時(shí)間：2023-10-08 15:34:03
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它研究的范疇是，大規(guī)模的研究蛋白質(zhì)的一些特征，比如蛋白質(zhì)的表達(dá)水平、轉(zhuǎn)譯后的修改、蛋白之間的相互作用等，從而得到在蛋白質(zhì)度量上得到關(guān)于疾病的產(chǎn)生、細(xì)胞新陳代謝等發(fā)生過程的整體認(rèn)識(shí)。
乳酸菌屬于革蘭氏陽性桿菌或球菌可以產(chǎn)生乳酸、現(xiàn)如今乳酸菌可以應(yīng)用于乳制品、蔬菜及肉類制品的生產(chǎn)中，而且在工業(yè)及醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)中也發(fā)揮著重要的作用。
研究數(shù)據(jù)表明，來自外界的不同環(huán)境會(huì)誘使乳酸菌產(chǎn)生不同的應(yīng)激反應(yīng)，比方說在生產(chǎn)及保存的時(shí)候存在的酸脅迫、滲透壓脅迫和冷脅迫等，會(huì)誘使各種不同類型及數(shù)量的蛋白質(zhì)表達(dá)產(chǎn)生變化。
而通過蛋白質(zhì)組學(xué)研究乳酸菌在不同誘因的條件下蛋白質(zhì)表達(dá)的連續(xù)性變化，可以弄清楚乳酸菌應(yīng)激反應(yīng)調(diào)節(jié)的運(yùn)作機(jī)制，從而對(duì)選種培育和改造菌種提供幫助，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。
乳酸菌蛋白質(zhì)組學(xué)研究現(xiàn)狀
乳酸菌（LAB），其產(chǎn)生乳酸作為其發(fā)酵代謝的主要終產(chǎn)物。它們?cè)谑澄锖惋暳咸砑雍捅４嬷衅鹬匾饔?，無論是作為天然微生物群還是作為受控條件下添加的起始種植物。除了它們的技術(shù)作用外，乳酸菌可以通過抑制油脂和致病菌的生長來延長食物的壽命，乳酸菌及其食品被認(rèn)為具有多種重要的營養(yǎng)和治療效果，并且在人體中具有許多健康促進(jìn)作用或益生菌作用。乳酸菌會(huì)對(duì)食品和食品相關(guān)行業(yè)的有益貢獻(xiàn)是相當(dāng)大的。
由于乳酸菌具有很大經(jīng)濟(jì)價(jià)值，所以人們對(duì)乳酸菌的興趣日益增加，使得他們的合理使用受到關(guān)注。與基因組研究相比，蛋白質(zhì)表達(dá)水平的研究提供了詳細(xì)的信息，如蛋白質(zhì)豐度和翻譯后修飾的信息。蛋白質(zhì)組學(xué)被定義為在特定條件下在給定時(shí)間在細(xì)胞或任何生物樣品中表達(dá)的先前蛋白質(zhì)補(bǔ)體的分析。乳酸菌蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)是研究細(xì)菌對(duì)各種環(huán)境脅迫條件的生理反應(yīng)的強(qiáng)大工具。更好地了解應(yīng)力抵抗的機(jī)制及適應(yīng)性反應(yīng)和交叉保護(hù)的基礎(chǔ)的了解，并使其開發(fā)合理化，以便為工業(yè)過程制備乳酸菌?，F(xiàn)如今，
乳酸菌蛋白質(zhì)組的獲取主要通過二維電泳（2-DE）分析技術(shù)，通過等電聚焦電泳（第一維電泳）和SDS-PAGE電泳（第二維電泳）將乳酸菌中幾百種不同的蛋白質(zhì)在凝膠上分離出來，進(jìn)過一定的技術(shù)，組成二維電泳（2-DE）的圖譜。接著對(duì)比二維電泳圖譜尋找不同的差異蛋白，找到后進(jìn)行鑒定，明確了解影響微生物活動(dòng)的蛋白質(zhì)，進(jìn)而知道微生物基因組功能機(jī)制，故而蛋白質(zhì)組學(xué)對(duì)基因組學(xué)起到一種互相補(bǔ)充的作用，對(duì)研究觀察不用的條件下微生物基因組表達(dá)的蛋白質(zhì)的功能表現(xiàn)起到了很良好的作用。
乳酸菌蛋白質(zhì)組學(xué)在食品營養(yǎng)學(xué)中的應(yīng)用
在過去的幾十年中，蛋白質(zhì)組學(xué)方法的持續(xù)快速演變?yōu)槭澄镅苌鞍踪|(zhì)的表征提供了有效的平臺(tái)。食品營養(yǎng)學(xué)中營養(yǎng)一般是指膳食營養(yǎng)，對(duì)其的攝取過少或者不均衡都會(huì)危害一個(gè)人的健康，并且某些食物中的某些抗?fàn)I養(yǎng)因子、過敏因子（如轉(zhuǎn)基因食品過敏原）和有毒物質(zhì)也是不利健康。
食品營養(yǎng)學(xué)是觀察食品中的營養(yǎng)因子在人體內(nèi)通過攝取而后消化、吸收，并轉(zhuǎn)運(yùn)，最后代謝和排泄規(guī)律及對(duì)其過程進(jìn)行控制，達(dá)到改善目的的科學(xué)。
因此，目前中國對(duì)于食物的膳食營養(yǎng)問題非常的關(guān)注，技術(shù)及市場的前景廣闊。所以蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的普遍應(yīng)用使得營養(yǎng)學(xué)得到了良好的發(fā)展，比如食物的蛋白質(zhì)的組成及其生物活性成分的觀察和食品安全的監(jiān)督，食物體液蛋白質(zhì)的特征和相關(guān)信息的鑒定，還有蛋白質(zhì)在營養(yǎng)素的吸收代謝之中的調(diào)節(jié)作用，還有在營養(yǎng)物質(zhì)在成長、生育、抗病及維持身體平衡之中蛋白質(zhì)所起的作用，和相關(guān)營養(yǎng)物質(zhì)的單位需要的研究等等。
