食品的生物保藏技术省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第四章第四章 食品生物保藏技术食品生物保藏技术第1页一、生物保藏技术概念一、生物保藏技术概念 生物保藏技术是将一些含有抑菌或杀菌活性生物保藏技术是将一些含有抑菌或杀菌活性天然物质配制成适当浓度溶液，经过浸渍、喷淋天然物质配制成适当浓度溶液，经过浸渍、喷淋或涂抹等方式应用于食品中，进而到达防腐保鲜或涂抹等方式应用于食品中，进而到达防腐保鲜效果效果第2页 生物保鲜技术普通机理生物保鲜技术普通机理包含抑制或杀灭食品中包含抑制或杀灭食品中微生物、隔离食品与空气接触、延缓氧化作用、微生物、隔离食品与空气接触、延缓氧化作用、调整贮藏环境气体组成以及相对湿度等调整贮藏环境气体组成以及相对湿度等第3页二、涂膜保鲜技术二、涂膜保鲜技术 涂膜保鲜技术是在食品表面人工涂上一层特涂膜保鲜技术是在食品表面人工涂上一层特殊薄膜使食品保鲜方法殊薄膜使食品保鲜方法 1.涂膜保鲜发展历史涂膜保鲜发展历史 早在早在1213世纪，我国就用蜂蜡来装桔子和柠世纪，我国就用蜂蜡来装桔子和柠檬，檬，16世纪开始用脂类涂膜保鲜水果世纪开始用脂类涂膜保鲜水果第4页 19世纪，世纪，Harvard和和Harmony提出用明胶涂层提出用明胶涂层保护肉制品及其它食品保护肉制品及其它食品 90年代，无污染易降解可食用膜应用越来越年代，无污染易降解可食用膜应用越来越受到人们关注受到人们关注 当前，涂膜保鲜技术不但广泛应用于果蔬类当前，涂膜保鲜技术不但广泛应用于果蔬类保鲜，而且在肉类、水产品等食品中应用也日益保鲜，而且在肉类、水产品等食品中应用也日益增加增加 第5页2.涂膜保鲜机理涂膜保鲜机理 涂膜是人为形成一个有一定阻隔性膜，可阻涂膜是人为形成一个有一定阻隔性膜，可阻止果蔬失水止果蔬失水 果蔬呼吸作用使膜内果蔬呼吸作用使膜内O2浓度下降，浓度下降，CO2浓度浓度上升。当膜内上升。当膜内O2和和 CO2浓度符合果蔬贮藏适宜气浓度符合果蔬贮藏适宜气体条件，可起到自发气调作用，抑制果蔬呼吸延体条件，可起到自发气调作用，抑制果蔬呼吸延缓衰老缓衰老 第6页涂膜对气体通透性是影响涂膜保鲜效果主要涂膜对气体通透性是影响涂膜保鲜效果主要原因之一。涂膜对气体通透性可用膜对气体分离原因之一。涂膜对气体通透性可用膜对气体分离因子（因子（）来表示）来表示普通地，含有羟基分子所形成涂膜，其普通地，含有羟基分子所形成涂膜，其（CO2/O2）1，对果蔬保鲜效果很好。对于，对果蔬保鲜效果很好。对于(CO2/O2）1涂膜，其适宜保鲜果蔬种类依其涂膜，其适宜保鲜果蔬种类依其分离因子不一样而异分离因子不一样而异 第7页3.涂膜保鲜特点涂膜保鲜特点发挥气调作用发挥气调作用 保水防蔫，改进食品外观品质，提升食品商品保水防蔫，改进食品外观品质，提升食品商品价值价值含有一定抑菌性含有一定抑菌性能够在一定程度上减轻表皮机械损伤能够在一定程度上减轻表皮机械损伤可发挥保鲜增效作用可发挥保鲜增效作用 第8页4.涂膜种类、特征及其保鲜效果涂膜种类、特征及其保鲜效果 理想涂膜剂有以下要求：理想涂膜剂有以下要求：有一定粘度，易于成膜有一定粘度，易于成膜形成膜均匀、连续，含有良好保质保鲜作用，形成膜均匀、连续，含有良好保质保鲜作用，并能提升果蔬外观水平并能提升果蔬外观水平无毒、无异味，与食品接触不产生对人体有害无毒、无异味，与食品接触不产生对人体有害物质物质 第9页（1）多糖类）多糖类 壳聚糖类壳聚糖类 甲壳素脱乙酰产物，属氨基多糖，有良好成膜甲壳素脱乙酰产物，属氨基多糖，有良好成膜性、通透性、保湿性和广谱抗菌性，不溶于水，性、通透性、保湿性和广谱抗菌性，不溶于水，溶于稀酸溶于稀酸 第10页 影响壳聚糖涂膜保鲜效果原因有：影响壳聚糖涂膜保鲜效果原因有：酸：酒石酸和柠檬酸效果很好酸：酒石酸和柠檬酸效果很好 表面活性剂：可改进其黏附性表面活性剂：可改进其黏附性 脱乙酰度脱乙酰度：脱乙酰度越高，膜抗拉强度越高，：脱乙酰度越高，膜抗拉强度越高，通透性越差通透性越差 增塑剂种类和浓度增塑剂种类和浓度：浓度增加，透氧性显著上：浓度增加，透氧性显著上升升，对膜透湿性无显著影响，对膜透湿性无显著影响 第11页 分子量分子量：相对分子质量为：相对分子质量为20万和万和1万左右防腐万左右防腐效果最好效果最好 衍生化反应：衍生化反应：N,O-羧甲基壳聚糖所形成膜对气羧甲基壳聚糖所形成膜对气体含有选择通透性，尤其适合于果蔬保鲜体含有选择通透性，尤其适合于果蔬保鲜 