天然食品防腐剂乳酸菌素—Nisin

一 《食品与发酵工业》 Food and Fermenlation 啬 壶 天然食品防腐剂乳酸菌素— Ni l厂 孔 健 马桂荣 山东大学微生物研究所，济南，251000) 随着人们生活水平的提高，人们的膳食结构发生 变化 ．由开始量的满足转向质的提高。人们总希望 消费不 占或少含化学合成防腐剂的天然食品t并能长 期保存 天然食品防腐剂的研究与应用在我国尚属 韧级阶段，而国外 已日趋广泛 乳酸菌素(Nisin)是一 种世界公认安全的食品防腐剂一在食品工业中的应用 已有 40年的历史．5o多个国家和地区已将其应用在 食品加工业．并进行工业化生产。]。 乳酸菌素(Nimn)是由乳酸乳球菌( mm 丘卜 * “ )产生的由 34个氨基酸组成的多 肽物质．能抑制大部分革兰氏阳性(Gram ) 细菌的生长，包括产芽孢杆菌(如 肉毒芽孢杆 菌)、耐热腐败菌(如嗜热脂肪芽孢杆菌)、生 孢梭菌等+而对酵母菌和霉菌无任何作用·在 酸性条件下具有热稳定性 。近几年国外有 关乳酸菌素的研究非常活跃 ，由高产菌株的 筛选，作用机理的研究．到乳酸菌素基因的控 制0 。而 国内在开发化学合 成防腐剂 的同 时．也注意了天然防腐剂的研制+但 目前国内 有关 Nisin的研究报道较少，只有极少数厂家 利用了 Nisin，为了我国更好地开发天然食品 防腐剂，本文慨述国外有关 Nisin在食品工业 中的应用，以促进我国食品工业的发展。 在啤酒酿造中的应用 啤酒含有丰富的营养成分。是微生物生 长的良好培养基，如果在生产过程 中消毒工 作处理不善．往往会引起微生物的污染t给啤 酒带来风味缺陷 乳酸菌属 的乳杆菌( 妇池 )和啤酒片球菌( )是最常见的 污染菌，乳杆菌在整个啤酒生产过程中都能 生长，会使污染的啤酒产生浑浊、变酸、发粘。 啤酒片球菌常见于啤酒发酵的底部酵母层+ 使啤酒酵母的凝集性变差。采取什幺减 少或限制啤酒生产的污染一直是啤酒工业急 需解决的问。 Nisin具有抗细菌活性，( 出n K(1985)b r 用平板 打孔 法检 测 了啤酒 常 见腐 败菌 对 Nisin的敏感性。实验共用 149株细菌．其中 11 7株 Gram’菌。32株(；ram 菌 实验结果 表明+Gram 中 92 的菌株 和 3株 Gram 菌能被 loOIU／ml Ni,~n抑制t 3株乳酸菌都对 Nisin敏感，再使用高浓度的 10001U／nil N~sin 则其余菌株也表现出不同程度的抑制，而对 1 2株啤酒酵母无任何影响。 糖化的麦芽汁在温度 50 C或煮沸之前， 常常污染嗜热性细菌．蛇麻子啤酒花的加入， 虽能抑制该菌的生长，但 N~sin的加入使杀菌 作用加强。麦芽汁煮沸 60rain，仍能保持 60 的Nisin活性 ，在发酵过程中t剩余 Nis~n仍能 控制细菌的繁殖t而对啤酒酵母的外观，发酵 特性无任何不 良影响。 酵母泥的污染是啤酒厂最重要的污染 源，目前主要用酸液洗涤法除去，但酸的使用 降低 了酵母菌 的活性。若 加入 1000I13／ml Nisin．则可去除杂菌的生长。加入 NinOn的啤 酒还可延长其货架寿命，尤其是不经巴氏消 毒的散装啤酒 ()gden K(1988) 在啤酒中接 人 3×10 个细菌，在 23 C存放 21天，全部 变坏，而加入 1ol ml Nisin的啤酒，可 以存 放 42天，存放期延长了一倍 对于经巴氏处 理的啤酒．Nisin的使用+可以降低处理时间 和温度，降低 了能耗和处理强度，保证了啤酒 ，J 0 № I击 ．昌 -量 维普资讯 http://www.cqvip.com 《食品与发酵工业》 Food and Fermentation Industries 的品质和风昧。