溶菌酶在肉制品保鲜中的应用

溶菌酶在肉制品保鲜中的应用赵华【摘要】溶菌酶又称为称胞壁质酶,是国际公认的绿色天然酶制剂,是对微生物细胞壁具有水解作用的无毒、无害的蛋白质,可以作为一种安全的食品防腐剂应用于食品的保鲜.它广泛分布于动物、植物和微生物中,尤其在鸡蛋清中含量较高.本文介绍了溶菌酶来源、结构、性质、作用机理,并综述了溶菌酶在肉制品保鲜中的应用进展.期刊名称】《肉类研究》年(卷),期】2010(000)007【总页数】5页(P31-35)【关键词】溶菌酶;肉制品;保鲜;保鲜剂【作者】赵华【作者单位】西南大学,食品科学学院,重庆,400715【正文语种】中文【中图分类】TS202.3肉中营养物质丰富，水分活性很高，是微生物繁殖的良好培养基，在加工、贮藏、运输过程中如果控制不当，很容易被微生物污染，导致腐败变质。为了延长肉品的货架期，不仅要改改善原料肉的卫生状况，而且要采取措施阻止微生物生长繁殖。目前常采用的方法是化学处理的方法和控制肉的贮藏条件［1-2］。控制肉的贮藏条件最普通的方法是低温保藏，虽然肉在低温条件下能抑制大多数的微生物生长而更加卫生，但是一些嗜冷菌如单核细胞李斯特增生菌(Listeriamonocytogenes)和假单胞菌属(Pseudomonas)在低温条件下仍可生长，并引起冷藏肉发生腐败，从而降低货架期，使得肉的感官评定等级下降，无法满足市场流通的要求［3］。而化学方法通常是在肉制品中添加防腐剂，但化学防腐剂的毒副作用越来越引起国家的重视，其应用范围也越来越受到限制。因此寻求广谱、高效、低毒、实用性广、天然的食品保鲜剂是目前食品科学研究领域的热点。许多研究证明溶菌酶是一种无毒、无害、安全性很高的高盐基蛋白质，且具有一定的保健作用。溶菌酶不仅对细菌有明显的抑制作用，对真菌和病毒也有一定的抑制作用，在一定程度上能够阻止或延缓食物变质，同时延长食物货架保存期，溶菌酶可以作为一种绿色食品防腐剂应用于食品的防腐、保鲜和杀菌等方面的应用［4］。溶菌酶的研究最早起源于1907年，Nicolle发现枯了草芽抱杆菌(Bacillussubtilis)的具有溶解性质的因子，1909年，Laschtsehenk指出：鸡卵白强烈抑菌作用是酶作用的结果⑸。1922年，英国细菌学家Fleming在发现青霉素的前6年发现人的唾液、眼泪中存在有溶解细菌细胞壁的酶，因其具有溶菌作用，故命名为溶菌酶［6］。1937年Abraham和Robinson从卵蛋白中分离出溶菌酶晶体，揭开了研究溶菌酶的历史篇章［7］。此后人们在人对溶菌酶的的特性有了跟深入的认识。溶菌酶(Lysozyme)又称细胞壁质酶或N-乙酰胞壁质聚糖水解酶，是由多种氨基酸残基构成的碱性球蛋白，属于糖苷水解酶。它具有热稳定性强、耐酸性强的特征，在干燥条件下可在室温下长期保存。其纯品为白色或微白色结晶型或无定型粉末，无臭，昧甜，易溶于水，不溶于丙酮、乙醚等，最适pH值为6.6［8］。Phillips［9］等人1965年用X射线晶体结构分析法阐明了溶菌酶的三维结构，溶菌酶分子似椭圆形，大小为4.5nmx3.0nmx3.0nm,构象复杂，a螺旋仅占25%，在分子的一些区域有伸展着的P折叠结构。目前研究最深入的是动物来源的鸡蛋清溶菌酶，占蛋清总蛋白的3.4%-3.5%，它是由18种129个氨基酸残基构成的单一肽链，存在4个二硫键，相对分子质量为14000。正常条件下溶菌酶作用的最适温度为45°C-50°C,最适pH为6.6。化学性质及热稳定性较好，在pH4-7的范围内，100OC处理1min仍保持原酶活性，但在碱性环境中该酶对热稳定性较差。