第九章食品的生物保藏技术

1、10-1畜产品加工系畜产品加工系杜鹏杜鹏食品楼食品楼413Tel: 5519045910-2涂膜保鲜技术涂膜保鲜技术2抗冻蛋白保鲜技术抗冻蛋白保鲜技术4生物保藏技术概念生物保藏技术概念3 1生物保鲜剂保鲜技术生物保鲜剂保鲜技术3 3冰核细菌保鲜技术冰核细菌保鲜技术3 510-3熟悉熟悉生物保藏技术的概念；生物保藏技术的概念；掌握涂膜保鲜技术；掌握涂膜保鲜技术；掌握生物保鲜剂保鲜技术；掌握生物保鲜剂保鲜技术；了解抗冻蛋白保鲜技术；了解抗冻蛋白保鲜技术；了解冰核细菌保鲜技术。了解冰核细菌保鲜技术。10-410-5生物保藏技术生物保藏技术 生物保藏技术是将某些具有抑菌或杀生物保藏技术是将某些具有抑菌

2、或杀菌活性的天然物质配制成适当浓度的溶液，菌活性的天然物质配制成适当浓度的溶液，通过浸渍、喷淋或涂抹等方式应用于食品通过浸渍、喷淋或涂抹等方式应用于食品中，进而达到防腐保鲜的效果。中，进而达到防腐保鲜的效果。10-6生物保鲜技术的一般机理生物保鲜技术的一般机理 包括抑制或杀灭食品中的微生物、隔离包括抑制或杀灭食品中的微生物、隔离食品与空气的接触、延缓氧化作用、调节食品与空气的接触、延缓氧化作用、调节贮藏环境的气体组成以及相对湿度等。贮藏环境的气体组成以及相对湿度等。10-710-8 涂膜保鲜技术是在食品表面人工涂涂膜保鲜技术是在食品表面人工涂上一层特殊的薄膜使食品保鲜的方法。上一层特殊的薄膜使

3、食品保鲜的方法。 10-9早在早在1213世纪，我国就用蜂蜡来装桔子和柠世纪，我国就用蜂蜡来装桔子和柠檬，檬，16世纪开始用脂类涂膜保鲜水果。世纪开始用脂类涂膜保鲜水果。 19世纪，世纪，Harvard和和Harmony提出用明胶涂层提出用明胶涂层保护肉制品及其它食品；保护肉制品及其它食品；90年代，无污染易降解的可食用膜的应用越来年代，无污染易降解的可食用膜的应用越来越受到人们的关注；越受到人们的关注；目前，涂膜保鲜技术不仅广泛应用于果蔬类保目前，涂膜保鲜技术不仅广泛应用于果蔬类保鲜，而且在肉类、水产品等食品中的应用也日益鲜，而且在肉类、水产品等食品中的应用也日益增加。增加。 10-10涂膜

4、有一定阻隔性，可阻止果蔬失水。涂膜有一定阻隔性，可阻止果蔬失水。果蔬呼吸作用使膜内果蔬呼吸作用使膜内O2浓度下降，浓度下降，CO2浓度上升。适宜气体条件起到自发气调作浓度上升。适宜气体条件起到自发气调作用，抑制果蔬呼吸延缓衰老。用，抑制果蔬呼吸延缓衰老。 涂膜对气体的通透性是影响涂膜保鲜效涂膜对气体的通透性是影响涂膜保鲜效果的主要因素之一。果的主要因素之一。10-11发挥气调作用发挥气调作用 保水防蔫，改善食品的外观品质，提高保水防蔫，改善食品的外观品质，提高食品的商品价值食品的商品价值具有一定的抑菌性具有一定的抑菌性能够在一定程度上减轻表皮的机械损伤能够在一定程度上减轻表皮的机械损伤可发挥保

5、鲜增效作用可发挥保鲜增效作用 10-12理想的涂膜剂有以下要求：理想的涂膜剂有以下要求：有一定的粘度，易于成膜有一定的粘度，易于成膜形成的膜均匀、连续，具有良好的保质形成的膜均匀、连续，具有良好的保质保鲜作用，并能提高果蔬的外观水平保鲜作用，并能提高果蔬的外观水平无毒、无异味，与食品接触不产生对人无毒、无异味，与食品接触不产生对人体有害的物质体有害的物质 10-13壳聚糖类壳聚糖类 甲壳素的脱乙酰产物，属氨基多糖，甲壳素的脱乙酰产物，属氨基多糖，有良好的成膜性、通透性、保湿性和广谱有良好的成膜性、通透性、保湿性和广谱抗菌性，不溶于水，溶于稀酸。抗菌性，不溶于水，溶于稀酸。 10-14影响壳聚糖

6、涂膜保鲜效果的因素有：影响壳聚糖涂膜保鲜效果的因素有： 酸：酸：酒石酸和柠檬酸的效果较好酒石酸和柠檬酸的效果较好 表面活性剂：表面活性剂：可改善其黏附性可改善其黏附性 脱乙酰度脱乙酰度 ：脱乙酰度越高，膜抗拉强度脱乙酰度越高，膜抗拉强度越高，通透性越差越高，通透性越差 增塑剂种类和浓度增塑剂种类和浓度 ：浓度的增加，透氧浓度的增加，透氧性明显上升性明显上升 ，对膜的透湿性无显著影响，对膜的透湿性无显著影响 10-15影响壳聚糖涂膜保鲜效果的因素（续）影响壳聚糖涂膜保鲜效果的因素（续）分子量分子量 ：相对分子质量为相对分子质量为20万和万和1万左右防万左右防腐效果最好腐效果最好 衍生化反应衍生化

