食品生物保鲜综述(第二稿)

食品微生物保鲜技术研究进展（整体结构不错，但没有特色与新意。外文文献太少，要加强。完成第二稿后再给我看看，争取今年能发表）在生活中，我们发现原来可食用的食品，色、香、味和营养物质发生从量变到质变的变化时，使质量降低，即食品的变质。变质食品发生变化成为完全不能食用的废品，称为腐败。食品的腐败变质主要有三个原因。一是食品本身：如食品中一些化学性质不稳定的物质（营养素，不饱和脂肪酸，芳香族色素等）发生氧化或吸收水分；食品中组织酶的作用等，这主要是由于食物本身组成的特点引起的变化，二是环境因素：如空气中温度，湿度过高等条件引起的变质；三是微生物的作用。在通常情况下,食物变质是由微生物引起的。微生物包括细菌、霉菌、酵母等。它们利用食品中丰富的营养物质作为培养基，使食品发生如下变化：1）细菌如变形杆菌、腐败杆菌等，它们在分裂繁殖期间会产生一些酶,如蛋白酶、脱氨酶等，从而使蛋白质分解成氨基酸，继之变成腐败氨以及硫化氢、吲哚、硫醇等物质，使食品腐烂变质，发出难闻的异味。一般来说，食物腐败所产生的臭气味，多是由于蛋白质分解所致。2）还有一些细菌和霉菌，如萤光杆菌、绿脓杆菌和一些霉菌，能分解食物中的脂肪成为甘油和脂酸，进而分解产生酮、醛等物质。3）另外，如酵母菌和一些霉菌，能分解和破坏食物中的碳水化合物，使食物长霉、发酵、变酸，霉烂变质。酱油及咸菜的发白长膜，就属于这种类型。众所周知，食品变质腐败的概念？包括哪几类？其中微生物引起的食品腐败有什么特点？食品在加工，运输，储藏等过程中极易受细菌，霉菌，酵母菌等微生物的侵染而发生腐败。全球每年因肉类、水产品、果蔬等食品的腐烂变质而引起的经济损失十分巨大。传统的食品保鲜法物理方法（如低温，高温处理；辐射技术，气调等）和化学保鲜法在抑制腐败菌的入侵上有良好效果。但物理法储藏成本高，操作技术难，有时仍无法避免一些特殊菌群的侵染；另外对辐射等技术的应用还要考虑消费者心理承受能力等。而化学法是用无机、有机或人工合成的药剂抑制微生物生长，因给人类健康和生态环境造成破坏而不受欢迎。随着对食品安全和环保意识的不断增强，人们开始寻求一种低成本，无毒无害的保鲜方式。近年发展起来的生物保鲜已引起广泛的关注。其来源有植物型防腐剂（如中草药，香辛料提取物），动物型防腐剂（如蜂胶，壳聚糖等）以及微生物防腐剂。其中微生物防腐剂因微生物易培养，设备要求低，易控制等因素而成为新型生物保鲜研究的热点 。本文从微生物防腐剂类型，作用机制等进行阐述，展现了微生物防腐剂的广阔应用前景。1食品的微生物保鲜机理什么是生物保鲜（Biopreservation）[22],即利用自然或人工控制的微生物菌群和（或）它们产生的抗菌物质来延长食品的货架期和提高食品安全性。它包括：1）添加繁殖快和（或）产生抗菌物质的菌株；2）添加纯化的抗菌物质；3）添加发酵液或4）添加嗜温乳酸菌作为安全的温度保护剂。？什么是生物保鲜剂（Biopreservative）？（请查阅最新的生物保鲜方面的英文综述，我这里只有1996年的，太老了）1.1形成生物膜微生物通过分泌胞外多糖(EPS)等成膜物质，在食品外部形成一层致密的薄膜，隔绝氧气，防止水分蒸发。如在绿茶的生物保鲜中，蜡样芽孢杆菌会在茶叶表面形成物膜，阻止了茶叶与氧气的直接接触，有效地控制了茶叶的氧化劣变[1]。张福星等[2]也指出生物保鲜膜可以有效抑制呼吸作用，减少水分蒸发，防止微生物污染，减少微生物腐败作用，延长果实保鲜时间，提高商品率。1.2竞争作用保鲜微生物可与致病菌竞争食品中的糖类等营养物质和生存空间，从而抑制有害微生物的生长。如彭景贤[3]发现酵母菌在柑橘表面具有很强的定殖能力，能够迅速占据伤口处的空间和消耗掉伤口的营养，排斥病原菌的生长，具有很强的抑菌效果。梁泉峰[4]等利用间型假丝酵母(Candidaintermedia),对多种果蔬腐败的抑制效果做了研究。并做了初步的拮抗机制和拮抗效果的研究。证明间型假丝酵母的拮抗作用主要为营养竞争。1.3拮抗作用微生物主要是通过拮抗作用抑制或杀死食品中的有害微生物，从而达到防腐保鲜目的。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,因而其能很迅速地抑制微生物的生长。2.