细菌素及其在食品应用中的研究进展
摘 要:细菌素是细菌产生的抗细菌蛋白质,杀死或抑制其他细菌的生长。本文就细菌的分类、细菌素与抗菌素的区别以及在食品中的应用等方面进行了综述。
关键词:细菌素;食品;应用
Research Development of Bacteriocins and Its Applications
in Food
Abstract: Bacteriocins are antibacterial proteins produced by bacteria that kill or inhibit the growth of other bacteria. This review article focuses on classification and antibacterial mechanism of bacteriocins, and differences from antibiotics. This article also gives an overview of its applications in food.
Key words: Bacteriocins; Food; Application
随着经济的快速发展和人们生活水平的不断提高,人们对自身健康和食品安全也越来越重视,由于一些化学防腐剂具有危害性,所以寻找安全的天然食品防腐剂是食品工业发展的首要问题之一。自乳酸链球菌素成功地用于食品保鲜以来,细菌素被认为是安全的天然食品防腐剂[1] ,人们对细菌素的研究也越来越重视。
1 细菌素
细菌素(bacteriocin)是某些细菌产生的具有抗菌活性的多肽、蛋白质或蛋白质复合物,某些细菌通过核糖体机制产生的一类具有抑菌生物活性的蛋白质。李斯特菌是一种能够引发李氏杆菌病的食源性致病菌,这种疾病具有较高的致死率。此外,该细菌具有在压力条件下生存的能力。Kaewklom S 等[2]描述和评价了从泰式虾酱中分离出的解淀粉芽孢杆菌株SP-1-13LM 所产生的抗李斯特细菌素的有效性。发现从菌株SP-1-13LM 部分纯化的细菌素表现出广泛的抑制性,包括
单增李斯特菌,沙门氏菌和志贺氏菌。
大多数细菌素只对亲缘关系较近的细菌有毒害作用,研究发现抑菌范围为相
同的微生物种属(窄谱)或不同微生物种属(宽谱)[3],而产生菌对其产生的细菌素具自身免疫性。
1.1细菌素的分类
目前已发现并正被广泛研究的细菌素有乳酸链球菌素(Nisin )、乳球菌素
(L .actococcin )、片球菌素(Pediocin )、明串珠菌素(Canonic )等几十种。通常根据化学结构、稳定性和分子量大小将细菌素分为四类[4]:第一类是羊毛硫抗生素(lantibiotics ),第二类是小分子热稳定的非修饰肽(SHSP ),第三类为热不稳定性大分子蛋白质(LHLP ),第四类是蛋白复合体。其中,第一、二类作为防腐剂研究得较多,应用最广的是第一类中的Nisin 。
1.2 细菌素的抑菌原理
首先细菌素非特异性地吸附到细胞表面,然后与细胞特异受体结合。细菌素
能否与细胞特异结合,主要取决于细胞壁和质膜的结构,虽然细菌素的识别受体只是质膜脂质体,但由于膜蛋白可以影响到脂质体的组合,所以细菌素对细胞的敏感性由整个胞质膜决定。同时细菌素的特异性还与其自身的特性有关。然后,细菌素嵌入到质膜内部,并开始聚集形成寡聚体结构,最终在质膜上形成疏水性膜孔。研究表明,亲水膜孔的大小与细菌素的浓度有关,浓度越大,孔径越大;这些膜孔释放了细胞内部大量的离子和小分子,使质膜的质子动势(PMF )失去平衡,此时细胞需要消耗大量的ATP 去维持这个平衡,这个无效的循环最终导致细胞没有足够的ATP 去维持其自身正常的生理活动而死亡。尽管细菌素在质膜上的成孔机理不尽相同,但细菌素的抗菌模式都是一样的,即通过形成膜孔。 2 细菌素与抗生素的区别
