的肽聚糖。糖。 溶溶菌酶水解球菌細(xì)胞壁的作用點(diǎn)菌酶水解球菌細(xì)胞壁的作用點(diǎn)是是N-乙酰胞壁酸（乙酰胞壁酸（NAM）與與N-乙酰葡萄糖胺（乙酰葡萄糖胺（NAG）之間的）之間的-1，4糖苷鍵斷糖苷鍵斷開(kāi)；開(kāi)； 經(jīng)經(jīng)過(guò)溶菌酶作用后，微生物細(xì)胞因?yàn)闈B透壓受到過(guò)溶菌酶作用后，微生物細(xì)胞因?yàn)闈B透壓受到破破 壞壞而引而引起平衡破裂，從而使得微生物細(xì)胞的內(nèi)溶物滲出導(dǎo)

31、致細(xì)胞死亡起平衡破裂，從而使得微生物細(xì)胞的內(nèi)溶物滲出導(dǎo)致細(xì)胞死亡 。 一般地，溶菌酶對(duì)一般地，溶菌酶對(duì)G+菌均有較強(qiáng)的分解作用，而對(duì)菌均有較強(qiáng)的分解作用，而對(duì)G-菌無(wú)分解作菌無(wú)分解作用；用； 溶菌酶的溶菌酶的最適小分子底物最適小分子底物為為NAM-NAG交替組成的六交替組成的六糖；糖； 在溶菌酶分子中存在一個(gè)狹長(zhǎng)的凹穴在溶菌酶分子中存在一個(gè)狹長(zhǎng)的凹穴 ，在凹穴中的，在凹穴中的Glu35與與Asp52構(gòu)成了活性中心，它們?cè)谒馓擒真I時(shí)起協(xié)同作構(gòu)成了活性中心，它們?cè)谒馓擒真I時(shí)起協(xié)同作用。用。 溶菌酶在食品中的應(yīng)用溶菌酶在食品中的應(yīng)用奶粉：有利于嬰兒腸道菌群的正常化；奶粉：有利于嬰兒腸道菌群的正常

32、化； 奶酪：防止中后期奶酪的后期起泡、風(fēng)味變差，具有抑奶酪：防止中后期奶酪的后期起泡、風(fēng)味變差，具有抑菌作用，不至引起酪酸發(fā)酵；菌作用，不至引起酪酸發(fā)酵；日本清酒日本清酒 ：代替水楊酸用于防腐，加入量為：代替水楊酸用于防腐，加入量為l5mg/kg。 肉肉制品制品 、水果、水產(chǎn)品、面制品：防腐保、水果、水產(chǎn)品、面制品：防腐保鮮；鮮； 酵酵母：經(jīng)溶菌酶處理后，在培養(yǎng)過(guò)程中氮核蛋白質(zhì)的釋放量母：經(jīng)溶菌酶處理后，在培養(yǎng)過(guò)程中氮核蛋白質(zhì)的釋放量增加，提高了酵母蛋白利用增加，提高了酵母蛋白利用率；率； 殼殼聚糖：降解為低分子聚糖：降解為低分子量；量； 單單獨(dú)使用溶菌酶作為防腐保鮮劑使用有一定的局限性，需要

33、獨(dú)使用溶菌酶作為防腐保鮮劑使用有一定的局限性，需要添加其他的成分來(lái)促進(jìn)防腐效果。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，常與甘氨酸添加其他的成分來(lái)促進(jìn)防腐效果。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，常與甘氨酸聯(lián)聯(lián)用。用。 3、微、微生物源生物保鮮劑生物源生物保鮮劑 乳酸鏈球菌素（乳酸鏈球菌素（Nisin）又叫乳鏈菌肽、乳球菌肽，是某）又叫乳鏈菌肽、乳球菌肽，是某些乳酸乳球菌在代謝過(guò)程中合成和分泌的具有很強(qiáng)殺菌作用的些乳酸乳球菌在代謝過(guò)程中合成和分泌的具有很強(qiáng)殺菌作用的小分子小分子肽。肽。 Nisin的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu) Nisin是一種含有是一種含有34個(gè)氨基酸的多肽，個(gè)氨基酸的多肽，N端為異亮氨酸，端為異亮氨酸，C末端為賴氨酸，分子質(zhì)量為末