食品營養(yǎng)中乳酸菌蛋白質(zhì)組學(xué)的應(yīng)用，主要是對(duì)食物中蛋白質(zhì)的組成及其生物活性成分的分析、安全檢測、膳食營養(yǎng)素對(duì)人體新陳代謝的影響等方面。
目前，乳酸菌菌株的蛋白質(zhì)組學(xué)研究主要集中在菌株的定位和特別是各種環(huán)境條件或脅迫誘導(dǎo)的蛋白質(zhì)合成測定中。這些方法相互補(bǔ)充，為食品工業(yè)，人體健康和與細(xì)菌病原體的斗爭中使用細(xì)菌提供新的見解。
通過蛋白質(zhì)組學(xué)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行的對(duì)不同環(huán)境中誘使乳酸菌進(jìn)行差異化表達(dá)蛋白質(zhì)的研究，顯示了乳酸菌反應(yīng)不同環(huán)境下的應(yīng)激特點(diǎn)，及不同蛋白質(zhì)對(duì)于相關(guān)代謝方式的調(diào)控，提升了在脅迫環(huán)境時(shí)的生存力也保存了它的生物活性。
關(guān)鍵詞:生物技術(shù);基因工程;細(xì)胞工程
現(xiàn)代生物技術(shù)的迅猛發(fā)展,成就非凡,推動(dòng)著科學(xué)的進(jìn)步,促進(jìn)著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,改變著人類的生活與思維,影響著人類社會(huì)的發(fā)展進(jìn)程。現(xiàn)代生物技術(shù)的成果越來越廣泛地應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、能源、化工、輕工和環(huán)境保護(hù)等諸多領(lǐng)域。生物技術(shù)是21世紀(jì)高新技術(shù)革命的核心內(nèi)容,具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益及潛在的生產(chǎn)力。專家預(yù)測,到2010～2020年,生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)將逐步成為世界經(jīng)濟(jì)體系的支柱產(chǎn)業(yè)之一。生物技術(shù)是以生命科學(xué)為基礎(chǔ),利用生物機(jī)體、生物系統(tǒng)創(chuàng)造新物種,并與工程原理相結(jié)合加工生產(chǎn)生物制品的綜合性科學(xué)技術(shù)?，F(xiàn)代生物技術(shù)則包括基因工程、蛋白質(zhì)工程、細(xì)胞工程、酶工程和發(fā)酵工程等領(lǐng)域。在我國的食品工業(yè)中,生物技術(shù)工業(yè)化產(chǎn)品占有相當(dāng)大的比重;近年,酒類和新型發(fā)酵產(chǎn)品以及釀造產(chǎn)品的產(chǎn)值占食品工業(yè)總產(chǎn)值的17%?，F(xiàn)代生物技術(shù)在食品發(fā)酵領(lǐng)域中有廣闊市場和發(fā)展前景,本文主要闡述現(xiàn)代生物技術(shù)在食品發(fā)酵生產(chǎn)中的應(yīng)用。
一、基因工程技術(shù)在食品發(fā)酵生產(chǎn)中的應(yīng)用
基因工程技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)的核心內(nèi)容,采用類似工程設(shè)計(jì)的方法,按照人類的特殊需要將具有遺傳性的目的基因在離體條件下進(jìn)行剪切、組合、拼接,再將人工重組的基因通過載體導(dǎo)入受體細(xì)胞,進(jìn)行無性繁殖,并使目的基因在受體細(xì)胞中高速表達(dá),產(chǎn)生出人類所需要的產(chǎn)品或組建成新的生物類型。
發(fā)酵工業(yè)的關(guān)鍵是優(yōu)良菌株的獲取,除選用常用的誘變、雜交和原生質(zhì)體融合等傳統(tǒng)方法外,還可與基因工程結(jié)合,進(jìn)行改造生產(chǎn)菌種。
(一)改良面包酵母菌的性能
面包酵母是最早采用基因工程改造的食品微生物。將優(yōu)良酶基因轉(zhuǎn)入面包酵母菌中后,其含有的麥芽糖透性酶及麥芽糖的含量比普通面包酵母顯著提高,面包加工中產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w量提高,應(yīng)用改良后的酵母菌種可生產(chǎn)出膨潤松軟的面包。
(二)改良釀酒酵母菌的性能
利用基因工程技術(shù)培育出新的釀酒酵母菌株,用以改進(jìn)傳統(tǒng)的釀酒工藝,并使之多樣化。采用基因工程技術(shù)將大麥中的淀粉酶基因轉(zhuǎn)入啤酒酵母中后,即可直接利用淀粉發(fā)酵,使生產(chǎn)流程縮短,工序簡化,革新啤酒生產(chǎn)工藝。目前,已成功地選育出分解β-葡聚糖和分解糊精的啤酒酵母菌株、嗜殺啤酒酵母菌株,提高生香物質(zhì)含量的啤酒酵母菌株。
(三)改良乳酸菌發(fā)酵劑的性能
乳酸菌是一類能代謝產(chǎn)生乳酸,降低發(fā)酵產(chǎn)品pH值的一類微生物。乳酸菌基因表達(dá)系統(tǒng)分為組成型表達(dá)和受控表達(dá)兩種類型,其中受控表達(dá)系統(tǒng)包括糖誘導(dǎo)系統(tǒng)、Nisin誘導(dǎo)系統(tǒng)、pH誘導(dǎo)系統(tǒng)和噬菌體衍生系統(tǒng)。相對(duì)于乳酸乳球菌和嗜熱鏈球菌而言,德氏乳桿菌的基因研究比較缺乏,但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)質(zhì)粒pN42和PJBL2用于構(gòu)建德氏乳桿菌的克隆載體。有研究發(fā)現(xiàn)乳酸菌基因突變有2種方法:第一種方法涉及(同源或異源的)可獨(dú)立復(fù)制的轉(zhuǎn)座子,第二種方法是依賴于克隆的基因組DN斷和染色體上的同源部位的重組整合而獲得。通過基因工程得到的乳酸菌發(fā)酵劑具有優(yōu)良的發(fā)酵性能,產(chǎn)雙乙酰能力、蛋白水解能力、胞外多糖的穩(wěn)定形成能力、抗雜菌和病原菌的能力較強(qiáng)。