金属离子金属离子：保鲜效果优于无金属离子壳聚糖膜：保鲜效果优于无金属离子壳聚糖膜 第12页纤维素类纤维素类 羧甲基纤维素（羧甲基纤维素（CMC）、甲基纤维素）、甲基纤维素（MC）、羧丙基甲基纤维素（）、羧丙基甲基纤维素（HPMC）、羧丙）、羧丙基纤维素（基纤维素（HPC）均溶于水并含有良好成膜性）均溶于水并含有良好成膜性 纤维素类膜透湿性强，常与脂类复合以改进纤维素类膜透湿性强，常与脂类复合以改进其性能其性能 第13页 制制MC膜时，溶剂种类和膜时，溶剂种类和MC分子量对膜阻氧分子量对膜阻氧性影响很大性影响很大 环境相对湿度对纤维素膜透氧性也有很大影环境相对湿度对纤维素膜透氧性也有很大影响，当环境湿度升高时，纤维素膜透氧性急速上响，当环境湿度升高时，纤维素膜透氧性急速上升升 第14页淀粉类淀粉类 直链淀粉含量高淀粉所成膜呈透明状直链淀粉含量高淀粉所成膜呈透明状 可食膜成份中脂类和增塑剂对膜透过性有显可食膜成份中脂类和增塑剂对膜透过性有显著影响著影响 淀粉经改性生成羟丙基淀粉所成膜阻氧性非淀粉经改性生成羟丙基淀粉所成膜阻氧性非常强，但阻湿性极低常强，但阻湿性极低 第15页魔芋葡甘聚糖魔芋葡甘聚糖 所成膜在冷热水及酸碱中均稳定所成膜在冷热水及酸碱中均稳定 膜透水性受添加亲水物质或疏水物质影响，膜透水性受添加亲水物质或疏水物质影响，添加亲水性物质，则透水性增强，添加疏水性物添加亲水性物质，则透水性增强，添加疏水性物质，则透水性减弱质，则透水性减弱 改性后魔芋精粉保鲜效果将得到显著改进改性后魔芋精粉保鲜效果将得到显著改进 第16页褐藻酸钠类褐藻酸钠类 含有良好成膜性，但阻湿性有限含有良好成膜性，但阻湿性有限 膜厚度反抗拉强度影响不大，但透湿性伴随膜厚度反抗拉强度影响不大，但透湿性伴随膜厚度增加而减小膜厚度增加而减小 交联膜性质显著优于非交联膜，环氧丙烷和交联膜性质显著优于非交联膜，环氧丙烷和钙双重交联膜性能最好钙双重交联膜性能最好 环境湿度高于环境湿度高于95%时，仍能显著地阻止果蔬时，仍能显著地阻止果蔬失水失水 脂质可显著降低褐藻酸钠膜透水性脂质可显著降低褐藻酸钠膜透水性 第17页微生物多糖类微生物多糖类 A.茁霉多糖茁霉多糖 含有良好成膜性，是理想果蔬保鲜剂含有良好成膜性，是理想果蔬保鲜剂 不一样分子量茁霉多糖都有很好保水作用，不一样分子量茁霉多糖都有很好保水作用，尤其以高分子量茁霉多糖效果更加好尤其以高分子量茁霉多糖效果更加好 茁霉多糖不含有杀菌、抑菌作用，但同杀虫茁霉多糖不含有杀菌、抑菌作用，但同杀虫剂共用含有良好杀菌、防病毒侵染和防腐防病作剂共用含有良好杀菌、防病毒侵染和防腐防病作用用 第18页B.NPS多糖多糖 在果蔬表面成膜后无色、无味，肉眼极难看在果蔬表面成膜后无色、无味，肉眼极难看出，光泽性显著增强，有打蜡效果，是一个很好出，光泽性显著增强，有打蜡效果，是一个很好果蔬涂膜保鲜剂果蔬涂膜保鲜剂 第19页（2）蛋白质类）蛋白质类小麦面筋蛋白小麦面筋蛋白 小麦面筋蛋白膜柔韧、牢靠，阻氧性好，但小麦面筋蛋白膜柔韧、牢靠，阻氧性好，但阻水性和透光性差阻水性和透光性差 当小麦面筋蛋白膜中脂类含量为干物质含量当小麦面筋蛋白膜中脂类含量为干物质含量20%时，透水率显著下降时，透水率显著下降 小麦面筋蛋白制膜液小麦面筋蛋白制膜液pH值应控制在值应控制在5 第20页大豆分离蛋白大豆分离蛋白 大豆分离蛋白制膜液大豆分离蛋白制膜液pH值应控制在值应控制在8 大豆分离蛋白膜透氧率低、透水率高，因而大豆分离蛋白膜透氧率低、透水率高，因而常与糖类、脂类复合后使用常与糖类、脂类复合后使用 玉米醇溶蛋白玉米醇溶蛋白 所形成膜含有良好阻氧性和阻湿性所形成膜含有良好阻氧性和阻湿性 第21页（3）脂质类）脂质类蜡类蜡类 成膜性好，对水分有很好阻隔性。其中石蜡成膜性好，对水分有很好阻隔性。