34、端為賴氨酸，分子質(zhì)量為3510Da。 單體中含有單體中含有5種異常氨基酸：種異常氨基酸： 氨基丁酸（氨基丁酸（ABA）、脫氫丙氨酸（）、脫氫丙氨酸（DHA）、）、-甲基脫甲基脫氫丙氨酸（氫丙氨酸（DHB）、羊毛硫氨酸（）、羊毛硫氨酸（ALA-S-ALA）、）、-甲甲基羊毛硫氨酸（基羊毛硫氨酸（ALA-S-ABA），通過(guò)硫醚鍵形成），通過(guò)硫醚鍵形成5個(gè)環(huán)。個(gè)環(huán)。 Nisin活性分子常為二聚體或四聚體。二聚體分子量為活性分子常為二聚體或四聚體。二聚體分子量為7000，四聚體分子量為，四聚體分子量為14000； 已發(fā)現(xiàn)了已發(fā)現(xiàn)了6種類(lèi)型的種類(lèi)型的Nisin，分別是，分別是A、B、C、D、E和和Z；

35、天然狀態(tài)下的天然狀態(tài)下的Nisin主要有主要有NisinA和和NisinZ兩種形式。兩種形式。它們之間的差別在于第它們之間的差別在于第27位的氨基酸不同，位的氨基酸不同，NisinA為組為組氨酸，氨酸，NisinZ為天冬氨酸。為天冬氨酸。 Nisin的溶解性與穩(wěn)定性的溶解性與穩(wěn)定性 Nisin的溶解度主要取決于溶液的的溶解度主要取決于溶液的pH值，在值，在pH值較低的值較低的情況下，溶解性較好。在中性和堿性條件下幾乎不溶解；情況下，溶解性較好。在中性和堿性條件下幾乎不溶解； Nisin的穩(wěn)定性主要取決于溫度、的穩(wěn)定性主要取決于溫度、pH值、基質(zhì)等因素。值、基質(zhì)等因素。 Nisin的抑菌機(jī)理的抑

36、菌機(jī)理 A、在一定的膜電位下，疏水性的、帶正電荷的、在一定的膜電位下，疏水性的、帶正電荷的Nisin可吸附于敏感菌的細(xì)胞膜上，并通過(guò)其可吸附于敏感菌的細(xì)胞膜上，并通過(guò)其C末端的末端的作用侵入膜內(nèi)而形成通道；作用侵入膜內(nèi)而形成通道； B、Nisin屬于孔道形成蛋白，由于其分子特殊的屬于孔道形成蛋白，由于其分子特殊的三級(jí)結(jié)構(gòu)，可允許分子質(zhì)量小于三級(jí)結(jié)構(gòu)，可允許分子質(zhì)量小于0.5 kDa的親水分子通的親水分子通過(guò)，從而導(dǎo)致過(guò)，從而導(dǎo)致K+從胞漿中流出，細(xì)胞膜去極化及從胞漿中流出，細(xì)胞膜去極化及ATP泄漏，細(xì)胞外水分子流入，造成細(xì)胞內(nèi)外能差消失，泄漏，細(xì)胞外水分子流入，造成細(xì)胞內(nèi)外能差消失，細(xì)胞自溶而

37、死亡。細(xì)胞自溶而死亡。 Nisin主要?dú)缁蛞种浦饕獨(dú)缁蛞种艷+菌及其芽孢，而對(duì)菌及其芽孢，而對(duì)G-菌基本菌基本無(wú)影響；無(wú)影響； 對(duì)于某些對(duì)于某些G-菌，如將菌，如將Nisin與冷凍、加熱、調(diào)節(jié)與冷凍、加熱、調(diào)節(jié)pH和和EDTA處理等結(jié)合起來(lái)，可以被殺死或被抑制；處理等結(jié)合起來(lái)，可以被殺死或被抑制； pH、Mg2+濃度、乳酸濃度、氮源種類(lèi)等均可影響濃度、乳酸濃度、氮源種類(lèi)等均可影響Nisin對(duì)細(xì)胞膜的吸附作用，從而影響對(duì)細(xì)胞膜的吸附作用，從而影響Nisin的抑菌作用。的抑菌作用。 Nisin在食品中的應(yīng)用在食品中的應(yīng)用 乳制品：延長(zhǎng)保存期，縮短殺菌時(shí)間；乳制品：延長(zhǎng)保存期，縮短殺菌時(shí)間； 肉

