微生物防腐以及食品保藏性.doc

毕业论文(设计)任务书课题名称生物杀菌素在食品防腐中的应用研究进展所 在 系食品系专业班级发检04-1学 号040619132姓 名裴蕾 年月日至年月日共周指导教师签字系主任签字年月日一、毕业论文（设计）的内容文章阐述生物杀菌素的基本概念及特点，生物杀菌素在食品防腐中的应用研究概况, 并对生物杀菌素的发展趋势进行展望。二、毕业论文（设计）的要求与数据收集生物杀菌素相关资料，论文书写有明确的中心，论述充分并有一定的逻辑性，重点突出，内容应充实完整，格式规范。三、毕业论文（设计）应完成的工作1. 文献浏览2. 确定提纲3. 撰写初稿4. 修改定稿四、毕业论文（设计）进程安排序 号论文（设计）各阶段名称日 期1收集资料2008.92拟定提纲2008.103撰写论文2008.11-2009.34按要求格式修改论文2009.45再次修改2009.56定稿打印2009.5五、应收集的资料及主要参考文献查阅中国期刊网、万方数据库、超星数据库中的相关文献，并参考其他网络资源和图书等纸质资源。摘要:生物防腐剂是一类新型的安全高效的天然防腐剂，该文阐述生物杀菌素的特点及在食品防腐中应用研究，并介绍了几种主要的生物防腐剂在食品工业中生物杀菌素发展趋势进行展望。关键词:生物杀菌素;生物防腐剂；食品防腐;食品安全；应用；动向Abstraet:Biological preservation have the natural secure and highly efficient natures. The character and the application of microbial to food preservation are introduced,and introduction about the application of main kinds of biological preservatives and their developmental tendency .Key Words:Microbial antibiotic,biological preservative,food preservation,food safety,development tendency.目录第1章生物杀菌素概述1.1生物杀菌素基本概念1.2生物杀菌素特点第2章 生物杀菌素的来源2.1植物来源2.2动物来源2.3微生物来源第3章 食品中常用生物杀菌素3.1细菌素类3.1.1 乳酸菌属细菌素3.1.2 双歧杆菌素3.2 放线菌素类3.2.1 溶菌酶3.2.2 那他霉素3.2.3 泰乐菌素3.2.4 聚溶素3.4 霉菌素3.5抗生素类3.6曲酸3.7鱼精蛋白第4章生物杀菌素在食品中的具体应用4.1乳酸菌用于肉制品的防腐4.2Nisin在食品防腐中的应用4.3溶菌酶在食品防腐中的应用4.4NatamyC加在食品中的应用第5章新型食品生物杀菌素5.1肠球菌素5.2苦瓜水提物5.4大蒜素5.5食用菌抑制物质第6章生物杀菌素在食品中的前景及展望谢辞参考文献第1章生物杀菌素概述1.1生物杀菌素基本概念 据估计,全世界每年有1020%的食物损失于各种腐败变质。腐败变质的原因包括物理、化学、酶及微生物四大因素。其中微生物作用最严重1，采用防腐剂抑制微生物，延缓腐败是当今食品保鲜的重要技术之一。防腐剂是食品工业中最重要的食品添加剂之一，对于延长食品保存期，报纸食品品质具有极其重要的作用。防腐剂根据其来源和特性主要分为化学防腐剂和生物防腐剂两大类。传统的防腐剂主要是化学合成品，由于在使用过程中，人类逐渐发现不少化学防腐剂存在毒性和致癌的问题,在许多国家已被逐步禁止或限制使用。随着国际上食品添加剂潮安全、无毒、天然方向研究的深入,被认识的天然抗菌物质越来越多。根据来源,可分为三类:天然植物中提取,来源于动物的天然防腐剂,微生物类。自然界天然植物中存在许多生理活性物质,具有抗菌作用,这为开展植物性天然防腐剂的研究提供了宝贵资源。生物杀菌素具有高效、无毒、适用性广、性能稳定等优点，逐渐成为食品行业研究的新领域。 生物杀菌素是由微生物代谢产生的抗菌物质，主要是一些有机酸、多肽或前体多肽，分子量小，结构高度紧密，其作用机制主要是在细胞膜上形成微孔，导致膜通透性增加和能量产生系统破坏，由于这些物质很容易进入微生物细胞，因而能迅速地抑制微生物的生长。