天然防腐剂在食品工业中的应用及发展

1天然防腐剂在食品工业中的应用与发展崔英双（涪陵榨菜集团有限公司重庆涪陵408000）摘要：本文阐述了天然防腐剂在食品工业中的应用及发展前景，并对几种常用的天然防腐剂及其作用机理作了介绍。关键词：天然防腐剂Nisin纳他霉素溶菌酶鱼精蛋白克聚糖1．食品防腐剂现状随着我国改革开放的进一步深入，食品工业已经成为国民经济的三大支柱产业之一。在食品工业中,各类食品的防腐保鲜始终是一个亟待解决的重要问题,据估计,全世界每年约有10%~20%的食物损失于各种腐败,食品腐败变质不仅会使食品丧失营养价值,还会造成食物中毒。虽然干制、腌制、加热、罐藏等许多传统的保存方法已被广泛应用，但正确、合理、科学地使用食品防腐剂，对食品进行防腐保鲜，仍是国内外食品防腐保鲜的主要手段，是食品防腐、保鲜系统工程的重要一环。食品防腐剂一般分为化学防腐剂和天然防腐剂，过去人们大都使用化学防腐剂，比如苯甲酸、山梨酸及其盐类、对羟基苯甲酸脂类等。但经长期的研究，发现一些合成防腐剂有诱癌性、致畸性和易引起食物中毒等问题，如苯甲酸盐可能会引起食物中毒现象，亚硝酸盐和硝酸盐可能会生成致癌的亚硝胺。对于这些添加剂国家卫生部门制定了严格的标准并严格控制。但只要食品企业严格按照食品添加剂使用的卫生标准进行生产，同样可以最大限度地发挥食品防腐剂的作用，保证食品安全。%o!F2随着人们生活水平的提高，人们对于防腐剂的要求也越来越高，不但要求防腐剂安全、无毒而且要求防腐剂的营养化、功能化。天然食品防腐剂具有抗菌性强、安全无毒、水溶性好、热稳定性好、作用范围广等合成防腐剂无法比拟的优点，不但对人们身体健康没有害处，相反，有些防腐剂还具有一定的营养价值。因此，近年来天然防腐剂的研究和开发利用成了食品工业的一个热点。经过许多科学家多年的精心研究，现已开发了多种天然防腐剂，如：Nisin、霉克、克聚糖等。这些天然防腐剂己达到或超过人工合成防腐剂的效果，而价格也大大降低，大力开发安全无毒、高效、经济的新型天然食品防腐剂将是食品工业今后的发展方向之一。,{{-q+G,u~k2．天然防腐剂及其种类防腐剂（Preservatives）是指能防止因微生物引起的腐败变质，延长食品保存期的一类食品添加剂。它的主要作用是抑制食品中微生物的繁殖。防腐剂按来源分，有化学防腐剂和天然防腐剂两大类。天然防腐剂，通常是从动物、植物和微生物的代谢产物中提取。这类防腐剂，安全性高，无毒副作用。根据天然食品防腐剂的来源不同，可分为：微生物源、动物源、植物源、矿物提取物及天然有机化合物。微生物源天然食品防腐剂——主要以天然农副产品为原料，用发酵等生物技术由微生物中产生的抑菌物质。具有高效、无毒、适用性广等特点。乳酸链球菌素、纳他霉素、溶菌酶均属微生物源防腐剂。动物源天然食品防腐剂——品种较多，主要有鱼精蛋白和组蛋白、壳聚糖即脱乙酰甲壳质、蜂胶。3植物源天然食品防腐剂——自然界天然植物中存在许多生理活性物质，具有抗菌作用。天然食用香料植物、中草药等其他植物。其主要有：姜提取物、银杏叶提取物、肉桂提取物、丁香提取物等具有很强的杀菌作用。天然有机化合物——可在食品保存技术中应用的天然有机化合物很多。如甘氨酸、氨基葡萄糖盐酸盐等。3．常用的几种天然食品防腐剂3.1乳酸链球菌素（Nisin）3.1.1Nisin及其安全性乳酸链球菌素（Nisin）是一种新型天然食品防腐剂，又称乳酸链球菌肽，是从乳酸链球菌的代谢产物中提取得到的一种多肽物质，食用后在消化道内很快被α-胰凝聚蛋白酶降解为多种氨基酸，被人体消化吸收，无残留，不产生抗药性，不影响人体益生菌，与其它抗生素不产生交叉抗性。Nisin分子为天然酸性，在酸性条件下呈现最大稳定性。1965年Heinemann、Voris和Stumbo已证实了各种食品中的Nisin在热处理过程中的这种防护作用。Nisin与其它细菌素一样，在一定范围内对微生物有抗菌作用。