納他霉素水溶液生物穩(wěn)定性研究

高玉榮，王雪平，劉 洋

(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江 大慶 163319)

納他霉素水溶液生物穩(wěn)定性研究

高玉榮，王雪平，劉 洋

(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江 大慶 163319)

為更好地在食品中應(yīng)用納他霉素，研究溫度、光照、pH值和無(wú)機(jī)鹽對(duì)納他霉素水溶液生物穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明：在不超過(guò)100℃時(shí)，納他霉素水溶液具有較強(qiáng)的生物穩(wěn)定性，但經(jīng)121℃處理，生物穩(wěn)定性顯著降低，在121℃條件下熱處理15min后，抑菌活性殘留率為62.15%，處理30min后完全失活。納他霉素水溶液對(duì)紫外照射非常敏感，90min后完全失活；對(duì)日光燈照射比較敏感，10d后完全失活。在pH4～8之間，納他霉素水溶液比較穩(wěn)定。NaCl、MgSO4和CuSO4對(duì)納他霉素水溶液的生物穩(wěn)定性影響不顯著(P＞0.05)，而FeCl3和MnSO4對(duì)其生物穩(wěn)定性影響顯著(P＜0.05)。

納他霉素；水溶液；生物穩(wěn)定性；環(huán)境條件；無(wú)機(jī)鹽

納他霉素是一種多烯烴大環(huán)內(nèi)酯類的抗真菌物質(zhì)[1]。納他霉素很難被人畜的消化道吸收，目前研究表明它對(duì)人畜無(wú)致癌、致畸和致敏等有害作用[2]。美國(guó)食品藥品管理局和我國(guó)衛(wèi)生部分別于1982年和1997年正式批準(zhǔn)納他霉素可在食品中作為安全的生物防腐劑進(jìn)行應(yīng)用[3-4]。

在食品中使用納他霉素，能有效地抑制和殺死霉菌和酵母菌，不僅可以解決由真菌引起的食品腐敗問題，還能減少真菌毒素對(duì)人類的危害，提高食品的安全性[5]。納他霉素在食品中的使用劑量低，抑菌效率高。

為了更好地在食品中應(yīng)用納他霉素，本實(shí)驗(yàn)以抑菌活性殘留率為指標(biāo)，研究食品加工及貯存過(guò)程中溫度、光照、pH值和無(wú)機(jī)鹽對(duì)納他霉素水溶液生物穩(wěn)定性的影響，以期為納他霉素在食品中的應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與培養(yǎng)基

葡萄酒酵母為黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院保藏菌種。

納他霉素(純度50%) 上海奇泓生物科技有限公司。

指示菌上層培養(yǎng)基(YEPD)：葡萄糖20g/L、蛋白胨20g/L、酵母粉10g/L、瓊脂粉8g/L[6]。

指示菌下層培養(yǎng)基：瓊脂15g/L，其余成分同指示菌上層培養(yǎng)基。

1.2 方法

1.2.1 納他霉素水溶液適宜質(zhì)量濃度的確定

準(zhǔn)確稱取納他霉素樣品0.004g(50%納他霉素純品)，將其配制成0、10、20、30、40、50、60mg/L的納他霉素水溶液。測(cè)定不同質(zhì)量濃度納他霉素水溶液的抑菌圈直徑，選擇適宜質(zhì)量濃度的納他霉素水溶液作為生物穩(wěn)定性測(cè)定的初始質(zhì)量濃度。

1.2.2 熱處理對(duì)納他霉素水溶液生物穩(wěn)定性的影響

將適宜質(zhì)量濃度的納他霉素水溶液分別置于60、80、100℃條件下處理30min和60min，121℃處理15min和30min，以未處理的納他霉素水溶液為空白對(duì)照，測(cè)定抑菌活性殘留率。

1.2.3 紫外照射對(duì)納他霉素水溶液生物穩(wěn)定性的影響

吸取適宜質(zhì)量濃度的納他霉素水溶液5mL，置于無(wú)菌平皿中進(jìn)行紫外照射處理(25W，30cm)，時(shí)間分別為0、15、30、45、60、75、90min，以不處理的樣品為空白對(duì)照，測(cè)定抑菌活性殘留率。

1.2.4 日光燈照射對(duì)納他霉素水溶液生物穩(wěn)定性的影響

吸取適宜質(zhì)量濃度的納他霉素水溶液5mL，置于無(wú)菌平皿中進(jìn)行日光燈照射處理(10W，30cm)，時(shí)間分別為0、2、4、6、8、1 0 d，以不處理的樣品為空白對(duì)照，測(cè)定抑菌活性殘留率。

1.2.5 pH值對(duì)納他霉素水溶液生物穩(wěn)定性的影響

將適宜質(zhì)量濃度的納他霉素水溶液，分別調(diào)pH值為2、3、4、5、6、7、8、9、1 0，靜置1 h，將pH值調(diào)回7，以不處理的樣品為空白對(duì)照，測(cè)定抑菌活性殘留率。