7、反应：N,O-羧甲基壳聚糖所形成的羧甲基壳聚糖所形成的膜对气体具有选择通透性，特别适合于果蔬保膜对气体具有选择通透性，特别适合于果蔬保鲜鲜 金属离子金属离子 ：保鲜效果优于无金属离子的壳保鲜效果优于无金属离子的壳聚糖膜聚糖膜 10-16纤维素类纤维素类 羧甲基纤维素（羧甲基纤维素（CMC）、甲基纤维素）、甲基纤维素（MC）、羧丙基甲基纤维素（）、羧丙基甲基纤维素（HPMC）、）、羧丙基纤维素（羧丙基纤维素（HPC）均溶于水并具有良）均溶于水并具有良好的成膜性。好的成膜性。 纤维素类膜透湿性强，常与脂类复合纤维素类膜透湿性强，常与脂类复合以改善其性能。以改善其性能。 10-17 制制MC膜时，溶

8、剂种类和膜时，溶剂种类和MC的分子量的分子量对膜的阻氧性影响很大对膜的阻氧性影响很大 环境的相对湿度对纤维素膜透氧性也环境的相对湿度对纤维素膜透氧性也有很大的影响，当环境湿度升高时，纤维有很大的影响，当环境湿度升高时，纤维素膜的透氧性急速上升。素膜的透氧性急速上升。 10-18淀粉类淀粉类 直链淀粉含量高的淀粉所成膜呈透明状；直链淀粉含量高的淀粉所成膜呈透明状； 可食膜成分中脂类和增塑剂对膜的透过可食膜成分中脂类和增塑剂对膜的透过性有显著影响；性有显著影响； 淀粉经改性生成的羟丙基淀粉所成膜阻淀粉经改性生成的羟丙基淀粉所成膜阻氧性非常强，但阻湿性极低氧性非常强，但阻湿性极低 10-19魔芋葡苷

9、聚糖魔芋葡苷聚糖 所成膜在冷热水及酸碱中均稳定；所成膜在冷热水及酸碱中均稳定； 膜的透水性受添加亲水物质或疏水物膜的透水性受添加亲水物质或疏水物质的影响，添加亲水性物质，则透水性增质的影响，添加亲水性物质，则透水性增强，添加疏水性物质，则透水性减弱；强，添加疏水性物质，则透水性减弱； 改性后魔芋精粉的保鲜效果将得到明改性后魔芋精粉的保鲜效果将得到明显改善显改善 。 10-20褐藻酸钠类褐藻酸钠类具有良好的成膜性，但阻湿性有限具有良好的成膜性，但阻湿性有限膜厚度对抗拉强度影响不大，但透湿性随着膜膜厚度对抗拉强度影响不大，但透湿性随着膜厚度的增加而减小厚度的增加而减小交联膜的性质明显优于非交联膜，

10、环氧丙烷和交联膜的性质明显优于非交联膜，环氧丙烷和钙双重交联膜的性能最好钙双重交联膜的性能最好 环境湿度高于环境湿度高于95%时，仍能显著地阻止果蔬失时，仍能显著地阻止果蔬失水水脂质可显著降低褐藻酸钠膜的透水性脂质可显著降低褐藻酸钠膜的透水性 10-21微生物多糖类微生物多糖类 A.茁霉多糖茁霉多糖 具有良好的成膜性，是理想的果蔬保鲜剂具有良好的成膜性，是理想的果蔬保鲜剂 不同分子量的茁霉多糖都有较好的保水作用，不同分子量的茁霉多糖都有较好的保水作用，尤其以高分子量的茁霉多糖效果更好尤其以高分子量的茁霉多糖效果更好 茁霉多糖不具有杀菌、抑菌作用，但同杀虫剂茁霉多糖不具有杀菌、抑菌作用，但同杀虫

11、剂共用具有良好的杀菌、防病毒侵染和防腐防病作共用具有良好的杀菌、防病毒侵染和防腐防病作用用 10-22B. NPS多糖多糖 在果蔬表面成膜后无色、无味，肉眼在果蔬表面成膜后无色、无味，肉眼很难看出，光泽性明显增强，有打蜡的效很难看出，光泽性明显增强，有打蜡的效果，是一种很好的果蔬涂膜保鲜剂果，是一种很好的果蔬涂膜保鲜剂 10-23小麦面筋蛋白小麦面筋蛋白 小麦面筋蛋白膜柔韧、牢固，阻氧性好，小麦面筋蛋白膜柔韧、牢固，阻氧性好，但阻水性和透光性差但阻水性和透光性差 当小麦面筋蛋白膜中脂类含量为干物质当小麦面筋蛋白膜中脂类含量为干物质含量的含量的20%时，透水率显著下降时，透水率显著下降 小麦面筋

12、蛋白制膜液的小麦面筋蛋白制膜液的pH值应控制在值应控制在5 10-24大豆分离蛋白大豆分离蛋白 大豆分离蛋白制膜液的大豆分离蛋白制膜液的pH值应控制在值应控制在8 大豆分离蛋白膜的透氧率低、透水率高，因大豆分离蛋白膜的透氧率低、透水率高，因而常与糖类、脂类复合后使用而常与糖类、脂类复合后使用 玉米醇溶蛋白玉米醇溶蛋白 所形成的膜具有良好的阻氧性和阻湿性所形成的膜具有良好的阻氧性和阻湿性 10-25蜡类蜡类 成膜性好，对水分有较好的阻隔性。其成膜性好，对水分有较好的阻隔性。其中石蜡最为有效，蜂蜡其次。中石蜡最为有效，蜂蜡其次。 已商业化生产的蜡类涂膜剂有中国林业已商业化生产的蜡类涂膜剂有中国林业

13、科学研究院林产化学工业研究所的紫胶涂料、科学研究院林产化学工业研究所的紫胶涂料、中国农业科学院的京中国农业科学院的京2B系列膜剂、北京化工系列膜剂、北京化工研究所的研究所的CFW果蜡果蜡10-26天然树脂天然树脂 醇溶性虫胶成膜性好、干燥快、有光醇溶性虫胶成膜性好、干燥快、有光泽、在空气中稳定、不溶于水、溶于乙醇泽、在空气中稳定、不溶于水、溶于乙醇和碱性溶液，适合作为涂膜保鲜剂使用和碱性溶液，适合作为涂膜保鲜剂使用 我国云南玉溪产的虫胶品质好，杂质我国云南玉溪产的虫胶品质好，杂质少，易溶解，成膜后光泽自然少，易溶解，成膜后光泽自然 10-27油脂油脂 油脂具有油腻性，主要成分是脂肪酸油脂具有油