从法律的角度考虑,区分细菌素和抗生素是重要的,因为抗生素在食品中的
出现通常是被禁止的。例如,在丹麦,用于生产食品添加剂的细菌必须不产生毒素或抗生素。细菌素可以作为部分纯化或纯化的浓缩物来添加,但是需要从立法的角度来得到批准以作为防腐剂。到目前为止,乳酸链球菌素和片球菌素的PA-1被许可用作食品防腐剂[5]。
细菌素与抗生素都是由微生物产生,用量都很小,都具有一定的抗菌谱,能
较强地抑制甚至杀死其他微生物。但是细菌素和抗生素是有区别的。抗生素是某些微生物通过酶促反应将初级代谢物转变为结构性的次级代谢物。而Nisin 等细菌素则需要通过核糖体来合成,是真正的蛋白质类物质。细菌素与抗生素的根本差别是:大部分细菌素只对近缘关系的细菌有损害作用,而且无毒、无副作用、无残留、无抗药性,同时也不污染环境。因此,细菌素的使用,可以部分减少甚至取代抗生素的使用[6]。
3 细菌素在食品基体中的应用方式
食品中细菌素的来源可以分为易地来源与原位来源。前者指加入产细菌素菌
株,其在食品中生长的过程中产生细菌素;同理,后者指直接向食品中添加细菌素制剂。从食品级底物(乳或乳清)中培养的产细菌素菌株中获得的易地细菌素可以直接加入食品中。从肉汤培养基中培养出的部分纯化或浓缩的易地细菌素,可固定在载体上应用。载体作为浓缩的细菌素分子的储蓄池和扩散体源源不断地向食品基体供给细菌素。载体还可能保护细菌素免于和食品中的成分相互作用而失活。此外,只在食品表面上用细菌素(与在整个食品机体都用相比),需要量少,可以降低加工成本。
近年来在固定化细菌素方面较先进的应用是在抗菌包装上。用含有32Y 的
固定化细菌素的聚乙烯膜包装无骨猪排和绞牛肉以及香肠, 储藏时可以减少产单核增生细胞的菌群数量。同样,含有Nisin 的赛璐玢包膜可以减少8℃存放的新鲜小牛肉中好氧菌的数量。用Nisin 处理过的活性膜包装生牛乳与巴氏灭菌乳都可以起到减少菌群的作用[7]。因此用含有细菌素的抗菌膜包装食品,可以提高食品的质量、食用安全性以及延长货架期。产细菌素的菌株可直接作为发酵剂、发酵剂佐剂,也可以作为生物保护剂(尤其在非发酵类食品中)。产细菌素菌株作为发酵剂时能实现发酵工艺的最佳状态同时还能产生足够的细菌素用来防腐。
在某些情况下,细菌素产物能增强发酵菌株的培植能力,提高竞争力和稳定性。
另外,细菌素与其他栅栏因子的组合使用也可以达到很好的保鲜效果。当多
种抗菌因子共同用来杀死微生物,观察到可以大大减少其数量后,栅栏技术的概念就在食品工业中开始应用了。近年来细菌素作为栅栏技术应用的一部分,引起了很大的关注,其中已经发现了超过60多种的栅栏技术,并且能够提高食品的稳定性和质量。
4 细菌素在食品中的应用
在全世界50 多个国家和地区广泛应用Nisin 作为食品防腐剂。虽然许多国家对其添加数量和所应用食品的范围有所不同,但有不少国家, 如英国、法国、澳大利亚等国对其添加数量则不作任何限制。我国卫生部颁发的GB2760-86 规定,Nisin 在罐装食品、植物蛋白食品最大使用量为0.2g/kg,乳制品、肉制品最大使用量为0.5g/kg,一般参考用量为0.1~0.2g/kg,是食品工业普遍使用的一种天然生物防腐剂。
4.1 在乳制品中的应用、
乳及乳制品属于营养价值高、成分丰富而完善的大众化食品, 极容易腐败变质。采用自然安全的防腐剂来延长它们的货架期,可以显著提高乳及其制品的质量和安全性。乳酸菌发挥抑菌作用的一个重要的代谢物质就是细菌素[8],Nisin 已成功应用于硬质干酪、巴氏灭菌干酪、巴氏灭菌奶、罐装浓缩牛奶、高温灭菌奶、高温处理风味奶、酸奶、乳制甜点等制品中。尚楠等[9]通过添加不同数量的双歧杆菌,利用其产生的少量细菌素延长凝固型酸奶的保质期。在干酪的加工过程中Nisin 是最有效的保护剂,干酪原料经80~100℃巴氏消毒后,梭菌芽孢仍能存活,乳酪中的微生物为丁酸梭菌,酪丁酸梭菌,生孢梭菌,尤其是肉毒梭菌在加工的乳酪中产生毒素。