38、類(lèi)食品：代替部分硝酸鹽和亞硝酸鹽，抑制肉毒梭肉類(lèi)食品：代替部分硝酸鹽和亞硝酸鹽，抑制肉毒梭狀芽孢桿菌產(chǎn)生肉毒素，還可以降低亞硝胺對(duì)人體的危狀芽孢桿菌產(chǎn)生肉毒素，還可以降低亞硝胺對(duì)人體的危害；害； 啤酒、果酒、烈性乙醇等酒精飲料啤酒、果酒、烈性乙醇等酒精飲料 ：抑制：抑制G+菌。菌。 四、抗凍蛋白保鮮技術(shù)四、抗凍蛋白保鮮技術(shù) 抗抗凍蛋白（凍蛋白（antifreeze protein，AFP）是一類(lèi)能夠抑制冰）是一類(lèi)能夠抑制冰晶生長(zhǎng)，能以非依數(shù)形式降低水溶液的冰點(diǎn)，但不影響其熔點(diǎn)晶生長(zhǎng)，能以非依數(shù)形式降低水溶液的冰點(diǎn)，但不影響其熔點(diǎn)的特殊蛋白的特殊蛋白質(zhì)。質(zhì)。熒光抗凍蛋白熒光抗凍蛋白裝飾的冰晶體裝

39、飾的冰晶體1、抗凍蛋白的特性、抗凍蛋白的特性（1）熱滯活性）熱滯活性 抗凍蛋白能特異地吸附于冰晶表面，阻止冰晶生長(zhǎng)，抗凍蛋白能特異地吸附于冰晶表面，阻止冰晶生長(zhǎng)，非依數(shù)性降低溶液冰點(diǎn)，但不影響其熔點(diǎn)，導(dǎo)致熔點(diǎn)與非依數(shù)性降低溶液冰點(diǎn)，但不影響其熔點(diǎn)，導(dǎo)致熔點(diǎn)與冰點(diǎn)之間出現(xiàn)差異。冰點(diǎn)之間出現(xiàn)差異。冰點(diǎn)和熔點(diǎn)的差值稱(chēng)為熱滯值冰點(diǎn)和熔點(diǎn)的差值稱(chēng)為熱滯值，這，這一現(xiàn)象稱(chēng)為抗凍蛋白的熱滯活性（一現(xiàn)象稱(chēng)為抗凍蛋白的熱滯活性（THA）。）。 影響熱滯活性的因素影響熱滯活性的因素 抗凍蛋白的濃度：越高，熱滯活性越大抗凍蛋白的濃度：越高，熱滯活性越大 分子量：高分子量的糖肽比低分子量的糖肽熱滯活性更強(qiáng)分子量：高分

40、子量的糖肽比低分子量的糖肽熱滯活性更強(qiáng) 小分子量溶質(zhì)：如檸檬酸鹽、甘油和山梨醇能顯著阻止冰小分子量溶質(zhì)：如檸檬酸鹽、甘油和山梨醇能顯著阻止冰核的形成，提高抗凍蛋白的熱滯活性核的形成，提高抗凍蛋白的熱滯活性 來(lái)源來(lái)源 ：魚(yú)類(lèi)的熱滯值為魚(yú)類(lèi)的熱滯值為0.71.5，植物為，植物為0.20.5，昆，昆蟲(chóng)為蟲(chóng)為510 （2）改變冰晶的生長(zhǎng)方式）改變冰晶的生長(zhǎng)方式 在純水中，冰晶通常沿著平行于基面的方向（在純水中，冰晶通常沿著平行于基面的方向（a軸）軸）伸展，而在晶格表面方向（伸展，而在晶格表面方向（c軸）伸展很少；軸）伸展很少； 抗凍蛋白分子與冰晶表面相互作用導(dǎo)致水分子在晶格抗凍蛋白分子與冰晶表面相互作

41、用導(dǎo)致水分子在晶格表面外層的排列順序發(fā)生改變，冰核會(huì)變得沿著表面外層的排列順序發(fā)生改變，冰核會(huì)變得沿著c軸以骨軸以骨針形、纖維狀生長(zhǎng)，形成對(duì)稱(chēng)的雙六面體金字塔形冰晶。針形、纖維狀生長(zhǎng)，形成對(duì)稱(chēng)的雙六面體金字塔形冰晶。 （3）抑制冰晶的重結(jié)晶）抑制冰晶的重結(jié)晶 重結(jié)晶是指環(huán)境溫度在冰點(diǎn)以下較高溫度波動(dòng)時(shí)，冰晶的重結(jié)晶是指環(huán)境溫度在冰點(diǎn)以下較高溫度波動(dòng)時(shí)，冰晶的大小將發(fā)生變化，通常大冰晶越來(lái)越大，小冰晶越來(lái)越大小將發(fā)生變化，通常大冰晶越來(lái)越大，小冰晶越來(lái)越?。恍。?抗凍蛋白可以阻止冰晶的重結(jié)晶，所形成的晶粒體積小而抗凍蛋白可以阻止冰晶的重結(jié)晶，所形成的晶粒體積小而且比較均勻，防止組織因冰晶增大而產(chǎn)

