防腐剂纳他霉素在食品中的应用进展
(2013-05-04 11:19:26)
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纳他霉素复配食品应用防腐剂 |
王爱敏 胡国华
纳他霉素是一种由微生物产生的多烯大环内脂类抗真菌剂,能有效专一地抑制霉菌和酵母菌等真菌的生长,目前被广泛应用在食品和医药等领域。研究发现,纳他霉素非常不易被人体消化吸收。纳他霉素比较难溶于水和油质,摄人的大部分纳他霉素往往会随粪便排出。华东理工大学食品添加剂和配料研究组认为,纳他霉素是一种高效、安全的新型生物食品防腐剂。它是白色的无臭无味的白色粉状物质,其对食品的口感没有影响,是一种健康的食品防腐剂。纳他霉素对细菌不起作用,所以可以将其用于依赖细菌发酵的食品工业中,例如酸奶等发酵制品中,抑制产品中的有害真菌,却对发酵食品的有益细菌没有影响,从而保证产品的质量,其他防腐剂目前不具备这种功能。纳他霉素是一种高效、广谱的真菌抑制剂,对细菌无抗性,是国际上被美国FDA正式批准的仅有的两种生物防腐剂之一。它能有效地抑制和杀死霉菌、酵母、丝状真菌,从而有效地降低强致病性真菌毒素对人类的侵害,同时可以延长食品货架期,减少浪费。目前全世界有三十多个国家将纳他霉素用于乳制品、面制品、肉制品、果汁饮料、葡萄酒等的生产和保藏之中。
纳他霉素与常用的化学防腐剂苯甲酸钠、山梨酸钾等相比,在pH 3.5-9范围内都有很好的抑菌活性,所以其适用范围广。生物防腐剂纳他霉素对酵母菌和霉菌的抑制能力是山梨酸钾100-200倍,即2 mg/kg的纳他霉素相当100-200 m/kg的山梨酸钾。所以,纳他霉素在较小的浓度下就可以达到很强的防腐保鲜效果。
1. 纳他霉素在焙烤食品中的应用
月饼是我国传统的特色食品,时令性强,在常温下,饼皮和馅都非常容易霉变。使用纳他霉素可延长月饼货架期。通过进行纳他霉素对广式月饼防霉效果的实验,得出纳他霉素对广式月饼具有非常好的防霉保鲜效果。在月饼烘烤后冷却至常温时,将纳他霉素配成一定浓度的悬浮液喷洒在月饼的表面,即可防止月饼表面发生霉变。
研究人员对蛋黄月饼的生物保鲜进行了研究,通过对乳酸链球菌素(Nisin)与纳他霉素(Natamycin)及其两者复合对苏式蛋黄月饼的防腐效果的试验,结果表明,生物防腐剂乳酸链球菌素和纳他霉素在蛋黄月饼保鲜方面有很好的效果,常温下可以延长苏式月饼货架期达到45天。
面包是一种价格实惠的大众化食品,王陆玲等研究比较了纳他霉素、山梨酸钾、富马酸、尼泊金甲酯、丙酸钙对面包的防霉保鲜效果。实验结论表明:生物防腐剂纳他霉素对面包的抑菌效果比其它化学防腐剂效果好,纳他霉素使用浓度在750 mg/kg,并采用喷涂法对面包进行处理,面包的保质期可提高1倍甚至以上。
研究人员用75 %乙醇溶液溶解50 %纳他霉素,将其配成含纳他霉素300 μg/kg的溶液,按8 μg/cm2纳他霉素的比例喷涂蛋黄派表面。并将其与丙酸钠、酒精、山梨酸钾和脱氢乙酸钠等常用的化学防腐剂进行对比试验。结果表明,纳他霉素用于派类食品防腐保鲜,不但生产成本没有增加,而且达到了安全高效的效果。纳他霉素不但可以抑霉防腐保鲜的效果,又能保持蛋黄派本身的口感,明显延长了派类食品的货架期。纳他霉素的防腐保鲜效果明显优于常用的几种化学食品防腐剂。因此,其他焙烤食品如馅饼、蛋糕等都可以使用纳他霉素悬浮液进行表面喷洒处理,在不对产品产生任何影响的情况下,还可以有效地防止霉变和延长货架期。
2. 纳他霉素在肉类中的应用
我国食品添加剂使用卫生标准GB2760已将纳他霉素食品添加剂批准使用,在肉制品中的最大使用量为200~300 mg/kg,残留量小于l0 mg/kg。
在肉类防腐保鲜方面,可以采用纳他霉素浸泡或喷洒在肉类食品表面,来达到防止霉菌生长的目的。使用200 mg/kg 的纳他霉素溶液对肉制品进行浸泡或喷洒,可达到纳他霉素含量为8 μg/cm2 安全而有效的防腐水平。由于产品性质、地区气候等的差异,可以通过实验确定最佳效果和最合理的使用浓度。制作香肠时,用纳他霉素悬浮液浸泡或喷涂已添好馅料的香肠表面,即可有效的防止香肠表面发生霉变。纳他霉素可在以下几个步骤中添加:发酵前,肠衣浸泡,已经灌料香肠的浸泡,已灌料香肠的表面喷洒。对于香肠来说,纳他霉素的推荐使用量为肠衣浸渍液质量的0.05%~0.02%。
在欧洲,纳他霉素常用于对发酵香肠和熟制火腿进行表面处理。Holley等比较了纳他霉素与山梨酸钾对意大利腊肠表面生长的霉菌的抑制作用,虽然霉菌没有得到完全抑制,但是在制作后立即向肠衣喷洒2000