4.2 肉制品
肉类产品容易引起病原体生长,微生物种类很多,随肉制品加工过程而生长繁殖。常采用冷冻和添加化学防腐剂的方法进行保藏。使用细菌素的肉制品有西式火腿、熏猪肉咸猪肉、香肠、酱牛肉、真空包装的新鲜牛肉、澳式烤肉、禽肉制品等。
李清秀等[10]的研究表明,乳酸链球菌素和纳他霉素复配对鸡肉进行保鲜研究具有较好的效果,且质量浓度为40mg/L 的Nisin 和500mg/L 的纳他霉素的效果更加显著。也有研究者认为Nisin 在肉制品中应用没有效果,原因是Nisin 能与肉中的脂类成分发生作用而使Nisin 的分布不均匀。因Nisin 在肉制品中应用的局限性,现在集中研究其他的细菌素,主要是乳酸片球菌产生的pediocin ,pediocin 能抑制单核细胞增多症李斯特菌和弯曲乳杆菌的生长,单核增生李斯特菌是肉制品广泛存在的腐败菌。
植物乳杆菌素可作为发酵的副产物存在于肉制品、乳制品等发酵食品中。植物乳杆菌在发酵香肠的生产中心占有主导地位,在香肠发酵过程中,添加的植物乳杆菌始终处于优势菌状态,保证了产品的安全性,延长了保藏期。与自然发酵的香肠相比,由于植物乳杆菌能降解蛋白质和脂肪,使氨基态氮和游离脂肪酸的含量升高,亚硝酸盐含量也明显降低[11],从而提高了产品的质量。
4.3 在蔬菜制品中的应用
饶瑜等[12]介绍了最新的产细菌素乳酸菌(LAB )在蔬菜发酵制品中的应用,通过将产细菌素乳酸菌作为发酵菌剂(starter culture )、保护菌剂(protective culture )或共培养菌剂(co-culture )运用到蔬菜的发酵制作中,以稳定蔬菜发酵过程中微生物体系,控制腐败和病原菌的存活和生长[13]。
韩国泡菜(Kimchi )是一种典型的蔬菜发酵加工品,是朝鲜族饮食生活中最重要副食之一,同样在中国也很受欢迎。Chang 等[14]从韩国泡菜中筛选到了产细菌素kimchicin G17 的柠檬明串珠菌G17(Leuconostoccitreum G17)该细菌素具有热稳定和pH 稳定的特性,抑菌范围广;同时,植物乳杆菌KFRI 464能够激活和加强该细菌素的表达。进一步研究表明,柠檬明串珠菌G17作为发酵菌剂,可改善韩国泡菜的质量和货架期[15]。柠檬明串珠菌G17作为发酵菌剂时,韩国泡菜于7℃发酵12~15d,然后-1℃保存,并进行125d 跟踪监测。结果表明,当产细菌素的柠檬明串珠菌G17作为发酵菌剂时,在发酵阶段该细菌占微生物总数的70%~90%,在储存的过程中未检测到酵母,并有效控制了韩国泡菜的过熟。相比之下,未用柠檬明串珠菌G17作为发酵菌剂的韩国泡菜,不能确定占主导地位的乳酸菌,20d 时韩国泡菜的质感已开始发生变化,在50d 时检测到酵母菌。同时,当发酵液中接种病原菌如大肠杆菌O157∶H7(Escherichia coli O157∶H7)、伤寒沙门氏菌(Salmonella Typhi)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)时,柠檬明串珠菌G17作为发酵菌剂,在发酵过程中能够有效控制这些病原菌的生长和降低病原菌数量[16]。
4.4在啤酒及果汁饮料中的应用
乳酸菌是啤酒中主要的腐败菌。Nisin 已应用于啤酒保藏,它能有效抑制乳酸菌和啤酒中的片球菌的生长,防止酒类的酸败,同时对啤酒的外观和风味等特性没有影响,并且不影响生长和发酵阶段的啤酒酵母和Nisin 的活性,提高啤酒的生物稳定性。乳酸菌素还可以保持啤酒的新鲜度。其他的细菌素在酒品中也有