其中石蜡最为有效，蜂蜡其次最为有效，蜂蜡其次 已商业化生产蜡类涂膜剂有中国林业科学研已商业化生产蜡类涂膜剂有中国林业科学研究院林产化学工业研究所紫胶涂料、中国农业科究院林产化学工业研究所紫胶涂料、中国农业科学院京学院京2B系列膜剂、北京化工研究所系列膜剂、北京化工研究所CFW果蜡果蜡第22页天然树脂天然树脂 醇溶性虫胶成膜性好、干燥快、有光泽、在醇溶性虫胶成膜性好、干燥快、有光泽、在空气中稳定、不溶于水、溶于乙醇和碱性溶液，空气中稳定、不溶于水、溶于乙醇和碱性溶液，适合作为涂膜保鲜剂使用适合作为涂膜保鲜剂使用 我国云南玉溪产虫胶品质好，杂质少，易溶我国云南玉溪产虫胶品质好，杂质少，易溶解，成膜后光泽自然解，成膜后光泽自然 第23页油脂油脂 油脂含有油腻性，主要成份是脂肪酸甘油酯，油脂含有油腻性，主要成份是脂肪酸甘油酯，不溶于水不溶于水 借助乳化剂和机械力作用，将互不相溶油和借助乳化剂和机械力作用，将互不相溶油和水制成乳状液体制剂，涂覆果实，能够到达长久水制成乳状液体制剂，涂覆果实，能够到达长久保鲜目标保鲜目标 第24页（4）复合膜类）复合膜类 复合膜是由多糖类、蛋白质类、脂质类中两复合膜是由多糖类、蛋白质类、脂质类中两种或两种以上物质经一定处理而成涂膜种或两种以上物质经一定处理而成涂膜 如：如：由由HPMC与棕榈酸和硬脂酸组成双层膜，与棕榈酸和硬脂酸组成双层膜，透湿性比透湿性比HPMC膜降低约膜降低约90%由多糖与蛋白质组成复合天然植物保鲜由多糖与蛋白质组成复合天然植物保鲜剂膜含有良好保鲜效果剂膜含有良好保鲜效果 第25页TAL Pro-long（英国）：（英国）：由蔗糖脂肪酸酯、由蔗糖脂肪酸酯、CMC-Na和甘油一酯或甘和甘油一酯或甘油二酯组成。油二酯组成。Superfresh是其改进型，含是其改进型，含60%蔗蔗糖酯、糖酯、26%CMC-Na、14%双乙酰脂肪酸单酯双乙酰脂肪酸单酯 OED（日本）：（日本）：由由10份蜂蜡、份蜂蜡、2份朊酪、份朊酪、1份蔗糖酯组成份蔗糖酯组成第26页 涂膜保鲜时必须注意以下几方面问题：涂膜保鲜时必须注意以下几方面问题：研制出不一样特征膜以适合用于不一样品种食研制出不一样特征膜以适合用于不一样品种食品需求品需求 准确测量膜气体渗透特征准确测量膜气体渗透特征 准确测量目标果蔬果皮与果肉气体及水分扩散准确测量目标果蔬果皮与果肉气体及水分扩散特征特征第27页 分析待贮果蔬内部气体组分分析待贮果蔬内部气体组分 依据果蔬品质改变，对涂膜性质进行适当调整，依据果蔬品质改变，对涂膜性质进行适当调整，以到达最正确保鲜效果以到达最正确保鲜效果5.涂膜保鲜方法涂膜保鲜方法（1）浸涂法）浸涂法 将涂料配成适当浓度溶液，将果实浸入，蘸将涂料配成适当浓度溶液，将果实浸入，蘸上一层薄薄涂料后，取出晾干即成上一层薄薄涂料后，取出晾干即成第28页（2）刷涂法）刷涂法 用软毛刷蘸上涂料液，在果实上辗转涂刷，使用软毛刷蘸上涂料液，在果实上辗转涂刷，使果皮上涂一层薄薄涂膜料果皮上涂一层薄薄涂膜料（3）喷涂法）喷涂法 用机器在果实表面喷上一层均匀而极薄涂料用机器在果实表面喷上一层均匀而极薄涂料 第29页 当前普遍用涂膜机（打蜡机）涂膜，涂膜机当前普遍用涂膜机（打蜡机）涂膜，涂膜机由清洗、擦吸干燥、喷涂、低温干燥、分级和包由清洗、擦吸干燥、喷涂、低温干燥、分级和包装等部分联合组成装等部分联合组成 第30页三、生物保鲜剂保鲜技术三、生物保鲜剂保鲜技术 生物保鲜剂保鲜生物保鲜剂保鲜是经过浸渍、喷淋或混合等是经过浸渍、喷淋或混合等方式，将生物保鲜剂与食品充分接触，从而使食方式，将生物保鲜剂与食品充分接触，从而使食品保鲜方法品保鲜方法 生物保鲜剂生物保鲜剂也称作天然保鲜剂，是直接起源也称作天然保鲜剂，是直接起源于生物体本身组成成份或其代谢产物，不但含有于生物体本身组成成份或其代谢产物，不但含有良好抑菌作用，而且普通都可被生物降解，含有良好抑菌作用，而且普通都可被生物降解，含有没有味、无毒、安全等特点没有味、无毒、安全等特点 第31页1.植物源生物保鲜剂植物源生物保鲜剂 许多植物中都存在抗菌物质，主要是醛类、许多植物中都存在抗菌物质，主要是醛类、酮类、酚类、酯类物质酮类、酚类、酯类物质（1）茶多酚）茶多酚 能抑制能抑制G+菌和菌和G-菌，属于广谱性抗菌剂菌，属于广谱性抗菌剂 最小抑菌浓度随菌种不一样而差异较大，大最小抑菌浓度随菌种不一样而差异较大，大多在多在50500mg/kg之间，符合食品添加剂用量普之间，符合食品添加剂用量普通要求通要求 第32页（2）大蒜提取物）大蒜提取物 大蒜辣素和大蒜新素是大蒜中主要抗菌成份大蒜辣素和大蒜新素是大蒜中主要抗菌成份 大蒜辣素抗菌机理大蒜辣素抗菌机理：分子中氧原子与细菌中半：分子中氧原子与细菌中半胱氨结合使之不能转变为胱氨酸，从而影响细菌体胱氨结合使之不能转变为胱氨酸，从而影响细菌体内氧化还原反应进行内氧化还原反应进行 大蒜对各种球菌、霉菌有显著抑制和杀菌作大蒜对各种球菌、霉菌有显著抑制和杀菌作用，是当前发觉含有抗真菌作用植物中效力最强一用，是当前发觉含有抗真菌作用植物中效力最强一个个 第33页茶多酚茶多酚第34页2.