1.2生物杀菌素特点不少微生物在其代谢过程中都能产生抑菌物质,但作为食品防腐剂,必须符合:生物杀菌素本身对人体完全无害,在消化道内降解为食物的正常成分,对食品进行热处理时降解为无害成分,不影响消化道菌群,不影响药用抗菌素的使用。目前已被批准并在全球广泛应用的微生物防腐剂有乳酸菌素、纳他霉素和曲酸,这些都是发酵工程的重要产品2。目前，生物杀菌素在食品中的应用方法主要归纳为以下几点：(1)在使用时可将生产抑菌物质的微生物直接作为生产菌种或配合菌种加入到食品中；(2)把抗菌基因转入发酵菌株，使其在生产过程中释放出抗菌物质；(3)将抑菌物质直接加入到食品中，或共用几种生物杀菌素；(4)将生物杀菌素与来自动植物或矿物的天然防腐剂配合使用，利用它们的协同效应增强效果；(5)将其与某些络合剂、化学防腐剂结合使用，以增强其抑菌谱和降低化学防腐剂的用量。 第2章生物杀菌素的来源2.1植物来源食用香辛植物用在食品中原本是用来调味增香作用。近些年的研究表明,这些物质也具有抗菌防腐作用,能够抑制传染性微生物的生长,延长食品的货价期。这些香辛料包括大蒜、生姜、花椒、丁香、肉桂、肉豆蔻、八角、茴香等。对香精油抑制微生物的报道有不少。例如吴传茂等研究发现:丁香油对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母、黑曲霉、青霉等食品常见污染菌有广谱抑菌作用,且在100以内对热稳定。丁香油的突出优点是抑制真菌作用强4。一般来说,香精油的组成成分、结构及功能性基团决定了它们的抗菌能力的大小,通常含有石炭酸结构的香精油具有良好的抗菌能力。例如具有抗菌能力的香精油主要来源于丁香、牛至、迷迭香、百里香、红根草和香兰素,它们的香精油里都含有石炭酸结构,并且它们抗革兰氏阳性菌的能力要高于革兰氏阴性菌。另外,也有一些香精油不含石炭酸结构,但含烯丙醇异硫氰酸盐或是大蒜油成分对革兰氏阴性菌也具有较好的抑制性。此外,含烯丙醇异硫氰酸盐的香精油对许多真菌也具有良好的抗菌能力5。香精油一般是多种成分的混合物。混合物中丁香酚含量很大程度也决定了其抗菌能力,丁香酚成分越高,抗菌能力越高。如多香果、丁香花蕾及丁香叶、月桂叶及肉桂叶中的丁香酚成分高,它们的抗菌能力就很强。另外,含柠檬醛高的抗菌能力也强。而红根草和迷迭香的抗菌功能与其萜类含有冰片和石炭酸有关。牛至、百里香和香芹油的抗菌能力可能因其含有萜类香芹酚,及p-对异丙基甲苯有关6。这些香辛料以精油浸提液的形式添加在西式火腿、香肠、点心等食品中,不仅起到防腐作用,而且还有增加食品风味的效果5。果胶是一种水溶性天然聚合物。主要存在于苹果、葡萄、柑橘等水果和蔬菜中。有研究报道以酶分解果胶得到的果胶对食品具有很强的抗菌作用,特别是对大肠杆菌有显著的抑制增殖作用。20世纪90年代中期,日本一家公司将果77胶分解物作为天然防腐剂开发成功。目前,国外以果胶分解物为主要成分,加入其它一些天然防腐剂,已广泛应用于酸菜、咸鱼、牛肉等食品的防腐7。此外,马蹄皮的提取物、竹叶的醇提取物、苦瓜汁、欧亚甘草根部的萃取物,柠檬草粉等作为食品加工中的天然防腐剂的研究均有报道810。2.2动物来源目前研究报道较多来源动物的生物防腐剂又昆虫抗菌肽、壳聚糖以及鱼精蛋白，下面对其功能及其在食品中的应用一一介绍。昆虫抗菌肽是昆虫血淋巴细胞中形成的一类小分子肽,在昆虫受到外界微生物的刺激时,可大量迅速地合成。迄今为止,已发现的昆虫抗菌肽多达100多种。昆虫抗菌肽分子量比较小, 4 kD左右。一般热稳定性强,具有强碱性,广谱抗菌性。不仅可抗革兰氏阳性菌,也可抗革兰氏阴性菌,甚至对病毒和肿瘤细胞均具抗性。一般认为抗菌肽的抗菌机理是由于它能影响细胞膜的通透性,使细胞膜通透性增强或是在细胞膜上形成通道,引起细胞质溢流导致细胞的死亡。由于昆虫抗菌肽具有水溶性好,无免疫原形,对人体无78食品安全与检测2006年第1期副作用,生物活性广泛等特点,在食品工业领域中逐渐显示出广泛的应用前景。作为一种抗菌肽,它可以降低杀菌温度,减少热处理时间,保持食品的营养价值与风味。另外其酸性,热稳定性和低温贮藏稳定性,使其具有独特的使用性。在肉制品加工过程中只需添加很少剂量(mol/g级)的抗菌肽,就可以控制细菌的生长,保持食品的风味及色泽。