应用。研究发现,Enterocin AS- 48能有效地抑制苹果酒中的有害乳酸杆菌和片球菌的产酸能力,能延长果酒的货架期[17]。果蔬饮料营养丰富,但容易腐败变质。Nisin 对果汁中的泛酸芽孢杆菌有抑制作用。在果汁中加入Nisin 能阻止存活的酸土芽孢杆菌的生长,防止果汁及果汁类饮品的腐败变质。在果汁中添加细菌素Enterocin AS- 48,发现Enterocin AS- 48 在果汁中呈现出良好的稳定性[18]。 5 细菌素在食品应用中的缺陷
虽然细菌素作为食品保鲜剂有很大的价值,但其应用无疑也受到很多因素的限制。细菌素有交叉抗性, 限制了其应用范围, 目前能寻找到一种新的没有交叉抗性的细菌素,无疑是个专利性的项目。并且细菌素的活性受食品基体环境(成分、温度、酶活性及其分布等)的影响,它并不能如人们所期望的那样去作用靶细胞。另外,产细菌素菌群的利用也受很多因素的限制。
6结语
细菌素是某些细菌在代谢过程中,通过核糖体合成机制产生的一类具有抑菌活性的多肽、蛋白质或蛋白质复合物,具有高效、无毒、无残留、无抗药性等优点。细菌素在自然界中资源丰富,种类繁多,但目前商品化的细菌素只有Nisin 一种,其抗菌谱窄,产量少。国内外对细菌素的研究主要涉及产生细菌素菌株的筛选、鉴定,发酵条件及细菌素的分离纯化、理化性质、遗传调控、作用机理和应用等[19]。细菌素的生产成本偏高,目前对细菌素的研究重点还是在于对高产菌种的筛选和发育条件的优化。Garsa A K等[20]关注了生产细菌素所用到的复杂的食品级的媒介,强调了细菌素的生产菌株,以及不同的生产系统和不同发酵条件对细菌素生产起到的效果。概述了对于小型和大型规模的细菌素高效回收工艺所设计的进化过程。只有降低细菌素的生产成本,细菌素才能被大量应用。相信在不久的将来,细菌素将不仅是在食品保鲜中,也会在动物饲料生产及传染病的预防与治疗中发挥更大的作用。
参考文献
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细菌素及其在食品应用中的研究进展
摘 要:细菌素是细菌产生的抗细菌蛋白质,杀死或抑制其他细菌的生长。本文就细菌的分类、细菌素与抗菌素的区别以及在食品中的应用等方面进行了综述。
关键词:细菌素;食品;应用
Research Development of Bacteriocins and Its Applications
in Food
Abstract: Bacteriocins are antibacterial proteins produced by bacteria that kill or inhibit the growth of other bacteria. This review article focuses on classification and antibacterial mechanism of bacteriocins, and differences from antibiotics. This article also gives an overview of its applications in food.
Key words: Bacteriocins; Food; Application
随着经济的快速发展和人们生活水平的不断提高,人们对自身健康和食品安全也越来越重视,由于一些化学防腐剂具有危害性,所以寻找安全的天然食品防腐剂是食品工业发展的首要问题之一。自乳酸链球菌素成功地用于食品保鲜以来,细菌素被认为是安全的天然食品防腐剂[1] ,人们对细菌素的研究也越来越重视。
1 细菌素
细菌素(bacteriocin)是某些细菌产生的具有抗菌活性的多肽、蛋白质或蛋白质复合物,某些细菌通过核糖体机制产生的一类具有抑菌生物活性的蛋白质。李斯特菌是一种能够引发李氏杆菌病的食源性致病菌,这种疾病具有较高的致死率。此外,该细菌具有在压力条件下生存的能力。Kaewklom S 等[2]描述和评价了从泰式虾酱中分离出的解淀粉芽孢杆菌株SP-1-13LM 所产生的抗李斯特细菌素的有效性。发现从菌株SP-1-13LM 部分纯化的细菌素表现出广泛的抑制性,包括
