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1、南通农业职业技术学院毕业论文（设计）课题名称生物防腐剂在食品工业中的应用专业名称食品营养与检测班级营养 3122学号22姓名张艳指导老师2014 年 5 月 26 日生物防腐剂在食品工业中的应用摘要本论文介绍了目前应用较多的微生物防腐剂乳链球菌素、 溶菌酶及那他霉素 的抗菌机理、 抗菌谱及其在食品工业中的应用情况， 讨论了微生物防腐和保鲜剂 的研究进展，并对其发展趋势进行了展望。关键词 生物防腐剂 食品工业 应用Application of biological preservatives in foodindustryIn this paperThis paper introduces th

2、e application of the microbial preservative Streptococcus lactis used peptide, lysozyme and natamycin antibacterial mechanism, antibacterial spectrum and in the food industry, discussed the research progress of microbial preservative and antistaling agent, and the trend of development in the future.

3、Keyword Biological preservatives The food industry The food industry目录1 引言12 生物防腐剂及其特性22.1 细菌素22.1.1 Nisin 的结构特点22.1.2 Nisin 的理化性质22.1.3 Nisin 的抑菌性32.2 那他霉素32.2.1 理化特性32.2.2 抑菌特性42.3 溶菌酶42.4 泰乐菌素42.5 聚溶素42.6 酵母菌嗜杀毒素52.7 霉菌素52.8 食用菌53 生物防腐剂在食品工业中的应用53.1 Nisin 的应用53.2 Nisin 溶菌酶在食品防腐中的应用63.3 Natamycin

4、在食品中的应用6全文结论 7 致谢 8 参考文献 9南通农业职业技术学院学生毕业论文张艳：生物防腐剂在食品工业中的应用第 1 页 共 13 页1 引言随着食品工业的发展， 利用安全高效生物防腐剂替代化学防腐剂， 在食品加 工中采用广谱、高效、低毒乃至无毒、纯天然的食品防腐剂、保鲜剂已成为一种 趋势。由于微生物除了种类多、 数量大、分布广外，还有生长繁殖快、 容易培养、 生理代谢类型和代谢产物多样性、 生产周期短和产量高发酵产品成本低等许多独 特的优点， 因此通过微生物制造天然防腐剂是一个极具开发潜力的领域。 利用微 生物之间的寄生、 颉颃作用，是生物防治的理论基础， 它比化学药剂处理更安全、

5、有效细菌素是细菌代谢产生的一类多肽蛋白质类物质， 经验证它对某些细菌杀伤 力很强，而对其它细菌无破坏作用。南通农业职业技术学院学生毕业论文张艳：生物防腐剂在食品工业中的应用第 2 页 共 13 页第 2 页 共13 页2 生物防腐剂及其特性2.1 细菌素细菌素( bacteriocin )是由细菌产生的有杀菌或抑菌作用的物质。主要含 有具生物活性的蛋白质部分， 对同种近缘菌株呈现狭窄的活性抑制谱， 附着在敏 感细胞特异性受点上。细菌素的产生和寄主细胞对细菌素的免疫性都由质粒控制。 细菌产生细菌素 是细胞的致死过程。 致死物质按其性质可分为两类， 一类是低分子量的蛋白质或 肽，很难在电子显微镜下

6、观察到这类物质的结构， 对胰蛋白酶多不稳定； 另一类 是具有复杂结构的蛋白质颗粒， 有噬菌体部分形态结构， 易于在电子显微镜下观 察，对胰蛋白酶稳定。2.1.1Nisin 的结构特点Nisin 是由 34 个氨基酸组成，分子式是 C143H228O37N42S，7 分子量为 3354.07 g/mol 。Nisin 分子结构中包含 5 种稀有氨基酸即 ABA、DHA、DHB、 ALA-S-ALA和 ALA-S-ABA,它们通过硫醚键形成五个内环 , 其活性分子常为二聚体 或四聚体。经过几十年的研究 ,人们已发现 Nisin 分子有 6种类型,它们分别是 A、 B、C、D、E、Z,其中以 Nis

7、inA 和Z两种类型的研究最为活跃。 NisinA 与 NisinZ 的差异仅在于氨基酸顺序上第 27位氨基酸的种类不同。 NisinA 是组氨酸 (His), 而 NisinZ 是天门冬酰胺 (Asn) 。资料表明 , 同样浓度下 NisinZ 的溶解度和抗菌能 力都比 NisinA 强。2.1.2 Nisin 的理化性质Nisin 是一种固体粉末，使用时需溶于水或液体中，且于不同 pH 值下溶解 度也不同。如在一般水中( pH=7)溶解度为 49mg Nisin / ml ；若在 0.02M HCl 中，溶解度增加为 118mg Nisin / ml。Nisin 是一种多肽物质，是一种天然