同时还可以降低其中亚硝酸盐的含量,减少产生危害人们健康的亚硝胺19, 20。壳聚糖又名乙酰几丁质,是由虾蟹壳废料加工而成的,属于高分子多糖。目前,将壳聚糖用于香梨、柑橘、草莓、猕猴桃、黄瓜、青椒、番茄的保鲜均有报道,一般只需0. 7% 2%的壳聚糖溶液喷洒在果蔬的表面即可在果实表面形成一层薄膜,可阻止果实吸收O2与CO2的排出,从而延缓果实的熟化,达到保鲜的目的22。鱼精蛋白是在鱼类精子细胞中发现的一种细小而简单的碱性球形蛋白质,鱼精蛋白有广谱抑菌活性,能抑制枯草杆菌、巨大芽孢杆菌、地衣型芽孢杆菌、凝固芽孢杆菌、胚芽乳杆菌、干酪乳杆菌、粪链球菌等的生长。研究发现,鱼精蛋白可与细胞膜中营养合成系统的蛋白质作用,使这些蛋白的功能受损,从而抑制细胞的新陈代谢而使细胞死亡。在牛奶、奶蛋、布丁中加入鱼精蛋白可延长其保存期23。2.3微生物来源微生物来源的生物防腐剂是由微生物代谢产生的抗菌物质,主要是一些有机酸、多肽或前体肽。其作用机制主要是在细胞膜上形成微孔,导致细胞膜通透性增加和能量产生系统破坏,从而抑制微生物的生长。2.3微生物来源（1）乳酸链球菌肽(Nisin)是经乳酸链球菌发酵产生的一种由34个氨基酸残基组成的小肽,对许多革兰氏阳性菌具有抗菌活性,尤其是对梭菌和芽孢杆菌等主要食品腐败菌的抗菌活性,使其在食品防腐中具有重要价值。又因其无毒、用量少,使用方便防腐效果好,价格低廉等特点,在奶制品、干酪制品、罐头食品、肉制品、饮料等食品产品的防腐保鲜中普遍应用。例如在巴氏灭菌精制乳酪糊状食品时添加的乳酸链球菌素可以有效地抑制A、B型肉毒杆菌菌株的生长及毒素的产生。在熏肉、火腿、香肠等肉制品的加工过程中添加一定剂量的Nisin不仅可以控制细菌的生长,保持良好的风味及色泽,还可减少产生危害健康的亚硝胺1113。（2）曲酸是由米曲霉、黄曲霉、白色曲霉等多种霉菌在生长过程中经糖代谢产生的一种弱酸性化合物。曲酸具有抗菌作用、抗氧化作用、护色作用以及安全无毒性的优点,可广泛应用于肉食的护色、防止熏制品的致癌物的形成以及果蔬保鲜、生食品杀菌防腐等。曲酸作为食品防腐剂具备了对酪氨酸酶的抑制能力以及对多种金属离子的螯合作用14。（3）纳他霉素是纳他尔链霉菌产生的一种具有活性的环状四烯化合物,它能有效抑制和杀死酵母、霉菌及其它丝状真菌。作用机理在于麦角固醇与真菌的细胞壁和细胞膜的反应导致细胞破裂。对于细胞中不存在类似固醇化合物的微生物,那他霉素对其无效,如细菌和病毒。因此可将那他霉素直接加入到酸奶等发酵制品中,抑制霉菌和酵母菌,却不杀死有益细菌。酸奶中添加那他霉素可以高效、低成本地抑制真菌,延长其货架期,保证加工产品的质量。果蔬汁中添加那他霉素可以有效防止因真菌而引起的变质。在肉类保鲜方面可采用浸泡或喷涂肉类食品来达到防止霉菌生长的目的。那他霉素在罐装食品、啤酒酿造、方便食品、焙烤食品等许多领域也具有良好的应用前景15。自然界有一类嗜杀酵母(kill yeast)能向体外分泌一种毒蛋白(也称嗜杀毒素),杀死同族及亲缘酵母。这种杀菌活性物质是1963年从酿酒酵母中首次发现的。以后又发现了假丝酵母属、隐球菌属、德巴利酵母属、汉逊氏酵母属、克鲁维氏酵母属、毕赤酵母属和圆酵母属也能分泌杀菌物质。目前,研究最深入的是来自酿酒酵母的K1毒素。K1毒素作用机制是:首先是毒素快速吸附到酵母细胞壁上的-1. 6-D-葡聚糖受体上,此步不需要能量。然后,一个需能过程把毒素转移到细胞膜上,形成不需膜电位的阴离子通道。受K1毒素作用的细胞表现出:细胞膜上氢离子浓度下降,细胞质酸化和K+的泄漏。细胞质膜的离子泄漏大概是毒素致死的主要原因16。第3章食品中常用生物杀菌素3.1 细菌素类细菌素是由某些细菌通过核糖体合成机制产生的一类具有抑菌活性的蛋白质，抑菌范围不仅仅局限于同源菌，产生菌对其细菌素也有其自身免疫性1，它不同于抗生素，其作用有一定特异性。细菌素可分为两大类，其中一类是小菌素，主要由肠杆菌科的细菌产生，分子量通常低于5kDa，热稳定性好，对链霉蛋白酶和枯草溶菌素有抗性。所有的小菌素都需特定的细胞表面受体才能进入细胞；另一类是革兰氏阳性菌产生的细菌素-乳酸菌素和非乳酸菌素。细菌素中作为防腐剂应用较广泛的是乳酸菌素（包括乳酸链球菌、乳酸杆菌、啤酒片球菌等产生的抗生素）中的乳酸链球菌素2(Nisin)。