单增李斯特菌,沙门氏菌和志贺氏菌。
大多数细菌素只对亲缘关系较近的细菌有毒害作用,研究发现抑菌范围为相
同的微生物种属(窄谱)或不同微生物种属(宽谱)[3],而产生菌对其产生的细菌素具自身免疫性。
1.1细菌素的分类
目前已发现并正被广泛研究的细菌素有乳酸链球菌素(Nisin )、乳球菌素
(L .actococcin )、片球菌素(Pediocin )、明串珠菌素(Canonic )等几十种。通常根据化学结构、稳定性和分子量大小将细菌素分为四类[4]:第一类是羊毛硫抗生素(lantibiotics ),第二类是小分子热稳定的非修饰肽(SHSP ),第三类为热不稳定性大分子蛋白质(LHLP ),第四类是蛋白复合体。其中,第一、二类作为防腐剂研究得较多,应用最广的是第一类中的Nisin 。
1.2 细菌素的抑菌原理
首先细菌素非特异性地吸附到细胞表面,然后与细胞特异受体结合。细菌素
能否与细胞特异结合,主要取决于细胞壁和质膜的结构,虽然细菌素的识别受体只是质膜脂质体,但由于膜蛋白可以影响到脂质体的组合,所以细菌素对细胞的敏感性由整个胞质膜决定。同时细菌素的特异性还与其自身的特性有关。然后,细菌素嵌入到质膜内部,并开始聚集形成寡聚体结构,最终在质膜上形成疏水性膜孔。研究表明,亲水膜孔的大小与细菌素的浓度有关,浓度越大,孔径越大;这些膜孔释放了细胞内部大量的离子和小分子,使质膜的质子动势(PMF )失去平衡,此时细胞需要消耗大量的ATP 去维持这个平衡,这个无效的循环最终导致细胞没有足够的ATP 去维持其自身正常的生理活动而死亡。尽管细菌素在质膜上的成孔机理不尽相同,但细菌素的抗菌模式都是一样的,即通过形成膜孔。 2 细菌素与抗生素的区别
从法律的角度考虑,区分细菌素和抗生素是重要的,因为抗生素在食品中的
出现通常是被禁止的。例如,在丹麦,用于生产食品添加剂的细菌必须不产生毒素或抗生素。细菌素可以作为部分纯化或纯化的浓缩物来添加,但是需要从立法的角度来得到批准以作为防腐剂。到目前为止,乳酸链球菌素和片球菌素的PA-1被许可用作食品防腐剂[5]。
细菌素与抗生素都是由微生物产生,用量都很小,都具有一定的抗菌谱,能
较强地抑制甚至杀死其他微生物。但是细菌素和抗生素是有区别的。抗生素是某些微生物通过酶促反应将初级代谢物转变为结构性的次级代谢物。而Nisin 等细菌素则需要通过核糖体来合成,是真正的蛋白质类物质。细菌素与抗生素的根本差别是:大部分细菌素只对近缘关系的细菌有损害作用,而且无毒、无副作用、无残留、无抗药性,同时也不污染环境。因此,细菌素的使用,可以部分减少甚至取代抗生素的使用[6]。
3 细菌素在食品基体中的应用方式
食品中细菌素的来源可以分为易地来源与原位来源。前者指加入产细菌素菌
株,其在食品中生长的过程中产生细菌素;同理,后者指直接向食品中添加细菌素制剂。从食品级底物(乳或乳清)中培养的产细菌素菌株中获得的易地细菌素可以直接加入食品中。从肉汤培养基中培养出的部分纯化或浓缩的易地细菌素,可固定在载体上应用。载体作为浓缩的细菌素分子的储蓄池和扩散体源源不断地向食品基体供给细菌素。载体还可能保护细菌素免于和食品中的成分相互作用而失活。此外,只在食品表面上用细菌素(与在整个食品机体都用相比),需要量少,可以降低加工成本。
近年来在固定化细菌素方面较先进的应用是在抗菌包装上。用含有32Y 的