14、腻性，主要成分是脂肪酸的甘油酯，不溶于水的甘油酯，不溶于水 借助乳化剂和机械力作用，将互不相借助乳化剂和机械力作用，将互不相溶的油和水制成乳状液体制剂，涂覆果实，溶的油和水制成乳状液体制剂，涂覆果实，可以达到长期保鲜的目的。可以达到长期保鲜的目的。 10-28 复合膜是由多糖类、蛋白质类、脂质类复合膜是由多糖类、蛋白质类、脂质类中的两种或两种以上物质经一定处理而成中的两种或两种以上物质经一定处理而成的涂膜的涂膜 如：由如：由HPMC与棕榈酸和硬脂酸组成与棕榈酸和硬脂酸组成的双层膜，透湿性比的双层膜，透湿性比HPMC膜减少约膜减少约90% 由多糖与蛋白质组成的复合天然由多糖与蛋白质组成的复合天然

15、植物保鲜剂膜具有良好的保鲜效果植物保鲜剂膜具有良好的保鲜效果 10-29TAL Pro-long（英国）：（英国）： 由蔗糖脂肪酸酯、由蔗糖脂肪酸酯、CMC-Na和甘油一酯和甘油一酯或甘油二酯组成。或甘油二酯组成。Superfresh是其改进型，是其改进型，含含60%的蔗糖酯、的蔗糖酯、26%的的CMC-Na、14%的的双乙酰脂肪酸单酯。双乙酰脂肪酸单酯。 OED（日本）：（日本）： 由由10份蜂蜡、份蜂蜡、2份朊酪、份朊酪、1份蔗糖酯组成。份蔗糖酯组成。10-30涂膜保鲜必须注意的问题：涂膜保鲜必须注意的问题： 研制出不同特性的膜以适用于不同品种食研制出不同特性的膜以适用于不同品种食品的需求

16、；品的需求； 准确测量膜的气体渗透特性准确测量膜的气体渗透特性 准确测量目标果蔬的果皮与果肉的气体及准确测量目标果蔬的果皮与果肉的气体及水分扩散特性。水分扩散特性。 分析待贮果蔬内部气体组分分析待贮果蔬内部气体组分 根据果蔬的品质变化，对涂膜的性质进行根据果蔬的品质变化，对涂膜的性质进行适当调整，以达到最佳保鲜效果适当调整，以达到最佳保鲜效果10-31（1）浸涂法）浸涂法将涂料配成适当浓度的溶液，将果实浸入，将涂料配成适当浓度的溶液，将果实浸入，蘸上一层薄薄的涂料后，取出晾干即成。蘸上一层薄薄的涂料后，取出晾干即成。（2）刷涂法）刷涂法用软毛刷蘸上涂料液，在果实上辗转涂刷，用软毛刷蘸上涂料液，

17、在果实上辗转涂刷，使果皮上涂一层薄薄的涂膜料。使果皮上涂一层薄薄的涂膜料。（3）喷涂法）喷涂法用机器在果实表面喷上一层均匀而极薄的涂用机器在果实表面喷上一层均匀而极薄的涂料。料。10-32 目前普遍用涂膜机（打蜡机）涂膜，目前普遍用涂膜机（打蜡机）涂膜，涂膜机由清洗、擦吸干燥、喷涂、低温干涂膜机由清洗、擦吸干燥、喷涂、低温干燥、分级和包装等部分联合组成燥、分级和包装等部分联合组成 10-3310-34生物保鲜剂保鲜生物保鲜剂保鲜是通过浸渍、喷淋或混合是通过浸渍、喷淋或混合等方式，将生物保鲜剂与食品充分接触，等方式，将生物保鲜剂与食品充分接触，从而使食品保鲜的方法从而使食品保鲜的方法 生物保鲜剂

18、生物保鲜剂也称作天然保鲜剂，是直接来也称作天然保鲜剂，是直接来源于生物体自身组成成分或其代谢产物，源于生物体自身组成成分或其代谢产物，不仅具有良好的抑菌作用，而且一般都可不仅具有良好的抑菌作用，而且一般都可被生物降解，具有无味、无毒、安全等特被生物降解，具有无味、无毒、安全等特点点 10-35 许多植物中都存在抗菌物质，主要是醛许多植物中都存在抗菌物质，主要是醛类、酮类、酚类、酯类物质。类、酮类、酚类、酯类物质。（1）茶多酚）茶多酚 能抑制能抑制G+菌和菌和G-菌，属于广谱性的抗菌，属于广谱性的抗菌剂。菌剂。 最小抑菌浓度随菌种不同而差异较大，最小抑菌浓度随菌种不同而差异较大，大多在大多在50

19、500mg/kg之间，符合食品添加之间，符合食品添加剂用量的一般要求。剂用量的一般要求。 10-36（2）大蒜提取物）大蒜提取物大蒜辣素大蒜辣素和和大蒜新素大蒜新素是大蒜中的主要抗菌成份；是大蒜中的主要抗菌成份； 大蒜辣素的抗菌机理大蒜辣素的抗菌机理：分子中的氧原子与细菌：分子中的氧原子与细菌中半胱氨结合使之不能转变为胱氨酸，从而影中半胱氨结合使之不能转变为胱氨酸，从而影响细菌体内的氧化还原反应的进行；响细菌体内的氧化还原反应的进行； 大蒜对多种球菌、霉菌有明显的抑制和杀菌大蒜对多种球菌、霉菌有明显的抑制和杀菌作用，是目前发现的具有抗真菌作用植物中效作用，是目前发现的具有抗真菌作用植物中效力最