用于食品保鲜的微生物种类：细菌：是目前在生物保鲜领域研究的最为普遍，应用最广泛的一类微生物。如乳酸菌在肉类，奶制品等中的应用。范青[5]研究表明108CFU/mL枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis(B_912)能完全抑制贮藏在25℃和3℃下油桃和桃果实褐腐病的发生。霉菌：国内外已有一些利用木霉对果蔬进行防病保鲜的报道。美国、法国和英国都曾经利用多孢木霉对洋梨、蘑菇和苹果进行防病保鲜。赖建[6] 采用哈茨木霉发酵液对采后茄子进行生物保鲜。结果表明:经哈茨木霉发酵液处理的茄子果实,在贮藏温度为20~25℃的条件下贮藏20d后,好果率达87%~94%(对照为20%~65%)。纪丽莲[7]等利用从海岸盐生药用植物芦竹中分离纯化到的一株内生真菌F0238的发酵液研究对采后西红柿的生物保鲜效果。研究结果表明,F0238菌发酵4d后的发酵液对西红柿的防腐保鲜作用与化学保鲜剂多菌灵和甲基托布津的混合液无显著差异,有良好的生物保鲜作用。酵母菌：目前有关酵母菌生物保鲜的研究多为防治果蔬采后病害。如国内已有获得国家专利的林德纳克勒克（Kloecheralindneri）34－9用于柑橘和番茄的储藏保鲜。柑橘经90天贮藏，好果率达90％以上，被认为是一种无公害的生物保鲜技术。Zahavi[8]利用假丝酵母处理葡萄，使葡萄孢霉，曲霉，根霉的生长率分别减少到8，14，22％，有效抑制了病原菌的生长。放线菌：链霉菌是放线菌属中研究的最多的一类微生物保鲜剂。如欧体库尔·玛合木提[9]用从葡萄表面分离的一株链霉菌H2菌制成菌剂处理甜瓜，在室温（15－20℃）贮藏了60天。结果表明H2菌剂能有效地防止甜瓜的霉腐并且对瓜的风味没有影响。食用菌：人们对部分食(药)用菌的子实体、菌丝体或发酵液进行抑菌实验,常继东[10]利用筛选出抗菌能力强的蕈菌对靶食品（肉汤）进行研究，证明有一定的保鲜作用。3.微生物防腐剂剂型：3.1纯提取物：即提取微生物中已知的抗菌成分用作生物保鲜。如市售的细菌素乳酸链球菌素，那他霉素等。3.2.菌悬液：Wilsoetal利用枯草杆菌悬液处理桃子，防止果生链核盘菌(Monlniliniafructicola)引起的褐腐病，效果极佳。3.3.菌体发酵液：如钟敏[11]利用链霉菌702发酵液对草莓进行防腐研究，有效抑制了微生物生长，取得了良好的保鲜效果。3.4.菌粉：如已获得国家专利的绿茶保鲜技术就是在预制好的绿茶中拌入微量嫌气性腊样芽孢杆菌冻干成的活性菌粉实现保鲜（引用文献或专利？）[2]。3.5.乳剂：这类剂型少见报道，但获得国家专利（专利号CN1563349A）的酵母菌林德纳克勒克（Kloecheralindneri）34－9生防剂可被制成酵母乳进行生物保鲜。是一种保鲜新剂型。（引用专利号，发明人等）3.6.孢子制剂[12]：孢子制剂是利用孢子与营养基质及固体基质填充剂混合固定而制成的颗粒状制剂。目前，木霉和粘帚霉的孢子制剂多应用于在生物防治上的应用多为孢子制剂，而在食品保鲜上的应用上则比较少。有研究报道[13]将孢子制剂按一定比例与种子混 合或添加于土壤中，可起到保护种子、根系及幼苗免受病原菌侵染的作用。这可能是由于孢子制剂与抗生素及酶比较，具有制作简单、成本低廉、且性质较稳定、易于保贮等优点。4.具有代表性的几类微生物保鲜剂尽管各国已开始纷纷投入大量的人力、，物力研究生物保鲜，。但大部分仍处于中试或研究阶段。我国授予批准上市的生物保鲜剂目前只有乳酸链球菌素和那他霉素。下面对这两种典型的微生物保鲜剂进行介绍。4.1Nisin（乳酸链球菌素）Nisin是细菌素中的主要代表，是备受食品行业青睐的一种乳酸链球菌素。现已有52个国家或地区在使用Nisin作为食品防腐剂。Nisin是一种含羊毛硫氨基酸等4种异常氨基酸的34肽，它能抑制大部分G+，而对酵母菌和霉菌无效。它不会被食品中的微生物降解,对人体无毒害作用。且易被人体消化道内的蛋白水解酶(胰酶、唾液酶、消化酶等)水解成氨基酸,也不改变肠道内的正常菌落,不与常用的其他抗生素(如青霉素、链霉素等)产生交叉抗性,是一种安全的防腐剂。与溶菌酶使用效果更好[3]。4.2Natamycin（那他霉素）那他霉素，商品名霉克，英文名称Natamycin又称Pimaricin，是由Streptomycesnatalensis和Streptomyceschatanoogensis等链霉菌合成的一种多烯大环内酯类抗真菌素剂。