以上结果表明，Nisin能够抑 {bj啤酒中杂菌的生长，可以应用于啤酒生产 的不同阶段。 Radle F(1981)也曾报道 ]，把 Nisin应用 于白酒酿造 中，可有效地阻止肠膜状明串球 菌、啤酒片球菌和乳酸杆菌的生长，对防止杂 菌污染取得了满意结果。 在 肉类制品中的应用 、 火腿以其味道优美和食用方便深受消费 者的青睐，但火腿中常含有一定量的硝酸盐， 硝酸盐通过硝酸盐还原菌作用转化为亚硝酸 盐，随后亚硝酸盐与肉色素发生腌制反应，产 生典型的的腌制红色和腌制风味。当人们食 用火腿的同时，也食人一定量的亚硝酸盐，与 体内的胺类物质作用，生成一种强烈的致癌 物质——亚硝胺化合物。1980年美国政府几 乎禁止在加工肉食品中使用硝酸盐，而禁止 使用硝酸盐等于禁止生产腌制品，这对肉类 加工业无疑是一个经济灾难 。很多学者试图 寻找硝酸盐的代用品，来代替或部分替代硝 酸盐。Rayman等(1981)[8 提出，Nisin可以做 为硝酸盐的替代物或佐荆用于烟熏火腿。他 把火腿料做成浆状，接种生孢梭菌(Ghstrh／~m sarouses)PA3679(10 ／m1)，混匀，在 70℃加 热 2．5～ 3．0h，在 pH5．7～ 6．5下，加 入 30001U／mlI~dn，在 37c存放 56天，能完全 控制 微生 物的生长，硝酸盐 含量 由原来 的 150ppm降到 40ppm。 乳 酸菌素用 于香肠 的生产 也很普 遍， I~Vlsin是美国联邦肉类检验法规认可的用于 干香肠和半干香肠中的防腐荆。美国农业部 1979年批准了该规定，乳酸菌培养物用于香 肠加工中，可以降低pH，较低的pH值能减低 残 留的亚硝酸盐，减少亚硝胺的形成。同时 Nisin又能抑制香肠中杂菌的生长。Graeiela M 等(1993)r 从阿根廷干香肠中分离出一株干 酪乳杆菌( ∞k池6 c~e)CRL705，能产生乳 酸和过氧化氢以外的乳酸菌素，能抑制植物 乳 杆 菌 (z毗 曲， 一 )、李 斯 特 菌 (肠 抽 ) H )、金黄色葡萄球菌($tat~orocc,a* 一 )和广泛的 Gram-菌，并能控制香肠的发 酵。应用情况表明，Nisin可以做为肉类加工 的防腐剂。 在牛乳夏乳制品中的应用 在西方国家t牧场往往离居民区较远 ，生 产 出的牛奶需要经长距离的运输 ，尤其在炎 热的夏天，冷藏设备不足，会使部分奶损坏， 蛤生产 者带 来框 大 经济损 失。加入 3O～ 501U／mlNisin可以使鲜奶的货架寿命延长一 倍。 、 对于乳制品，常采用巴氏消毒法。在干酪 的加工过程中，Nisln是最有效的保 护剂，干 酪原料经 80～100~C巴氏消毒后 ，梭菌芽孢 仍能存活，乳酪中最常见的徽生物为丁酸梭 菌(am诎 M 研l删)，酪丁酸梭菌(0 越 ￡灿 t姗 )，生孢梭菌(a啪诎 ．，霉5卢瑚舶 )， 尤其是肉毒梭苗( 咖谴 缸 ")在加工的 乳酪中产生毒素。Taralm等(1986)研究表 明r 】，在经 巴氏处理 的干酪中，加入 5D0～ 1000YO／mlNisln能睦止梭菌的生长和毒素的 形成 同时还能降低食盐和磷酸盐的用量。 Shehata等(1976)[“ 用少量 n作为佐 荆来生产奶 油巧克力，能降低热消耗的 80 ，货架寿命大幅度延长，37℃下只能保存 3～7天的产品，添加 Nis|n后能存放到 21 天，仍保持原风味。 在酸性罐头食品中的应用 由于 N~sin在碱性条件下不稳定，在酸性 条件下易溶、稳定、抑菌活性也高，因而可用 于酸性罐头的保鲜。有些蔬菜罐头如马铃薯、 _ 番茄、蘑菇罐头等，通常用热处理杀菌 (R一3)，对于一些噜热傲生物孢子如噜热脂 81 维普资讯 http://www.cqvip.com 《食品与发酵工业≥ Food and Ferr~m．