20、强的一种。力最强的一种。 10-37茶多酚茶多酚大蒜素大蒜素10-38（1）鱼精蛋白（）鱼精蛋白（protamine） 鱼精蛋白是一种特殊的抗菌肽，是存鱼精蛋白是一种特殊的抗菌肽，是存在于许多鱼类中的成熟精细胞中的一种球在于许多鱼类中的成熟精细胞中的一种球形碱性蛋白。相对分子质量较小，大约为形碱性蛋白。相对分子质量较小，大约为400010000，由，由30个左右的氨基酸组成，个左右的氨基酸组成，精氨酸占其氨基酸组成的精氨酸占其氨基酸组成的2/3以上，加热不以上，加热不凝固，等电点在凝固，等电点在1012之间，带正电荷。之间，带正电荷。 10-39抑菌机理抑菌机理 A.鱼精蛋白作用于微生物细胞壁

21、，破坏了鱼精蛋白作用于微生物细胞壁，破坏了细胞壁的合成以达到其抑菌效果细胞壁的合成以达到其抑菌效果 B.鱼精蛋白作用于微生物细胞质膜，通过鱼精蛋白作用于微生物细胞质膜，通过破坏细胞对营养物质的吸收来起抑菌作用破坏细胞对营养物质的吸收来起抑菌作用 纯化方法纯化方法一般采用葡聚糖凝胶柱色谱法一般采用葡聚糖凝胶柱色谱法10-40影响鱼精蛋白抗菌活性的因素影响鱼精蛋白抗菌活性的因素A.菌种及其生长状况菌种及其生长状况对对G+菌有作用；对新鲜鱼贝类和肉食品中所含的菌有作用；对新鲜鱼贝类和肉食品中所含的多数细菌起不到抑制作用。多数细菌起不到抑制作用。B.食品的食品的pH：6.0作用强作用强C.所含盐类及其

22、浓度：二价盐类效果好所含盐类及其浓度：二价盐类效果好D.环境温度：适应加工环境环境温度：适应加工环境 10-41在食品中应用需注意的问题在食品中应用需注意的问题 应用中一般将鱼精蛋白与其它防腐剂或保鲜应用中一般将鱼精蛋白与其它防腐剂或保鲜方法结合使用方法结合使用 鱼精蛋白与甘氨酸、醋酸钠、乙醇、单甘油鱼精蛋白与甘氨酸、醋酸钠、乙醇、单甘油酯混合使用时，抗菌作用有相乘的效果酯混合使用时，抗菌作用有相乘的效果 使用大豆卵磷脂等乳化剂与鱼精蛋白复配，使用大豆卵磷脂等乳化剂与鱼精蛋白复配，可解决鱼精蛋白在食品介质中溶解性的问题可解决鱼精蛋白在食品介质中溶解性的问题10-42鱼精蛋白的安全性鱼精蛋白的安

23、全性 鱼精蛋白是一种对人体无害的、高度安全的、鱼精蛋白是一种对人体无害的、高度安全的、具有很高营养性和功能性的新型食品防腐剂具有很高营养性和功能性的新型食品防腐剂 除鱼精蛋白以外，昆虫抗菌肽、防卫肽以及除鱼精蛋白以外，昆虫抗菌肽、防卫肽以及海洋生物抗菌肽等也是常见的生物保鲜剂。海洋生物抗菌肽等也是常见的生物保鲜剂。 10-43溶菌酶，又称细胞壁溶解酶，是一种专门作用于溶菌酶，又称细胞壁溶解酶，是一种专门作用于微生物细胞壁的水解酶微生物细胞壁的水解酶 溶菌酶的种类溶菌酶的种类 A.鸡蛋清溶菌酶鸡蛋清溶菌酶 相对分子质量为相对分子质量为14307，等电点为，等电点为11.1，最适，最适溶菌温度为溶

24、菌温度为50，最适，最适pH为为7.0，一级结构由，一级结构由129个氨基酸组成，其高级结构的稳定性由个氨基酸组成，其高级结构的稳定性由4个二硫个二硫键、氢键和疏水键来维持键、氢键和疏水键来维持 。10-44B.人和哺乳动物溶菌酶人和哺乳动物溶菌酶 人和哺乳动物溶菌酶由人和哺乳动物溶菌酶由 130个氨基酸组成个氨基酸组成 一级结构中的氨基酸排列顺序与鸡蛋清溶一级结构中的氨基酸排列顺序与鸡蛋清溶菌酶的差异较大菌酶的差异较大 高级结构也存在四个二硫键高级结构也存在四个二硫键 人溶菌酶的溶菌活性比鸡蛋清溶菌酶高人溶菌酶的溶菌活性比鸡蛋清溶菌酶高3倍倍 10-45C.植物溶菌酶植物溶菌酶 植物溶菌酶对

25、小球菌的溶菌活性较鸡植物溶菌酶对小球菌的溶菌活性较鸡蛋清溶菌酶低，但对胶状甲壳质的分解活蛋清溶菌酶低，但对胶状甲壳质的分解活性则为鸡蛋清溶菌酶的性则为鸡蛋清溶菌酶的10倍左右。倍左右。 10-46D.微生物溶菌酶微生物溶菌酶u 内内-N-乙酰己糖胺酶：乙酰己糖胺酶：其作用是分解构成其作用是分解构成细菌细胞壁骨架的多糖细菌细胞壁骨架的多糖u 酰胺酶：酰胺酶：其作用是切断连接多糖和氨基其作用是切断连接多糖和氨基酸之间的酰胺键酸之间的酰胺键u 内内-肽酶和蛋白酶：肽酶和蛋白酶：作用与酰胺酶相似作用与酰胺酶相似10-47u-1，3葡聚糖酶、葡聚糖酶、-1，6-葡聚糖酶、甘葡聚糖酶、甘露糖酶露糖酶：其作