1.2.6 無(wú)機(jī)鹽對(duì)納他霉素水溶液生物穩(wěn)定性的影響

將適宜質(zhì)量濃度的納他霉素水溶液，加入無(wú)機(jī)鹽分別配成 0、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30mol/L的 NaCl、FeCl3、MgSO4、MnSO4和 CuSO4溶液，放置1h后，以加入相同體積蒸餾水的納他霉素水溶液為空白對(duì)照，測(cè)定抑菌活性殘留率。

將指示菌斜面菌體接種于裝有YEPD液體培養(yǎng)基的三角瓶中，30℃、120r/min培養(yǎng)18h。將指示菌下層培養(yǎng)基融化后，倒入無(wú)菌平皿中，冷卻后擺放滅菌的牛津杯。將5mL融化并冷卻到45～50℃的上層培養(yǎng)基中加入50μL指示菌培養(yǎng)液混勻，立即傾注于下層培養(yǎng)基上。冷卻后拔出牛津杯。在孔中加入50μL樣品，30℃恒溫培養(yǎng)18～24h，用游標(biāo)卡尺測(cè)量抑菌圈直徑[7]。

1.2.8 抑菌活性殘留率的計(jì)算

式中：r0為未經(jīng)處理的納他霉素抑菌圈直徑/mm；rx為處理后的納他霉素抑菌圈直徑/mm；7.80為牛津杯的直徑/mm。

2 結(jié)果與分析

2.1 納他霉素水溶液適宜質(zhì)量濃度的確定

資料報(bào)道納他霉素在水溶液中的溶解度為3 0～100mg/L[8]，為了選擇適宜的質(zhì)量濃度來(lái)進(jìn)行納他霉素生物穩(wěn)定性的研究，在0～60mg/L的范圍內(nèi)檢測(cè)了不同質(zhì)量濃度納他霉素水溶液的抑菌圈直徑，結(jié)果見表1。

表1 不同質(zhì)量濃度納他霉素水溶液的抑菌圈直徑Table 1 Inhibition effect of natamycin solution with various concentrations on bacteria

由表1可以看出，當(dāng)納他霉素水溶液的質(zhì)量濃度為60mg/L時(shí)，抑菌圈直徑為22.71mm。抑菌圈清晰且大小適中，因此選擇60mg/L的納他霉素水溶液作為研究納他霉素水溶液生物穩(wěn)定性的起始質(zhì)量濃度。

2.2 熱處理對(duì)納他霉素水溶液生物穩(wěn)定性的影響

圖1 熱處理對(duì)納他霉素水溶液生物穩(wěn)定性的影響Fig.1 Effect of heating treatment on biological stability of natamycin solution

由圖1可以看出，納他霉素水溶液經(jīng)60℃和80℃熱處理30min和60min后，抑菌活性沒有損失(抑菌活性殘留率為100%)；經(jīng)100℃處理30min后，抑菌活性沒有損失，100℃處理60min后，抑菌活性殘留率為94.07%。121℃處理15min后，抑菌活性殘留率為62.15%，但處理30min后，抑菌活性殘留率為0。因此在不超過(guò)100℃的條件下處理，納他霉素具有很強(qiáng)的生物穩(wěn)定性，而121℃條件下進(jìn)行熱處理納他霉素抑菌活性損失較大。

股骨頸骨折手術(shù)治療后,深靜脈血栓形成率比較高,是一種常見的股骨頸骨折術(shù)后并發(fā)癥。深靜脈血栓形成對(duì)股骨頸骨折手術(shù)治療效果會(huì)產(chǎn)生十分重要的影響,容易降低手術(shù)治療的有效性,從而降低患者的生活質(zhì)量[3]。通過(guò)有效的護(hù)理管理措施,對(duì)深靜脈血栓的形成可以起到一定的預(yù)防性作用,降低其發(fā)生率[4]。

2.3 紫外照射對(duì)納他霉素水溶液生物穩(wěn)定性的影響

圖2 紫外照射對(duì)納他霉素水溶液生物穩(wěn)定性的影響Fig.2 Effect of ultraviolet radiation on biological stability of natamycin solution

由圖2可以看出，納他霉素水溶液對(duì)紫外光照射非常敏感，照射15min后，抑菌活性殘留率僅為44.74%，照射45min后，抑菌活性殘留率僅為24.67%，照射75min后，抑菌活性殘留率僅為8.89%，照射90min后則完全失去抑菌活性。這是由于納他霉素在紫外光下分解失去其中的四烯結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的。因此加入納他霉素水溶液的食品應(yīng)避免紫外光照射。

2.4 日光燈照射對(duì)納他霉素水溶液生物穩(wěn)定性的影響

圖3 日光燈照射對(duì)納他霉素水溶液生物穩(wěn)定性的影響Fig.3 Effect of fluorescent light illumination on biological stability of natamycin solution

由圖3可以看出，日光燈照射對(duì)納他霉素水溶液的生物穩(wěn)定性也有較大的影響，短時(shí)間照射影響較小，照射2d，抑菌活性殘留率為90.52%，照射4d，抑菌活性殘留率為81.85%，但照射6d后，抑菌活性損失較大，抑菌活性殘留率為51.78%，照射8d后，抑菌活性殘留率小于10%，照射10d后，納他霉素水溶液完全失去抑菌活性。這是由于在納他霉素的分子結(jié)構(gòu)中，含有共軛不飽和的碳雙鍵，容易自氧化，光照在一定程度上促進(jìn)了這種氧化作用，因此加入納他霉素水溶液的食品應(yīng)避光保存。