二、細(xì)胞工程技術(shù)在食品發(fā)酵生產(chǎn)中的應(yīng)用
細(xì)胞工程是生物工程主要組成之一,出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代末至80年代初,是在細(xì)胞水平上改變細(xì)胞的遺傳特性或通過大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)以獲得人們所需物質(zhì)的技術(shù)過程。細(xì)胞工程主要有細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞融合及細(xì)胞代謝物的生產(chǎn)等。細(xì)胞融合是在外力(誘導(dǎo)劑或促融劑)作用下,使兩個(gè)或兩個(gè)以上的異源(種、屬間)細(xì)胞或原生質(zhì)體相互接觸,從而發(fā)生膜融合、胞質(zhì)融合和核融合并形成雜種細(xì)胞的現(xiàn)象。細(xì)胞融合技術(shù)是一種改良微生物發(fā)酵菌種的有效方法,主要用于改良微生物菌種特性、提高目的產(chǎn)物的產(chǎn)量、使菌種獲得新的性狀、合成新產(chǎn)物等。與基因工程技術(shù)結(jié)合,使對(duì)遺傳物質(zhì)進(jìn)一步修飾提供了多樣的可能性。例如日本味之素公司應(yīng)用細(xì)胞融合技術(shù)使產(chǎn)生氨基酸的短桿菌雜交,獲得比原產(chǎn)量高3倍的賴氨酸產(chǎn)生菌和蘇氨酸高產(chǎn)新菌株。釀酒酵母和糖化酵母的種間雜交,分離子后代中個(gè)別菌株具有糖化和發(fā)酵的雙重能力。日本國稅廳釀造試驗(yàn)所用該技術(shù)獲得了優(yōu)良的高性能謝利酵母來釀制西班牙謝利白葡萄酒獲得了成功。目前,微生物細(xì)胞融合的對(duì)象已擴(kuò)展到酵母、霉菌、細(xì)菌、放線菌等多種微生物的種間以至屬間,不斷培育出用于各種領(lǐng)域的新菌種。
三、酶工程技術(shù)在食品發(fā)酵生產(chǎn)中的應(yīng)用
酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有高效催化功能、高度專一性和高度受控性的一類特殊生物催化劑。酶工程是現(xiàn)代生物技術(shù)的一個(gè)重要組成部分,酶工程又稱酶反應(yīng)技術(shù),是在一定的生物反應(yīng)器內(nèi),利用生物酶作為催化劑,使某些物質(zhì)定向轉(zhuǎn)化的工藝技術(shù),包括酶的研制與生產(chǎn),酶和細(xì)胞或細(xì)胞器的固定化技術(shù),酶分子的修飾改造,以及生物傳感器等。酶工程技術(shù)在發(fā)酵生產(chǎn)中主要用于兩個(gè)方面,一是用酶技術(shù)處理發(fā)酵原料,有利于發(fā)酵過程的進(jìn)行。如啤酒釀制過程,主要原料麥芽的質(zhì)量欠佳或大麥、大米等輔助原料使用量較大時(shí),會(huì)造成淀粉酶、俘一葡聚糖酶、纖維素酶的活力不足,使糖化不充分、蛋白質(zhì)降解不足,從而減慢發(fā)酵速度,影響啤酒的風(fēng)味和收率。使用微生物淀粉酶、蛋白酶、一葡聚糖酶等制劑,可補(bǔ)充麥芽中酶活力不足的缺陷,提高麥汁的可發(fā)酵度和麥汁糖化的組分,縮短糖化時(shí)間,減少麥皮中色素、單寧等不良雜質(zhì)在糖化過程中浸出,從而降低麥汁色澤。二是用酶來處理發(fā)酵菌種的代謝產(chǎn)物,縮短發(fā)酵過程,促進(jìn)發(fā)酵風(fēng)味的形成。啤酒中的雙乙酰是影響啤酒風(fēng)味的主要因素,是判斷啤酒成熟的主要指標(biāo)。當(dāng)啤酒中雙乙酰的濃度超過閾值時(shí),就會(huì)產(chǎn)生一種不愉快的餿酸味。雙乙酰是由酵母繁殖時(shí)生成的α-乙酰乳酸和α-乙酰羥基丁酸氧化脫羧而成的,一般在啤酒發(fā)酵后期還原雙乙酰需要約5～10d的時(shí)間。崔進(jìn)梅等報(bào)道,發(fā)酵罐中加入α-乙酰乳酸脫羧酶能催化α-乙酰乳酸直接形成羧基丁酮,可縮短發(fā)酵周期,減少雙乙酰含量。
四、小結(jié)
在食品發(fā)酵生產(chǎn)中應(yīng)用生物技術(shù)可以提高發(fā)酵劑的性能,縮短發(fā)酵周期,豐富發(fā)酵制品的種類。不僅提高了產(chǎn)品檔次和附加值,生產(chǎn)出符合不同消費(fèi)者需要的保健制品,而且在有利于加速食品加工業(yè)的發(fā)展。隨著生化技術(shù)的日益發(fā)展,相信會(huì)開發(fā)出更多物美價(jià)廉的發(fā)酵制品,使生物加工技術(shù)在食品發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用更加廣泛。
參考文獻(xiàn)
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1 乳酸菌的種類
乳酸菌是一類以糖為原料發(fā)酵產(chǎn)生乳酸的細(xì)菌 ,革蘭氏染色呈陽性 ,生殖方式為裂殖。乳酸菌從形態(tài)上分類主要有球狀和桿狀兩大類。按照生化分類法，乳酸菌可分為乳稈菌屬、鏈球菌屬、明串珠菌屬、雙歧桿菌屬和汁球菌屬5個(gè)屬，每個(gè)屬又有很多菌種，某些菌種還包括數(shù)個(gè)亞種。這些微生物都與乳酸發(fā)酵有關(guān) ,其中乳酸桿菌和雙歧桿菌與人畜機(jī)體保健有著更為密切的關(guān)系。