动物源生物保鲜剂动物源生物保鲜剂（1）鱼精蛋白（）鱼精蛋白（protamine）鱼精蛋白是一个特殊抗菌肽，是存在于许多鱼精蛋白是一个特殊抗菌肽，是存在于许多鱼类中成熟精细胞中一个球形碱性蛋白。相对分鱼类中成熟精细胞中一个球形碱性蛋白。相对分子质量较小，大约为子质量较小，大约为400010000，由，由30个左右氨个左右氨基酸组成，精氨酸占其氨基酸组成基酸组成，精氨酸占其氨基酸组成2/3以上，加热以上，加热不凝固，等电点在不凝固，等电点在1012之间，带正电荷之间，带正电荷 第35页抑菌机理抑菌机理 A.鱼精蛋白作用于微生物细胞壁，破坏了细鱼精蛋白作用于微生物细胞壁，破坏了细胞壁合成以到达其抑菌效果胞壁合成以到达其抑菌效果 B.鱼精蛋白作用于微生物细胞质膜，经过破鱼精蛋白作用于微生物细胞质膜，经过破坏细胞对营养物质吸收来起抑菌作用坏细胞对营养物质吸收来起抑菌作用 第36页制备方法制备方法 鱼精置于稀硫酸溶液中，抽取出鱼精蛋白和鱼精置于稀硫酸溶液中，抽取出鱼精蛋白和混杂蛋白，然后在抽出液中加入有机溶剂沉淀，混杂蛋白，然后在抽出液中加入有机溶剂沉淀，将沉淀溶于温水中，再冷却即析出鱼精蛋白。或将沉淀溶于温水中，再冷却即析出鱼精蛋白。或用聚膦酸盐使硫酸或盐酸抽出液中鱼精蛋白以磷用聚膦酸盐使硫酸或盐酸抽出液中鱼精蛋白以磷酸盐形式沉淀出来，然后将沉淀溶解在高浓度硫酸盐形式沉淀出来，然后将沉淀溶解在高浓度硫酸铵中，分解为精蛋白硫酸盐酸铵中，分解为精蛋白硫酸盐 纯化方法普通采取葡聚糖凝胶柱色谱法纯化方法普通采取葡聚糖凝胶柱色谱法 第37页影响鱼精蛋白抗菌活性原因影响鱼精蛋白抗菌活性原因 A.菌种及其生长情况菌种及其生长情况 鱼精蛋白抑菌性因其起源不一样而存在差异鱼精蛋白抑菌性因其起源不一样而存在差异 革兰阳性菌发育受到了显著抑制，而革兰阴革兰阳性菌发育受到了显著抑制，而革兰阴性菌几乎不受影响性菌几乎不受影响 鱼精蛋白对新鲜鱼贝类和肉食品中所含多数鱼精蛋白对新鲜鱼贝类和肉食品中所含多数细菌起不到抑制作用细菌起不到抑制作用 第38页 鱼精蛋白对经过热处理后食品含有很好保留鱼精蛋白对经过热处理后食品含有很好保留效果效果 鱼精蛋白鱼精蛋白最小抑菌浓度最小抑菌浓度因菌种不一样而异因菌种不一样而异 对于同一个菌类来说，微生物所处新陈代谢对于同一个菌类来说，微生物所处新陈代谢情况也会影响鱼精蛋白效果情况也会影响鱼精蛋白效果第39页B.食品食品pH 鱼精蛋白在鱼精蛋白在pH6.0以上时含有显著抗菌活性以上时含有显著抗菌活性 C.所含盐类及其浓度所含盐类及其浓度 食品中各种盐类浓度提升，鱼精蛋白抑菌性食品中各种盐类浓度提升，鱼精蛋白抑菌性会对应降低。同等浓度条件下二价盐类比一价盐会对应降低。同等浓度条件下二价盐类比一价盐类对细菌保护作用更加好类对细菌保护作用更加好D.环境温度环境温度 大多数食品加工时采取温度对鱼精蛋白抑菌大多数食品加工时采取温度对鱼精蛋白抑菌作用影响不大作用影响不大 第40页在食品中应用需注意问题在食品中应用需注意问题 应用中普通将鱼精蛋白与其它防腐剂或保鲜应用中普通将鱼精蛋白与其它防腐剂或保鲜方法结合使用方法结合使用 鱼精蛋白与甘氨酸、醋酸钠、乙醇、单甘油鱼精蛋白与甘氨酸、醋酸钠、乙醇、单甘油酯混合使用时，抗菌作用有相乘效果酯混合使用时，抗菌作用有相乘效果 使用大豆卵磷脂等乳化剂与鱼精蛋白复配，使用大豆卵磷脂等乳化剂与鱼精蛋白复配，可处理鱼精蛋白在食品介质中溶解性问题可处理鱼精蛋白在食品介质中溶解性问题第41页鱼精蛋白安全性鱼精蛋白安全性 鱼精蛋白是一个对人体无害、高度安全、含鱼精蛋白是一个对人体无害、高度安全、含有很高营养性和功效性新型食品防腐剂有很高营养性和功效性新型食品防腐剂 除鱼精蛋白以外，昆虫抗菌肽、防卫肽以及除鱼精蛋白以外，昆虫抗菌肽、防卫肽以及海洋生物抗菌肽等也是常见生物保鲜剂海洋生物抗菌肽等也是常见生物保鲜剂 第42页（2）溶菌酶（）溶菌酶（lysozyme）溶菌酶，又称细胞壁溶解酶，是一个专门作溶菌酶，又称细胞壁溶解酶，是一个专门作用于微生物细胞壁水解酶用于微生物细胞壁水解酶 溶菌酶种类溶菌酶种类 A.鸡蛋清溶菌酶鸡蛋清溶菌酶 相对分子质量为相对分子质量为14307，等电点为，等电点为11.1，最适，最适溶菌温度为溶菌温度为50，最适，最适pH为为7.0，一级结构由，一级结构由129个氨基酸组成，其高级结构稳定性由个氨基酸组成，其高级结构稳定性由4个二硫键、个二硫键、氢键和疏水键来维持氢键和疏水键来维持 第43页B.