固定化细菌素的聚乙烯膜包装无骨猪排和绞牛肉以及香肠, 储藏时可以减少产单核增生细胞的菌群数量。同样,含有Nisin 的赛璐玢包膜可以减少8℃存放的新鲜小牛肉中好氧菌的数量。用Nisin 处理过的活性膜包装生牛乳与巴氏灭菌乳都可以起到减少菌群的作用[7]。因此用含有细菌素的抗菌膜包装食品,可以提高食品的质量、食用安全性以及延长货架期。产细菌素的菌株可直接作为发酵剂、发酵剂佐剂,也可以作为生物保护剂(尤其在非发酵类食品中)。产细菌素菌株作为发酵剂时能实现发酵工艺的最佳状态同时还能产生足够的细菌素用来防腐。
在某些情况下,细菌素产物能增强发酵菌株的培植能力,提高竞争力和稳定性。
另外,细菌素与其他栅栏因子的组合使用也可以达到很好的保鲜效果。当多
种抗菌因子共同用来杀死微生物,观察到可以大大减少其数量后,栅栏技术的概念就在食品工业中开始应用了。近年来细菌素作为栅栏技术应用的一部分,引起了很大的关注,其中已经发现了超过60多种的栅栏技术,并且能够提高食品的稳定性和质量。
4 细菌素在食品中的应用
在全世界50 多个国家和地区广泛应用Nisin 作为食品防腐剂。虽然许多国家对其添加数量和所应用食品的范围有所不同,但有不少国家, 如英国、法国、澳大利亚等国对其添加数量则不作任何限制。我国卫生部颁发的GB2760-86 规定,Nisin 在罐装食品、植物蛋白食品最大使用量为0.2g/kg,乳制品、肉制品最大使用量为0.5g/kg,一般参考用量为0.1~0.2g/kg,是食品工业普遍使用的一种天然生物防腐剂。
4.1 在乳制品中的应用、
乳及乳制品属于营养价值高、成分丰富而完善的大众化食品, 极容易腐败变质。采用自然安全的防腐剂来延长它们的货架期,可以显著提高乳及其制品的质量和安全性。乳酸菌发挥抑菌作用的一个重要的代谢物质就是细菌素[8],Nisin 已成功应用于硬质干酪、巴氏灭菌干酪、巴氏灭菌奶、罐装浓缩牛奶、高温灭菌奶、高温处理风味奶、酸奶、乳制甜点等制品中。尚楠等[9]通过添加不同数量的双歧杆菌,利用其产生的少量细菌素延长凝固型酸奶的保质期。在干酪的加工过程中Nisin 是最有效的保护剂,干酪原料经80~100℃巴氏消毒后,梭菌芽孢仍能存活,乳酪中的微生物为丁酸梭菌,酪丁酸梭菌,生孢梭菌,尤其是肉毒梭菌在加工的乳酪中产生毒素。
4.2 肉制品
肉类产品容易引起病原体生长,微生物种类很多,随肉制品加工过程而生长繁殖。常采用冷冻和添加化学防腐剂的方法进行保藏。使用细菌素的肉制品有西式火腿、熏猪肉咸猪肉、香肠、酱牛肉、真空包装的新鲜牛肉、澳式烤肉、禽肉制品等。
李清秀等[10]的研究表明,乳酸链球菌素和纳他霉素复配对鸡肉进行保鲜研究具有较好的效果,且质量浓度为40mg/L 的Nisin 和500mg/L 的纳他霉素的效果更加显著。也有研究者认为Nisin 在肉制品中应用没有效果,原因是Nisin 能与肉中的脂类成分发生作用而使Nisin 的分布不均匀。因Nisin 在肉制品中应用的局限性,现在集中研究其他的细菌素,主要是乳酸片球菌产生的pediocin ,pediocin 能抑制单核细胞增多症李斯特菌和弯曲乳杆菌的生长,单核增生李斯特菌是肉制品广泛存在的腐败菌。
植物乳杆菌素可作为发酵的副产物存在于肉制品、乳制品等发酵食品中。植物乳杆菌在发酵香肠的生产中心占有主导地位,在香肠发酵过程中,添加的植物乳杆菌始终处于优势菌状态,保证了产品的安全性,延长了保藏期。与自然发酵的香肠相比,由于植物乳杆菌能降解蛋白质和脂肪,使氨基态氮和游离脂肪酸的含量升高,亚硝酸盐含量也明显降低[11],从而提高了产品的质量。
4.3 在蔬菜制品中的应用
饶瑜等[12]介绍了最新的产细菌素乳酸菌(LAB )在蔬菜发酵制品中的应用,通过将产细菌素乳酸菌作为发酵菌剂(starter culture )、保护菌剂(protective culture )或共培养菌剂(co-culture )运用到蔬菜的发酵制作中,以稳定蔬菜发酵过程中微生物体系,控制腐败和病原菌的存活和生长[13]。