溶菌酶广泛地分布于动物、植物和微生物中，根据来源不同，其性质及作用机制略有差异。按溶菌酶的来源可分为蛋清溶菌酶、动物溶菌酶、植物溶菌酶、微生物溶菌酶和细菌噬菌体溶菌酶。而动物型溶菌酶又可分为三种类型即：c型(鸡卵清溶菌酶，chickenegg-white,cly)、g型(鹅卵清溶菌酶,gooseegg-whitelysozyme,gly)、1型(invertebratetypelysozyme)。其中，大部分溶菌酶都属于c型，从人乳汁、尿和胎盘中提取的溶菌酶也属c型［10］。溶菌酶的底物特异性很强，不同来源溶菌酶作用的底物不同。按作用细胞壁不同分为细菌细胞壁溶菌酶和真菌细胞壁溶菌酶。细菌细胞壁溶菌酶又细分为两种，一种是作用于p-1,4糖苷键的细胞壁溶解酶，另一种是作用于肽链“尾”端和酰胺部分的细胞壁溶解酶。真菌细胞壁溶菌酶包括酵母菌细胞壁溶解酶和霉菌细胞壁溶解［11］。溶菌酶催化某些细菌细胞壁多糖的水解，从而溶解这些细菌的细胞壁。溶菌酶对于革兰氏阳性菌、地衣型芽孢杆菌、好气性孢子形成菌、枯草杆菌等均有良好的抗菌作用。其作用实质是溶菌酶可以催化水解N-乙酰胞壁酸(N-acetylmuramicacid)和N-乙酰葡萄糖(N-acetylglucosamine)间的p-1,4糖苷键［12］。细菌的细胞壁由胞壁质组成，胞壁质是由N-乙酰氨基葡萄糖(NAG)及N-乙酰胞壁酸(NAM)交替组成的多聚物，胞壁酸残基上可以连接多肽，称为肽聚糖。当溶菌酶专一性的催化水解此糖苷键时，就会损害细胞壁结构的完整性，使细菌细胞壁变得松驰，失去对细胞的保护作用，细胞因渗透压不平衡而引起破裂，从而导致菌体细胞溶解而死亡，起到一定的杀菌作用［13］。不同的细菌对溶菌酶的敏感度如表1在动物机体，溶菌酶参与非特异性免疫反应，在防御外源微生物入侵方面发挥着重要作用。这一作用可以使动物机体内的内源性蛋白酶活性增加，促进抗炎多肽的产生，因而具有消除炎症的生理作用。溶菌酶也是一类P糖苷酶，酶能将细胞壁不溶性多糖分解成可溶性糖肽，使细菌壁破裂或者质膜功能损伤，产生杀灭或抑制细菌繁殖的功效。在体内环境下，由于有分泌型免疫球蛋白A、补体参与，溶菌酶还能水解某些革兰氏阴性菌，但溶菌酶对阳性菌的抑菌效果显著，对阴性细菌抑制能力却比较弱。由于真菌细胞壁中的几丁质成分也含有P-1,4糖苷键，因此溶菌酶可以抑制含有几丁质细胞壁的真菌感染。此外，它还可与各种诱发炎症的酸性物质结合，使其失活，并能增强抗生素和其它药物的疗效,改善组织基质的粘多糖代谢，从而达到消炎、修复组织的目的［14］。溶菌酶对病毒的杀灭作用的作用机理目前任然不清晰。目前的研究报道主要认为［15］：溶菌酶是一种碱性蛋白质，在中性的体液环境下，带有大量的正电荷，可以与携带有负电荷的病毒蛋白直接作用，与DNA、RNA、脱附基蛋白相结合形成复盐，使病毒失活。在机体内它还有抗流感病毒的活性，其与胆酸盐的复合物能强烈抑制流感病毒和腺病毒的生长。在溶菌酶抑制人艾兹病毒的研究中发现，溶菌酶可能破坏病毒的外膜，从而降低其袭击免疫细胞的能力［16］。溶菌酶在机体正常防御和非特异性免疫机能中，作为机体非特异性免疫的重要因子之一，参与机体多种免疫反应，保持机体生理平衡。溶菌酶激发产生辅助性T淋巴细胞，促进细胞免疫与体液免疫的增强。它也能改善和提高巨噬细胞、白细胞的吞噬和消化能力，并对因服用药物而造成的白细胞减少具有一定的抑制作用，从而增强机体的抵抗力［17］。另外，溶菌酶还能激活血小板，改善组织局部循环障碍，分解脓液，增强局部防卫，从而更好地体现抗菌、消炎、止疼等作用。