乳桿菌屬的乳酸菌一般呈細(xì)長的稈狀，大多為鏈狀排列。它們都是革蘭氏陽性無芽孢菌，微需氧。在發(fā)酵工業(yè)中應(yīng)用的主要有:同型發(fā)酵乳稈菌，如德氏乳桿菌、保加利亞乳桿菌、瑞士乳稈菌、嗜酸乳稈菌和干酪乳桿菌;異型發(fā)酵乳桿菌，如短乳稈菌和發(fā)酵乳桿菌。本族中以乳酸桿菌屬（Lactobacillus）最為重要，大多是工業(yè)上尤其是食品工業(yè)上的常用菌種。
雙歧桿菌屬的細(xì)菌因其菌體尖端呈分支狀而得名，它們是無芽孢革蘭氏陽性菌，專性厭氧。目前已知的雙歧稈菌有24種，應(yīng)用于發(fā)酵乳制品生產(chǎn)的僅有5種，即兩歧雙歧稈菌、長雙歧桿菌、短雙歧稈菌、嬰兒雙歧稈菌和青春雙歧桿菌，它們都存在于人的腸道內(nèi)。片球菌屬的乳酸菌呈四聯(lián)狀排列。常用的有:乳酸片球菌和戊糖片球菌。
2 乳酸菌的生理功能
2.1 改善營養(yǎng)健康狀況
生物活性菌(乳酸菌)在降低機(jī)體膽固醇的同時(shí)，可降低甘油三脂，使HDL升高，從而達(dá)到改善血脂的目的。腸道菌中的乳酸菌(包括補(bǔ)充到腸道中的生物活性菌(乳酸菌))可通過調(diào)整腸道菌群抑制這些細(xì)菌酶的活性，達(dá)到降低腫瘤發(fā)生的危險(xiǎn)，起到抗腫瘤的作用。
2.2改善胃腸道功能
乳酸菌在人體內(nèi)是腸道常在菌。可以改變腸道內(nèi)環(huán)境，抑制有害菌繁殖(大腸桿菌、沙門氏菌等有害菌群)，調(diào)整胃腸道菌群平衡。乳酸菌通過粘附素與腸粘膜細(xì)胞緊密結(jié)合，在腸粘膜表面定植占位，成為生理屏障的主要組成部分，從而達(dá)到恢復(fù)宿主抵抗力，修復(fù)腸道菌群屏障、治愈腸道疾病的作用。如果這個(gè)屏障遭到抗生素或其它因素的破壞，宿主將喪失了外來的抵抗力，會(huì)使具有藥性的腸內(nèi)菌異常增殖而取代優(yōu)勢的位置，造成腸道內(nèi)生態(tài)平衡的失調(diào)。
2.3改善免疫能力
乳酸菌+雙歧桿菌一方面能明顯激活巨噬細(xì)胞的吞噬作用，另一方面由于它能在腸道定植，相當(dāng)于天然自動(dòng)免疫。
2.4抗菌作用
多年研究表明，生物活性菌(乳酸菌)對(duì)一些腐敗菌和低溫細(xì)菌有較好的抑制作用?？捎糜诜乐胃篂a、下痢、腸炎、便秘和由于腸道功能紊亂引起的多種疾病以及皮膚炎癥。
2.5 抗衰老作用
現(xiàn)代醫(yī)學(xué)認(rèn)為，人體衰老是因?yàn)轶w內(nèi)自由基積累而引起的。如果能夠降低機(jī)體內(nèi)的自由基水平，就可以延緩衰老過程。乳酸菌能夠清除體內(nèi)產(chǎn)生的自由基，從而具有延緩細(xì)胞衰老延年益壽的作用。
3 乳酸菌發(fā)酵在乳制品加工中的應(yīng)用
3.1 在乳制品加工中的應(yīng)用
乳制品是乳酸菌發(fā)酵應(yīng)用最多，也是最為成熟的領(lǐng)域。主要產(chǎn)品有酸奶、奶油和干酪。
3.1.1 酸奶的生產(chǎn)
酸奶是以鮮牛奶或奶粉為主要原料，經(jīng)乳酸菌發(fā)酵而制得的產(chǎn)品。原料乳經(jīng)加熱殺菌(一般采用9O℃30min)和均質(zhì)后，降低到適宜的溫度，添加糖和穩(wěn)定劑攪拌均勻，接種乳酸菌發(fā)酵劑在適宜的溫度下發(fā)酵。發(fā)酵完畢后，置于4℃左右的冷庫內(nèi)冷卻成熟，即得成品酸乳。
應(yīng)用于酸乳生產(chǎn)的乳酸菌主要屬于乳稈菌屬、鏈球菌屬，此外還有雙歧桿菌屬。生產(chǎn)中常用的有保加利亞乳稈菌、嗜酸乳桿菌、嗜熱鏈球菌、乳鏈球菌。兩歧雙歧桿菌、嬰兒雙歧桿菌、長雙歧桿菌等。可單菌種發(fā)酵，但一般兩種或兩種以上菌種混合使用。保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌的混合菌種純培養(yǎng)發(fā)酵劑在生產(chǎn)中很常用。
3.1.2 奶油的生產(chǎn)
奶油，又稱黃油，是以乳經(jīng)離心分離后所得的稀奶油為主要原料，經(jīng)殺菌、冷卻、成熟、乳酸菌發(fā)酵、攪拌、壓煉而制成的乳制品。奶油按發(fā)酵方法不同，分為天然發(fā)酵奶油和人工發(fā)酵奶油兩類。天然發(fā)酵奶油以乳中原有的微生物為發(fā)酵劑，讓其自然發(fā)酵而成。人工發(fā)酵奶油，系將稀奶油殺菌后，再添加純培養(yǎng)的發(fā)酵劑，使其發(fā)酵而制成。
應(yīng)用于奶油生產(chǎn)的乳酸菌有以下兒種:乳酸鏈球菌、乳油鏈球菌、噬檸檬酸鏈球菌、副噬檸檬酸鏈球菌、丁二酮乳鏈球菌等。
3.2 在豆奶中的應(yīng)用
在植物蛋白飲料加工中的應(yīng)用主要用于生產(chǎn)酸豆奶和花生乳酸發(fā)酵酸奶。由于牛奶資源有限，酸奶的成本較高，而酸豆奶和花生乳酸發(fā)酵酸奶可以作為酸奶的替代品為人們提供大量的優(yōu)質(zhì)蛋白，因此，開發(fā)酸豆奶和花生乳酸發(fā)酵酸奶具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和杜會(huì)效益。
3.2.1 酸豆奶的生產(chǎn)
大豆經(jīng)熱燙、浸泡、磨漿等前處理，制得豆?jié){。豆?jié){中加入奶粉、蔗糖或乳糖等輔料，經(jīng)均質(zhì)、殺菌后，冷卻到適宜溫度，接種乳酸菌進(jìn)行發(fā)酵。發(fā)酵結(jié)束后放人4℃的冷庫中冷卻并進(jìn)行后發(fā)酵，即得酸豆奶。
用于酸豆乳生產(chǎn)的乳酸菌主要屬于乳桿菌屬、鏈球菌屬，此外還有明串珠菌屬。生產(chǎn)中常用德氏乳桿菌、保加利亞乳桿菌、植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌，嗜熱鏈球菌、豆乳鏈球菌、腸膜明串珠菌等，常用兩種或兩種以上菌株混菌發(fā)酵。