韩国泡菜(Kimchi )是一种典型的蔬菜发酵加工品,是朝鲜族饮食生活中最重要副食之一,同样在中国也很受欢迎。Chang 等[14]从韩国泡菜中筛选到了产细菌素kimchicin G17 的柠檬明串珠菌G17(Leuconostoccitreum G17)该细菌素具有热稳定和pH 稳定的特性,抑菌范围广;同时,植物乳杆菌KFRI 464能够激活和加强该细菌素的表达。进一步研究表明,柠檬明串珠菌G17作为发酵菌剂,可改善韩国泡菜的质量和货架期[15]。柠檬明串珠菌G17作为发酵菌剂时,韩国泡菜于7℃发酵12~15d,然后-1℃保存,并进行125d 跟踪监测。结果表明,当产细菌素的柠檬明串珠菌G17作为发酵菌剂时,在发酵阶段该细菌占微生物总数的70%~90%,在储存的过程中未检测到酵母,并有效控制了韩国泡菜的过熟。相比之下,未用柠檬明串珠菌G17作为发酵菌剂的韩国泡菜,不能确定占主导地位的乳酸菌,20d 时韩国泡菜的质感已开始发生变化,在50d 时检测到酵母菌。同时,当发酵液中接种病原菌如大肠杆菌O157∶H7(Escherichia coli O157∶H7)、伤寒沙门氏菌(Salmonella Typhi)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)时,柠檬明串珠菌G17作为发酵菌剂,在发酵过程中能够有效控制这些病原菌的生长和降低病原菌数量[16]。
4.4在啤酒及果汁饮料中的应用
乳酸菌是啤酒中主要的腐败菌。Nisin 已应用于啤酒保藏,它能有效抑制乳酸菌和啤酒中的片球菌的生长,防止酒类的酸败,同时对啤酒的外观和风味等特性没有影响,并且不影响生长和发酵阶段的啤酒酵母和Nisin 的活性,提高啤酒的生物稳定性。乳酸菌素还可以保持啤酒的新鲜度。其他的细菌素在酒品中也有
应用。研究发现,Enterocin AS- 48能有效地抑制苹果酒中的有害乳酸杆菌和片球菌的产酸能力,能延长果酒的货架期[17]。果蔬饮料营养丰富,但容易腐败变质。Nisin 对果汁中的泛酸芽孢杆菌有抑制作用。在果汁中加入Nisin 能阻止存活的酸土芽孢杆菌的生长,防止果汁及果汁类饮品的腐败变质。在果汁中添加细菌素Enterocin AS- 48,发现Enterocin AS- 48 在果汁中呈现出良好的稳定性[18]。 5 细菌素在食品应用中的缺陷
虽然细菌素作为食品保鲜剂有很大的价值,但其应用无疑也受到很多因素的限制。细菌素有交叉抗性, 限制了其应用范围, 目前能寻找到一种新的没有交叉抗性的细菌素,无疑是个专利性的项目。并且细菌素的活性受食品基体环境(成分、温度、酶活性及其分布等)的影响,它并不能如人们所期望的那样去作用靶细胞。另外,产细菌素菌群的利用也受很多因素的限制。
6结语
细菌素是某些细菌在代谢过程中,通过核糖体合成机制产生的一类具有抑菌活性的多肽、蛋白质或蛋白质复合物,具有高效、无毒、无残留、无抗药性等优点。细菌素在自然界中资源丰富,种类繁多,但目前商品化的细菌素只有Nisin 一种,其抗菌谱窄,产量少。国内外对细菌素的研究主要涉及产生细菌素菌株的筛选、鉴定,发酵条件及细菌素的分离纯化、理化性质、遗传调控、作用机理和应用等[19]。细菌素的生产成本偏高,目前对细菌素的研究重点还是在于对高产菌种的筛选和发育条件的优化。Garsa A K等[20]关注了生产细菌素所用到的复杂的食品级的媒介,强调了细菌素的生产菌株,以及不同的生产系统和不同发酵条件对细菌素生产起到的效果。概述了对于小型和大型规模的细菌素高效回收工艺所设计的进化过程。只有降低细菌素的生产成本,细菌素才能被大量应用。相信在不久的将来,细菌素将不仅是在食品保鲜中,也会在动物饲料生产及传染病的预防与治疗中发挥更大的作用。
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