(1.东北农业大学应用化学系,黑龙江哈尔滨150030; 2.黑龙江农业工程职业学院)
摘 要:文中简要说明防腐剂具有广阔的应用和发展前景.进一步介绍了一些天然食品防腐剂以及在食品工业中的应用,包 括动物性来源、植物性来源、微生物来源.
关键词:天然防腐剂;食品;抗菌作用
中图分类号:TS202 文献标志码:A 文章编号:1008-7974(2008)12-0039-03
由于食品本身含有大量的水分和丰富的营养成 分,是微生物天然的良好培养基,只要条件适宜,微 生物就会大量繁殖,导致食品腐败变质,据统计,全 世界每年有10~20%的食物损失于各种腐败变质. 腐败变质不仅会使食品丧失营养价值,还会造成食 物中毒,影响人类的身体健康.为延长食品的储藏期 限,人们采用不同手段,使微生物丧失活性、延缓或 阻止其生长,添加食品防腐剂是其中一种便捷有效 经济的食品防腐方法[1].长期以来,在食品工业中习 惯于使用化学合成品作为食品的防腐剂,如苯甲酸、 山梨酸及其盐类和对羟基苯甲酸酯类等,但这些化 学合成的食品防腐剂在使用过程中或多或少地会对 食品的口感产生一定的不良影响.同时,这些防腐剂 在食品加工中的添加量都比较大,容易超标使用而 对人体产生毒副作用.随着社会经济的快速发展,人 们生活水平的不断提高,人们对自身健康和食品的 卫生安全性日趋重视.因此,研发高效、广谱、安全稳 定且便宜的新型防腐剂具有重要的意义.食品防腐 剂的天然化,营养化己成为防腐技术的发展趋势.随 着研究的深入,被认识的天然防腐剂越来越多.根据 来源大致可分为三类:植物源天然防腐剂,动物源天 然防腐剂,微生物源天然防腐剂.
1 植物源天然防腐剂
1. 1 果胶分解物
果胶是一种水溶性天然聚合物,主要存在于柠 檬、橙、柚、柑桔、葡萄等果皮中,或甜菜、苹果等废渣 以及向阳葵托盘和杆中.以酶分解果胶而得到的果 胶分解物对食品有很强的抗菌作用,特别是对大肠 杆菌有显著的抑制增值作用,主要抗菌物质是聚半 乳糖醛酸和半乳糖醛酸,未分解的果胶、聚半乳糖醛 酸和半乳糖醛酸完全没有抗菌作用,果胶的酶分解 产物才有抗菌作用,其抗菌性受pH影响,当pH< 6·0时,其抗菌性强;当pH>6. 0时,其抗菌性低[2]. 目前,国外以果胶分解物为主要成分,配合其他天然 防腐剂,已用于酸菜液,汉堡牛肉饼等食品的防腐.
1. 2 茶多酚
茶多酚(英文名简称TP)是从茶叶中提取的一 种混合物.大量实验表明,茶多酚具有很好的防腐保 鲜作用,茶多酚对枯草杆菌、金黄色葡萄球菌、大肠 杆菌、番茄溃疮、龋齿链球菌以及毛霉菌、青霉菌、赤 霉菌、炭疽病菌、啤酒酵母菌等有抑制作用.而且,茶 多酚摄入人体后对人体有很好的生理效应;能清除 人体内多余的自由基,能改进血管的渗透性能,增强 血管壁弹性,降低血压,防止血糖升高,促进维生素 C的吸收与同化,调节人体内微生物,抑制细菌生 长,还有抗癌防龋、抗机体脂质氧化和抗辐射等作 用.我国已批准将茶多酚做为食品抗氧化剂,并且国 内医药部门以将茶多酚用做某些抗心脑血管疾病治 疗药物的主要成份.
1. 3 琼脂低聚糖
从海藻中提取的琼脂,主要成分是琼脂糖,其酶 分解物即为琼脂低聚糖,其具有较强的抑菌和防止 淀粉回生老化的作用,在浓度达3. 11%,能有效地 减少菌落产生.目前普遍用于挂面、面包和糕点等食品中.
1. 4 银杏叶提取物
银杏树是我国的特产植物之一,其拥有量占世 界总量的70%以上,经研究证明银杏叶的提取物对 食品中的常见微生物(包括一些革兰氏阴性菌和阳性菌)有强烈的抑制作用,研究发现提取物中含有多 种长链酚类物质如白果酸、白果酚及带有不同烃基 侧链的漆树酸等抗菌的主要物质;在相同时间内,浓 度越高,抑菌率也越高,同一浓度作用时间越长,抑 菌率也越高,并且具有热稳定性,可适应较广泛的 pH范围.