ntafion Indust~es 防芽孢杆菌(／k--~ 如 )．热解糖 梭菌 (Ghstr~,an 3如 )，即使 在 Fo=3以上仍能存活，适宜条件下萌发，致使 罐头变坏，需使用较高的F值，但温度过高对 产品风味及外观都会 产生不 良影响。使用 100~200IU／mINisin能有效阻止抗热微生物 的生长，并能降低热处理强度(F0—9降到 F0 — 3)，从而保证了罐头的营养风味 展 望 天然食品防腐剂取代化学台成防腐剂是 一 种必然趋势，乳酸菌素是一种理想的天然 食品防腐剂 ，应用于广泛的食品体系 中有效 而安全．生产的产 品不需冷藏．稳定性好 ，并 能保持初始的营养价值，随着食品加工市场 的扩大 ，其应用前景十分广阔，应大力开发。 参 考 文 献 [1]De Lves Brout~atoa J．：FoodTeclmot．．1990．108 一 ll2 [2]Hu~t ：Adv．in ．?v~crolio1．．1981，27： 85 l23 · [3]Mur[ana M H a1．：Appli．Ear．h~croobio[．， l99l，57(1)：ll4 121 [4]Kelly A．Smvens：Appli．Env．IvScrolio[．，1992． 58(5)：1786一 l788 [5]O#enK a1．：J．1nsLBrew．，1985，91：390 E6]Odgen K et a1．}J．Inst．Brew．，1988，94：233 238 [7]Radle F．1AⅡL End．aM ~ficu Lt．．1990，41：1 — 7 [8]Raynmn M K et a1．：AP ．Env．N~cmlio1．， l981．41：375 [9]Graci6a M n a【：J．Ap#i．Bact．．1993，75(2)： 344— 349 [10]Tanaka M et a1．：J．Food Protect一1986．49： 526 [n] e}la乜 E a1．1J． ．，1976，484： 37— 42 [12] m R．1-I．：J、Ap曲．Bact．，1960—23(1)： 136 (上接第 79页) 日本的有关方面为引起教育机构对生物 技术的重视，在 1990年春编印了 日本的生 物工业”一，无偿发给全国 41，000所小学、 中学和高等学校以及 3000所其他教育机关。 我国在发酵工程人才培养方面，除需要 大力提高师资和教学设施的水平外，还应注 意以下教学的顿4重点 ； 1．提高学生对发展我国发酵工程技术的 历史责任心和事业心。 2．强化发酵工程装备和现代化控制技术 知识的教学。 3．强化工业微生物育种新技术的教学。 4．增加酶工程技术知识的教学。 82 参 考 文 献 口]高寿清：食品与发酵工业，1990，(3)：76～8O [2]高寿清：食品与发酵工业，1993，(6) ．63~71 [3]王豪勤：中国发酵工业协会志(刨刊号)，l～ 4 [4]上 岛孝 之：生 物科学与工业 (日)一1993，51 (12)：21～ 23 [5]中村挂太郎t食品与开发(日)，1991，25(4)； 12～ 13 [6]石 JII二夫：生物科 学 与工业 (日)1991，49 (12)：lO2 [7]生物科学与工业 (日1，1988．48(10)：l∞～ 103 [8]陈名南译：淀粉与淀粉糖．1994，(1)：50~51 [9]中国发酵工业通讯。1993、11．P．6；1 994．3． 14；1994，8．P．16 [10]g食品工业年鉴 》，1992 维普资讯 http://www.cqvip.com