42、生機(jī)械性損且比較均勻，防止組織因冰晶增大而產(chǎn)生機(jī)械性損傷。傷。 2、抗凍蛋白的類(lèi)型及其結(jié)構(gòu)、抗凍蛋白的類(lèi)型及其結(jié)構(gòu)（1）魚(yú)類(lèi)中的抗凍蛋白及其結(jié)構(gòu)）魚(yú)類(lèi)中的抗凍蛋白及其結(jié)構(gòu) 抗凍糖蛋白（抗凍糖蛋白（AFGP） 主要由主要由3肽糖單位肽糖單位-Ala-Ala-Thr（雙糖基）（雙糖基）-以不同重復(fù)度以不同重復(fù)度串聯(lián)而成；串聯(lián)而成； 分子質(zhì)量一般在分子質(zhì)量一般在2.634kDa之間；之間； 糖基是抗凍活性形成的主要基團(tuán)，且活性與分子質(zhì)量有關(guān)，糖基是抗凍活性形成的主要基團(tuán)，且活性與分子質(zhì)量有關(guān)，分子質(zhì)量大，一般活性也高。分子質(zhì)量大，一般活性也高。型抗凍蛋白（型抗凍蛋白（AFP-） 由由11個(gè)氨基酸串聯(lián)

43、而成的個(gè)氨基酸串聯(lián)而成的-螺旋單體結(jié)構(gòu)，富含丙氨螺旋單體結(jié)構(gòu)，富含丙氨酸（占總氨基酸的酸（占總氨基酸的60%以上），且部分螺旋具有雙嗜性；以上），且部分螺旋具有雙嗜性； 冬鰈產(chǎn)生的冬鰈產(chǎn)生的AFP-包括兩種亞型，即肝臟型和皮膚型，包括兩種亞型，即肝臟型和皮膚型，皮膚型的活性是肝臟型的皮膚型的活性是肝臟型的1/2。型抗凍蛋白（型抗凍蛋白（AFP-） 與與C型凝集素同源型凝集素同源 ，有，有2個(gè)個(gè)-螺旋、螺旋、2個(gè)個(gè)-折疊和大量無(wú)規(guī)則折疊和大量無(wú)規(guī)則結(jié)結(jié)構(gòu)；構(gòu)； 日本胡瓜魚(yú)中的日本胡瓜魚(yú)中的AFP-的的N端的氨基酸序列與鯡魚(yú)有端的氨基酸序列與鯡魚(yú)有75%的同源性且核苷酸順序的同源性且核苷酸順序85

44、%相同，分子質(zhì)量為相同，分子質(zhì)量為16.7kDa，結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)上含有至少一個(gè)上含有至少一個(gè)Ca2+結(jié)合結(jié)構(gòu)域，但去除結(jié)合結(jié)構(gòu)域，但去除Ca2+并未使它的活性并未使它的活性完全喪完全喪失。失。 胡瓜魚(yú)胡瓜魚(yú) 型抗凍蛋白（型抗凍蛋白（AFP-） 主要存在于綿鳚亞科魚(yú)類(lèi)中，是一種主要存在于綿鳚亞科魚(yú)類(lèi)中，是一種7kDa的球狀蛋白的球狀蛋白 二級(jí)結(jié)構(gòu)主要由二級(jí)結(jié)構(gòu)主要由9個(gè)個(gè)-折疊組成折疊組成 三級(jí)結(jié)構(gòu)由三級(jí)結(jié)構(gòu)由3個(gè)個(gè)-折疊反向排列成川字形，兩個(gè)川字折疊反向排列成川字形，兩個(gè)川字形結(jié)構(gòu)互相垂直排列成三級(jí)結(jié)構(gòu)的主體部分，其余形結(jié)構(gòu)互相垂直排列成三級(jí)結(jié)構(gòu)的主體部分，其余-折折疊則處于連接位置上疊則處于連接

45、位置上 型抗凍蛋白（型抗凍蛋白（AFP-） 存在于多棘床杜父魚(yú)存在于多棘床杜父魚(yú) 108個(gè)氨基酸殘基，其中個(gè)氨基酸殘基，其中Glu的含量高達(dá)的含量高達(dá)17% 和膜載脂蛋白具有和膜載脂蛋白具有22%的同源性的同源性 有較高的有較高的-螺旋結(jié)構(gòu)，其中螺旋結(jié)構(gòu)，其中4個(gè)個(gè)-螺旋反向平行排列，疏水螺旋反向平行排列，疏水基團(tuán)向內(nèi)，親水基團(tuán)向外基團(tuán)向內(nèi)，親水基團(tuán)向外 杜父魚(yú)杜父魚(yú) Hyperactive-AFP 從冬鰈中分離出；從冬鰈中分離出； 分子量大于來(lái)源于同一生物中的分子量大于來(lái)源于同一生物中的AFP-，活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)，活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于后者。高于后者。 （2）昆蟲(chóng)中的抗凍蛋白）昆蟲(chóng)中的抗凍蛋白 昆蟲(chóng)抗凍蛋白結(jié)

