納他霉素和乳酸鏈球菌素復(fù)配在食品中的應(yīng)用

馮林慧，李迎秋

(齊魯工業(yè)大學(xué)(山東省科學(xué)院) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，濟南 250353)

為了避免由化學(xué)防腐劑引起的食品安全問題，需要開發(fā)和利用天然防腐劑從而延長食品的保質(zhì)期。納他霉素和乳酸鏈球菌素的復(fù)配可以同時抑制真菌和細(xì)菌的生長，延長食品的貨架期，在食品工業(yè)中具有很高的研究價值。

納他霉素，簡稱Natamycin，主要是由納塔爾鏈霉菌和褐黃孢鏈霉菌等鏈霉菌發(fā)酵得到的一種多烯大環(huán)內(nèi)酯類抗菌劑；通常以烯醇式結(jié)構(gòu)存在，是一種無臭無味的結(jié)晶粉末。納他霉素能夠有效抑制和殺死酵母菌和霉菌，抑制食品腐敗以及真菌毒素給人體帶來的損害。乳酸鏈球菌素，簡稱Nisin，是由乳酸鏈球菌在代謝過程中產(chǎn)生的具有殺菌作用的多肽物質(zhì)，其由34個氨基酸殘基組成，是一種高效且無毒副作用的天然防腐劑。乳酸鏈球菌素的抗菌譜較窄，只能夠有效抑制由細(xì)菌引起的食品腐敗。

1 納他霉素的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

1.1 結(jié)構(gòu)

納他霉素的分子式C33H47NO13，相對分子量為665.73，是具有一定活性的環(huán)狀四烯化合物。它存在2種典型的分子構(gòu)型：烯醇式和酮式結(jié)構(gòu)，其中以烯醇式結(jié)構(gòu)為主。

圖1 納他霉素分子結(jié)構(gòu)式Fig.1 The molecular structural formula of natamycin

1.2 性質(zhì)

1.2.1 理化性質(zhì)

納他霉素是一種兩性物質(zhì)，分子中有1個酸性基團和1個堿性基團，幾乎不溶于水和大部分有機溶劑，較易溶于冰醋酸和二甲基亞砜等稀酸稀堿溶液。由于環(huán)狀的分子結(jié)構(gòu)，納他霉素的穩(wěn)定性受光照、溫度、重金屬、pH等因素影響[1]。在使用時應(yīng)保持pH在4～7范圍內(nèi)，同時避免高溫和光照。

1.2.2 抑菌機理

納他霉素是一種專一且高效的抗真菌劑，幾乎對所有的酵母菌、霉菌都有很好的抑制效果。納他霉素的抑菌機理是其與細(xì)胞膜上的麥角固醇結(jié)合，形成復(fù)合體從而改變細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和滲透性，引起胞內(nèi)電解質(zhì)、氨基酸等物質(zhì)泄漏[2]，進(jìn)一步使細(xì)胞死亡。李東等[3]研究表明，納他霉素對曲霉菌的最小抑制濃度為0.63 mg/kg，對黑曲霉菌的最小抑制濃度為1.80 mg/kg，對島狀青霉菌的最小抑制濃度為1.10 mg/kg。張旋等[4]研究表明，納他霉素對真菌具有顯著的抑制能力，最小抑菌濃度大致為1 mg/L。

2 乳酸鏈球菌素的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

2.1 結(jié)構(gòu)

乳酸鏈球菌素分子式為C143H228N42O37S7，相對分子量為3510，是由34個氨基酸組成的高分子多肽[5]。乳酸鏈球菌素有6種類型，分別是A、B、C、D、E、Z，其中又以研究Nisin A和 Nisin Z為主[6]。 Kyung Yuk Ko等[7]利用液質(zhì)聯(lián)用法研究2種常用的乳酸鏈球菌素，結(jié)果表明Nisin Z的溶解度和穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于Nisin A。

圖2 乳酸鏈球菌素分子結(jié)構(gòu)Fig.2 The molecular structural formula of nisin

2.2 性質(zhì)

2.2.1 理化性質(zhì)

乳酸鏈球菌素在酸性條件下非常穩(wěn)定，尤其當(dāng)pH<2.0時可耐受121 ℃滅菌而不失活；當(dāng)pH在中性和堿性時，滅菌后乳酸鏈球菌素活力基本喪失。pH與乳酸鏈球菌素的溶解度也密切相關(guān)，隨著pH的下降，其溶解度增加。