26、用是分解细胞壁：其作用是分解细胞壁u磷酸甘露糖酶磷酸甘露糖酶：与：与-1，3葡聚糖酶、葡聚糖酶、-1，6-葡聚糖酶和甘露糖酶共同作用，分解细葡聚糖酶和甘露糖酶共同作用，分解细胞原生质胞原生质u壳多糖酶：壳多糖酶：与葡聚糖酶共同作用，分解与葡聚糖酶共同作用，分解霉菌和酵母菌霉菌和酵母菌u脱乙酰壳多糖酶：脱乙酰壳多糖酶：主要作用是分解毛霉主要作用是分解毛霉和根霉和根霉 10-48溶菌酶提取分离的方法溶菌酶提取分离的方法 原料一般都用蛋清或蛋壳原料一般都用蛋清或蛋壳 提取分离的方法有亲和色谱法、离子交换法、提取分离的方法有亲和色谱法、离子交换法、沉淀法、沉淀与凝胶色谱结合法等沉淀法、沉淀与凝胶色谱结

27、合法等 溶菌酶的作用机理溶菌酶的作用机理 溶菌酶能选择性地分解微生物细胞壁，主要溶菌酶能选择性地分解微生物细胞壁，主要是分解细胞壁中的肽聚糖是分解细胞壁中的肽聚糖10-49 G+菌细胞壁化学组成以肽聚糖菌细胞壁化学组成以肽聚糖(peptidoglycan)为为主。这是原核微生物所特有的成份，主。这是原核微生物所特有的成份，厚约厚约2080nm占占细胞壁物质总量的细胞壁物质总量的40-90%。双糖单位中的双糖单位中的-1,4-糖苷键很容易被糖苷键很容易被溶菌酶溶菌酶(lysozyme)所水解，从而引起所水解，从而引起细菌因肽聚糖细胞壁的细菌因肽聚糖细胞壁的“散架散架”而死亡。而死亡。 青霉素青霉

28、素作用于作用于肽聚糖肽桥的联肽聚糖肽桥的联结，即抑制肽聚结，即抑制肽聚糖的合成，故仅糖的合成，故仅对生长着的菌有对生长着的菌有效，主要是效，主要是G G+ +菌。菌。10-50 溶菌酶在食品中的应用溶菌酶在食品中的应用l 奶粉：有利于婴儿肠道菌群的正常化奶粉：有利于婴儿肠道菌群的正常化 l 奶酪：防止中后期奶酪的后期起泡、风味变奶酪：防止中后期奶酪的后期起泡、风味变差，具有抑菌作用，不至引起酪酸发酵差，具有抑菌作用，不至引起酪酸发酵l 日本清酒日本清酒 ：代替水杨酸用于防腐，加入量：代替水杨酸用于防腐，加入量为为l5mg/kg10-51l 肉制品肉制品 、水果、水产品、面制品：防腐保鲜、水果、

29、水产品、面制品：防腐保鲜 l 酵母：经溶菌酶处理后，在培养过程中氮核蛋白酵母：经溶菌酶处理后，在培养过程中氮核蛋白质的释放量增加，提高了酵母蛋白利用率质的释放量增加，提高了酵母蛋白利用率 l 壳聚糖：降解为低分子量壳聚糖：降解为低分子量 单独使用溶菌酶作为防腐保鲜剂使用有一定的单独使用溶菌酶作为防腐保鲜剂使用有一定的局限性，需要添加其他的成分来促进防腐效果。在局限性，需要添加其他的成分来促进防腐效果。在实际应用时，常与甘氨酸联用实际应用时，常与甘氨酸联用 10-52乳酸乳球菌素（乳酸乳球菌素（Nisin）又叫乳酸链球菌素、）又叫乳酸链球菌素、乳链菌肽、乳球菌肽，乳酸链球菌素是某乳链菌肽、乳球菌

30、肽，乳酸链球菌素是某些乳酸乳球菌在代谢过程中合成和分泌的些乳酸乳球菌在代谢过程中合成和分泌的具有很强杀菌作用的小分子肽。具有很强杀菌作用的小分子肽。 Nisin的分子结构的分子结构 Nisin是一种含有是一种含有34个氨基酸的多肽，个氨基酸的多肽，N端为异亮氨酸，端为异亮氨酸，C末端为赖氨酸，分子质末端为赖氨酸，分子质量为量为3510Da 10-53 单体中含有单体中含有5种异常氨基酸：种异常氨基酸： 氨基丁酸（氨基丁酸（ABA）、脱氢丙氨酸（）、脱氢丙氨酸（DHA）、）、-甲基脱氢丙氨酸（甲基脱氢丙氨酸（DHB）、羊毛硫氨酸）、羊毛硫氨酸（ALA-S-ALA）、）、-甲基羊毛硫氨酸（甲基羊毛

31、硫氨酸（ALA-S-ABA），通过硫醚键形成），通过硫醚键形成5个环个环 10-54 Nisin活性分子常为二聚体或四聚体。二聚体活性分子常为二聚体或四聚体。二聚体分子量为分子量为7000，四聚体分子量为，四聚体分子量为14000 已发现了已发现了6种类型的种类型的Nisin，分别是，分别是A、B、C、D、E和和Z 天然状态下的天然状态下的Nisin主要有主要有NisinA和和NisinZ两两种形式。它们之间的差别在于第种形式。它们之间的差别在于第27位的氨基酸不位的氨基酸不同，同，NisinA为组氨酸，为组氨酸，NisinZ为天冬氨酸为天冬氨酸10-55Nisin的溶解性与稳定性的溶解性与稳

32、定性 Nisin的溶解度主要取决于溶液的的溶解度主要取决于溶液的pH值，在值，在pH值较低的情况下，溶解性较好。在中性和碱值较低的情况下，溶解性较好。在中性和碱性条件下几乎不溶解性条件下几乎不溶解 Nisin的稳定性主要取决于温度、的稳定性主要取决于温度、pH值、基值、基质等因素。质等因素。 10-56Nisin的抑菌机理的抑菌机理 A.在一定的膜电位下，疏水性的、带正电荷在一定的膜电位下，疏水性的、带正电荷的的Nisin可吸附于敏感菌的细胞膜上，并通过其可吸附于敏感菌的细胞膜上，并通过其C末端的作用侵入膜内而形成通道末端的作用侵入膜内而形成通道 B.Nisin属于孔道形成蛋白，由于其分子特殊