乳酸菌在豆乳發(fā)酵過程中，不僅可以分解蛋白質(zhì)為小分子物質(zhì)，而且可以脫除豆腥味，分解棉子糖、水蘇糖等脹氣因子，使產(chǎn)品具有良好的風(fēng)味和營養(yǎng)價(jià)值。
3.2.2 花生乳酸發(fā)酵酸奶的生產(chǎn)
花生經(jīng)烘炒、去皮、浸泡后磨漿，過濾除渣得花生奶。花生奶中加入牛奶、蔗糖等輔料，攪抖均勻，均質(zhì)殺菌后降溫，接種乳酸菌灌裝發(fā)酵，然后進(jìn)行低溫后熟，即得產(chǎn)品。用于花生乳酸發(fā)酵酸奶生產(chǎn)的乳酸菌與發(fā)酵酸豆乳相同。
關(guān)鍵詞 蘋果汁 梨汁 固定化 乳酸菌 發(fā)酵
中圖分類號(hào)：TS255.47 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
煙臺(tái)蘋果，外形美觀，纖維少而質(zhì)地細(xì)，口感佳，香氣宜人。煙臺(tái)的萊陽梨果皮有褐色斑點(diǎn)，去皮后其果肉白色細(xì)嫩，口感極佳，有獨(dú)特香氣。新型的乳酸菌發(fā)酵復(fù)合飲料，即突出了復(fù)合果汁的風(fēng)味和口感，又增加其營養(yǎng)價(jià)值，在一定程度上亦增加了果汁的保質(zhì)期。固定化乳酸菌發(fā)酵可以節(jié)約菌種，縮短發(fā)酵周期，降低分離成本。
本文旨在初步研究固定化乳酸菌發(fā)酵蘋果汁梨汁復(fù)合飲料的工藝條件。以蘋果汁、梨汁為主要實(shí)驗(yàn)原料，用等比例的抗壞血酸和檸檬酸的混合溶液進(jìn)行護(hù)色，包埋載體選用食品級(jí)海藻酸鈉，菌種是伊利味濃原味杯酸，利用海藻酸鈉在氯化鈣溶液中的凝聚作用制成固定化膠珠。通過前期單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選取典型因素，進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，從而確定蘋果汁梨汁的最佳發(fā)酵工藝條件。
1材料與方法
1.1材料與儀器
蘋果（產(chǎn)地：煙臺(tái)棲霞）、梨（產(chǎn)地：煙臺(tái)萊陽）、食品級(jí)海藻酸鈉、無水氯化鈣、白砂糖、伊利味濃原味杯酸、抗壞血酸、一水檸檬酸等。
生化培養(yǎng)箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）、電子天平（上海越平科學(xué)儀器有限公司）、榨汁機(jī)（美的WJE25G16榨汁機(jī)）等。
1.2方法
1.2.1工藝流程
蘋果、梨清洗切片榨汁過濾護(hù)色滅菌接種（固定化）發(fā)酵分離膠珠冷藏裝瓶成品檢測。
1.2.2操作要點(diǎn)
（1）護(hù)色
綜合預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將榨出的果汁放在95℃的熱水中處理1.5 min后，配制1 g/100 mL 的抗壞血酸和檸檬酸的混合溶液（比例為1∶1），量取等量的50 mL蘋果汁、梨汁的混合液，將熱燙后的果汁在混合溶液中浸泡30 min，護(hù)色。
（2）固定化菌種
取0.75 g海藻酸鈉溶解在25 mL純凈水中，充分溶脹，自然冷卻。取10 mL酸奶置入20 mL無菌水，攪勻。移取菌種至冷卻的海藻酸鈉溶液中，充分混勻。將包埋的菌種用注射器滴入氯化鈣溶液（2.2 g無水氯化鈣溶于200 mL蒸餾水）中，攪拌，并凝固膠珠30 min，紗布過濾，用無菌生理鹽水除去多余鈣離子和未固定化的細(xì)胞。
2結(jié)果與討論
在實(shí)驗(yàn)室前期單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇蘋果汁梨汁配比（A）、接種量（B）、發(fā)酵時(shí)間（C）、l酵溫度（D）為因素，進(jìn)行L9（34）正交實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。
通過對(duì)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果的極差分析，對(duì)發(fā)酵結(jié)果影響最大的是蘋果汁與梨汁的比例，其次是發(fā)酵時(shí)間和接種量，發(fā)酵溫度對(duì)飲料的影響相對(duì)較??；正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，制備發(fā)酵飲料的最佳工藝條件為A1B2C3D2，即蘋果汁與梨汁比例為4∶6、固定化乳酸菌接種量為6g、發(fā)酵時(shí)間為11h、發(fā)酵溫度為40℃。
在正交實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，過濾出膠珠，重新接入混合果汁，進(jìn)行連續(xù)發(fā)酵實(shí)驗(yàn)。在連續(xù)7次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，飲料pH值逐漸升高，說明飲料的酸度下降，乳酸發(fā)酵能力逐漸下降。但是膠珠能夠保持較好的完整性，沒有出現(xiàn)破裂的情況。連續(xù)發(fā)酵實(shí)驗(yàn)表明固定化膠珠可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)酵，在實(shí)際應(yīng)用中具有較大的價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
[1] 陳勝慧子，侯旭杰.紅棗紅茶菌發(fā)酵飲料的研制[J].飲料工業(yè)， 2012（9）：25-28.