Nisin不抑制革兰氏阴性细菌、酵母和霉菌，而对大范围的革兰氏阳性细菌具有较强的抑制作用，可抑制葡萄球菌、链球菌、微球菌、乳杆菌中的某些菌株及大多数产芽抱梭菌、杆菌以及它们的芽抱。但据报道将Nisin与EDTA或表面活性剂结合作用后,其抗菌谱可扩展到一些革兰氏阴性菌,如大肠杆菌。还可抑制口腔微生物的生长，避免糖类的发酵，把乳酸链球菌素加进糖果、饮料4等食品中，能预防龋齿和牙龈炎的发生。1962年日本的Hara、英国的Freezer等通过实验证明，在正常剂量下，Nisin的应用是安全的，Nisin对鼠的半致死剂量LD50约为7000mg/kg体重，与普通盐的LD50相近。1969年，联合国粮食及农业组织/世界卫生组织(FAO/WHO)食品添加剂联合专家委员会将乳酸链球菌肽批准为推荐的高效安全天然食品防腐剂。1990年，我国卫生部食品监督司签发了在国内使用乳酸链球菌素作为食品保藏剂的使用合格证明书。目前对乳酸链球菌素己进行的毒性和生物学研究包括致癌性、存活性、再生性、血液化学、肾功能、脑功能等，都证明乳酸链球菌素对人体无毒。3.1.2Nisin在食品工业中的应用Nisin是目前世界上唯一允许使用在食品防腐方面的抗菌肽，在食品上应用也非常广泛。我国于1990年3月29日将其列为国标GB—86的1990年增补品种中，可以用于罐藏食品、植物蛋白食品、乳制品以及肉制品。对于巴氏灭菌的乳制品，在灭菌前加入Nisin，可降低热处理时间和温度，也可减少在灭菌过程中的污染，并能延长产品的贮存期。将Nisin用于冷却肉的保鲜，可以显著降低牛肉、猪肉的细菌总数，与其他防腐剂(如乳酸钠)配合使用可以发挥一定的互补效应，增强抑菌效果。1981年Rayman等提出，Nisin可以用作硝酸盐的替代物或辅料用于烟熏火腿。Nisin也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剂。在香肠中添加Nisin可以降低硝酸盐或亚硝5酸盐的用量，并能有效延长香肠的保质期，且香肠的色、香、味与传统的比较无明显差别;在西式火腿切片中使用Nisin,可以防止二次污染，延长火腿切片一保质期;在软包装扒鸡中应用Nisin，可以降低传统扒鸡的灭菌强度(如由原来的121℃降为103℃，时间不变)，改善食用品质。将Nisin加入啤酒发酵醪中，可以控制发酵过程中乳酸菌等杂菌的生长。对于生啤酒，添加Nisin可延长其保质期1-2倍。对于熟啤酒，可缩短巴氏灭菌时间;在葡萄酒酿造过程中添加Nisin，可以有效抑制乳酸菌产生不必要的苹果酸一乳酸发酵，消除乳酸菌对葡萄酒的不利影响。在果汁饮料中添加Nisin，不仅可以降低产品巴氏杀菌的热加工强度，而且能有效抑制引起果汁饮料酸败的细菌一酸土芽抱杆菌的生长繁殖，防止果汁饮料的酸败。在其他蛋白质食品如牛舌、鱼子酱等中，过分的热处理会明显改变其质地和外观。加入Nisin后仅需45%的热处理可以延长各种肉类及鱼类三明治的贮存期。3.2纳他霉素(natamycin)3.2.1纳他霉素(natamycin)及其安全性纳他霉素是由以一种链霉菌为出发株生成的代谢物，是一种多烯烃大环内酯类抗真菌剂，商品名称为霉克。也称游链霉素（Pimaricin）)是一种高效、无毒、安全、无副作用的天然食品防腐保鲜剂。可以由Streptomycesnatalensis和Streptomyceschatanoogensis等链霉菌6发酵生成，其原材料主要为大豆蛋白抽提物，酵母抽提物，葡萄糖。它能有效杀灭及抑制食品中的霉菌、酵母菌和其它真菌的生长，但其对细菌没有抑制作用，因此可以将它直接加入到酸奶等发酵制品中，从而抑制了产品中的真菌，保证了产品的质量，而其它防腐剂没有这个功能。FAO/WHOJECFA1994确定纳他霉素的ADI值为0—0.3mg/kg.bw。美国1982年批准使用，我国《食品添加剂使用卫生标准》GB2760-1996规定可用于乳酪、肉制品、月饼和糕点等表面易发霉食品，使用200—300mg/l悬液，喷雾或浸泡，残留量小于10mg/kg。