33、属于孔道形成蛋白，由于其分子特殊的三级结构，可允许分子质量小于的三级结构，可允许分子质量小于0.5 kDa的亲的亲水分子通过，从而导致水分子通过，从而导致K+从胞浆中流出，细胞膜从胞浆中流出，细胞膜去极化及去极化及ATP泄漏，细胞外水分子流入，造成细泄漏，细胞外水分子流入，造成细胞内外能差消失，细胞自溶而死亡胞内外能差消失，细胞自溶而死亡 10-57 Nisin主要杀灭或抑制主要杀灭或抑制G+菌及其芽孢，菌及其芽孢，而对而对G-菌基本无影响菌基本无影响 对于某些对于某些G-菌，如将菌，如将Nisin与冷冻、加热、与冷冻、加热、调节调节pH和和EDTA处理等结合起来，可以被杀处理等结合起来，可以

34、被杀死或被抑制死或被抑制 pH、Mg2+浓度、乳酸浓度、氮源种类浓度、乳酸浓度、氮源种类等均可影响等均可影响Nisin对细胞膜的吸附作用，从而对细胞膜的吸附作用，从而影响影响Nisin的抑菌作用的抑菌作用 10-58Nisin在食品中的应用在食品中的应用 乳制品：延长保存期，缩短杀菌时间乳制品：延长保存期，缩短杀菌时间 肉类食品：代替部分硝酸盐和亚硝酸盐，抑肉类食品：代替部分硝酸盐和亚硝酸盐，抑制肉毒梭状芽孢杆菌产生肉毒素，还可以降低亚制肉毒梭状芽孢杆菌产生肉毒素，还可以降低亚硝胺对人体的危害硝胺对人体的危害 啤酒、果酒、烈性乙醇等酒精饮料啤酒、果酒、烈性乙醇等酒精饮料 ：抑制：抑制G+菌菌

35、10-5910-60抗冻蛋白抗冻蛋白 抗冻蛋白（抗冻蛋白（antifreeze protein，AFP）是一）是一类能够抑制冰晶生长，能以非依数形式降低水溶类能够抑制冰晶生长，能以非依数形式降低水溶液的冰点，但不影响其熔点的特殊蛋白质。液的冰点，但不影响其熔点的特殊蛋白质。荧光抗冻蛋白荧光抗冻蛋白装饰的冰晶体装饰的冰晶体10-61（1）热滞活性）热滞活性 抗冻蛋白能特异地吸附于冰晶表面，阻止冰抗冻蛋白能特异地吸附于冰晶表面，阻止冰晶生长，非依数性降低溶液冰点，但不影响其熔晶生长，非依数性降低溶液冰点，但不影响其熔点，导致熔点与冰点之间出现差异。冰点和熔点点，导致熔点与冰点之间出现差异。冰点和熔

36、点的差值称为热滞值，这一现象称为抗冻蛋白的热的差值称为热滞值，这一现象称为抗冻蛋白的热滞活性（滞活性（THA）。）。 10-62 影响热滞活性的因素影响热滞活性的因素 抗冻蛋白的浓度：越高，热滞活性越大抗冻蛋白的浓度：越高，热滞活性越大 分子量：高分子量的糖肽比低分子量的糖肽热分子量：高分子量的糖肽比低分子量的糖肽热滞活性更强滞活性更强 小分子量溶质：如柠檬酸盐、甘油和山梨醇能小分子量溶质：如柠檬酸盐、甘油和山梨醇能显著阻止冰核的形成，提高抗冻蛋白的热滞活性显著阻止冰核的形成，提高抗冻蛋白的热滞活性 来源来源 ：鱼类的热滞值为鱼类的热滞值为0.71.5，植物为，植物为0.20.5，昆虫为，昆虫

37、为510。10-63（2）改变冰晶的生长方式）改变冰晶的生长方式 在纯水中，冰晶通常沿着平行于基面的方向在纯水中，冰晶通常沿着平行于基面的方向（a轴）伸展，而在晶格表面方向（轴）伸展，而在晶格表面方向（c轴）伸展很轴）伸展很少少 抗冻蛋白分子与冰晶表面相互作用导致水分抗冻蛋白分子与冰晶表面相互作用导致水分子在晶格表面外层的排列顺序发生改变，冰核会子在晶格表面外层的排列顺序发生改变，冰核会变得沿着变得沿着c轴以骨针形、纤维状生长，形成对称轴以骨针形、纤维状生长，形成对称的双六面体金字塔形冰晶的双六面体金字塔形冰晶 10-64（3）抑制冰晶的重结晶）抑制冰晶的重结晶 重结晶是指环境温度在冰点以下较

38、高重结晶是指环境温度在冰点以下较高温度波动时，冰晶的大小将发生变化，通温度波动时，冰晶的大小将发生变化，通常大冰晶越来越大，小冰晶越来越小常大冰晶越来越大，小冰晶越来越小 抗冻蛋白可以阻止冰晶的重结晶，所抗冻蛋白可以阻止冰晶的重结晶，所形成的晶粒体积小而且比较均匀，防止组形成的晶粒体积小而且比较均匀，防止组织因冰晶增大而产生机械性损伤织因冰晶增大而产生机械性损伤 10-65（1）鱼类中的抗冻蛋白及其结构）鱼类中的抗冻蛋白及其结构 抗冻糖蛋白（抗冻糖蛋白（AFGP） 主要由主要由3肽糖单位肽糖单位-Ala-Ala-Thr（双糖基）（双糖基）-以不同重复度串联而成以不同重复度串联而成 分子质量一般

39、在分子质量一般在2.634kDa之间之间 糖基是抗冻活性形成的主要基团，且活糖基是抗冻活性形成的主要基团，且活性与分子质量有关，分子质量大，一般活性性与分子质量有关，分子质量大，一般活性也高。也高。 10-66型抗冻蛋白（型抗冻蛋白（AFP-） 由由11个氨基酸串联而成的个氨基酸串联而成的-螺旋单体结构，螺旋单体结构，富含丙氨酸（占总氨基酸的富含丙氨酸（占总氨基酸的60%以上），且部以上），且部分螺旋具有双嗜性分螺旋具有双嗜性 冬鲽产生的冬鲽产生的AFP-包括两种亚型，即肝包括两种亚型，即肝脏型和皮肤型，皮肤型的活性是肝脏型的脏型和皮肤型，皮肤型的活性是肝脏型的1/210-67型抗冻蛋白（型抗