46、構(gòu)與魚(yú)類(lèi)的不同，在沿著抗凍蛋白昆蟲(chóng)抗凍蛋白結(jié)構(gòu)與魚(yú)類(lèi)的不同，在沿著抗凍蛋白折疊的一側(cè)有兩行蘇氨酸殘基，能夠與冰晶表面的棱柱折疊的一側(cè)有兩行蘇氨酸殘基，能夠與冰晶表面的棱柱和基面很好的匹配結(jié)合；和基面很好的匹配結(jié)合； 含有比魚(yú)類(lèi)更多的親水性氨基酸。含有比魚(yú)類(lèi)更多的親水性氨基酸。 甲蟲(chóng)抗凍蛋白甲蟲(chóng)抗凍蛋白 甲蟲(chóng)抗凍蛋白為甲蟲(chóng)抗凍蛋白為8.4 kDa的右手的右手-螺旋，即螺旋本身螺旋，即螺旋本身是是-片層結(jié)構(gòu)，每一圈由片層結(jié)構(gòu)，每一圈由12個(gè)氨基酸組成，共個(gè)氨基酸組成，共7個(gè)螺周；個(gè)螺周； 富含富含Thr和和Cys，8個(gè)二硫鍵分布在螺旋內(nèi)側(cè)；個(gè)二硫鍵分布在螺旋內(nèi)側(cè)； 熱滯活性比魚(yú)的高得多，二聚體的活

47、性更高。熱滯活性比魚(yú)的高得多，二聚體的活性更高。甲蟲(chóng)甲蟲(chóng) 云杉蚜蟲(chóng)抗凍蛋白云杉蚜蟲(chóng)抗凍蛋白 分子質(zhì)量為分子質(zhì)量為9.0 kDa左右，呈左手左右，呈左手-螺旋，每螺圈呈螺旋，每螺圈呈三角形，包括三角形，包括15個(gè)氨基酸殘基，個(gè)氨基酸殘基，Thr-X-Thr模體重復(fù)出現(xiàn)模體重復(fù)出現(xiàn)在每一螺圈當(dāng)中，三角形的邊是在每一螺圈當(dāng)中，三角形的邊是-折疊片層；折疊片層； 熱滯活性，為魚(yú)的熱滯活性的熱滯活性，為魚(yú)的熱滯活性的34倍；倍； 云杉蚜蟲(chóng)抗凍蛋白的同型中有一種分子質(zhì)量為云杉蚜蟲(chóng)抗凍蛋白的同型中有一種分子質(zhì)量為12kDa的蛋白質(zhì)的熱滯活性比魚(yú)的高出的蛋白質(zhì)的熱滯活性比魚(yú)的高出10100倍。倍。 毛蟲(chóng)抗凍蛋

48、白毛蟲(chóng)抗凍蛋白 DAFP-1和和DAFP-2兩類(lèi)研究得較清楚兩類(lèi)研究得較清楚 分子質(zhì)量約為分子質(zhì)量約為8.7kDa，分別含，分別含83和和84個(gè)氨基酸殘基個(gè)氨基酸殘基 組成組成7個(gè)含個(gè)含12個(gè)或個(gè)或13個(gè)氨基酸殘基的重復(fù)單元。每個(gè)氨基酸殘基的重復(fù)單元。每1個(gè)重復(fù)單元中第個(gè)重復(fù)單元中第1個(gè)與第個(gè)與第7個(gè)半胱氨酸都形成二硫鍵，共個(gè)半胱氨酸都形成二硫鍵，共8對(duì)二硫鍵對(duì)二硫鍵 （3）細(xì)菌中的抗凍蛋白）細(xì)菌中的抗凍蛋白 6種來(lái)源于南極洲的細(xì)菌可以產(chǎn)生抗凍蛋白，其中熱滯種來(lái)源于南極洲的細(xì)菌可以產(chǎn)生抗凍蛋白，其中熱滯活性最高的一種抗凍蛋白是由活性最高的一種抗凍蛋白是由82號(hào)菌株（號(hào)菌株（Mdraxella