8、防腐 剂、抑菌剂， 食用后在消化道中很快被蛋白水解酶消化成氨基酸。 它不会改变肠 道内的正常菌群， 不会引起抗药性问题， 亦不会与其它抗生素出现交叉抗性， 各 国毒理学试验证明 YP-1000 Nisin 是安全、无毒副作用的。第 3 页 共 13 页南通农业职业技术学院学生毕业论文张艳：生物防腐剂在食品工业中的应用2.1.3 Nisin 的抑菌性 第 3 页 共 13 页Nisin 能有效地杀死或抑制引起食品腐败的革兰氏阳性菌，如乳酸杆菌、 肉毒杆菌、葡萄球菌、李斯特菌、耐热腐败菌、棒杆菌、小球菌、明串球菌、分 枝杆菌等。特别是对产生孢子的细菌，如芽孢杆菌、梭状芽孢杆菌、嗜热芽孢 杆菌、致死

9、肉毒芽孢杆菌、细菌孢子等有很强的抑制作用。在特定条件下， 如较酸性条件， YP-1000 Nisin 乳酸链球菌素也能杀灭革兰氏阴性菌及其它菌。 通常，产芽孢的细菌耐热性很强，如采用 135、 2 秒钟超高温瞬时灭菌，非芽 孢细菌的死亡率为 100%，芽孢细菌的死亡率为 90%，还有 10%的芽孢细菌不能杀 灭。若添加 2-4 ppm Nisin 或 0.5-80 ppm Nisin 就可完全抑制芽孢杆菌、梭状 芽孢杆菌孢子的发芽和繁殖。2.2 那他霉素2.2.1 理化特性近白色或奶油黄色结晶粉末。 是一种无臭、 无味，低剂量且安全性高的食品 防腐剂。 分子结构：多烯烃大环内酯，四烯系统是全顺

10、式，内酯环上C3C9 部位是半缩醛结构， 含有一个糖苷键连接的碳水化合物基团， 即氨基二脱氧甘露糖电离常数：纳他霉素属于两性物质， pKa 值为 4.6 和 8.35，其等电点为 6.5 熔点： 280溶解度：微溶于水，难溶于大部分有机溶剂 。室温下水中溶解度为 30100mg/L 。pH 低于 3 或高于 9 时，其溶解度会有提高，但会降低纳他霉素 的稳定性。南通农业职业技术学院学生毕业论文张艳：生物防腐剂在食品工业中的应用第 4 页 共 13 页纳他霉素(Natamycin)是一种由链霉菌发酵产生的天然抗真菌化合第物4， 页属共于13 页 多烯大环内酯类， 既可以广泛有效的抑制各种霉菌、

11、酵母菌的生长， 又能抑制真 菌毒素的产生 , 可广泛用于食品防腐保鲜以及抗真菌治疗。 纳他霉素对细菌没有 抑制作用，因此它不影响酸奶、奶酪、生火腿、干香肠的自然成熟过程2.2.2 抑菌特性纳他霉素是一种天然、广谱、高效安全的酵母菌及霉菌等丝状真菌抑制剂， 它不仅能够抑制真菌， 还能防止真菌毒素的产生。 纳他霉素对人体无害， 很难被 人体消化道吸收，而且微生物很难对其产生抗性， 同时因为其溶解度很低等特点， 通常用于食品的表面防腐。2.3 溶菌酶溶菌酶( lysozyme )又称胞壁质酶( muramidase )或 N-乙酰胞壁质聚糖水 解酶( N-acetylmuramide glycano

12、hydrlase )，是一种能水解致病菌中黏多糖的 碱性酶。主要通过破坏细胞壁中的N- 乙酰胞壁酸和 N-乙酰氨基葡糖之间的 -1,4 糖苷键， 使细胞壁不溶性黏多糖分解成可溶性糖肽， 导致细胞壁破裂内容 物逸出而使细菌溶解。溶菌酶还可与带负电荷的病毒蛋白直接结合，与DNA 、RNA 、脱辅基蛋白形成复盐，使病毒失活。因此，该酶具有抗菌、消炎、抗病 毒等作用。2.4 泰乐菌素泰乐菌素 (Tylosin) ，亦称泰农、泰乐霉素，是美国于 1959 年从弗氏链霉菌 (Streptomyces fradiae) 的培养液中获得的一种大环内酯类抗生素。 泰乐菌素为一 种白色板状结晶，微溶于水，呈碱性。

13、产品有酒石酸盐、磷酸盐、盐酸盐、硫酸 盐及乳酸盐，易溶于水。其水溶液在 25、pH5.57.5 时可保存 3 个月，但是 若水溶液中含有铁、铜等金属离子时，会使本品失效。2.5 聚溶素聚溶素由白链霉菌产生， 是由赖氨酸缩合而成的多肽， 它的热稳定性好， 加南通农业职业技术学院学生毕业论文张艳：生物防腐剂在食品工业中的应用第 5 页 共 13 页热 100 100min 或 12020min 仍有抑制微生物的效果。一般它与第甘氨5 页酸、共醋13 页 酸钠、乙醇、溶菌酶等辅助剂合用。能够抑制 G+菌、 G- 菌及酵母菌，但对霉 菌无。另外， 由链霉菌产生的几丁质酶对真菌具作用有强烈的抑制作用，