3.1.1 乳酸菌属细菌素 Nisin是由乳酸链球菌分泌的一种多肽。Nisin能抑制大部分革兰氏阳性菌的生长，包括麦芽孢杆菌、肉毒芽孢杆菌、耐热腐败菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、生孢梭菌等，而对酵母菌和霉菌无效。但在一定条件下，如：冷冻、加热、降低pH值和经EDTA及其它表面活性剂处理对部分革兰氏阴性菌也有致死作用。Nisin对革兰氏阳性菌营养细胞的作用是在细胞膜上构建依靠膜电位短期存在的通道，使膜电位丧失，能量产生停止和细胞质中必需小分子组分流失，最后使细胞解体；而对芽孢的作用是在萌发前期及芽孢的膨胀期破坏其膜，以抑制其发芽过程。Nisin的应用与其它防腐剂相比,Nisin具有无毒、用量少、使用方便、防腐效果好、价格低廉的特点，愈来愈受到人们的重视。近期研究发现Nisin可抑制口腔微生物的生长,避免糖类的发酵,把Nisin加进糖果、饮料等食品中,能预防龋齿和牙龈炎的发生3。据报道,Nisin已被成功地用于硬制干酪、巴氏灭菌干酪、巴氏灭菌奶、罐藏浓缩干奶、高温灭菌奶、高温处理风味奶、酸奶等乳制品中4。添加一定量的Nisin可阻止芽孢的生长及其毒素的产生,同时还可降低食盐及磷酸盐的用量,使保存期延长一倍以上,在印度使用Nisin曾使仅能存放37的消毒牛奶保存了60余天。在没有温度调节条件下贮存软形干酪时,添加Nisin可以抑制厌氧性细菌的生长,延长产品的贮存时间。在巴氏灭菌精制乳酪糊状食品时,添加乳酸链球菌可以有效地抑制、型肉毒杆菌菌株的生长及毒素的产生5。在熏肉、火腿、香肠等肉制品的加工过程中添加一定剂量的Nisin,不仅可以控制细菌的生长,保持良好的风味及色泽,还可降低其中亚硝酸盐的含量,减少产生危害健康的亚硝胺。另外,加入Nisin后,仅需45%的热处理程度即可延长肉制品的贮存期,避免在加工过程中由于过分的热处理而明显改变其质地及外观。Nisin除广泛应用于乳制品、肉制品等多种食品的防腐保鲜外,还可用于罐装食品、果酱、饮料、啤酒、酱菜中，并能降低其杀菌温度,改善罐装食品的品质和口感。3.1.2 双歧杆菌素（Bifidoxin）双歧杆菌是一种重要的生理性细菌，定植于肠道内，有营养、免疫、抗感染、延缓衰老的功能。它能抑制有害的微生物从而促进人体健康。Meghtous等6通过实验发现13个产生细菌素的双歧杆菌菌种都能抑制唾液链球菌嗜酸亚种和嗜酸乳杆菌。抑菌物质对某些革兰氏阳性菌，如:乳酸菌、链球菌（与双歧杆菌共存）、乳杆菌、梭菌、嗜温乳酸链球菌有抑制活性的作用。对其它革兰氏阳性菌和阴性菌则没有抑制作用，包括某些链球菌（不与双歧杆菌共存）、大肠杆菌和外源菌，如假单孢菌、克雷伯氏菌和沙雷氏菌。 3.2 放线菌素类 3.2.1 溶菌酶（Lysozyme）溶菌酶又称胞壁质酶或N乙酸胞壁质聚糖水解酶,1922年由英国人Fleming从鼻黏液中发现.溶菌酶广泛存在于鸟类、家禽的蛋清中和哺乳动物的泪液、唾液、血浆、尿、乳汁、胎盘以及体液、组织细胞内,在蛋清中含量最丰富(约3.5%), 1937年Abraham与Robinson从卵蛋白中最先分离出晶体溶菌酶.此外,在一些植物和微生物体内也存在溶菌酶.溶菌酶是一种糖苷水解酶,化学性质稳定,在干燥条件下可在室温下长期保存,其纯品为白色或微黄色结晶体或无定型粉末,无嗅,味甜,易溶于水,不溶于丙酮、乙醚.其作用机制为破坏细菌、酵母菌和霉菌的细胞壁，使细胞壁中的糖苷键和肽键断裂，最后导致细胞死亡。溶菌酶是一种国内外紧俏的生化物质,广泛应用于医学临床,具有多种药理作用.它能分解稠厚的黏蛋白,排出脓性渗出物,可用于清除坏死组织,加速创口的修复再生;与抗菌素合用对五官科多种黏膜疾病的治疗有增效作用.此外,还有凝血、止血作用。由于它能水解细菌胞壁,在细胞内对吞噬后的病原菌起破坏作用,可用于抗感染、消炎、消肿、增强体内免疫反应等，具有一定的保健作用4。溶菌酶是一种无毒、无害、安全性很高的高盐基蛋白质。它不仅能选择性地分解微生物，而且又不作用于其它物质。该酶对枯草杆菌、耐辐射微球菌等革兰氏阳性菌有强力分解作用，对大肠杆菌、普通变球菌和副溶血性弧菌等革兰氏阴性菌也有一定程度的溶解作用，其最有效浓度为0.05%。.在食品工业上溶菌酶是优良的天然防腐剂,广泛用于清酒、干酪、香肠、奶油、糕点、生面条.