40、冻蛋白（AFP-） 与与C型凝集素同源型凝集素同源 ，有，有2个个-螺旋、螺旋、2个个-折叠和折叠和大量无规则结构大量无规则结构 日本胡瓜鱼中的日本胡瓜鱼中的AFP-的的N端的氨基酸序列与鲱端的氨基酸序列与鲱鱼有鱼有75%的同源性且核苷酸顺序的同源性且核苷酸顺序85%相同，分子质相同，分子质量为量为16.7kDa，结构上含有至少一个，结构上含有至少一个Ca2+结合结构域，结合结构域，但去除但去除Ca2+并未使它的活性完全丧失并未使它的活性完全丧失 胡瓜鱼胡瓜鱼10-68III型抗冻蛋白（型抗冻蛋白（AFP-III） 主要存在于绵主要存在于绵鳚鳚亚科鱼类中，是一种亚科鱼类中，是一种7kDa的的球

41、状蛋白球状蛋白 二级结构主要由二级结构主要由9个个-折叠组成折叠组成 三级结构由三级结构由3个个-折叠反向排列成川字形，两折叠反向排列成川字形，两个川字形结构互相垂直排列成三级结构的主体部分，个川字形结构互相垂直排列成三级结构的主体部分，其余其余-折叠则处于连接位置上折叠则处于连接位置上 10-69型抗冻蛋白（型抗冻蛋白（AFP-） 存在于多棘床杜父鱼存在于多棘床杜父鱼 108个氨基酸残基，其中个氨基酸残基，其中Glu的含量高达的含量高达17% 和膜载脂蛋白具有和膜载脂蛋白具有22%的同源性的同源性 有较高的有较高的-螺旋结构，其中螺旋结构，其中4个个-螺旋反向平螺旋反向平行排列，疏水基团向内

42、，亲水基团向外行排列，疏水基团向内，亲水基团向外 杜父鱼杜父鱼10-70Hyperactive-AFP 从冬鲽中分离出从冬鲽中分离出 分子量大于来源于同一生物中的分子量大于来源于同一生物中的AFP-，活性远远高于后者活性远远高于后者 10-71 昆虫抗冻蛋白结构与鱼类的不同，昆虫抗冻蛋白结构与鱼类的不同，在沿着抗冻蛋白折叠的一侧有两行苏在沿着抗冻蛋白折叠的一侧有两行苏氨酸残基，能够与冰晶表面的棱柱和氨酸残基，能够与冰晶表面的棱柱和基面很好的匹配结合基面很好的匹配结合 含有比鱼类更多的亲水性氨基酸含有比鱼类更多的亲水性氨基酸 10-72甲虫抗冻蛋白甲虫抗冻蛋白 甲虫抗冻蛋白为甲虫抗冻蛋白为8.4

43、 kDa的右手的右手-螺旋，即螺螺旋，即螺旋本身是旋本身是-片层结构，每一圈由片层结构，每一圈由12个氨基酸组成，个氨基酸组成，共共7个螺周个螺周 富含富含Thr和和Cys，8个二硫键分布在螺旋内侧个二硫键分布在螺旋内侧 热滞活性比鱼的高得多，二聚体的活性更高热滞活性比鱼的高得多，二聚体的活性更高甲虫甲虫10-73云杉蚜虫抗冻蛋白云杉蚜虫抗冻蛋白 分子质量为分子质量为9.0 kDa左右，呈左手左右，呈左手-螺螺旋，每螺圈呈三角形，包括旋，每螺圈呈三角形，包括15个氨基酸残个氨基酸残基，基，Thr-X-Thr模体重复出现在每一螺圈模体重复出现在每一螺圈当中，三角形的边是当中，三角形的边是-折叠片

44、层折叠片层 热滞活性，为鱼的热滞活性的热滞活性，为鱼的热滞活性的34倍倍 云杉蚜虫抗冻蛋白的同型中有一种分云杉蚜虫抗冻蛋白的同型中有一种分子质量为子质量为12kDa的蛋白质的热滞活性比鱼的蛋白质的热滞活性比鱼的高出的高出10100倍倍 10-74毛虫抗冻蛋白毛虫抗冻蛋白 DAFP-1和和DAFP-2两类研究得较清楚两类研究得较清楚 分子质量约为分子质量约为8.7kDa，分别含，分别含83和和84个氨基个氨基酸残基酸残基 组成组成7个含个含12个或个或13个氨基酸残基的重复单个氨基酸残基的重复单元。每元。每1个重复单元中第个重复单元中第1个与第个与第7个半胱氨酸都个半胱氨酸都形成二硫键，共形成二

45、硫键，共8对二硫键对二硫键 10-75 有有6种来源于南极洲的细菌可以产生抗冻种来源于南极洲的细菌可以产生抗冻蛋白，其中热滞活性最高的一种抗冻蛋白是蛋白，其中热滞活性最高的一种抗冻蛋白是由由82号菌株（号菌株（Mdraxella sp.）产生的一类脂蛋）产生的一类脂蛋白白，N端氨基酸顺序与该菌的外膜蛋白有很高端氨基酸顺序与该菌的外膜蛋白有很高的相似性。的相似性。 10-76冬黑麦中的抗冻蛋白冬黑麦中的抗冻蛋白 包括包括7种类型，分子质量在种类型，分子质量在1136kDa，且具有相似的氨基酸组成，均富含且具有相似的氨基酸组成，均富含Asp/Asn、 Glu/Gln、Ser、Thr、Gly及及Al

