微生物防腐剂在食品工业中的应用现状及发展前景

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1 微生物防腐剂在食品工业中的应用现状及发展前景
组别：第二大组—第五小组 组员：韩惠超 陈禹杭 吴华鑫 施政浩

2 目 录 一、食品防腐剂的定义和分类 二、乳酸链球菌素的结构和特性 三、乳酸链球菌素的防腐机理 四、乳酸链球菌素在食品中的应用
目 录 一、食品防腐剂的定义和分类 二、乳酸链球菌素的结构和特性 三、乳酸链球菌素的防腐机理 四、乳酸链球菌素在食品中的应用 五、其他生物防腐剂的研究 六、我国食品防腐剂使用存在的问题及发展趋势

3 一、食品防腐剂的定义和分类 食品 防腐剂 按作用分 杀菌剂 抑菌剂 按组分和来源分 化学防腐剂 天然防腐剂（生物防腐剂）
食品防腐剂是能防止由微生物引起的腐败变质、延长食品保藏期的食品添加剂。因兼有防止微生物繁殖引起食物中毒的作用，又称抗微生物剂（antimicrobails）。 食品 防腐剂 按作用分 杀菌剂 具有杀死微生物作用的食品添加剂 抑菌剂 能抑制微生物生长繁殖的添加剂 按组分和来源分 化学防腐剂 一般可分为三大类，分别是酸性防腐剂、酯型防腐剂、无机盐防腐剂 天然防腐剂（生物防腐剂） 根据来源可分为3 种类型：动物源天然防腐剂、植物源天然防腐剂、微生物源天然防腐剂。

4 二、乳酸链球菌素的结构和特性 乳酸链球菌素又称乳球菌肽或乳链菌肽，英文名为Nisin，是N 型血清的某些乳酸链球菌在代谢过程中合成和分泌的具有很强杀菌作用的小肽。乳酸链球菌素是一种高效、无毒的天然防腐剂，也是唯一可作为防腐剂应用于食品的细菌素。 结构：乳酸链球菌素分子由34 个氨基酸残基组成， 分子式C143H228N42O37S7，相对分子量为3 510 U，活性形式多为二聚体或四聚体。随着研究的深入， 人们发现乳酸链球菌素有6 种类型，分别为A、B、C、D、E 和Z，其中A 和Z 的研究最活跃。 溶解度和稳定性： Nisin 的溶解度随着pH 值的下降而显著增加：pH 值为2.5 时，溶解度为12％；pH 为5.0 时，溶解度为4.0％；中性和碱性时不溶。 Nisin 的稳定性亦与溶液pH 值、温度，与防腐的底物、热处理条件等因素有关。

5 三、乳酸链球菌素的防腐机理 1.抗菌范围 2.作用机理
乳酸链球菌素专门抑制革兰氏阳性菌，特别是细菌芽孢，不抑制革兰氏阴性菌、酵母和霉菌； Nisin 能抑制葡萄球菌属、链球菌属、小球菌属和乳杆菌属的某些菌种；抑制大部分梭菌属和芽孢杆菌属的芽孢 1.抗菌范围 Nisin 通过抑制营养细胞的肽聚糖等物质的生物合成，使细胞膜和磷脂化合物的合成受阻，导致细胞内物质外泄，使细胞裂解； Nisin 单体中的DHA （脱氢丙氨酸）和DHB（β－甲基脱氢丙氨酸）可以与敏感型细胞膜中某些酶的巯基发生作用； Nisin 能消耗敏感细胞的质子驱动力； Nisin 属于“孔道形成蛋白”，可使K＋从胞浆中流出，导致ATP 泄漏，胞外水分子进入，从而引起细胞自溶； Nisin 能够吸附细胞膜，使其形成孔洞。 2.作用机理 从分子水平上探寻Nisin 抑菌机理一直是研究热点，所持观点不一，但Nisin 吸附在生物细胞质膜上是杀菌的前提已成为人们共识，分歧在于Nisin 如何进一步作用。

6 乳酸链球菌素作为天然防腐剂具有很多优点！
四、乳酸链球菌素在食品中的应用 乳酸链球菌素作为天然防腐剂具有很多优点！ 1）.对食品的色、香、味、口感不产生副作用； 2）.它是一种多肽，可以被人体内酶降解、消化； 3）.它的使用可降低杀菌温度、减少热处理时间，因此可保持食品的营养价值、风味、结构、颜色等，同时可降低能耗； 4）.它的酸性、热稳定性和低温贮藏稳定性，使其具有独特的使用特性。