水产品、熟食及冰淇淋等食品的防腐保鲜;溶菌酶对革兰氏阳性细菌、枯草杆菌、芽孢杆菌/好气性孢子形成菌等有较强的溶菌作用;它能杀死肠道腐败球菌,增加抗感染力,同时还能促进婴儿肠道双歧乳酸杆菌增殖,促进乳酪蛋白凝乳利于消化,所以是婴儿食品、饮料的优良添加剂.由于食品中的羟基和酸会影响溶菌酶的活性,因此,它一般与酒、植酸、甘氨酸等物质配合使用.尤其重要的是近年来溶菌酶已成为基因工程及细胞工程必不可少的工具酶.随着生物工程的发展,提取溶菌酶具有更加重要的战略意义.目前溶菌酶可以以鸡蛋清和蛋壳膜为材料提取制得.常用的方法有:(1)亲和层析法;(2)离子交换柱法;(3)沉淀和凝胶层析结合法等.3.2.2 那他霉素（Natamycin）那他霉素是纳他尔链霉菌产生的一种具有活性的环状四烯化合物，能有效抑制和杀死酵母、霉菌及其它丝状真菌。作用机理在于麦角固醇与真菌的细胞壁和细胞膜的反应，导致细胞破裂。对于细胞中不存在类似固醇化合物的微生物，那他霉素对其无效，如细菌和病毒。因此，可将那他霉素直接加入到酸奶等发酵制品中，抑制霉菌和酵母菌，却不杀死有益细菌8。那他霉素在乳制品、果蔬汁饮料、肉类保鲜中的应用较为广泛。酸奶中添加那他霉素可以高效、低成本地抑制真菌，延长其货架期，保证加工产品的质量。霉菌和酵母菌是导致果蔬汁变质的主要菌类，添加那他霉素可以有效防止因真菌而引起的变质。在肉类保鲜方面可采用浸泡或喷涂肉类食品来达到防止霉菌生长的目的。那他霉素在罐装食品、啤酒酿造、方便食品、焙烤类食品等许多领域也具有良好的应用前景。3.2.3 泰乐菌素（Tylosin）由链霉菌产生的泰乐菌素是一种大环内酯化合物，抑菌作用与Nisin类似。其作用机制是抑制细菌的蛋白质合成，它能结合于核糖体50S亚基上，抑制氨酰tRNA-的氨酰末端的结合以及抑制mRNA-氨酰-tRNA-核糖的复合物的形成9。3.2.4 聚溶素（Poly-lysin）白链霉菌产生的聚溶素是由赖氨酸缩合而成的多肽，热稳定性好，加热100，10min或120，20min仍有抑制微生物的效果，一般它与甘氨酸、醋酸钠、乙醇、溶菌酶等辅助剂合用。能够抑制革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌及酵母菌，但对霉菌无作用10。另外，由链霉菌产生的几丁质酶对真菌具有强烈的抑制作用，且具有一定广谱性11。3.4 霉菌素红曲霉能产生抗菌活性物质Monascidin A，主要作用于细菌，对霉菌、酵母的抑制作用很弱。Blanc等13研究证明一些红曲霉菌产生的抑菌物Monascidin A就是桔霉素（Citrinin）。桔霉素有良好的抑菌性，能抑制细菌，尤其是革兰氏阳性菌，对革兰氏阴性菌抑制较弱。能抗某些真菌和原生动物，但由于桔霉素具有的肾毒性和潜在的致畸性，会对人体产生一定的危害。通过对紫色红曲霉（M. purpureus）研究证实，其所产生的抗菌活性物质中部分是色素物质，研究表明它可以对蜡状芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、啤酒酵母、霉状杆菌、枯草杆菌、荧光假单孢菌有强烈的抑菌作用，Nisin与山梨酸钾联用可抑制肉毒梭状芽孢杆菌的生长。用紫红曲菌株提取不含Citrinin的物质，也具有明显的抑菌作用。由此推测除了Citrinin外可能还存在其他抑菌物质。 从巨曲霉中分离出来的小分子量碱性蛋白质，对丝状真菌生长具有抑制作用，这种蛋白质含58个氨基酸残基，其中8个半胱氨酸残基全部用于构成二硫键，使细胞中巯基失活14。某些根霉能产生一种对芽孢菌属细菌有独特抑制作用的碱性多肽抗生物质，该物质可抑制食品、发酵工业中常见的枯草芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌等污染菌。同时对其它革兰氏阳性菌也有抑制作用，在干香肠表面接种沙门柏干酪青霉，能够抑制产真菌毒素的霉菌生长。3.5 抗生素类（Antibacterial）抗生素是微生物（细菌、真菌、放线菌等）在代谢过程中产生的、在低浓度下就能抑制其它微生物的生长和活动，甚至杀死微生物的一类小分子蛋白质。抗生素与细菌素的区别主要基于它们合成、作用方式、抗菌谱及毒理、抗药性、机制之间的不同。