1. 5 辛香料提取物
辛料来自于植物的种子、果实、茎叶、树皮、花、 蕾,具有独特的刺激性气味,能够矫正食品的异味、 赋予香气,是一类天然植物性调味品,此外还有着 色、抗氧化、抗菌(防腐)以及生理药理作用.它是天 然防腐剂的重要来源之一,从中筛选出高效、经济的 防腐物质作为天然食品防腐剂,具有广阔的应用前 景.近年来,从生姜、丁香、肉桂、肉豆蔻、山芋菜等香 辛料中提取有效成分,如肉桂和肉豆蔻中的挥发油 以及丁香中所含的丁香油,作为天然防腐剂,既安全 又有效,对多种细菌均有强烈的抑制作用;将香辛料 以精油浸提液的形式添加在西式火腿、香肠、点心等 食品中,不仅起到防腐作用,而且还有增加食品风味 的效果.
1. 6 大蒜素
大蒜是餐桌上的天然防腐剂,大蒜含蒜氨酸,大 蒜辣素和大蒜新素,其中大蒜辣素和大蒜新素是大 蒜中的主要抗菌成份.后者抗细菌的效力为前者的 50%.大蒜辣素的抗茵机理可能是其分子中的氧原 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作用,研究发现大 蒜对多种食物中毒菌和腐败菌有相当强的抗菌 力[3].另外,大蒜对黄曲霉,黑根霉,串珠镰刀霉等几 十种污染食品的真菌有抑制和杀灭作用,其抗菌作 用相当于化学防腐剂苯甲酸和山梨酸,大蒜溶液最 低的抑菌浓度为0. 16% ~0. 32%.是目前发现的具 有抗真菌作用植物中效力最强的一种.
2 动物源天然防腐剂
2. 1 鱼精蛋白
这是一种天然抗菌物质,鱼精蛋白是存在于各 类动物精巢组织中的一种多聚阳离子肽,属于简单 的球形蛋白质[4],具有高效、安全、功能性等特点.它 在中性和碱性介质中显示出很强的抑菌能力,并有 较高的热稳定性,在210℃条件下加热1. 5小时仍具 有活性,同时抑菌范围和食品防腐范围均较广,在浓 度为0. 1%时,对枯草杆菌、芽孢杆菌、干酪乳杆菌、 胚芽乳杆菌、乳酸菌、霉菌、芽孢耐热菌和革兰氏阳 性菌等均有较强的抑制作用,但对革兰氏阴性菌抑 制效果不明显,由于鱼精蛋白是一种小分子肽,因此 有些蛋白酶会分解它,使它的一级结构破坏,从而影 响它的抗菌特性.由于鱼精蛋白能抑制多种食品腐 败菌,而应用于面包、蛋糕、菜肴制品(调理菜)、水 产品、调味料等中.但是生产鱼精蛋白的费用就目前 来说还是比较高,因此,其在食品工业方面的应用虽 然广,但还是不常用,有待于进一步研发改进其生产 工艺以降低其成本,从而得到较广普及.
2. 2 壳聚糖
壳聚糖即脱乙酰甲壳质,又名甲壳素,为黄色或 白色粉末,是由蟹壳虾壳脱乙酰水解提取的一种多 糖类物质.是一种成本较低、安全无毒、无污染、防腐 保鲜效果好的天然防腐剂[5].壳聚糖在自然界含量 丰富,主要来源于节支动物(如虾,蟹等)和软体动 物,由葡萄糖胺单体及N-乙酰基葡萄糖胺单体按 不同比例组成的直链分子,葡萄糖胺单体上带有游 离的氨基,因此壳聚糖带有正电荷,它通过干扰细胞 表面的负电荷,导致细胞物质外泄,使细胞死亡;分 子较短的壳聚糖可以进入细胞内,并与DNA结合和 抑制mRNA的合成来抑制微生物细胞的活动.在浓 度为0. 4%时,对大肠杆菌、枯草杆菌、普通变形杆 菌、金黄色葡萄球菌均有较强的抑制作用.壳聚糖不 溶于水,而溶于醋酸、乳酸等,在应用时,通常将其溶 解于食醋中,由于它对蛋白质能起凝聚作用,所以常 适用于不含蛋白质的酸性食品,如酱菜、腌菜、瓜果 之类.壳聚糖与醋酸铜、己二酸配成的防腐剂抗菌作 用更明显,且不影响食品风味,该配方对大肠杆菌、 腐败菌有很好的抑制作用.