人和哺乳动物溶菌酶人和哺乳动物溶菌酶 人和哺乳动物溶菌酶由人和哺乳动物溶菌酶由 130个氨基酸组成个氨基酸组成 一级结构中氨基酸排列次序与鸡蛋清溶菌酶一级结构中氨基酸排列次序与鸡蛋清溶菌酶差异较大差异较大 高级结构也存在四个二硫键高级结构也存在四个二硫键 人溶菌酶溶菌活性比鸡蛋清溶菌酶高人溶菌酶溶菌活性比鸡蛋清溶菌酶高3倍倍 第44页C.植物溶菌酶植物溶菌酶 植物溶菌酶对小球菌溶菌活性较鸡蛋清溶菌植物溶菌酶对小球菌溶菌活性较鸡蛋清溶菌酶低，但对胶状甲壳质分解活性则为鸡蛋清溶菌酶低，但对胶状甲壳质分解活性则为鸡蛋清溶菌酶酶10倍左右倍左右 第45页 D.微生物溶菌酶微生物溶菌酶 内内-N-乙酰己糖胺酶：其作用是分解组成细菌细乙酰己糖胺酶：其作用是分解组成细菌细胞壁骨架多糖胞壁骨架多糖 酰胺酶：其作用是切断连接多糖和氨基酸之间酰胺酶：其作用是切断连接多糖和氨基酸之间酰胺键酰胺键 内内-肽酶和蛋白酶：作用与酰胺酶相同肽酶和蛋白酶：作用与酰胺酶相同第46页u-1，3葡聚糖酶、葡聚糖酶、-1，6-葡聚糖酶、甘露糖酶：葡聚糖酶、甘露糖酶：其作用是分解细胞壁其作用是分解细胞壁u磷酸甘露糖酶：与磷酸甘露糖酶：与-1，3葡聚糖酶、葡聚糖酶、-1，6-葡葡聚糖酶和甘露糖酶共同作用，分解细胞原生质聚糖酶和甘露糖酶共同作用，分解细胞原生质u壳多糖酶：与葡聚糖酶共同作用，分解霉菌和壳多糖酶：与葡聚糖酶共同作用，分解霉菌和酵母菌酵母菌u脱乙酰壳多糖酶：主要作用是分解毛霉和根霉脱乙酰壳多糖酶：主要作用是分解毛霉和根霉 第47页溶菌酶提取分离方法溶菌酶提取分离方法 原料普通都用蛋清或蛋壳原料普通都用蛋清或蛋壳 提取分离方法有亲和色谱法、离子交换法、提取分离方法有亲和色谱法、离子交换法、沉淀法、沉淀与凝胶色谱结正当等沉淀法、沉淀与凝胶色谱结正当等 溶菌酶作用机理溶菌酶作用机理 溶菌酶能选择性地分解微生物细胞壁，主要溶菌酶能选择性地分解微生物细胞壁，主要是分解细胞壁中肽聚糖是分解细胞壁中肽聚糖第48页 溶菌酶水解球菌细胞壁作用点溶菌酶水解球菌细胞壁作用点是是N-乙酰胞壁乙酰胞壁酸（酸（NAM）与）与N-乙酰葡萄糖胺（乙酰葡萄糖胺（NAG）之间）之间-1，4糖苷键断开糖苷键断开 经过溶菌酶作用后，微生物细胞因为渗透压经过溶菌酶作用后，微生物细胞因为渗透压受到破坏而引发平衡破裂，从而使得微生物细胞受到破坏而引发平衡破裂，从而使得微生物细胞内溶物渗出造成细胞死亡内溶物渗出造成细胞死亡 第49页 普通地，溶菌酶对普通地，溶菌酶对G+菌都有较强分解作用，菌都有较强分解作用，而对而对G-菌无分解作用菌无分解作用 溶菌酶溶菌酶最适小分子底物最适小分子底物为为NAM-NAG交替组交替组成六糖成六糖 在溶菌酶分子中存在一个狭长凹穴在溶菌酶分子中存在一个狭长凹穴，在凹穴，在凹穴中中Glu35与与Asp52组成了活性中心，它们在水解糖组成了活性中心，它们在水解糖苷键时起协同作用苷键时起协同作用 第50页 溶菌酶在食品中应用溶菌酶在食品中应用l 奶粉：有利于婴儿肠道菌群正常化奶粉：有利于婴儿肠道菌群正常化 l 奶酪：预防中后期奶酪后期起泡、风味变差，奶酪：预防中后期奶酪后期起泡、风味变差，含有抑菌作用，不至引发酪酸发酵含有抑菌作用，不至引发酪酸发酵l 日本清酒日本清酒：代替水杨酸用于防腐，加入量为：代替水杨酸用于防腐，加入量为l5mg/kg第51页l 肉制品肉制品、水果、水产品、面制品：防腐保鲜、水果、水产品、面制品：防腐保鲜 l 酵母：经溶菌酶处理后，在培养过程中氮核蛋酵母：经溶菌酶处理后，在培养过程中氮核蛋白质释放量增加，提升了酵母蛋白利用率白质释放量增加，提升了酵母蛋白利用率 l 壳聚糖：降解为低分子量壳聚糖：降解为低分子量 单独使用溶菌酶作为防腐保鲜剂使用有一定单独使用溶菌酶作为防腐保鲜剂使用有一定不足，需要添加其它成份来促进防腐效果。在实不足，需要添加其它成份来促进防腐效果。在实际应用时，常与甘氨酸联用际应用时，常与甘氨酸联用 第52页3.