在食品工业中常用的抗生素是广谱抗生素，例如四环素对广范围内的革兰氏阴性菌及革兰氏阳性菌具有抑制作用。如何选择合适的抗生素取决于所要控制的腐败菌的种类、在食品的pH范围的抗生素的稳定性及可信性、热稳定性及毒性等。在肉品加工中可用Nisin、枯草杆菌素、塔罗素等防腐。通过应用抗生素，新鲜的磨成粉末的肉（例如猪肉肠）的贮藏期可延长至原来的23倍。3.6 曲酸（Kojicacid）曲酸是微生物好氧发酵的一种具有抗菌作用的有机酸，曲酸具有抗菌作用、抗氧化作用、护色作用以及安全无毒性的优点，使之成为一种新型食品添加剂，在食品的防腐、果蔬保鲜、肉制品与水产品的护色保鲜方面有广阔的应用。可广泛应用于肉食的护色、防止熏制品的致癌物的形成以及果蔬保鲜、生食品的杀菌防腐等。3.7 鱼精蛋白鱼精蛋白是在鱼类精子细胞中发现的一种细小而简单的碱性球形蛋白质,鱼精蛋白具有广谱抑菌活性，能抑制枯草杆菌、巨大芽孢杆菌、地衣型芽孢杆菌、凝固芽孢杆菌、胚芽乳杆菌、干酪乳杆菌、粪链球菌等的生长17。鱼精蛋白的作用机制是抑制线粒体电子传递系统中的一些特定成分，抑制一些与细胞膜有关的新陈代谢过程。研究发现，鱼精蛋白可与细胞膜中某些涉及营养合成系统的蛋白质作用，使这些蛋白的功能受损，从而抑制细胞的新陈代谢而使细胞死亡18。鱼精蛋白适用于在较宽的pH范围内使用，在中性和偏碱性条件下防腐效果更好。目前应用最广的防腐剂多为酸型防腐剂，只在酸性条件下有效，而在中性乃至偏碱性的食品中使用，效果明显下降。鱼精蛋白的开发使用就可拓宽防腐剂使用的pH范围，而且不需调整对象食品的pH。鱼精蛋白的热稳定性高，使它可以与食品热处理过程并用。但是它的抗菌活性受食品中无机盐的影响而略有下降，尤其是二价金属离子影响较大，主要营养成分蛋白质、脂肪、糖类对鱼精蛋白的抗菌活性影响较小，这使它在富含糖类和蛋白质类的食品中应用成为可能。但根据国外报道，在含核酸较多的食品或含酸性多糖类较丰富的食品中其抗菌效果相对较低。比如在牛奶、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5。第4章生物杀菌素在食品中的具体应用4.1乳酸菌用于肉制品的防腐 由Ch :HansenA/s公司研制的生物防腐剂品种，是由乳酸菌属Lactobacillusaljocntari菌株制备而成的高浓缩冷冻干粉，已经证实对真空包装和气调包装的肉制品。具有非常理想的防腐功能。这种菌株是不产气的，而且在2下也能生长，添加分量只需为l06107细胞/克肉，已能有效抑制存在于冷藏肉制品中的适冷菌丛。虽然这种生物防腐剂会对葡萄糖和蔗糖产生发酵作用，但它在低温下只会产生少量由于这种乳酸菌菌的乳酸，所以并不会使肉变酸而影响产株不能耐受高温蒸品的质量。与此同时，其有限的蛋白水煮，亦能保证肉制品的感观完成热处理后才能质量不会受到严重的影响。另外，Lactobacillus alimentarius 菌株不会产研究结果生过氧化氢，而研究也没有发现杀在整个研究细菌素的存在。Ch Hansen A/S公司Lone Anderson研究得出结论：在熟肉或生肉制品中添加精选、浓缩的起子菌种作为生物防腐剂，毋须采用化学防腐剂或对肉食进行过度的加热处理，已能为产品带来一种附加的安全性。配合良好的生产操作规程，包括正确的贮藏和流通方法，更能提高食品的微生物安全性，改进食品的质量。而且乳酸菌是一般公认安全(GRAS)的生物，已得到大多数欧洲国家的普遍使用6。4.2Nisin在食品防腐中的应用 (l)在肉制品中的应用肉制品的主要污染菌是G+菌，而Nisin作为G+菌的抑制剂，广泛的应用在肉类加工中。R即man等(1981)提出，Nisin可作为腌制肉制品中的硝酸盐的替代剂或佐剂，以减少或避免亚硝胺类物质对人体健康的威胁。如在烟熏火腿时，加人3000IU/mL的Nisin，37CC能放56天不变质，使硝酸盐的使用量由原来的150PPm减为40PPm，同时也能抑制其中杂菌的生长。GracielaM等(1991)研究发现，在香肠中添加乳酸菌发酵剂，能抑抑制乳杆菌、李斯特菌、金黄色葡萄球菌和广泛的G+菌的生长繁殖，生产出高质量耐保藏的人工发酵香肠。袁秋萍认为从生产成本和防腐效果考虑Niain在香肠中的适宜添加量为03g/kg0。