2. 3 蜂胶
蜂胶是蜜蜂从植物的树芽、树皮等部位采集的 树脂,再混以蜜蜂舌腺、蜡腺等腺体的分泌物,经蜜 蜂加工转化而成的一种具有芳香气味的不透明胶状 物质[6].呈黄褐色或灰褐色,味微苦.不溶于水,溶于 乙醇等有机溶剂.研究表明,蜂胶中含有大量活跃的 还原因子,因其较强的抗氧化性,可用作油脂和其他 食品的天然抗氧化剂.蜂胶多酚类化合物具有抑制 和杀灭细菌的作用,主要应用于食品和饲料做防腐 保鲜剂.利用蜂胶黄酮可开发出褐变抑制剂、对虾饲 料添加剂、蜜蜂饲料防腐剂等,可使褐变时间延长4 ~5h,使对虾成活率由30%提高到75%以上.近年 来,研究还发现,蜂胶不仅可用作食品天然添加剂, 改善食品的口味和色泽,而且具有较强的医疗保健价 值,用作食品功能增强剂,增强食品的营养保键作用, 在实际应用中用于“纯天然王浆口服液”的生产.
3 微生物源天然防腐剂
3. 1 溶菌酶
溶菌酶是一种碱性蛋白,又称胞壁质酶或N-乙酰胞壁质聚糖水解酶,其纯品为白色或微黄色结 晶体或无定型粉末,无嗅,味甜,易溶于水,不溶于丙 酮、乙醚,化学性质稳定,在干燥条件下可在室温下 长期保存.广泛存在于哺乳动物的汁液、乳液、禽类 的蛋白和部分植物、微生物体内.一般蛋白质含溶菌 酶3%左右,所以可从蛋白质中提取.溶菌酶是一种 无毒蛋白质、对人体无害、安全性高,在pH值为6~ 7时,温度在50℃条件下,溶菌酶对革兰氏阳性细 菌、枯草杆菌、芽孢杆菌、好气性孢子形成菌、地衣型 芽孢杆菌等,有较强的溶菌作用[7].由于食品中的羟 基和酸会影响溶菌酶的活性,因此它一般与酒、植 酸、甘氨酸等物质配合使用,广泛应用于低度酒、香 肠、奶油、糕点、面条、饮料、干酪等食品的防腐保鲜 和优质饲料的防霉.近年来溶菌酶已成为基因工程 及细胞工程必不可少的工具酶.随着生物工程的发 展,提取溶菌酶具有更加重要的战略意义.
3. 2 纳他霉素
纳他霉素(Natamycin)也称游链霉素(Pimari- cin),商品名称为霉克,是由纳塔尔链霉菌产生的一 种多烯烃大环内酯化合物.是一种白色至乳白色的 几乎无臭无味的结晶性粉末.纳他霉素能有效抑制 和杀死霉菌、酵母、丝状真菌,但对细菌、病毒以及其 他微生物没有活性.纳他霉素大多用于葡萄酒、果酒 的生产中,用来抑制酵母生长.该抗菌素与其它抗菌 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.由于纳他霉素难 溶于水以及多种有机溶剂,可用其对食品表面进行 处理以增加食品的保质期,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 成为30多个国家广泛使用的一种天然生物性食品 防腐剂和抗菌添加剂.
3. 3 聚赖氨酸
聚赖氨酸,由链霉菌属的生产菌产生的代谢产 物,经分离提纯而获得的发酵物,是一种广谱性防腐 剂,主要优点表现为:在中性和酸性范围内抑菌效果 良好;对革兰氏阳性菌和阴性菌、真菌都有显著作 用;对耐热性较强的芽孢杆菌和厌乙梭菌有抑制作 用;热稳定性良好等.聚赖氨酸制剂已广泛应用到食 品加工业的各个领域,如用于盒饭和方便菜肴、面包 点心、奶制品、冷藏食品和袋装食品等方面都得到了 很好的防腐保鲜效果.
4 存在问题
近些年,虽然在国际国内科研单位的积极努力 下,已开发出不少的天然食品防腐剂,并且其中部分 防腐剂已投放市场,但目前使用的天然食品防腐剂 大部分都是粗制品.确切的说目前我们对天然防腐 剂的研究和认识还处在初级阶段,当前投放市场的 部分天然防腐剂中到底是何种物质起作用还不甚清 楚,更谈不上分离出纯品进行毒理学评价.另外,对 其作用机理、抗菌谱和可应用的范围等研究的也不 够深入.部分现已开发的天然防腐剂普遍存在抗菌 谱较窄的缺点,仅使用某一种达不到理想的抑菌效 果,而且同化学防腐剂相比存在抑菌浓度较高、用量 大和价格贵以及成本高等不利因素,以上都是制约 天然防腐剂开发利用进程的主要因素.进一步大力 开发安全、高效、经济的天然食品防腐剂仍是今后科 研工作者工作的重点和难点.
参考文献:
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[7]赵志军,袁玉超.天然食品防腐剂的应用[J].肉类工业, 2003(9): 46-47.