49、sp.）產(chǎn)生的一類(lèi)脂蛋白產(chǎn)生的一類(lèi)脂蛋白，N端氨基酸順序與該菌的外膜蛋白有端氨基酸順序與該菌的外膜蛋白有很高的相似性。很高的相似性。 （4）植物中的抗凍蛋白）植物中的抗凍蛋白 冬黑麥中的抗凍蛋白冬黑麥中的抗凍蛋白 包括包括7種類(lèi)型，分子質(zhì)量在種類(lèi)型，分子質(zhì)量在1136kDa，且具有相似的，且具有相似的氨基酸組成，均富含氨基酸組成，均富含Asp/Asn、 Glu/Gln、Ser、Thr、Gly及及Ala，均缺少，均缺少His，Cys含量達(dá)含量達(dá)5%以上。以上。 千千年不爛心的冬季枝條中的抗凍糖蛋白年不爛心的冬季枝條中的抗凍糖蛋白 分子質(zhì)量為分子質(zhì)量為67 kDa 富含甘氨酸殘基（含量達(dá)富含甘氨酸

50、殘基（含量達(dá)23.7%） 半乳糖是其抗凍活性的關(guān)鍵組成部分半乳糖是其抗凍活性的關(guān)鍵組成部分 沙冬青葉片中的抗凍蛋白沙冬青葉片中的抗凍蛋白 抗凍糖蛋白：分子質(zhì)量為抗凍糖蛋白：分子質(zhì)量為40kDa，熱滯活性為，熱滯活性為0.9（20mg/mL），與植物凝集素具有同源性；），與植物凝集素具有同源性； 3種抗凍蛋白：分子質(zhì)量種抗凍蛋白：分子質(zhì)量67kDa，熱滯活性，熱滯活性0.46（8mg/mL）；分子質(zhì)量）；分子質(zhì)量21kDa，熱滯活性，熱滯活性0.46（8mg/mL)；分子質(zhì)量；分子質(zhì)量39.8kDa，熱滯活性，熱滯活性0.45（10mg/mL）。）。 胡蘿卜中的抗凍蛋白胡蘿卜中的抗凍蛋白 分子質(zhì)

51、量為分子質(zhì)量為36kDa，熱滯活性為，熱滯活性為0.35（1mg/mL) 熱滯活性比魚(yú)類(lèi)熱滯活性比魚(yú)類(lèi)型抗凍蛋白的熱滯活性高型抗凍蛋白的熱滯活性高 去掉糖基不影響其抑制重結(jié)晶的活性去掉糖基不影響其抑制重結(jié)晶的活性 桃樹(shù)樹(shù)皮中的抗凍蛋白桃樹(shù)樹(shù)皮中的抗凍蛋白 是一種脫水素蛋白是一種脫水素蛋白PCA60 由由472個(gè)氨基酸組成，富含賴氨酸、甘氨酸，分子質(zhì)個(gè)氨基酸組成，富含賴氨酸、甘氨酸，分子質(zhì)量為量為50kDa 熱滯活性為熱滯活性為0.06，具有較強(qiáng)的修飾冰晶的能力，具有較強(qiáng)的修飾冰晶的能力 黑黑麥草中的抗凍蛋白麥草中的抗凍蛋白 由由118個(gè)氨基酸組成，分子質(zhì)量為個(gè)氨基酸組成，分子質(zhì)量為11.77k

52、Da，100時(shí)仍穩(wěn)時(shí)仍穩(wěn)定存在定存在 熱滯效應(yīng)較低，但對(duì)冰晶重結(jié)晶抑制效應(yīng)是魚(yú)類(lèi)熱滯效應(yīng)較低，但對(duì)冰晶重結(jié)晶抑制效應(yīng)是魚(yú)類(lèi)型抗凍型抗凍蛋白的蛋白的200倍倍 黑麥草黑麥草 珠珠芽蓼葉片中的抗凍蛋白芽蓼葉片中的抗凍蛋白 熱滯活性為熱滯活性為0.3（7.8mg/mL） 分子質(zhì)量在分子質(zhì)量在15.272.3kDa范圍內(nèi)的范圍內(nèi)的7條多肽，且均為糖蛋白條多肽，且均為糖蛋白 其中分子質(zhì)量為其中分子質(zhì)量為72.3kDa的糖蛋白是迄今為止在動(dòng)植物中得的糖蛋白是迄今為止在動(dòng)植物中得到的分子量最大的抗凍蛋白到的分子量最大的抗凍蛋白 珠芽蓼珠芽蓼 沙沙冬青中的抗凍蛋白冬青中的抗凍蛋白 分子質(zhì)量約為分子質(zhì)量約為28