μg/mL的纳他霉素悬液,结果发现腊肠表面霉菌数降低到最少。Moermand等用香肠进行了类似的研究,在香肠烟薰后盐渍时喷洒50-1000
3. 纳他霉素在饮料及果蔬汁中的应用
导致果蔬汁饮料变质的主要原因是霉菌和酵母菌的污染,添加纳他霉素可有效防止和抑制因真菌引起的品质变化。研究人员主要研究了纳他霉素在苹果汁中的应用,结果得出:苹果汁的pH值为3.5左右,糖度较高,生长的微生物主要是酵母菌,其次是霉菌和极少数细菌。在苹果汁中添加纳他霉素产品的效果明显,适宜的添加量为400mg/kg。Bunger等(2000)用纳他霉素、山梨酸酯和二羟基碳酸盐组成的复合防腐剂处理饮料和其他食品,特别是用于处理钙饮料、果汁饮料、茶饮料、含牛奶固形物和蛋白质的饮料等,均能有效地防止饮料中有害微生物的生长。1998年,Cirigliano等在软饮料中加入适当比例的纳他霉素和DMDC,发现纳他霉素能有效防止饮料腐败及抑制病原体的生长。所以他们在第二年又报导了将纳他霉素应用于茶饮料防腐保鲜中,并且给出了具体的操作方法。在葡萄汁中添加20 mg/kg的纳他霉素可有效防止因酵母菌污染而引起的果汁发酵变质;在苹果汁中添加30 mg/kg的纳他霉素可有效防止苹果汁发酵变质。
4.纳他霉素在乳制品中的应用
添加纳他霉素可高效低成本地抑制乳制品中的真菌,延长货架期,保证产品的质量。1975年Nison等以制霉菌素为标准,对纳他霉素对于延长乳酪货架期的作用进行了研究,认为纳他霉素不但有效延长乳酪的保质期,而且不影响其风味。日本Shibata等(1991)研究比较了纳他霉素、山梨酸和无水乙醇在乳酪中的防霉效果。结论认为,纳他霉素用量小,且对乳酪风味保持效果最好。De Ruig等(1987)的研究也证明了纳他霉素在控制干酪表面霉菌生长的效果优于山梨酸钾。Cristina M.B.S等在研究纳他霉素与乳酸链球菌素和苹果酸的复合蛋白膜对抑制乳酪病原菌生长中也取得了很好的效果。
另外,酸奶常因真菌的污染大大缩短其货架期。纳他霉素可直接添加到酸奶等发酵食品中,抑制发酵食品中酵母菌和霉菌的生长,而不杀死有益生菌。Var
I等(2004)在酸奶中添加纳他霉素的研究结果表明:4℃贮藏条件下,酸奶样品贮藏30天后,其乳酸菌数减少了约3个对数周期,菌落数最高为第7天时,最低是第30天时,在未添加纳他霉素的对照组,酵母菌数在第7、15、30天的数量分别是2.51、4.59、5.921
cfu/g,霉菌在第15、30天的数量分别是1.8l
cfu/g和4.271
cfu/g,而添加了纳他霉素的酸奶样品贮藏30天后,霉菌和酵母菌均未检出。谢继志等在酸奶中添加浓度为20
5.纳他霉素的发展前景
我国目前使用的防腐剂主要是山梨酸及其钠盐、苯甲酸及其钠盐、对羟基苯甲酸酯类等化学合成防腐剂。华东理工大学食品添加剂和配料研究组认为,随着人们生活水平的不断提高和对食品安全的日益重视,寻求高效、广谱、低毒、天然的食品防腐剂将成为食品科学研究中的热点之一。
目前,国内对纳他霉素的菌种选育、发酵条件及应用方面的研究较多,但从发酵液中分离、提纯、纳他霉素的工艺、技术研究还较少。由于纳他霉素无论在水中还是低级醇中的溶解度均不高,所以分离、提纯过程中需使用大量有机溶剂,这不仅造就纳他霉素作为一种微生物防腐剂以它天然、安全、健康的特点而倍受人们的关注,各国也纷纷投入人力物力对其进行研究。并且随着纳他霉素生物合成基因簇理解的不断深人,将积极推动采用基因工程技术提高纳他霉素生物合成能力或改造其化学结构的工作,获得新型纳他霉素衍生物。纳他霉素的研究将一直是一个热点。随着人们对纳他霉素研究的不断深入,纳他霉素一定会在更多的领域发挥作用。可以预见,纳他霉素具有广阔的市场及发展前景。
相比国外发展纳他霉素产业的条件而言,在我国生产纳他霉素的原料丰富、价格低廉,且人力资源与成本也较发达国家具有明显的优势,近年来国内企业在发酵工艺以及分离提取工艺方面也有了长足的进步,产量与回收率正在逐渐接近国际先进水平。另外,国家对食品添加剂行业及生物制造产业给予政策上的大力支持,为发展纳他霉素等生物源防腐剂提供了诸多有利的条件。近年来,以纳他霉素为代表的生物防腐剂因其高效、安全、无毒、无残留等特点正在受到全球市场的青睐,有逐渐替代化学防腐剂的趋势。尽管目前纳他霉素产业在我国尚处于起步阶段,其应用范围也十分有限,但随着今后纳他霉素应用范围与应用程度的不断拓展,国内生产企业在发酵提取工艺、应用研究等方而不断提高技术水平,加之行业监督、管理制度的不断完善,该产业必将有着巨大的发展空间与市场前景。
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