微生物源生物保鲜剂微生物源生物保鲜剂 乳酸链球菌素（乳酸链球菌素（Nisin）又叫乳链菌肽、乳球）又叫乳链菌肽、乳球菌肽，是一些乳酸乳球菌在代谢过程中合成和分菌肽，是一些乳酸乳球菌在代谢过程中合成和分泌含有很强杀菌作用小分子肽泌含有很强杀菌作用小分子肽 Nisin分子结构分子结构 Nisin是一个含有是一个含有34个氨基酸多肽，个氨基酸多肽，N端为异端为异亮氨酸，亮氨酸，C末端为赖氨酸，分子质量为末端为赖氨酸，分子质量为3510Da 第53页 单体中含有单体中含有5种异常氨基酸：种异常氨基酸：氨基丁酸（氨基丁酸（ABA）、脱氢丙氨酸（）、脱氢丙氨酸（DHA）、）、-甲基脱氢丙氨酸（甲基脱氢丙氨酸（DHB）、羊毛硫氨酸）、羊毛硫氨酸（ALA-S-ALA）、）、-甲基羊毛硫氨酸（甲基羊毛硫氨酸（ALA-S-ABA），经过硫醚键形成），经过硫醚键形成5个环个环 第54页 Nisin活性分子常为二聚体或四聚体。二聚体活性分子常为二聚体或四聚体。二聚体分子量为分子量为7000，四聚体分子量为，四聚体分子量为14000 已发觉了已发觉了6种类型种类型Nisin，分别是，分别是A、B、C、D、E和和Z 天然状态下天然状态下Nisin主要有主要有NisinA和和NisinZ两种两种形式。它们之间差异在于第形式。它们之间差异在于第27位氨基酸不一样，位氨基酸不一样，NisinA为组氨酸，为组氨酸，NisinZ为天冬氨酸为天冬氨酸第55页Nisin溶解性与稳定性溶解性与稳定性 Nisin溶解度主要取决于溶液溶解度主要取决于溶液pH值，在值，在pH值值较低情况下，溶解性很好。在中性和碱性条件下较低情况下，溶解性很好。在中性和碱性条件下几乎不溶解几乎不溶解 Nisin稳定性主要取决于温度、稳定性主要取决于温度、pH值、基质值、基质等原因等原因 第56页Nisin抑菌机理抑菌机理 A.在一定膜电位下，疏水性、带正电荷在一定膜电位下，疏水性、带正电荷Nisin可吸附于敏感菌细胞膜上，并经过其可吸附于敏感菌细胞膜上，并经过其C末端作用末端作用侵入膜内而形成通道侵入膜内而形成通道 B.Nisin属于孔道形成蛋白，因为其分子特殊属于孔道形成蛋白，因为其分子特殊三级结构，可允许分子质量小于三级结构，可允许分子质量小于0.5 kDa亲水分子亲水分子经过，从而造成经过，从而造成K+从胞浆中流出，细胞膜去极化从胞浆中流出，细胞膜去极化及及ATP泄漏，细胞外水分子流入，造成细胞内外泄漏，细胞外水分子流入，造成细胞内外能差消失，细胞自溶而死亡能差消失，细胞自溶而死亡 第57页 Nisin主要杀灭或抑制主要杀灭或抑制G+菌及其芽孢，而对菌及其芽孢，而对G-菌基本无影响菌基本无影响 对于一些对于一些G-菌，如将菌，如将Nisin与冷冻、加热、调与冷冻、加热、调整整pH和和EDTA处理等结合起来，能够被杀死或被处理等结合起来，能够被杀死或被抑制抑制 pH、Mg2+浓度、乳酸浓度、氮源种类等均浓度、乳酸浓度、氮源种类等均可影响可影响Nisin对细胞膜吸附作用，从而影响对细胞膜吸附作用，从而影响Nisin抑菌作用抑菌作用 第58页 Nisin在食品中应用在食品中应用 乳制品：延长保留期，缩短杀菌时间乳制品：延长保留期，缩短杀菌时间 肉类食品：代替部分硝酸盐和亚硝酸盐，抑制肉类食品：代替部分硝酸盐和亚硝酸盐，抑制肉毒梭状芽孢杆菌产生肉毒素，还能够降低亚硝肉毒梭状芽孢杆菌产生肉毒素，还能够降低亚硝胺对人体危害胺对人体危害 啤酒、果酒、烈性乙醇等酒精饮料啤酒、果酒、烈性乙醇等酒精饮料：抑制：抑制G+菌菌 第59页四、抗冻蛋白保鲜技术四、抗冻蛋白保鲜技术 抗冻蛋白（抗冻蛋白（antifreeze protein，AFP）是一）是一类能够抑制冰晶生长，能以非依数形式降低水溶类能够抑制冰晶生长，能以非依数形式降低水溶液冰点，但不影响其熔点特殊蛋白质液冰点，但不影响其熔点特殊蛋白质荧光抗冻蛋白荧光抗冻蛋白装饰冰晶体装饰冰晶体第60页1.抗冻蛋白特征抗冻蛋白特征（1）热滞活性）热滞活性 抗冻蛋白能特异地吸附于冰晶表面，阻止冰抗冻蛋白能特异地吸附于冰晶表面，阻止冰晶生长，非依数性降低溶液冰点，但不影响其熔晶生长，非依数性降低溶液冰点，但不影响其熔点，造成熔点与冰点之间出现差异。点，造成熔点与冰点之间出现差异。