53、kDa 熱滯活性為熱滯活性為0.15 （10mg/mL），能夠調(diào)節(jié)冰晶的生長(zhǎng)），能夠調(diào)節(jié)冰晶的生長(zhǎng) 沙冬青沙冬青植植物抗凍蛋白的特點(diǎn)：物抗凍蛋白的特點(diǎn)： 結(jié)結(jié)構(gòu)多樣化：沒(méi)有相似的氨基酸序列和共同的冰晶結(jié)合單構(gòu)多樣化：沒(méi)有相似的氨基酸序列和共同的冰晶結(jié)合單元；元； 具具有多重功能：具有抗凍活性，又有酶、抗菌、抗蟲(chóng)和抗旱等活有多重功能：具有抗凍活性，又有酶、抗菌、抗蟲(chóng)和抗旱等活性；性； 熱滯活性一般都大大低于魚(yú)類(lèi)和昆蟲(chóng)抗凍蛋白的熱滯活性，但有些熱滯活性一般都大大低于魚(yú)類(lèi)和昆蟲(chóng)抗凍蛋白的熱滯活性，但有些植物抗凍蛋白的冰晶重結(jié)晶抑制效應(yīng)明顯優(yōu)于魚(yú)類(lèi)和昆蟲(chóng)抗凍蛋白；植物抗凍蛋白的冰晶重結(jié)晶抑制效應(yīng)明顯優(yōu)

54、于魚(yú)類(lèi)和昆蟲(chóng)抗凍蛋白； 除低溫以外，其他因子如干旱、外源乙烯、脫落酸等也可誘導(dǎo)植物除低溫以外，其他因子如干旱、外源乙烯、脫落酸等也可誘導(dǎo)植物抗凍蛋白的產(chǎn)生?？箖龅鞍椎漠a(chǎn)生。3、抗凍蛋白的抗凍機(jī)制、抗凍蛋白的抗凍機(jī)制 （1）“偶極子偶極子-偶極子偶極子”假說(shuō)模型假說(shuō)模型 抗凍蛋白與冰表面相互作用導(dǎo)致冰晶外層上的水抗凍蛋白與冰表面相互作用導(dǎo)致冰晶外層上的水分子排列順序發(fā)生局部改變；分子排列順序發(fā)生局部改變； 由于水分子和無(wú)序冰晶格結(jié)合的熵值低于和有序由于水分子和無(wú)序冰晶格結(jié)合的熵值低于和有序冰晶格結(jié)合，冰晶在冰晶格結(jié)合，冰晶在c軸方向上不受有序晶格外層的軸方向上不受有序晶格外層的影響而進(jìn)一步增長(zhǎng)，

55、導(dǎo)致螺距平行于影響而進(jìn)一步增長(zhǎng)，導(dǎo)致螺距平行于c軸的雙六面體軸的雙六面體金字塔冰晶的形成。金字塔冰晶的形成。 隨隨著抗凍蛋白濃度的增大，在每個(gè)冰晶面螺旋著抗凍蛋白濃度的增大，在每個(gè)冰晶面螺旋-螺旋螺旋偶極子之間的相互作用逐漸變大，導(dǎo)致螺旋軸逐漸與冰偶極子之間的相互作用逐漸變大，導(dǎo)致螺旋軸逐漸與冰晶的晶的c軸平行，改變了冰晶的生長(zhǎng)習(xí)慣，增大了雙六面體軸平行，改變了冰晶的生長(zhǎng)習(xí)慣，增大了雙六面體冰晶的螺冰晶的螺距；距； 當(dāng)抗凍蛋白濃度足夠高時(shí)，所有的螺旋都平行于當(dāng)抗凍蛋白濃度足夠高時(shí)，所有的螺旋都平行于c軸，軸，冰晶的螺距變得無(wú)限大，雙金字塔變成針狀形，冰晶的冰晶的螺距變得無(wú)限大，雙金字塔變成針狀

56、形，冰晶的生長(zhǎng)方向變?yōu)槠叫杏谏L(zhǎng)方向變?yōu)槠叫杏赾軸方向，導(dǎo)致溶液冰點(diǎn)降軸方向，導(dǎo)致溶液冰點(diǎn)降低。低。 （2）氫原子結(jié)合模型）氫原子結(jié)合模型 抗凍蛋白分子一側(cè)相對(duì)疏水，另一側(cè)相對(duì)親水，二維陣列抗凍蛋白分子一側(cè)相對(duì)疏水，另一側(cè)相對(duì)親水，二維陣列顯示親水一側(cè)與冰相結(jié)合，而疏水一側(cè)與水相作顯示親水一側(cè)與冰相結(jié)合，而疏水一側(cè)與水相作用；用； N末端帽子結(jié)構(gòu)是由末端帽子結(jié)構(gòu)是由8個(gè)氫原子（個(gè)氫原子（Asp1、Thr2、Ser4、Asp5和兩個(gè)水分子的氫）組成的有序和兩個(gè)水分子的氫）組成的有序網(wǎng)；網(wǎng)； 抗凍蛋白抗凍蛋白-冰結(jié)合面相對(duì)扁平和鏈的剛性是抗凍蛋白冰結(jié)合面相對(duì)扁平和鏈的剛性是抗凍蛋白-冰結(jié)冰結(jié)合機(jī)制