[關(guān)鍵詞]固態(tài)法；白酒生產(chǎn)；乳酸菌
中圖分類號(hào)：Q93-3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）35-0373-01
乳酸菌是我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷木悍N類，多生長繁殖在厭氧或者是微好氧的微酸性環(huán)境中。在生產(chǎn)生活過程中常用的乳酸菌有乳酸桿菌、嗜酸乳桿菌等，并被廣泛的應(yīng)用在發(fā)酵行業(yè)中，如酸奶的制作、釀酒業(yè)等。
一、固態(tài)法白酒生產(chǎn)的概述
固態(tài)法白酒生產(chǎn)，主要是充分利用自然界中各種微生物進(jìn)行發(fā)酵的過程，其中乳酸菌在白酒發(fā)酵的過程中占據(jù)首要的位置，其次是丁酸菌、乙酸菌等，而乳酸菌則是丁酸菌的主要生長碳源。
在白酒發(fā)酵的前期，由于溫度較低，多由酵母、好養(yǎng)細(xì)菌等菌類產(chǎn)生乳酸，在此過程，乳酸菌得到了迅速生長，并最終繁殖成乳酸菌群，而好氧乳酸菌的數(shù)量較多；白酒發(fā)酵的中后期是微生物大量繁殖的階段，由于其呼吸較為旺盛，導(dǎo)致白酒發(fā)酵過程中的熱量迅速增加，發(fā)酵溫度隨之增高，而此時(shí)的白酒發(fā)酵窖內(nèi)則處于缺氧的環(huán)境中，在這種高溫、缺氧的環(huán)境中，大量厭氧式乳酸菌開始大量繁殖，在白酒發(fā)酵中占據(jù)著舉足輕重的地位。
二、乳酸菌在固態(tài)法白酒發(fā)酵中應(yīng)用的必要性
乳酸菌是固態(tài)法白酒生產(chǎn)過程中用于發(fā)酵的必要物質(zhì)，其對(duì)于白酒發(fā)酵具有重要的意義，具體表現(xiàn)如下：
1、是為發(fā)酵微生物提供營養(yǎng)的必要物質(zhì)基礎(chǔ)
發(fā)酵是固態(tài)法白酒生產(chǎn)過程中重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，發(fā)酵的好壞、發(fā)酵是否充分等都直接決定著白酒的生產(chǎn)質(zhì)量。因此，在固態(tài)法白酒生產(chǎn)的過程中，要尤為重視白酒的發(fā)酵過程中。而將乳酸菌應(yīng)用在固態(tài)法白酒發(fā)酵的過程中，其可以通過自身正常的新陳代謝活性為發(fā)酵過程中的其他微生物提供生產(chǎn)繁殖所必須的氨基酸以及各種維生素，如維生素B等；此外，其亦可以通過促進(jìn)礦物元素的生物學(xué)活性，來為發(fā)酵過程中的各種微生物提供更多的營養(yǎng)物質(zhì)，從而促進(jìn)發(fā)酵過程的正常進(jìn)行，為白酒生產(chǎn)的質(zhì)量打下良好的物質(zhì)性基礎(chǔ)。
2、是形成白酒香味的必要物質(zhì)基礎(chǔ)
美拉德反應(yīng)是固態(tài)法白酒發(fā)酵過程中香味形成的重要化學(xué)反應(yīng)，而經(jīng)相關(guān)試驗(yàn)證明，將乳酸菌應(yīng)用在小麥、稻米等谷物的發(fā)酵過程中，不僅可以大大提高發(fā)酵后的營養(yǎng)價(jià)值，亦可以為美拉德反應(yīng)提供充足的前提物質(zhì)，促進(jìn)該反應(yīng)的發(fā)生，從而在發(fā)酵過程中形成相應(yīng)的香味物質(zhì)。
3、是維持釀酒生產(chǎn)微生態(tài)環(huán)境的必要物質(zhì)基礎(chǔ)
在固態(tài)法白酒發(fā)酵的中后期，由于溫度的大幅度提升以及厭氧環(huán)境的形成，易繁殖出大量厭氧乳酸菌，促進(jìn)發(fā)酵過程中的酒醅酸度的迅速攀升，這對(duì)于釀酒過程中部分雜菌的生陳代謝活動(dòng)具有重要的抑制性作用；此外，在乳酸菌正常生陳代謝的過程中，會(huì)產(chǎn)生較多的有機(jī)酸、過氧化氫等具有抗微生物活性的物質(zhì)；同時(shí)，發(fā)酵過程中的很多乳酸菌會(huì)產(chǎn)生一些乳鏈菌素、乳酸菌素等細(xì)菌素，對(duì)于維持和改善固態(tài)法白酒發(fā)酵過程中的微生態(tài)環(huán)境具有重要的調(diào)節(jié)作用，如促進(jìn)微生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性等。
4、是提高釀酒微生物活性的必要物質(zhì)基礎(chǔ)
在固態(tài)法白酒發(fā)酵的過程中，一般都是多種微生物共同生存的，且各種微生物之間都有著較為密切的聯(lián)系。因此，在固態(tài)法白酒發(fā)酵的過程中，通過應(yīng)用各種乳酸菌，并對(duì)嚴(yán)格厭氧式的乳酸菌、非嚴(yán)格的厭氧式乳酸菌株進(jìn)行共同培養(yǎng)，營造多種乳酸菌混合生長與繁殖的發(fā)酵環(huán)境，不僅可以大幅度提升發(fā)酵中后期過程中厭氧菌的產(chǎn)量，并提高存活率，亦可以延長固態(tài)法白酒發(fā)酵過程中各種所需微生物的存活時(shí)間，從而起到提高發(fā)酵微生物活性的作用，以保證發(fā)酵過程的順利進(jìn)行，為白酒的釀造質(zhì)量提供堅(jiān)實(shí)的保障。
三、乳酸菌在固態(tài)法白酒風(fēng)味的重要作用
乳酸菌對(duì)于保持固態(tài)法白酒生產(chǎn)風(fēng)味的純正性具有重要的作用，具體表現(xiàn)如下：
1、有利于降低白酒的刺激感，提升白酒的醇厚感
乳酸是乳酸菌的重要代謝產(chǎn)物，其對(duì)于改善白酒的風(fēng)味具有重要的作用。乳酸中含有羥基和羧基兩種成分，可以和水分子、乙醇分子結(jié)合在一起發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成氫鍵，從而起到減輕白酒刺激感的作用；同時(shí)，乳酸通過氫鍵則可以與酒體中的揮發(fā)的小分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并充當(dāng)大、小分子之間的紐帶和橋梁，從而促使酒體中的大小分子及微量元素形成膠體，并與乳酸微酸、微甜、微澀的口味結(jié)合在一起，大大增加了白酒的柔和度以及濃厚感，從而達(dá)到提升白酒醇厚感的目的。