冷却肉(chilledmeat)是指严格执行兽医卫生检疫制度，屠宰后的胴体迅速进行冷却处理，使胴体温度(以后腿肉中心为测量点)在24h内降为0-4工，并在后续加工、流通、包装和销售过程中始终保持0-4°C范围内的生鲜肉。虽然冷却肉处于低温(0-4。0控制下，大部分的细菌被抑制，但肉品上仍有一些嗜冷细菌会生长，而且若运输、贮藏、销售过程中的温度控制不当，这些细菌就会大量生长和繁殖，最终导致发生腐败变质［18］。近年来，为了延长冷却肉的货架期，许多学者将溶菌酶作为单一或复合保鲜剂用于冷却肉保鲜的研究。李永富等(2009)［19］使用溶菌酶对冷却猪肉进行保鲜试验,结果表明：80000U/mL溶菌酶液能够较好抑制微生物的繁殖，猪肉色泽保持较好。80000U/mL酶液与0.1%(w/v)异Vc钠和5%(w/v)茁霉多糖复合保鲜剂保鲜效果最好，能够有效抑制微生物繁殖、抑制或延缓挥发性盐基氮浓度的上升和抑制感官评定等级下降。湖南农业大学和湖南万利食品工业集团公司联合攻关的湖南省“九五”科技重点攻关项目《冷却保鲜肉生产技术系统开发研究》课题，成功地开发出了一种纯天然冷却肉保鲜剂。该课题研究首创了以溶菌酶为主的复合冷却肉保鲜剂，它可以保证肉品在相对较长的时间内不变质不腐败，而且能保持鲜肉的外观和滋味使冷却肉适度此技术也解决了冷却肉的护色、防止汁液流失、保鲜嫩化等难题，其真空包装保鲜时间达到26-30天，托盘包装保鲜时间达到16-21天［20］。马美湖等［21］，对分割托盘小包装冷却肉保鲜技术进行了研究，通过试验表明GNa液、Nisin、溶菌酶在非真空托盘包装保鲜的条件下混合加入到其中，能获得21天的有效保鲜期。其使用的复合保鲜剂为GNa-Lysozyme:NaCI180g、葡萄糖45g、蒸馏水1000ml，用柠檬酸调pH为4.5，再加溶菌酶0.5g。M.S.Rao等(2008)［22］，研究了溶菌酶和壳聚糖联用对肉品保存的增强效应，通过实验表明在冷藏温度下，含有溶菌酶和壳聚糖的肉糜产品，其货架期可以延长15天。T.Economou等(2009)［23］将溶菌酶和EDTA联用在新鲜鸡肉的保鲜上，并将新鲜鸡肉在非真空包装后置于4工的贮藏温度下，观察新鲜鸡肉的货架期。实验结果表明：加入溶菌酶的量为500IU/g和EDTA为50mM于鸡肉包装中，其保鲜效果最好，在气味成分变化不大及可被消费者接受的条件下，它的保鲜效果长达24天。目前一些开袋即食的方便软包装肉制品，在加工过程中为了保持风味，通常产用巴斯杀菌。但是巴斯杀菌的温度相对较低，一些微生物还能生长繁殖，使得产品的货架期变短。为了延长货架期，提高杀菌效果，常常在软包装的肉制品在真空包装前添加一定量的溶菌酶，它可以有效地延长小包装方便肉制品的货架期获得良好的产品品质。AthinaG.等(2010)[24]，将溶菌酶和植物抗菌天然成分制成复合保鲜剂，涂在半熟的鸡肉上，真空包装后存储在4工的条件下，其货架期可以延长18天。SunilMangalassary等(2008)[25]利用溶菌酶和Nisin混合使用，其具体用量为：2mgNisin+10mglysozyme/ml。将其用在开袋即食的腊肠中，观察李斯特菌的数量，先将其复合保鲜剂加入到腊肠中，在65工杀菌32s，在冷藏条件下储存2-3个星期，其细菌数量都在标准值以下。低温肉制品通常是指在常压下通过蒸、煮、熏、烤的加工过程，使肉制品的中心温度达到75-85°C的新型肉制品，相对于高温肉制品而言，低温肉制品具有更好的风味和更高的营养价值，它是我国肉制品未来发展的方向和趋势[26]。