7 四、乳酸链球菌素在食品中的应用 1.在乳制品中的应用
Nisin 已成功应用于硬质干酪、巴氏灭菌干酪、巴氏灭菌奶、罐装浓缩牛奶、高温灭菌牛奶、高温处理风味奶、乳制甜点等制品中。在干酪加工过程中，Nisin是最有效的保护剂。干酪原料经80～100 ℃巴氏消毒后，梭菌芽孢仍能存活，乳酪中的微生物为丁酸梭菌、酪丁酸梭菌和生孢梭菌。在经巴氏处理的干酪中加入500～1000 IU／mL Nisin 后，能阻止梭菌生长和毒素形成，同时还能降低食盐和磷酸盐用量。 用少量的Nisin 作为佐剂来生产奶油巧克力，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 d 的产品，添加Nisin 后存放21 d 仍能保持原风味。

8 四、乳酸链球菌素在食品中的应用 2.在肉制品中的应用
挥发性盐基总氮是指肉食品的水浸液中在碱性条件下能与水蒸气一起蒸馏出来的总氮量(tazv zatilebasienitr gen即TvB-N). 　　 目前挥发性盐基氮（TVB-N)值是国标中用于评价肉质鲜度的唯一理化指标. 2.在肉制品中的应用 使用Nisin 的肉制品有罐装火腿、熏猪肉、咸猪肉、香肠、真空包装新鲜牛肉等。通过试验证明，在冷藏条件下的真空包装鲜羊肉中，加入Nisin 能够有效抑制TVB－N 值、细菌总数和pH 值上升，从而达到保鲜目的。但经Nisin 处理的样品存在液汁流失过多、口味偏酸等缺点。 Rayman 等提出，Nisin 可作为一种有效替代物，以减少火腿中发色剂用量。Nisin 在一定程度上能延长红肠保质期， 但单独使用的效果不理想，最好能与其他方法结合使用。从生产成本和防腐效果考虑，用Nisin（400 mg/kg）和Nacl（质量分数3.5％）对盐水鸭腿做浸泡处理，并经真空包装后的微波处理，能使盐水鸭腿的货架期达20 d 以上。罗欣等通过实验证明75×10－6 的Nisin 在牛肉冷却肉的保鲜中起到明显的抑菌作用，且保鲜效果随质量分数的增加而增强。

9 四、乳酸链球菌素在食品中的应用 3.在酒精饮料中的应用
啤酒在生产中易受乳酸杆菌和啤酒片球菌的侵袭，发生浑浊、酸变、发黏等现象。以不加Nisin 的啤酒为对照，探讨Nisin 的保鲜作用，结果表明,加入10 IU/mL Nisin 的啤酒存放期延长了1 倍。在啤酒工业中，Nisin 能使啤酒花对嗜热性细菌的杀菌作用增强，在发酵过程中，剩余的Nisin 仍能抑制细菌繁殖， 而对啤酒酵母的发酵特性无任何不良影响。 Nisin 应用于白酒制造中，试验表明，Nisin 能有效阻止长膜状明串球菌、啤酒片球菌和乳酸杆菌的生长，防止了杂菌侵袭。刘月琴等从试验中得出结论：Nisin 可有效抑制啤酒制造过程中革兰氏阳性腐败菌的生长。对厌氧菌污染比较严重的啤酒厂，添加Nisin 可保证啤酒质量和风味的一致性。

10 四、乳酸链球菌素在食品中的应用 4.在酸性罐头食品中的应用
在酸性条件下，Nisin 的稳定性、溶解度、活性均提高，因此可作为高酸性食品（pH＜4．5）防腐剂。 在低酸或非酸性罐头食品中添加Nisin， 能起到减轻热处理强度的作用。采用沸水杀菌和添加Nisin 相结合的方式，对蔬菜罐头进行杀菌，结果表明，处理后的罐头感官特性大为改善。通过试验证明，Nisin 可作为一种天然食品防腐剂应用于瓶装酱菜，能够降低酱菜中食盐用量，效果优于化学防腐剂苯甲酸钠和山梨酸钾。Nisin 能有效地抑制乳酸菌再发酵和葡萄球菌、芽孢菌的生长繁殖，且自身安全可靠。据国外文献报道，Nisin 的LD50 值与食盐相当，是新一代的食用防腐剂。由于某些国家禁止在食品中使用苯甲酸钠，所以Nisin 的瓶装酱菜卫生质量符合国家标准，且对产品风味无影响。

11 四、乳酸链球菌素在食品中的应用 5.在其他方面的应用
据文献报道，在发面烤饼、甜面包、煎饼等焙烤食品中添加乳酸链球菌素，对引起产品腐败的耐热蜡状芽孢杆菌有很强的抑制作用，可延长制品的保质期。 在植物蛋白食品如罐装豆奶、内酯豆腐等产品，易酸败变质，经添加乳酸链球菌素试验后发现，对改善产品品质和延长贮存期有一定作用。