46、a，均缺少，均缺少His，Cys含量达含量达5%以上以上 10-77千年不烂心的冬季枝条中的抗冻糖蛋白千年不烂心的冬季枝条中的抗冻糖蛋白 分子质量为分子质量为67 kDa 富含甘氨酸残基（含量达富含甘氨酸残基（含量达23.7%） 半乳糖是其抗冻活性的关键组成部分半乳糖是其抗冻活性的关键组成部分 10-78沙冬青叶片中的抗冻蛋白沙冬青叶片中的抗冻蛋白 抗冻糖蛋白：分子质量为抗冻糖蛋白：分子质量为40kDa，热滞活性，热滞活性为为0.9（20mg/mL），与植物凝集素具有同源），与植物凝集素具有同源性性 3种抗冻蛋白：分子质量种抗冻蛋白：分子质量67kDa，热滞活性，热滞活性0.46（8mg/mL

47、）；分子质量）；分子质量21kDa，热滞活性，热滞活性0.46（8mg/mL)；分子质量；分子质量39.8kDa，热滞活性，热滞活性0.45（10mg/mL） 10-79胡萝卜中的抗冻蛋白胡萝卜中的抗冻蛋白 分子质量为分子质量为36kDa，热滞活性为，热滞活性为0.35（1mg/mL) 热滞活性比鱼类热滞活性比鱼类型抗冻蛋白的热滞型抗冻蛋白的热滞活性高活性高 去掉糖基不影响其抑制重结晶的活性去掉糖基不影响其抑制重结晶的活性 10-80桃树树皮中的抗冻蛋白桃树树皮中的抗冻蛋白 是一种脱水素蛋白是一种脱水素蛋白PCA60 由由472个氨基酸组成，富含赖氨酸、甘个氨基酸组成，富含赖氨酸、甘氨酸，分子

48、质量为氨酸，分子质量为50kDa 热滞活性为热滞活性为0.06，具有较强的修饰，具有较强的修饰冰晶的能力冰晶的能力 10-81黑麦草中的抗冻蛋白黑麦草中的抗冻蛋白 由由 11 8 个 氨 基 酸 组 成 ， 分 子 质 量 为个 氨 基 酸 组 成 ， 分 子 质 量 为11.77kDa，100时仍稳定存在时仍稳定存在 热滞效应较低，但对冰晶重结晶抑制效热滞效应较低，但对冰晶重结晶抑制效应是鱼类应是鱼类型抗冻蛋白的型抗冻蛋白的200倍倍 黑麦草黑麦草10-82珠芽蓼叶片中的抗冻蛋白珠芽蓼叶片中的抗冻蛋白 热滞活性为热滞活性为0.3（7.8mg/mL） 分子质量在分子质量在15.272.3kDa

49、范围内的范围内的7条多肽，条多肽，且均为糖蛋白且均为糖蛋白 其中分子质量为其中分子质量为72.3kDa的糖蛋白是迄今为的糖蛋白是迄今为止在动植物中得到的分子量最大的抗冻蛋白止在动植物中得到的分子量最大的抗冻蛋白 珠芽蓼珠芽蓼10-83沙冬青中的抗冻蛋白沙冬青中的抗冻蛋白 分子质量约为分子质量约为28kDa 热滞活性为热滞活性为0.15 （10mg/mL），能），能够调节冰晶的生长够调节冰晶的生长 沙冬青沙冬青10-84植物抗冻蛋白的特点：植物抗冻蛋白的特点： 结构多样化：没有相似的氨基酸序列和共同的结构多样化：没有相似的氨基酸序列和共同的冰晶结合单元冰晶结合单元 具有多重功能：具有抗冻活性，又

50、有酶、抗菌、具有多重功能：具有抗冻活性，又有酶、抗菌、抗虫和抗旱等活性抗虫和抗旱等活性热滞活性一般都大大低于鱼类和昆虫抗冻蛋白的热滞活性一般都大大低于鱼类和昆虫抗冻蛋白的热滞活性，但有些植物抗冻蛋白的冰晶重结晶抑制热滞活性，但有些植物抗冻蛋白的冰晶重结晶抑制效应明显优于鱼类和昆虫抗冻蛋白效应明显优于鱼类和昆虫抗冻蛋白 除低温以外，其他因子如干旱、外源乙烯、脱除低温以外，其他因子如干旱、外源乙烯、脱落酸等也可诱导植物抗冻蛋白的产生落酸等也可诱导植物抗冻蛋白的产生10-85（1）“偶极子偶极子-偶极子偶极子”假说模型假说模型 （2）氢原子结合模型）氢原子结合模型 （3）刚体能量学说）刚体能量学说1

51、0-86（1）食品加工的原料）食品加工的原料 在食品加工的原料中导入抗冻蛋白基在食品加工的原料中导入抗冻蛋白基因，降低了细胞内水分的冰点因，降低了细胞内水分的冰点（2）在食品运输和贮藏中的应用）在食品运输和贮藏中的应用 抗冻蛋白和抗冻糖蛋白均可抑制冷冻抗冻蛋白和抗冻糖蛋白均可抑制冷冻贮藏过程中冰晶的重结晶贮藏过程中冰晶的重结晶 10-87（3）在肉类食品冷藏中的应用）在肉类食品冷藏中的应用 Payne等发现，用抗冻蛋白溶液处理过的肉等发现，用抗冻蛋白溶液处理过的肉类冻藏后，冰晶的大小会明显减小类冻藏后，冰晶的大小会明显减小 Steven研究表明，屠宰前研究表明，屠宰前1h或或24h注射抗冻注射抗冻蛋白的羊肉，在蛋白的羊肉，在-20下贮藏下贮藏216周，汁液流失周，汁液流失和冰晶大小均受到抑制，且屠宰前和冰晶大小均受到抑制，且屠宰前24h进行注射进行注射的羊肉中的冰晶更小的羊肉中的冰晶更小 10-88（4）在冷冻乳制品中的应用）在冷冻乳制品中的应用 将抗冻蛋白添加到冷冻乳制品中（如冰淇淋）将抗冻蛋白添加到冷冻乳制品中（如冰淇淋）抑制其冰晶重结晶现象以提高冷冻乳制品质量是抑制其冰晶重结晶现象以提高冷冻乳