而纳他霉素在实际应用中的使用量为10负6次方数量级。因此，纳他霉素是一种高效、安全的新型生物防腐剂。食'D;i纳他霉素对真菌极为敏感，微量使用即可起作用，作为防腐剂的用量仅为山梨酸钾的1／50--1／100。食纳他霉素具有一定的抗热处理能力，在干燥状态下相对稳定，能耐受短暂高温（100℃）；但由于它具有环状化学结构、对紫外线较为敏感，故不宜与阳光接触。纳他霉素活性的稳定性受PH值、温度、光照强度和氧化剂及重金属的影响，所以产品应该避免与氧化物及硫氢化合物等接触。品技纳他霉素（Natamycin）是一种重要的多烯类抗菌素，该抗菌素是一种很强的抗真菌试剂，能有效地抑制酵母菌和霉菌的生长，阻止丝状真菌中黄曲霉毒素的形成。与其它抗菌成分相比，纳他霉素对哺乳动物细胞的毒性极低，可以广泛应用于由真菌引起的疾病。除此之外，由于纳他霉素的溶解度低，可用其对食品表面进行处理以增加食品的7保质期，却不影响食品的风味和口感。目前，纳他霉素作为一种天然的食品防腐剂已被批准应用于某些乳制品、肉类、水果、饮料等许多食品工业中。5论坛;t3.2.2纳他霉素在食品工业中的应用3.2.2.1在乳制品中的应用添加Natamycin5-10mg/kg的添加量到酸奶中，可使产品的货架期延长4周以上。3.2.2.2在果蔬汁饮料中的应用霉菌和酵母菌是导致果蔬汁变质的主要菌类，添加Natamycin可有效地防止因真菌而引起的变质，用于果汁可防止果汁发酵，保持果汁风味不变。在葡萄汁方面，20mg/kg的Natamycin可防止酵母菌污染而导致的果汁发酵。在苹果汁方面，应用30mg/kg的Natamycin可防止果汁发酵，使果汁在4℃下保存6周久，而果汁的原有风味无任何变化。3.2.2.3在肉类制品中的应用在肉类保鲜方面，可采用浸泡或喷涂肉类食品，来达到防止霉菌生长的目的。每平方厘米含有4μg的Natamycin时，即可达到安全而有效的抑菌水平。但由于产品性质、地区气候等的差异，可通过实验确定最佳效果和最经济的使用浓度。一般将Natamycin配制成150~300mg／kg的悬浮液对肉制品的表面浸泡和喷涂，可达到安全有效的抑菌目的。在香肠方面，在制作香肠时，将Natamycin悬乳液浸泡或喷涂已填好馅料的香肠表面，可有效地防止香肠表面长霉。83.2.2.4在焙烤食品中的应用月饼在常温下，饼皮和馅都容易霉变。用Natamycin可轻而易举地延长其成品的货架期。月饼烘烤后冷却至常温时，将Natamycin的悬浮液喷涂在月饼表面四周及底部，即可完成外部的防霉。试验表明150—300mg／kg的Natamycin悬浮液就有显著的防霉效果。其他焙烤食品如：蛋糕、面包等都可用Natamycin的悬浮浓喷涂其表面，在不对产品产生任何影响的同时．可以有效地防止霉变，延长货架期。3.2.2.5在酱油防霉中的应用Natamycin可有效地防止霉菌和酵母菌引起的变质，纳他霉素防止传统酿造酱油霉变的最小抑菌质量分数(MIC)为20μg/kg，如果纳他霉素(Natamycin)与乳酸链球菌素(Nisin)复合使用，可以有效降低MIC至8μg/kg,符合食品添加剂的卫生要求，并起到更好的防腐作用。3.2.2.6在其他食品中的应用在年糕、馒头中使用，可防止发霉，有效的延长货架期。在啤酒、葡萄酒中，2.5mg／kg的Natamycin可使得保质期大大延长。在国外，纳他霉素还应用于医药、饲料及粮食的储存。3.3溶菌酶溶菌酶又称胞壁质酶或N—乙酸胞壁质聚糖水解酶，是一种比较稳定的碱性蛋白。1922年由Fleming从鼻黏液中发现。它的来源可以是鸡、鸟类蛋清，人的组织和分泌液，植物，微生物。由于它在蛋清含量最丰富，因此多数商品溶菌酶是从蛋清中提取的。目前，溶菌酶大致可以分为以下几种：(1)内--乙酰己糖胺酶，(2)酰胺酶，(3)内肽9酶，(4)β—1，3和β—1，6葡聚糖和甘露聚糖酶，（5）壳多糖酶。溶菌酶具有多种药理作用，如抗感染、消炎、消肿、增强体内免疫机能的功效。溶菌酶的作用机理是溶菌酶水解N－乙酰胞