12 四、乳酸链球菌素在食品中的应用 小 结 乳酸链球菌素作为一种高效、安全的天然食品添加剂迎合了人们的需求，也符合未来食品防腐剂的发展要求。大量实验证明，乳酸链球菌素应用于食品，不仅能起到抑菌防腐作用，而且还能降低灭菌温度，减少食盐用量，降低生产成本，同时在保持或改善食品风味、外观和营养价值等方面也有独到之处。由于它有着许多其它防腐剂无法比拟的优点，因而受到越来越多的国家及地区的重视，其前景广阔。

13 五、其他生物防腐剂的研究 1、细菌类 细菌素( bacteriocin) 是细菌产生的一种多肤或 多肤与糖和脂的复合物，研究最多的是乳链球菌素 (Nisin) 。除此之外，从枯草芽抱杆菌中提取出来的 枯草杆菌素 (subtilin) 为一环多肤，该物质与乳酸菌 素相比，对真菌有抑制作用，但对细菌的作用较小 。 另外对地衣芽抱杆菌和纳豆菌产生的抑菌物质也进研究 。

14 五、其他生物防腐剂的研究 2、链霉菌类 链霉菌产生的聚溶素 (Poly 一 lysin) 能抑制革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌、酵母，但对霉菌元效 。该物质为一种由赖氨酸缩和而形成的多肤。球抱链霉菌产生 的溶菌酶可特异性地溶解金黄色葡萄球菌和其他食品 污染菌，抑菌谱比卵白溶菌酶更广。由链霉菌产生的 泰乐菌(Tylosin) 对革兰氏阳性菌具有广谱的抑制作用对一些抱子也有杀灭作用。

15 五、其他生物防腐剂的研究 3 、霉菌和酵母菌类
米曲霉发酵产生的曲酸对某些细菌和真菌有抑制 作用。但该物质的应用存在分歧，有学者认为曲酸可 不限量添加，而另外有学者认为曲酸是一种危害肾脏 的毒素。S. Berwal 研究表明在干香肠表面接种沙 门柏干酷青霉可抑制产真菌毒素霉菌的生长。

16 六、我国食品防腐剂使用 存在的问题及发展趋势 1.我国食品防腐剂使用存在的问题
食品添加防腐剂与辅助试剂的基本原则是：在不影响人们身体健康的情况下，加入微量、副作用较小的试剂以达到食品防腐保鲜或改进色味性能。 当前，在国内，虽然《食品添加剂使用卫生标准》严格规定了防腐剂的种类、质量标准和添加剂量，但令人感到十分遗憾和极为担心的是，部分食品生产企业存在较严重的违规、违法乱用、滥用食品防腐剂的现象。主要表现在以下4 个方面：

17 六、我国食品防腐剂使用 存在的问题及发展趋势 1.我国食品防腐剂使用存在的问题 1 .存在超量或超范围使用防腐剂的情况
2. 使用毒副作用相对较大的廉价防腐剂 3. 用非食品级添加物代替食品添加剂 4. 采用欺骗的手段获取消费者的信赖

18 2. 由化学合成食品防腐剂向天然食品防腐剂发展 3. 由高价格的天然食品防腐剂向低价格方向发展
六、我国食品防腐剂使用 存在的问题及发展趋势 2.当前防腐剂的发展趋势 1 .开发更安全的新型防腐剂 2. 由化学合成食品防腐剂向天然食品防腐剂发展 3. 由高价格的天然食品防腐剂向低价格方向发展 4. 由单项防腐向广谱防腐方向发展 5.由苛刻的使用环境向方便使用方向发展

19 结 语 随着我国居民生活水平的日益提高，对于食品安全的标准要求越来越高，特别是2009 年2月28 日第十一届全国人民代表大会常务委员会第七次会议通过了《中华人民共和国食品安全法》之后，食品安全得到了更广泛的关注。 因此，开发绿色食品，有机食品以提高经济效益，增加市场竞争力，确保人民生活质量的重要举措，必然离不了广谱、高效、无毒的天然食品防腐剂的开发和应用。 而随着人们对这些天然防腐剂及其它天然食品添加剂需求的不断增加，也必然推动了相关食品及食品添加剂生产企业的成长以及相关科学研究的不断深入从而促进天然食品添加剂更广泛地应用。

20 参考文献 张玉鑫.天然防腐剂乳酸链球菌素的研究进展[J].农业科技与装备,2010.

21 谢 谢！