2.2.2 抑菌機理

乳酸鏈球菌素對大多數(shù)革蘭氏陽性菌的抑菌效果很好[8]，特別是對金黃色葡萄球菌、芽孢桿菌作用明顯。其可以作用于細(xì)菌細(xì)胞膜，形成孔狀結(jié)構(gòu)，打破細(xì)胞內(nèi)外平衡，導(dǎo)致細(xì)胞死亡；也可以抑制肽聚糖的合成，使細(xì)胞壁合成受阻，從而抑制細(xì)胞生長[9]。姜愛麗等[10]研究表明當(dāng)pH在酸性時，乳酸鏈球菌素濃度高于10 μg/mL，對單增李斯特菌有一定的抑菌效果。

3 納他霉素和乳酸鏈球菌素的制備

3.1 納他霉素的制備

納他霉素的制備方法見表1。

表1 不同方法制備納他霉素Table 1 Different methods for preparation of natamycin

3.2 乳酸鏈球菌素的制備

乳酸鏈球菌素的制備方法見表2。

表2 不同方法制備乳酸鏈球菌素Table 2 Different methods for preparation of nisin

4 在食品工業(yè)中的應(yīng)用

4.1 在低鹽醬菜中的應(yīng)用

醬菜通過鹽的高滲作用來達(dá)到長期儲存的目的，然而高鹽食品容易引發(fā)多種疾病，因此低鹽生活逐漸成為人們的追求。防腐劑的使用可以代替鹽達(dá)到抑菌效果。易建華等[11]發(fā)現(xiàn)乳酸鏈球菌素和納他霉素復(fù)合防腐劑對低鹽醬菜的抑菌能力最佳。乳酸鏈球菌素與納他霉素復(fù)合防腐劑在3個月內(nèi)對醬菜酸度和感官影響很小，且抑菌效果非常好。

4.2 在蛋黃月餅中的應(yīng)用

蛋黃月餅符合焙烤食品高油、高糖的特點，且餡料營養(yǎng)豐富，很容易發(fā)生氧化和霉變。目前，化學(xué)防腐劑廣泛應(yīng)用于蛋黃月餅防腐，有害于人體健康。顧佳瑩等[12]研究發(fā)現(xiàn)，將蛋黃餡中添加15 g/kg的乳酸鏈球菌素和100 mg/kg的納他霉素復(fù)配溶液可達(dá)到內(nèi)部防腐的目的，且用300 mg/kg的納他霉素溶液噴灑蛋黃月餅表皮能達(dá)到外部防腐的目的。

4.3 在肉制品中的應(yīng)用

肉制品中含有豐富水分，使得肉制品在運輸和儲藏過程中成為微生物生長的溫床。利用防腐劑抑制腐敗微生物的生長，是肉類工業(yè)常用的方法之一。李清秀等[13]將乳酸鏈球菌素和納他霉素復(fù)配應(yīng)用于雞肉中，很好地抑制了雞肉中腐敗微生物的生長，且對雞肉的口感無影響。

4.4 在醬油防霉中的應(yīng)用

醬油是常用的調(diào)味品，防腐劑的使用可以延長醬油的貨架期。山梨酸鉀、苯甲酸鈉等化學(xué)防腐劑對人體有致畸、誘癌性，因此尋找天然高效的防腐劑在醬油生產(chǎn)中尤為重要。丁培峰等[14]通過實驗研究了納他霉素、乳酸鏈球菌素和茶多酚在醬油防腐中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)單一的防腐劑不能起到良好的抑菌效果，而3種防腐劑按比例復(fù)配，可以使醬油貨架期達(dá)到1年。

4.5 在方便面料包中的應(yīng)用

目前對于方便面面餅的防腐研究大有成效，然而對于方便面料包的防腐研究非常少見?；瘜W(xué)防腐劑山梨酸鉀常常被用作料包中的防腐，但因其對人體有害，急需研發(fā)天然防腐劑添加到料包中。張玉鑫研究表明乳酸鏈球菌素與納他霉素的比例為0.02∶0.0065時，其抑菌效果與山梨酸鉀相當(dāng)，可有效地抑制方便面料包中的腐敗菌生長。

5 展望

隨著人們生活水平的提高，天然防腐劑的應(yīng)用受到廣泛的關(guān)注。復(fù)配使用不同防腐機理的防腐劑可以減少成本，達(dá)到更好的防腐效果。我國目前對納他霉素和乳酸鏈球菌素的制備、分離、發(fā)酵等方面需要深入研究，提高其產(chǎn)量和純度，廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中。