7(2)在乳及乳制品中的应用对于乳制品，常采用巴氏消毒法，其中仍存在肉毒梭菌，贮存中会88产生一定毒素。Taraka等(1986)研究表明，在经巴氏处理后的干酪中，加人500一loo0IU/mLNisin能抑制肉毒梭菌的生长和毒素的产生，同时还能降低食盐和磷酸盐的用量。Shehata等研究表明，将少量的Nisin添加于奶油巧克力生产中，能降低能耗，延长货架期。在新鲜奶中加人Nisin30一50IU/mL，通常35可使其货架期延长一倍8;罐装炼乳中添加50一loolu/mL的Nisin能减少10min灭菌时间。UHT奶中添加20IU/mL的Nisin能完全抑制灭菌乳中的嗜热细胞菌芽抱的生长;在冷冻乳类甜点食品中添加50一looIU/mL的Nisin后，可延长其货架期4一6倍8。(3)在酸性罐头中的应用由于Nisin在酸性条件下稳定性、抑菌性好，所以很适用于酸性罐头食品的防腐。使用100一ZooIU/mLNisin能有效阻止抗热微生物的生长繁殖，降低杀菌温度和缩短杀菌时间，减少能耗，同时保证酸性罐头食品的营养、风味和外观。(4)在啤酒酿造中的应用乳酸杆菌和啤酒片球菌是啤酒酿造中的常见污染菌，污染后的啤酒产生浑浊、变酸、发粘等。利用Nisin的抗菌活性，ogdenK(1985)实验得出，只需在啤酒中加人1000IU/mLNisin，则可除去杂菌，延长货架期，降低巴氏消毒的强度，增强啤酒的品质和风味。Ra-血F(1981)也曾报道，把Nisin应用于白酒酿造中，有效的阻碍了肠膜状明串珠菌、啤酒片球菌和乳酸杆菌的生长，防止了杂菌的污染9。为了能提高葡萄酒的稳定性，建议向1000L葡萄汁中添加30一509Nisin，预先经充分搅拌，将它溶解于少量的果汁中8。(5)方便食品中的应用方便食品，如色拉酱、冷盘、面点和汤类食品的防腐，添加少量的Niain能有效的抑制因酵母菌、细菌的生长造成的腐败变质，与原先使用的化学防腐剂山梨酸盐等具有同样的防腐效果，且能使盐浓度下降为7%一9%。4.3溶菌酶在食品防腐中的应用有关溶菌酶的研究报道诸多，现已广泛应用于食品保鲜、防腐。溶菌酶由球孢链霉菌产生，是一种专门作用于微生物细胞壁的水解酶。溶菌酶作为食品防腐剂常在清酒、干酪、香肠、奶油、糕点、生面条、饮料等食品的加工中使用。日本发现一种溶菌酶,作为防腐剂用于各类食品,保鲜时间比常规防腐剂延长3倍7。溶菌酶与酒、植酸、聚合磷酸盐、甘氨酸等其他抗菌物质配合使用可大大提高其防腐效果,其中与甘氨酸配合使用的溶菌酶制剂已应用于面类、水产、熟食品、冰淇淋和色拉等食品的防腐。(1)肉制品中的应用将0.05%的溶菌酶直接喷洒在水产制品、香肠等肉制品上，可起到防腐、延长货架期的作用。以前常用的冰冻或盐腌法对鱼、虾等进行保鲜，现在改用溶菌酶能起到好的效果，如一些生鲜海产品在0.05%的溶菌酶和3%NaCI液中浸5分钟，沥去水分，进行常温或冷冻贮藏能延长贮藏期。(2)乳制品中的应用在鲜奶或奶粉中加人一定量溶菌酶，可达到强化目的，使牛乳人乳化(鲜牛乳中含溶菌酶13mg/100ml，人乳含40mg/ml)，有利于婴幼儿肠道细菌正常化。另将溶菌酶加人干酪中，可防止微生物污染而引起酪酸发酵。(3)低浓度酒的防腐在清酒(含酒精15%-17%)中加入15m/kg的溶菌酶，即可防止一种称为火落菌的乳酸菌生长，起到良好的防腐效果，以减少过去添加水杨酸作防腐剂给人体带来毒性作用z。此外，溶菌酶也广泛用于料酒和糕点及饮料中起防腐作用。4.4Natamycin加在食品中的应用添加5一10mg/kg的Natamyein于酸奶中能有效抑制真菌，延长酸奶的货架期4周以上川。霉菌和酵母菌是导致果蔬汁变质的主要菌类，在一定温度下，添加最低有效浓度为1.25一2.5m/kg的Natamycin可防止果蔬汁的变质。对于肉制品，每平方厘米4微克的Natamycin可达到安全有效抑制霉菌的作用。一般将Natamyein配成150-300mg/kg的悬浮液对肉制品的表面浸泡和喷涂，可达到有效抑菌，将此浓度的Natamycin喷洒在月饼、面包等表面，同样能防止霉变第5章新型食品生物杀菌素5.1肠球菌肠球菌属是地中海国传统干酪的生产菌种之一。肠球菌作为一种食品常见的乳酸菌，在肉制品和其他发酵食品中也能起到重要作用。肠球菌素具有广谱的抗菌作用。特别是能抑制单核细胞增生李斯特菌、金黄色葡萄球菌、蜡样芽孢杆菌、大肠杆菌等食品中的常见致病菌和腐败菌。