但由于低温肉制品在加工过程中，加热温度较低,杀菌不彻底，而且富含蛋白质等多种营养成分，因此低温肉制品极容易发生腐败，产品货架期短。为了解决这一问题，研究者们做了大量相关的研究。康怀彬等(2007)[27]:以溶菌酶、Nisin(乳链菌肽)、乳酸钠和双乙酸钠为保鲜剂，来研究复合保鲜剂对低温禽肉制品保鲜的作用。结果表明：0.05%Nisin+0.05%溶菌酶+2%乳酸钠+1%双乙酸钠的保鲜液配方较优，用此保鲜液处理再结合真空包装能使低温禽肉制品在15C-20C条件下保鲜20d。曾友明等(2002)[28]将“isin、溶菌酶、复合磷酸盐、茶多酚、酪朊酸钠复配物(添加量为成品的0.2%)制成复合型保鲜剂来使用到低温肉制品中，其保质期达到3个月以上。目前，我国的肉类保藏大部分仍采用传统的冷冻保藏，但冷藏过程肉的质量会发生明显变化，随着人们生活水平的提高，冷冻肉的消费呈下降趋势，鲜肉的消费日趋上升。但是鲜肉因其含有丰富的营养成分，在常温下贮存容易腐败变质［29］。因此，许多研究者对鲜肉的保鲜，延长鲜肉的货架期做了大量研究。王永刚(2009)［30］利用蜂胶提取液、壳聚糖、溶菌酶和鱼精蛋白水溶液对新鲜羊肉进行保鲜试验研究。通过定期测定其感官指标和理化指标，各项检测结果经综合评定后，得出保鲜液配方为：蜂胶2.0g/L，壳聚糖1.0g/L，溶菌酶0.20g/L,鱼精蛋白0.20g/L。该天然保鲜液可使新鲜羊肉的保鲜期达到21d(二级鲜肉标准)，比对照组延长了12d。Nattress(2003)［31］研究了溶菌酶和Nisin复合保鲜剂，将其利用在商业猪肉的保鲜中，结果发现：无论是脂肪组织还是瘦肉组织，溶菌酶与Nisin复配使用的抑菌效果都好于溶菌酶或单独使用。Enrique等(2006)［32］利用复合溶菌酶的抗菌剂涂抹在新鲜的南美白对虾这种海产品上，观察它对三种细菌的抗菌作用，即溶藻弧菌、溶血性弧菌、霍乱弧菌。跟对照组对比，涂上复合溶菌酶的实验组对这三种弧菌具有明显的抑制作用，南美白对虾的质量和保鲜期都得到延长。也被认为是一种安全性很高的食品保鲜剂、营养保健品和药品。由于溶菌酶具有良好的理化特性，它聚集了药理、保健和防腐三种功能为一体，因此，在倡导绿色食品的今天，溶菌酶的应用前景是相当广阔的。同时溶菌酶作为一种碱性蛋白质，有一定的最适温度和最适pH，在使用时需结合其理化性质，避免出现酶失活；溶菌酶应结合其他天然防腐剂一起联用，以便更好的发挥溶菌酶防腐作用；溶菌酶作用的特异性强，对革兰氏阳性菌的溶菌作用有效，对革兰氏阴性菌则无效或效果不好。因此，在使用溶菌酶时应该多方面的考虑它的性质和生物学特性。随着科技水平的不断发展和人们生活水平的不断提高，人们将会开发出功能性更强的溶菌酶，它对于食品工业的发展将起着不可估量的作用。目前世界各国都关注食品安全问题，寻找生物保鲜剂来代替化学保鲜剂，已成为研究的热点。溶菌酶作为一种天然蛋白质的绿色防腐剂，在食品、医药和生物工程等许多领域得到了广泛的运用。它能够在人体的消化道内消化吸收，对人体无毒，不会在体内残留，而且对人体具有多方面的保健功能，因而溶菌酶【相关文献】周光宏•畜产品加工学[M].中国农业大学出版社,2002:2-85.G.H.Zhou,X.L.Xu,Y.Liu.Preservationtechnologiesforfreshmeat-Areview.MeatScience,2010,4:1-34.王吰，吴子健,刘纲,等.Nisin对冷却猪肉冷藏保鲜效果的影响[J].食品研究与开发,2009,30(10):122-126.张新宝，陈红兵.溶菌酶的性质及其在食品防腐中的应用[J].江西食品工业,2008,4:42-45.