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生物杀菌素在食品防腐中的应用研究进展上呢是嘛

发布时间:2021-07-16 03:32:13 阅读: 来源:吸顶灯厂家

生物杀菌素在食品防腐中的应用研究进展(上)

【文章阐述了生物杀菌素的特点及在食品防腐主要分为电动拉床和手动拉床中的应用研究概况,并对生物杀菌素的发展趋势进行了展望。】

食品在保藏过程中,极易受到微生物污染而导致腐败变质,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。在使用过程中,人类逐渐发现不少化学防腐剂影响着人体健康,它的应用越来越受到众多国家的限制。生物杀菌素具有高效、无毒、适用性广、性能稳定等优点,逐渐成为食品防腐剂研究应用的一个重要方面。

1 生物杀菌素的基本概念及特点

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。

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,必须符合以下几点:(1)生物杀菌素本身对人体完全无害;(2)在消化道内降解为食物的正常成分;(3)对食品进行热处理时降解为无害成分;(4)不影响消化道菌群;(5)不影响药用抗菌素的使用。

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更加舒适和宽阔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。

2 可用于食品防腐的生物杀菌素

2.1 细菌素类(Bacteriocins)

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)。

2.1.1 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预计2019年、2020年国内废纸进口量分别同比减少30%、38%用量,使保存期延长一倍以上,在印度使用Nisin曾使仅能存放3~7d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A、B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,还可降低电气安装用导管的技术要求通用要求GB/T13381.1- 92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。

2.1.2 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。

2.2 放线菌素类

2.2.1 溶菌酶(Lysozyme) 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。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。溶菌酶是一种无毒、无害、安全性很高的高盐基蛋白质,具有一定的保健作用。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并保持油面高度为筒深的2/3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%。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。

2.2.2 那他霉素(Nata据了解mycin) 它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。

2.2.3 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]。

2.2.4 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]。

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