2、有利于延長酒體的后味，改善白酒的口味
乳酸乙酯亦是乳酸菌的重要代謝產(chǎn)物，其對(duì)于延長酒體的后味具有重要的作用。乳酸乙酯與乙醇、脂類以及水具有較好的相溶性，屬于不揮發(fā)的脂類。正是由于乳酸乙酯的不揮發(fā)性能使得其大部分留在酒醅或著是酒尾中，起到延長酒體后味的作用，成為白酒風(fēng)味中延長后味的重要物質(zhì)。此外，在白酒發(fā)酵的過程中，適當(dāng)?shù)娜樗崾窃黾影拙苹靥鸶械闹匾镔|(zhì)，亦可以消除白酒中的燥辣感，起到減輕水味、苦味等多種調(diào)節(jié)作用。
結(jié)語
綜上所述可知，乳酸菌是固態(tài)法白酒生產(chǎn)中應(yīng)用的重要物質(zhì)，其對(duì)于營造良好的白酒發(fā)酵微生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)白酒發(fā)酵過程的順利進(jìn)行以及改善白酒的味道具有重要的作用。因此，在固態(tài)法白酒生產(chǎn)的過程中，要注重對(duì)乳酸菌的應(yīng)用，并為乳酸菌的應(yīng)用營造良好的釀造環(huán)境，從而促進(jìn)乳酸菌在白酒發(fā)酵過程中的生長和繁殖，維持其正常的生產(chǎn)代謝，以便于其代謝物乳酸、乳酸乙酯等對(duì)白酒的口感起到更好的改善作用。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：生物保護(hù)菌；肉制品；貨架期
隨著生活水平的提高，人們對(duì)肉制品的安全問題也更加關(guān)注[1]。肉制品水分活度較高、營養(yǎng)物質(zhì)豐富，十分適合微生物的生長繁殖，而使用化學(xué)防腐劑成本較高，且對(duì)人類的健康具有一定的安全隱患，使得人們顧慮重重[2]。近年來，主要致病菌包括單增李斯特菌、大腸桿菌、彎曲桿菌、耶爾森菌屬及副溶血性孤菌等作為食源性微生物在肉及肉制品中出現(xiàn)的程度已經(jīng)遠(yuǎn)超于其他食品[3]。此外能夠?qū)е氯庵破犯瘮∽冑|(zhì)的細(xì)菌主要有乳酸桿菌屬、桿菌屬、鏈球菌屬、假單胞菌屬等，它們大都屬于耐熱性病原菌，普通的加熱方法并不能將它們完全殺死，因此一旦其受到這些微生物的污染，肉制品就極易發(fā)生腐敗變質(zhì)，影響貨架期[4]。此外，隨著肉制品的產(chǎn)量逐年上升，由于其腐敗變質(zhì)等現(xiàn)象而導(dǎo)致對(duì)人類健康的危害和經(jīng)濟(jì)損失也不容小覷，據(jù)報(bào)道全世界每年因各類肉制品腐敗變質(zhì)而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)十億美元[5]。肉及肉制品的腐敗變質(zhì)也會(huì)對(duì)消費(fèi)者的健康產(chǎn)生極大的影響，一些致病菌，如沙門氏菌、大腸桿菌和單增李斯特菌等可以沿食物鏈傳播，成為人類疾病的來源[6]。美國的“單增李斯特菌食物中毒”，歐洲的“口蹄疫”、“瘋牛病”等均是由病原微生物而引起的食源性疾病，從而導(dǎo)致食物中毒，威脅人們的生命安全[7]。除此之外，存在使用化學(xué)添加劑和農(nóng)用化學(xué)品以及獸藥殘留等問題的肉類產(chǎn)品也被認(rèn)為是消費(fèi)者的健康風(fēng)險(xiǎn)[8]。
基于上述問題，有關(guān)于食品安全衛(wèi)生的法規(guī)越來越嚴(yán)格，消費(fèi)者們希望獲得加工工藝簡單、食品添加劑和防腐劑少且可以保留肉制品原有風(fēng)味的肉類加工制品。目前食品的防腐保鮮技術(shù)主要分為傳統(tǒng)保鮮技術(shù)和現(xiàn)代保鮮技術(shù)。傳統(tǒng)保鮮技術(shù)是利用腌制、干燥、發(fā)酵、煙熏、冷藏、加熱處理等方法達(dá)到延長貨架期的目的，現(xiàn)代保鮮技術(shù)是通過防腐劑（化學(xué)防腐劑、天然防腐劑）和高新保鮮技術(shù)（包裝技術(shù)，如氣調(diào)包裝、可食性膜和抗菌包裝等；以及低溫殺菌技術(shù)，如輻照、微波等）來達(dá)到防腐保鮮的目的。我國目前針對(duì)肉制品腐敗變質(zhì)的解決辦法主要是添加抗氧化劑以及防腐劑，但大多數(shù)添加的都是化學(xué)防腐劑，且這些化學(xué)合成物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化成亞硝酸鈉和硝酸鈉、亞硫酸鈉、苯甲酸鈉等物質(zhì)[9]，長期食用會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生毒害作用。因此尋找安全的天然防腐劑成為近來研究的熱點(diǎn)。天然防腐劑可以分為植物源物質(zhì)（包括植物多酚類物質(zhì)、香辛料及其提取物、抗氧化肽、脂肪酸及其他農(nóng)副產(chǎn)品提取物等）、動(dòng)物源物質(zhì)（包括殼聚糖及其衍生物、溶菌酶等）以及微生物及其代謝產(chǎn)物三大類[10]。本文主要對(duì)微生物以及代謝產(chǎn)物（生物保護(hù)菌）在肉制品中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。
1 生物保護(hù)菌簡介
1.1 生物保護(hù)菌概念
Stiles[11]在1996年將生物保鮮定義為：使用天然的微生物和（或者）它們產(chǎn)生的抗菌物質(zhì)來延長貨架期以及提高食品的安全性，并以此區(qū)分于人工添加化學(xué)物質(zhì)的保存方法；Jay[12]在1996年將生物保護(hù)的概念定義為一種微生物對(duì)另外一種微生物所產(chǎn)生的拮抗作用；胡萍[13]定義生物保護(hù)菌為：對(duì)產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響盡可能小的具有拮抗作用，可以延長貨架期的菌種。經(jīng)過多年的研究與歸納總結(jié)，人們將其更加準(zhǔn)確的定義為：可以添加到食品中的具有延長食品貨架期和（或者）抑制致病菌生長的活的微生物[14]。
1.2 生物保護(hù)菌的作用途徑