其中研究最为广泛的是Enterocin AS-48，添加到炼乳和新鲜干酪中能明显抑制金黄色葡萄球菌的生长繁殖。此外，还研究在火腿、香肠、米饭制品、果汁、水果和蔬菜罐头对单核细胞增生李斯特菌、金黄色葡萄球菌以及酸点脂环酸杆菌等常见食品致病菌即腐败菌。但同时它是一种条件致病菌，其安全性使其成为食品工业中的首要问题。目前，肠球菌素在食品保鲜中的应用主要是针对特定的小环境中的抑制某种致病菌和腐败菌进行研究的，有很大的局限性。由于食品基质和环境以及其他物质等因素对防腐效果的影响。因此，尚待系统的研究食品基质和理化环境，微生物菌群以及其他添加物对肠球菌素的抑制效果影响，从而为将来肠球菌素作为新型生物防腐剂用于食品防腐奠定基础。5.2苦瓜水提物苦瓜是一种食药两用的天然植物。已有严峻表明。苦瓜提取液对11种165株革兰氏阳性球菌、革兰氏阴性杆菌具有抑菌作用，并且对肉类食品具有抑菌防腐作用，说明苦瓜是一种良好的天然广谱抑菌剂。而最新研究食用表明，苦瓜水提物对金黄色葡萄球菌。沙门氏菌、枯草杆菌、大肠杆菌等受试细菌有良好的抑菌作用，尤其对金黄色葡萄球菌、沙门氏菌等致病菌具有显著的抑制效果。而且对受试霉菌米曲菌、黑曲霉和桔青霉以及受试酵母啤酒酵母、粘红酵母和假丝酵母显示了较弱的抑制作用。5.4大蒜素 在食品防腐保鲜方面，1988年日本学者研究发现，大蒜对几十种食品卫生和食品腐败细菌有较强的抑制和杀灭作用，且具有较宽的抗菌谱;有报道，山碴经5% ,10%和15%大蒜浸提液处理，其好果率均显著高于对照组，其中以10%浓度经5 15S处理最好;大蒜可延长肉类食品的保鲜期，宰前注射10%大蒜注射液，能延长鸡胭体保鲜期;大蒜提取液对鱼肉中的肠炎弧菌有抗菌作用，且抗菌活性随浓度增高而增强;5%蒜液保鲜剂用浸渍法在26可延长鲜肉货架保鲜期，4 0C条件下，货架期从lOd延长至20d;陈雄等用水蒸汽蒸馏得到的大蒜油样品配制不同浓度对比溶液，分别对金黄色葡萄球菌物寒沙门氏菌变性杆菌大肠杆菌肉毒梭菌黄曲霉黑曲霉产阮假丝酵母、啤酒酵母进行最低抑菌和杀菌浓度测定实验。在供试菌种作斜面活化后，把配制好的菌悬液加入至不同浓度的大蒜油样品中，分别在适宜浓度下培养，得到大蒜油对以上各种微生物的最低抑菌浓度(MIO，大都在10 3一 10 41ag/ mL，最低杀菌浓度(M BC)也大都在10 3一10 4叼mL，证明大蒜油对很多污染食品的微生物都有抑菌和杀菌作用ls ,冯德明等采用乙醇溶液浸出法提取大蒜素，并通过硝酸汞沉淀法测其浓度，之后应用不同浓度大蒜素对白豆腐片进行时间不等的浸渍，再置于25士1 C恒温箱中贮藏，结果表明，使用浓度约为0. 1郭100mL的大蒜素酒精提取液浸渍5 7min，可延长白豆腐片等豆制品的保鲜时间，使其保鲜时间大于7 d 1叱马慕英通过用各种浓度的大蒜水溶液对几十种常见污染食品的真菌(如各种霉菌酵母菌等)进行抑制和杀灭作用研究，同时与不同浓度的食品防腐剂苯甲酸和山梨酸的抗真菌作用加以比较，研究结果证明，大蒜水溶液对许多污染食品的真菌最低抑菌浓度大都在0. 16%0. 32%之间，最低杀菌浓度大都在0. 32%0. 625%之间。分析结果表明大蒜对腐败真菌有很强的抑制和杀灭作用，其作用强度相当于甚至强于这些化学防腐剂，是口前发现的天然植物中抗菌作用最强的一种n1 .另外大蒜素还具有挥发性，能散发出特殊的气味，驱赶蝇蚊虫的叮咬从而防止食品变质。5.5食用菌的抑菌物质 部分食用菌的子实体、菌丝体或发酵液对某些食品的腐败有抑制作用。巴西蘑菇的子实体对多种造成食品腐败的微生物具有一定的抗性15，竹荪菌丝对许多易造成食品腐败的细菌和酵母具有抗性16。但未发现对霉菌有抗性，浓香乳菇的菌丝体有较强的抑杀酵母菌和真菌的作用。食用菌因其含有多糖等生理活性物质，更能增加食品营养价值，用于食品防腐前景诱人。 第6章生物杀菌素在食品防腐中的发展趋势与展望目前，我国现已批准使用的防腐剂有30余种,除乳酸链球菌肽和纳它霉素外,其余均为化学防腐剂。可见市场上生物防腐剂品种单一。值得注意的是，一些食品致病菌能对乳酸链球菌肽产生抗性。生物杀菌素的扩大使用因为受到抑菌效果、价格等方面的限制，其应用尚不能完全取代化学防腐剂、但在食品安全问题严峻的今天，很有必要开发出更多的生物防腐剂，使广大消费者食用