⑸白刃,杨百学，常洋•溶菌酶及其应用[J].营养与日粮,2009,244:46-47.⑹王燚，郭淑珍,张淑芹.溶茵酶及其在肉制品保鲜中的应用[J].肉类研究,2007,100(6):44-46.陈艳,江明锋，叶煜红,等.溶菌酶在畜牧业中的应用研究[J].生物学杂志,2008,3:49-50.杨玉辉.溶茵酶的研究进展[J].生物学杂志,2009,26(2):64-66.李锋涛，孙亚东,柳公卿.溶菌酶的性质及在畜牧生产中的应用[J].养殖与饲料,2009,9:49-51.贾向志，李元，马文煜•溶菌酶的研究进展[J].生物技术通讯,2002,13(5):374-376.陈艳，江明锋,叶煜辉，等•溶茵酶的研究进展[J].生物学杂志,2009,26(2):64-66.马正智，胡国华,方国生.我国溶菌酶的研究与应用进展[J].中国食品添加剂,2007,2:177-181.花城,陈立祥.溶菌酶的功能及在畜牧业中的应用[J].湖南饲料,2008,4:31-34.刘长江，权志中，余荣.溶菌酶及其在畜牧业中的应用[J].中国饲料,2007,9:31-33.卢冬梅，王霆•溶茵酶的抗病毒作用及其抗艾滋病病毒应用[J]•广东药学,2005,15(5):62-64.潘正方，钟巧仙,朱江群.溶菌酶饲料添加剂的研究与应用[J].杭州农业与科技,2009,1:40-41.俞伟辉，陈新风,何华西•溶菌酶及其在动物生产中的应用前景[J]•江西饲料,2007,1:1-4.张海峰，金文刚，白杰.冷却肉保鲜方法及其机理的研究进展[J].肉类研究,2008,8:74-78.李永富，孙震，史锋.溶茵酶对猪肉的保鲜作用[J]•上海农业学报,2009,25(4):61-63.徐小林，湘冷却肉生产技术达国际先进水平[J]•食品信息与技术,2004,4:62-63.马美湖，娄爱华,郭爱玲，等.分割托盘小包装冷却肉保鲜技术研究[J].肉类研究,2008,2:60-67.M.S.Rao,R.Chander,A.Sharma.Synergisticeffectofchitooligosaccharidesandlysozymeformeatpreservation[J].FoodScienceandTechnology,2008,41:1995-2001.T.Economou,N.Pournis,A.Ntzimani,etal.NisinEDTAtreatmentsandmodifiedatmospherepackagingtoincreasefreshchickenmeatshelf-life[J].FoodChemistry,2009,114:14701476.AthinaG.,Ntzimani,VasilikiI.,etal.Combinednaturalantimicrobialtreatments(EDTA,lysozyme,rosemaryandoreganooil)onsemicookedcoatedchickenmeatstoredinvacuumpackagesat4°C:Microbiologicalandsensoryevaluation[J].InnovativeFoodScienceandEmergingTechnologies,2010,11:187-196.SunilMangalassary,InyeeHan,JamesRieck,etal.Effectofcombiningnisinand/orlysozymewithin-packagepasteurizationforcontrolofListeria