Natamycin可有效抑制真菌。其抑菌机理主要是由于它所特有的大环内酯结构与甾醇化合物,特别是麦角固醇具有高度亲和性,能形成甾醇(麦角固醇)-抗生素复合体,破坏细胞质膜的通透性,引起菌体内氨基酸电解质等重要物质渗漏,使细胞死亡。所以纳他霉素作为一种天然的生物食品防腐剂可以广泛应用于易受真菌污染的食品工业各领域。而对不存在类似固醇化合物的微生物（如细菌，病毒）无抗菌活性。如把Natamycin直接添加到酸奶等发酵制品中，能有效抑制霉菌和酵母菌，而不杀死益生菌。其他防腐剂尚无此功能。Natamycin在实际中使用量仅为10-6数量级。因此,它是一种高效、安全的新型生物防腐剂。5.前景与展望生物保鲜剂因其安全，无毒，高效等诸多优点，已引起了广大科技研究工作者的兴趣。各国纷纷投入大量的物力，财力对其进行研究。随着人们对生物保鲜这一领域的探索，对其保鲜效果的要求也越来越高。由植物来源，动物来源的生物保鲜剂到微生物防腐剂，开发的生物保鲜剂类型来源广泛，品种多样化。同时，从刚发展起来的单一型保鲜剂到现在普遍研究的复配型保鲜剂，使研究范围向更宽更广的方向发展。如孙萍[143]等研究粘红酵母与金属离子结合使用对柑橘采后青霉病的抑制效果，表明当粘红酵母分别与0.1mol/l浓度的Ca2+、Mg2+ 结合使用时，可提高抑菌效果。如与Fe2+使用时，高浓度的Fe2+会加重病害的发生，低浓度对抑菌效果不明显，当仅以浓度为2.5umol/l的添加量抑菌效果较好。而舒留泉等[154]以溶菌酶与Nisin的混合保鲜剂对缢蛏保鲜效果进行研究，表明比单一成分保鲜效果好。Schwenninger[165]将乳酸杆菌与丙酸杆菌混合，很好地抑制了奶制品中酵母菌的生长。近期，我实验室提出用灭活益生菌进行食品保鲜，这是生物保鲜剂开发的又一新领域。其理论基础是微生物间为争夺生存空间而进行的竞争排斥性作用。而益生菌对靶细胞的有效吸附，定植是成功实现生物保鲜的前提。有关粘附理论，有学者认为它具有宿主特异性，如TannockGW[17]等人通过动物实验发现，从啮齿类动物分离的乳酸杆菌菌株只能粘附定植于啮齿动物的消化道上皮；从家禽分离的乳酸杆菌菌株只能粘附定植于家禽的嗉囊上皮，说明乳酸杆菌的粘附具有宿主特异性.而又有报道[18]，乳酸菌的粘附性，并不具宿主特异性，而是其自身的种属特异性，粘附性好的菌株对许多宿主来说都具有良好的粘附性。随着研究的不断深入，科学家从分子水平角度逐渐发现，黏附作用主要是乳酸菌体表面一些特定的分子如LTA（脂磷壁酸）、PSC(多糖)和黏附素蛋白等识别宿主表面特异的受体的结果[20]。另外，灭活的益生菌是否与活菌同样具有吸附能力？伦永志[20]研究表明：灭活的双歧杆菌具有与活菌相同的粘附定植能力,两者粘附于体外培养的肠上皮细胞均依赖于耗尽培养上清(SCS)的存在。因此，从宏观的细胞水平到微观分子水平的研究，能更深入更透彻地揭露生物保鲜的本质。从而开发优质的保鲜产品，造福人类。本项目如若成功实施，可解除目前活菌微生物防腐剂所带来的困扰：1）微生物在食品中的防腐活性受到食品状态（水分含量，PH等）的影响，V.F.Alves[1621]指出：并非所有的细菌素产生菌都能在固形食品上产生细菌素。即使产生，它的活性也取决于NaCl浓度，PH值，储藏温度等。2）现已批准生产的两种产品价格昂贵，与传统的化学防腐剂相比差异巨大（苯甲酸钠10.22/kg，山梨酸钾35/kg），使其在实际的推广应用受到限制。而灭活益生菌以年生产销售100吨计算，每吨50万元，成本约为25万，则每吨利税达2500万元。由此，该如何更有效地优化生物保鲜剂的保鲜效果，增强它们的协同效应，扩大抑菌谱，降低生产成本是今后生物保鲜剂研究的方向。参考文献[1]王国芬.绿茶生物保鲜技术[J].中国茶叶,1997,(05)[2]张福星,蒋炳生,洪春来等.生物保鲜液常温荔枝保鲜的效果[J].安徽农业科学,2002,31(3):81-83.[3]彭景贤.酵母菌对柑橘采后病害的生物防治及防治机理的研究[D]福建农林大 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