14、且具有 一定的光谱性。2.6 酵母菌嗜杀毒素在 1983 年就有人从酿酒酵母中首次发现了有杀菌作用的活性物质，以后又 发现假丝酵母属、克鲁维氏酵母属等也能分泌杀菌物质， 把这类物质叫嗜杀毒素。 它们都具如下特征：拥有蛋白质组分，较低的最佳 pH值， 35以上就被钝化。 研究较多的是来自酿酒酵母的 K1 毒素，其对细胞的作用过程为：首先吸附在酵 母细胞壁的 1，6D 葡聚糖受体上，之后，经过耗能过程把 K1毒素转移 到细胞膜上，形成阳离子通道，使细胞质酸化和 K+泄露，最后使细胞死亡。嗜 杀毒素可以抑制或杀死发酵过程的污染酵母、同族及亲缘酵母 。2.7 霉菌素最初由真菌中提取头孢子菌头孢菌素是临

15、床上广泛使用的一类抗生素。 有时 根据化学结构分为头孢菌素和头霉菌素 , 其中的第一代头孢菌素又称为先锋霉 素。这类抗生素通过破坏细菌细胞壁的合成导致细菌死亡 ,杀菌作用强 ,常用于治 疗各种细菌感染。2.8 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，结果表 明 这些菌的代谢产。物对某些食品腐败菌具有抑制作用。3 生物防腐剂在食品工业中的应用3.1 Nisin 的应用微生物食品防腐剂不含任何非天然物质， 对人体健康无毒害作用， 在食品中 添加定量微生物素，不但对食品的色、香、味、口感等无副作用，而且有助于改 进食品的营养价值。 目前应用较多的是、 溶菌酶和 等。 能有

16、效地抑制许多 菌，第 6 页 共 13 页南通农业职业技术学院学生毕业论文张艳：生物防腐剂在食品工业中的应用如金黄色葡萄球菌、溶血链球菌、李斯特菌的生长与繁殖。尤其对 第 菌6 页，如共枯13草 页 芽孢杆菌、 嗜热脂肪芽孢杆菌等有很强的抑制作用， 广泛用于乳制品、 罐藏蛋白 食品和肉制品的防腐、保鲜当中。3.2 Nisin 溶菌酶在食品防腐中的应用低温肉制品， 由于保持了鲜肉原有的组织结构和天然成分， 营养物质破坏很 少，并且口感鲜嫩，营养丰富，因此获得了广大消费者的青睐。但由于肉类冷藏 的温度，并不能彻底杀死微生物或抑制其生长繁殖，因此低温肉制品保鲜期短， 货架期短，不能满足消费者需求。溶

17、菌酶本身无毒、 无害，可以替代对人体健康有害如苯甲酸及其钠盐等化学 防腐剂等，添加到低温肉制品中作为防腐剂，延长食品保质期。采用0.05 溶菌酶和 0.05 Nisin 混合液用于保鲜猪肉， 4 下猪肉可保鲜 12d，若采用真空 包装保鲜期可达 24d，大大提高了冷却肉的保鲜期。3.3 Natamycin 在食品中的应用研究发现添加 510mg/kg 的 Natamycin 于酸奶中能有效抑制真菌，延长酸 奶的货架期 4 周以上。霉菌和酵母菌是导致果蔬汁变质的主要菌类， 在一定温度 下，添加最低有效浓度为 1.252.5mg/kg 的 Natamycin 可防止果蔬汁的变质。 对于肉制品，用

18、4 微克每平方厘米的 Natamycin 可达到安全有效抑制霉菌的作 用。一般将 Natamycin 配成 150300mg/kg 的悬浮液对肉制品的表面浸泡和喷 涂，可达到有效抑菌，将此浓度的 Natamycin 喷洒在月饼、面包等表面，同样 能防止霉变。另外，微生物代谢产生的脂肪酶，加入生面团中，使三甘脂部分水 解而增加单甘脂的含量可延缓腐败。 在豆腐中加入转谷氨酰氨酶可延长货架期 。南通农业职业技术学院学生毕业论文张艳：生物防腐剂在食品工业中的应用第 7 页 共 13 页第 7 页 共 13 页全文结论在生物防腐剂的研究领域中，采用基因重组技术构建高产、广谱抗性菌株， 以获得抗菌效果更好

19、的天然防腐剂， 如已成功地通过传统的杂交手段把酵母嗜杀 特性移入普通菌， 使之获得嗜杀性能， 应用于低度酒类的生产。 通过分子改造技 术来改变微生物细胞的分子结构， 使之具有更强的适应新环境的能力， 生产出抗 菌性能强、抗菌谱更广的天然防腐剂。如红曲色素经蛋白质、氨基酸、核酸修饰 可提高其耐光性，将其分子中的酯键碱解，生成羧酸盐，有利于提高水溶性。另 外，将微生物防腐剂与动植物或矿物防腐剂配合使用，以增强抗菌作用。南通农业职业技术学院学生毕业论文张艳：生物防腐剂在食品工业中的应用第 8 页 共 13 页第 8 页 共 13 页致谢三年的读书生活在这个季节即将划上一个句号， 而于我的人生却只是一个逗 号，我将面对又一次征程的开始。三年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下， 走得辛苦却也