57、的關(guān)合機(jī)制的關(guān)鍵。鍵。 （3）剛體能量學(xué)說(shuō)）剛體能量學(xué)說(shuō) “抗凍蛋白抗凍蛋白-冰冰”和和“抗凍蛋白抗凍蛋白-水水”界面之間的表界面之間的表面能存在差異；面能存在差異； 當(dāng)抗凍蛋白分子存在時(shí)，由于冰當(dāng)抗凍蛋白分子存在時(shí)，由于冰-水表面積縮減，抗水表面積縮減，抗凍蛋白就會(huì)強(qiáng)烈吸附冰晶。凍蛋白就會(huì)強(qiáng)烈吸附冰晶。4、抗、抗凍蛋白的應(yīng)用凍蛋白的應(yīng)用 （1）食品加工的原料）食品加工的原料 在食品加工的原料中導(dǎo)入抗凍蛋白基因，降低了細(xì)胞內(nèi)水在食品加工的原料中導(dǎo)入抗凍蛋白基因，降低了細(xì)胞內(nèi)水分的冰分的冰點(diǎn)。點(diǎn)。（2）在食品運(yùn)輸和貯藏中的應(yīng)用）在食品運(yùn)輸和貯藏中的應(yīng)用 抗凍蛋白和抗凍糖蛋白均可抑制冷凍貯藏過(guò)程中

58、冰晶的重抗凍蛋白和抗凍糖蛋白均可抑制冷凍貯藏過(guò)程中冰晶的重結(jié)結(jié)晶。晶。 （3）在肉類(lèi)食品冷藏中的應(yīng)用）在肉類(lèi)食品冷藏中的應(yīng)用 Payne等發(fā)現(xiàn)，用抗凍蛋白溶液處理過(guò)的肉類(lèi)凍藏等發(fā)現(xiàn)，用抗凍蛋白溶液處理過(guò)的肉類(lèi)凍藏后，冰晶的大小會(huì)明顯減?。缓?，冰晶的大小會(huì)明顯減小； Steven研究表明，屠宰前研究表明，屠宰前1h或或24h注射抗凍蛋白的羊注射抗凍蛋白的羊肉，在肉，在-20下貯藏下貯藏216周，汁液流失和冰晶大小均受到周，汁液流失和冰晶大小均受到抑制，且屠宰前抑制，且屠宰前24h進(jìn)行注射的羊肉中的冰晶更小。進(jìn)行注射的羊肉中的冰晶更小。 （4）在冷凍乳制品中的應(yīng)用）在冷凍乳制品中的應(yīng)用 將將抗凍蛋

59、白添加到冷凍乳制品中（如冰淇淋）抑制其冰抗凍蛋白添加到冷凍乳制品中（如冰淇淋）抑制其冰晶重結(jié)晶現(xiàn)象以提高冷凍乳制品質(zhì)量是目前抗凍蛋白在食品中晶重結(jié)晶現(xiàn)象以提高冷凍乳制品質(zhì)量是目前抗凍蛋白在食品中應(yīng)用最成功的方應(yīng)用最成功的方面。面。 抗凍蛋白的應(yīng)用方法抗凍蛋白的應(yīng)用方法：常壓浸泡食品材料真空灌注抗：常壓浸泡食品材料真空灌注抗凍蛋凍蛋白。白。五、冰核細(xì)菌保鮮技術(shù)五、冰核細(xì)菌保鮮技術(shù) 冰核細(xì)菌是一類(lèi)廣泛附生于植物表面尤其是葉表面，冰核細(xì)菌是一類(lèi)廣泛附生于植物表面尤其是葉表面，能夠在能夠在 -5 -2范圍內(nèi)誘發(fā)植物結(jié)冰發(fā)生霜凍的微生物，范圍內(nèi)誘發(fā)植物結(jié)冰發(fā)生霜凍的微生物，簡(jiǎn)稱(chēng)簡(jiǎn)稱(chēng)INA細(xì)菌。細(xì)菌。 1、冰核基因及冰核蛋白、冰核基因及冰核蛋白 冰核細(xì)菌的顯著特