冰点和熔点冰点和熔点差值称为热滞值差值称为热滞值，这一现象称为抗冻蛋白热滞活，这一现象称为抗冻蛋白热滞活性（性（THA）第61页 影响热滞活性原因影响热滞活性原因 抗冻蛋白浓度：越高，热滞活性越大抗冻蛋白浓度：越高，热滞活性越大 分子量：高分子量糖肽比低分子量糖肽热滞活分子量：高分子量糖肽比低分子量糖肽热滞活性更强性更强 小分子量溶质：如柠檬酸盐、甘油和山梨醇能小分子量溶质：如柠檬酸盐、甘油和山梨醇能显著阻止冰核形成，提升抗冻蛋白热滞活性显著阻止冰核形成，提升抗冻蛋白热滞活性 起源起源：鱼类热滞值为鱼类热滞值为0.71.5，植物为，植物为0.20.5，昆虫为，昆虫为510 第62页（2）改变冰晶生长方式）改变冰晶生长方式 在纯水中，冰晶通常沿着平行于基面方向在纯水中，冰晶通常沿着平行于基面方向（a轴）伸展，而在晶格表面方向（轴）伸展，而在晶格表面方向（c轴）伸展极轴）伸展极少少 抗冻蛋白分子与冰晶表面相互作用造成水分抗冻蛋白分子与冰晶表面相互作用造成水分子在晶格表面外层排列次序发生改变，冰核会变子在晶格表面外层排列次序发生改变，冰核会变得沿着得沿着c轴以骨针形、纤维状生长，形成对称双轴以骨针形、纤维状生长，形成对称双六面体金字塔形冰晶六面体金字塔形冰晶 第63页（3）抑制冰晶重结晶）抑制冰晶重结晶 重结晶是指环境温度在冰点以下较高温度波重结晶是指环境温度在冰点以下较高温度波动时，冰晶大小将发生改变，通常大冰晶越来越动时，冰晶大小将发生改变，通常大冰晶越来越大，小冰晶越来越小大，小冰晶越来越小 抗冻蛋白能够阻止冰晶重结晶，所形成晶粒抗冻蛋白能够阻止冰晶重结晶，所形成晶粒体积小而且比较均匀，预防组织因冰晶增大而产体积小而且比较均匀，预防组织因冰晶增大而产生机械性损伤生机械性损伤 第64页2.抗冻蛋白类型及其结构抗冻蛋白类型及其结构（1）鱼类中抗冻蛋白及其结构）鱼类中抗冻蛋白及其结构 抗冻糖蛋白（抗冻糖蛋白（AFGP）主要由主要由3肽糖单位肽糖单位-Ala-Ala-Thr（双糖基）（双糖基）-以不一样重复度串联而成以不一样重复度串联而成 分子质量普通在分子质量普通在2.634kDa之间之间 糖基是抗冻活性形成主要基团，且活性与分糖基是抗冻活性形成主要基团，且活性与分子质量相关，分子质量大，普通活性也高子质量相关，分子质量大，普通活性也高 第65页型抗冻蛋白（型抗冻蛋白（AFP-）由由11个氨基酸串联而成个氨基酸串联而成-螺旋单体结构，富螺旋单体结构，富含丙氨酸（占总氨基酸含丙氨酸（占总氨基酸60%以上），且部分螺旋以上），且部分螺旋含有双嗜性含有双嗜性 冬鲽产生冬鲽产生AFP-包含两种亚型，即肝脏型和包含两种亚型，即肝脏型和皮肤型，皮肤型活性是肝脏型皮肤型，皮肤型活性是肝脏型1/2第66页型抗冻蛋白（型抗冻蛋白（AFP-）与与C型凝集素同源型凝集素同源，有，有2个个-螺旋、螺旋、2个个-折叠折叠和大量无规则结构和大量无规则结构 日本胡瓜鱼中日本胡瓜鱼中AFP-N端氨基酸序列与鲱鱼有端氨基酸序列与鲱鱼有75%同源性且核苷酸次序同源性且核苷酸次序85%相同，分子质量为相同，分子质量为16.7kDa，结构上含有最少一个，结构上含有最少一个Ca2+结合结构域，结合结构域，但去除但去除Ca2+并未使它活性完全丧失并未使它活性完全丧失 胡瓜鱼胡瓜鱼第67页型抗冻蛋白（型抗冻蛋白（AFP-）主要存在于绵鳚亚科鱼类中，是一个主要存在于绵鳚亚科鱼类中，是一个7kDa球球状蛋白状蛋白 二级结构主要由二级结构主要由9个个-折叠组成折叠组成 三级结构由三级结构由3个个-折叠反向排列成川字形，折叠反向排列成川字形，两个川字形结构相互垂直排列成三级结构主体部两个川字形结构相互垂直排列成三级结构主体部分，其余分，其余-折叠则处于连接位置上折叠则处于连接位置上 第68页型抗冻蛋白（型抗冻蛋白（AFP-）存在于多棘床杜父鱼存在于多棘床杜父鱼 108个氨基酸残基，其中个氨基酸残基，其中Glu含量高达含量高达17%和膜载脂蛋白含有和膜载脂蛋白含有22%同源性同源性 有较高有较高-螺旋结构，其中螺旋结构，其中4个个-螺旋反向平行螺旋反向平行排列，疏水基团向内，亲水基团向外排列，疏水基团向内，亲水基团向外 杜父鱼杜父鱼第69页Hyperactive-AFP 从冬鲽中分离出从冬鲽中分离出 分子量大于起源于同一生物中分子量大于起源于同一生物中AFP-，活性，活性远远高于后者远远高于后者 第70页（2）昆虫中抗冻蛋白）昆虫中抗冻蛋白 昆虫抗冻蛋白结构与鱼类不一样，在沿着抗昆虫抗冻蛋白结构与鱼类不一样，在沿着抗冻蛋白折叠一侧有两行苏氨酸残基，能够与冰晶冻蛋白折叠一侧有两行苏氨酸残基，能够与冰晶表面棱柱和基面很好匹配结合表面棱柱和基面很好匹配结合 含有比鱼类更多亲水性氨基酸含有比鱼类更多亲水性氨基酸 第71页甲虫抗冻蛋白甲虫抗冻蛋白 甲虫抗冻蛋白为甲虫抗冻蛋白为8.4 kDa右手右手-螺旋，即螺旋螺旋，即螺旋本身是本身是-片层结构，每一圈由片层结构，每一圈由12个氨基酸组成，个氨基酸组成，共共7个螺周个螺周 富含富含Thr和和Cys，8个二硫键分布在螺旋内侧个二硫键分布在螺旋内侧 