2.5 pH值對(duì)納他霉素水溶液生物穩(wěn)定性的影響

由圖4可見，當(dāng)溶液中的pH＜4和pH＞8時(shí)，pH值對(duì)納他霉素的生物穩(wěn)定性影響很大，這主要也是由于在納他霉素的分子結(jié)構(gòu)中，含有共軛不飽和的碳雙鍵，強(qiáng)酸性和強(qiáng)堿性易使其降解。在pH4～8的范圍內(nèi)，納他霉素水溶液的抑菌活性殘留率較高(大于80%)。大多數(shù)食品的pH值范圍在4～7之間[9]，因而在大多數(shù)食品的pH值范圍內(nèi)，納他霉素水溶液具有生物穩(wěn)定性。

圖4 pH值對(duì)納他霉素水溶液生物穩(wěn)定性的影響Fig.4 Effect of pH on biological stability of natamycin solution

2.6 無(wú)機(jī)鹽對(duì)納他霉素水溶液生物穩(wěn)定性的影響

將60mg/L的納他霉素水溶液，加入無(wú)機(jī)鹽分別配成一定濃度的NaCl、FeCl3、MgSO4、MnSO4和CuSO4溶液，放置1h后，用雙層平板法檢測(cè)其抑菌圈直徑，采用SAS9.0進(jìn)行顯著性分析，結(jié)果見表2。

表2 無(wú)機(jī)鹽對(duì)納他霉素水溶液抑菌圈直徑的影響Table 2 Effect of metal ion on inhibition activity of natamycin solution to bacteria mm

由表2可以看出，無(wú)機(jī)鹽濃度為0～0.3mol/L作用1h后，F(xiàn)eCl3和MnSO4對(duì)納他霉素水溶液的生物穩(wěn)定性有顯著的影響(P＜0.05)，NaCl、MgSO4和CuSO4對(duì)納他霉素水溶液的生物穩(wěn)定性影響不顯著。

圖5 FeCl3和MnSO4對(duì)納他霉素水溶液生物穩(wěn)定性的影響Fig.5 Effect of FeCl3 and MnSO4 on biological stability of natamycin solution

由圖5可以看出，F(xiàn)eCl3對(duì)納他霉素水溶液生物穩(wěn)定性的影響大于MnSO4，當(dāng)濃度為0.3mol/L時(shí)，僅殘留37.51%的抑菌活性，而MnSO4作用后可殘留有75.67%的抑菌活性。

3 結(jié) 論

3.1 納他霉素水溶液在食品的殺菌溫度范圍(≤100℃)和pH值范圍內(nèi)(pH4～7)，具有較強(qiáng)的生物穩(wěn)定性。

3.2 納他霉素水溶液對(duì)紫外照射非常敏感，對(duì)日光燈照射比較敏感，因此加入納他霉素水溶液的食品應(yīng)避光保存。

3.3 NaCl、MgSO4和CuSO4對(duì)納他霉素水溶液的生物穩(wěn)定性影響不顯著，而FeCl3和MnSO4對(duì)其生物穩(wěn)定性的影響顯著。因此在應(yīng)用過(guò)程中還應(yīng)考慮食品中的無(wú)機(jī)鹽對(duì)納他霉素水溶液生物穩(wěn)定性的影響。

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Biological Stability of Natamycin Solution

GAO Yu-rong，WANG Xue-ping，LIU Yang
(College of Food Science, Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319, China)

In order to better apply natamycin in food, effects of temperature, illumination, pH and inorganic salts on biological stability of natamycin solution were investigated. Results showed that natamycin solution at less than 100 ℃ exhibited strong biological stability. However, the heating treatment at 121 ℃ could result in the reduction of biological stability of natamycin solution. The inhibition activity of natamycin solution to bacteria was decreased to 62.15% while treated at 121 ℃ for 15 min and natamycin solution was completely inactivated after the treatment at 121 ℃ for 30 min. Natamycin solution was also sensitive to ultraviolet radiation and could be inactivated after UV treatment for 90 min. Moreover, fluorescent light radiation could also result in inactivation of natamycin solution to some extent and the complete inactivation of natamycin solution was observed under fluorescent light illumination for 10 days. Natamycin solution revealed relatively stable in the range of pH 4－8. No obvious effect of NaCl, MgSO4 and CuSO4 on biological stability of natamycin solution was observed, but FeCl3 and MgSO4 exhibited a significant effect on biological stability of natamycin solution.

natamycin；solution；biological stability；environment condition；inorganic salt

Q939.92

A

1002-6630(2010)09-0041-04

2009-08-28

黑龍江省科技廳科學(xué)研究基金資助項(xiàng)目(GA07B401)

高玉榮(1970—)，女，教授，博士，研究方向?yàn)槲⑸锱c發(fā)酵工程。E-mail：yurongg@163.com