热滞活性比鱼高得多，二聚体活性更高热滞活性比鱼高得多，二聚体活性更高甲虫甲虫第72页云杉蚜虫抗冻蛋白云杉蚜虫抗冻蛋白 分子质量为分子质量为9.0 kDa左右，呈左手左右，呈左手-螺旋，每螺旋，每螺圈呈三角形，包含螺圈呈三角形，包含15个氨基酸残基，个氨基酸残基，Thr-X-Thr模体重复出现在每一螺圈当中，三角形边是模体重复出现在每一螺圈当中，三角形边是-折叠片层折叠片层 热滞活性，为鱼热滞活性热滞活性，为鱼热滞活性34倍倍 云杉蚜虫抗冻蛋白同型中有一个分子质量为云杉蚜虫抗冻蛋白同型中有一个分子质量为12kDa蛋白质热滞活性比鱼高出蛋白质热滞活性比鱼高出10100倍倍 第73页毛虫抗冻蛋白毛虫抗冻蛋白 DAFP-1和和DAFP-2两类研究得较清楚两类研究得较清楚 分子质量约为分子质量约为8.7kDa，分别含，分别含83和和84个氨基个氨基酸残基酸残基 组成组成7个含个含12个或个或13个氨基酸残基重复单元。个氨基酸残基重复单元。每每1个重复单元中第个重复单元中第1个与第个与第7个半胱氨酸都形成个半胱氨酸都形成二硫键，共二硫键，共8对二硫键对二硫键 第74页（3）细菌中抗冻蛋白）细菌中抗冻蛋白 有有6种起源于南极洲细菌能够产生抗冻蛋白，种起源于南极洲细菌能够产生抗冻蛋白，其中热滞活性最高一个抗冻蛋白是由其中热滞活性最高一个抗冻蛋白是由82号菌株号菌株（Mdraxella sp.）产生一类脂蛋白）产生一类脂蛋白，N端氨基酸端氨基酸次序与该菌外膜蛋白有很高相同性次序与该菌外膜蛋白有很高相同性 第75页（4）植物中抗冻蛋白）植物中抗冻蛋白冬黑麦中抗冻蛋白冬黑麦中抗冻蛋白 包含包含7种类型，分子质量在种类型，分子质量在1136kDa，且含，且含有相同氨基酸组成，均富含有相同氨基酸组成，均富含Asp/Asn、Glu/Gln、Ser、Thr、Gly及及Ala，均缺乏，均缺乏His，Cys含量达含量达5%以上以上 第76页千年不烂心冬季枝条中抗冻糖蛋白千年不烂心冬季枝条中抗冻糖蛋白 分子质量为分子质量为67 kDa 富含甘氨酸残基（含量达富含甘氨酸残基（含量达23.7%）半乳糖是其抗冻活性关键组成部分半乳糖是其抗冻活性关键组成部分 第77页沙冬青叶片中抗冻蛋白沙冬青叶片中抗冻蛋白 抗冻糖蛋白抗冻糖蛋白：分子质量为：分子质量为40kDa，热滞活性，热滞活性为为0.9（20mg/mL），与植物凝集素含有同源），与植物凝集素含有同源性性 3种抗冻蛋白种抗冻蛋白：分子质量：分子质量67kDa，热滞活性，热滞活性0.46（8mg/mL）；分子质量）；分子质量21kDa，热滞活性，热滞活性0.46（8mg/mL)；分子质量；分子质量39.8kDa，热滞活性，热滞活性0.45（10mg/mL）第78页胡萝卜中抗冻蛋白胡萝卜中抗冻蛋白 分子质量为分子质量为36kDa，热滞活性为，热滞活性为0.35（1mg/mL)热滞活性比鱼类热滞活性比鱼类型抗冻蛋白热滞活性高型抗冻蛋白热滞活性高 去掉糖基不影响其抑制重结晶活性去掉糖基不影响其抑制重结晶活性 第79页桃树树皮中抗冻蛋白桃树树皮中抗冻蛋白 是一个脱水素蛋白是一个脱水素蛋白PCA60 由由472个氨基酸组成，富含赖氨酸、甘氨酸，个氨基酸组成，富含赖氨酸、甘氨酸，分子质量为分子质量为50kDa 热滞活性为热滞活性为0.06，含有较强修饰冰晶能力，含有较强修饰冰晶能力 第80页黑麦草中抗冻蛋白黑麦草中抗冻蛋白 由由118个氨基酸组成，分子质量为个氨基酸组成，分子质量为11.77kDa，100时仍稳定存在时仍稳定存在 热滞效应较低，但对冰晶重结晶抑制效应是热滞效应较低，但对冰晶重结晶抑制效应是鱼类鱼类型抗冻蛋白型抗冻蛋白200倍倍 黑麦草黑麦草第81页珠芽蓼叶片中抗冻蛋白珠芽蓼叶片中抗冻蛋白 热滞活性为热滞活性为0.3（7.8mg/mL）分子质量在分子质量在15.272.3kDa范围内范围内7条多肽，且条多肽，且均为糖蛋白均为糖蛋白 其中分子质量为其中分子质量为72.3kDa糖蛋白是迄今为止糖蛋白是迄今为止在动植物中得到分子量最大抗冻蛋白在动植物中得到分子量最大抗冻蛋白 珠芽蓼珠芽蓼第82页沙冬青中抗冻蛋白沙冬青中抗冻蛋白 分子质量约为分子质量约为28kDa 热滞活性为热滞活性为0.15（10mg/mL），能够调整），能够调整冰晶生长冰晶生长 沙冬青沙冬青第83页 植物抗冻蛋白特点：植物抗冻蛋白特点：结构多样化：没有相同氨基酸序列和共同冰晶结构多样化：没