生物保護(hù)菌的作用途徑可以分為以下2 種[15-16]：一種是在食品體系中直接接種生物保護(hù)菌，它們可以產(chǎn)生抑菌物質(zhì)從而抑制食品致病菌及腐敗菌的生長或者和有害微生物進(jìn)行競爭生長；另外一種是直接添加生物保護(hù)菌的代謝產(chǎn)物，即細(xì)菌素。2 種方法均可以有效地延長食品的貨架期，達(dá)到防腐保鮮的作用。但是，直接使用生物保護(hù)菌的代謝產(chǎn)物有很多缺陷，其中最主要的就是細(xì)菌素可能會(huì)與目標(biāo)食品中的一些成分或添加劑發(fā)生反應(yīng)，從而使得其生物活性有所降低[17]。相反，直接接種生物保護(hù)菌則具有很多優(yōu)勢。生物保護(hù)菌之所以可以起到食品保鮮的作用，主要是因?yàn)槠淇梢匝泳徃瘮〖?xì)菌的生長，以及抑制和減少病原體的生長，其機(jī)理主要是生物保護(hù)菌可以在該食品的貯藏條件下更好地生長；產(chǎn)生抗菌肽以及有抑菌活性的物質(zhì)如有機(jī)酸、二氧化碳、乙醇及過氧化氫；消除氧氣；利用易發(fā)酵的營養(yǎng)物質(zhì)等[13]。此外，生物保護(hù)菌還可能具有某些功能特性，如賦予產(chǎn)品特有的風(fēng)味、質(zhì)地和營養(yǎng)價(jià)值等[18]。
任何生物保護(hù)菌被應(yīng)用到食品中時(shí)，都應(yīng)該考慮以下條件[19]：1）必須是無毒的；2）必須被權(quán)威部門所采納；3）對(duì)于要應(yīng)用生物保護(hù)菌的食品工業(yè)來說應(yīng)該是經(jīng)濟(jì)的，不可成本過高；4）不應(yīng)給目標(biāo)食品帶去不利影響，包括食品感官品質(zhì)以及理化性質(zhì)；5）使用較少的量便可以起作用；6）在貯存時(shí)，可以穩(wěn)定地保持其原有的形狀；7）不應(yīng)該有任何藥用。
2 生物保護(hù)菌代謝產(chǎn)物細(xì)菌素的定義及分類
隨著研究的不斷深入，人們將生物保護(hù)菌所產(chǎn)生的具有生物保護(hù)作用的物質(zhì)定義為細(xì)菌素。Cebrán等[20]將細(xì)菌素定義為一類可以對(duì)同源或者親緣關(guān)系較近的微生物具有潛在抑制作用的蛋白質(zhì)或者多肽。根據(jù)細(xì)菌素自身特點(diǎn)，可將其分成4 類：第1類為羊毛硫抗生素，又可再細(xì)分為由陽離子及疏水性多肽組成的a類和其多肽含有比較剛性的結(jié)構(gòu)的b類；第2類為熱穩(wěn)定、無修飾的小分子肽；第3類為熱不穩(wěn)定的大分子肽；第4類為蛋白質(zhì)復(fù)合物[9]。研究表明，已經(jīng)有許多屬于前2類的細(xì)菌素可以有效地抑制食品中有害微生物的生長，但是只有乳酸鏈球菌素（Nisin）已經(jīng)被工業(yè)化生產(chǎn)并在部分地區(qū)獲得了可以作為食品防腐劑的證書[21]。同時(shí)由于乳酸菌從古至今一直被安全使用于發(fā)酵食品中，所以乳酸菌也是應(yīng)用最多的生物保護(hù)菌[22]。
3 生物保護(hù)菌在肉制品中的應(yīng)用
自從乳酸菌在肉制品中被發(fā)現(xiàn)后，乳酸菌所產(chǎn)生的細(xì)菌素也逐漸被發(fā)現(xiàn)并分離出來。盡管大部分細(xì)菌素都是從與食物相關(guān)的乳酸菌中分離出來的，但它們并不一定可以對(duì)所有的食品都產(chǎn)生作用。目前被確定的確實(shí)可以對(duì)食品產(chǎn)生防腐保鮮作用的一些生物保護(hù)菌所產(chǎn)生的細(xì)菌素中，應(yīng)用最多且效果最好的就是Nisin。生物保護(hù)菌作為一種天然的新型防腐劑，在國際上已經(jīng)得到認(rèn)可，一些研究人員成功地將生物保護(hù)菌應(yīng)用于各類肉制品中，并取得良好效果。
3.1 在肉灌制品中的應(yīng)用
人們通常選用硝酸鹽來抑制肉灌制品中肉毒梭狀芽胞桿菌的生長，但考慮到食品安全性的問題，人們希望可以找到其他的辦法來抑制其生長[23]?？妆ＨA等[24]研究表明，添加不同濃度的Nisin，在培養(yǎng)數(shù)天后，紅腸中的菌落總數(shù)明顯低于對(duì)照組，當(dāng)Nisin的添加量為400 IU/g
時(shí)，抑菌效果最好，在貯藏17 d后紅腸樣品中的菌落總數(shù)為1.2×106 CFU/g，而對(duì)照組為5.8×103 CFU/g，表明Nisin可以在一定程度上起到延長貨架期的作用。但單獨(dú)使用時(shí)的效果沒有與其他方法聯(lián)用時(shí)的效果好；李琛等[25]
用Nisin、山梨酸鉀、雙乙酸鈉、EDTA-2Na 4 個(gè)因素進(jìn)行分組保鮮實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，不同組分的復(fù)合防腐劑均起到了抑菌作用，其中最佳的防腐劑添加量為Nisin 0.025%、山梨酸鉀0.025%、雙乙酸鈉0.15%、EDTA-2Na
0.01%，該復(fù)合防腐劑可使紅腸樣品的菌落總數(shù)降低10 倍以上。徐勝等[26]通過對(duì)壓力、保壓時(shí)間和Nisin濃度3 個(gè)因素的正交試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，通過Nisin和超高壓的復(fù)合作用處理低溫火腿腸的抑菌效果比兩者中單一處理的抑菌效果更優(yōu)；且較佳的處理?xiàng)l件為：Nisin添加量0.02%、處理壓力400 MPa、保壓時(shí)間10 min。Ellahe等[27]研究發(fā)現(xiàn)Nisin可以減少低溫貯藏時(shí)氣調(diào)包裝中乳化腸的需氧菌落總數(shù)以及乳酸桿菌含量，延長貨架期。
3.2 在冷鮮肉中的應(yīng)用
冷鮮肉是指牲畜宰后胴體溫度在24 h內(nèi)迅速降低至0～4 ℃，并且在后續(xù)的加工、流通和銷售過程中始終保持該溫度的生鮮肉，也稱冷卻肉、排酸肉[28]。
在4 ℃條件下貯藏時(shí)，一些嗜冷菌如單核細(xì)胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）和假單胞菌屬（Pseudomonas）等會(huì)引起冷鮮肉發(fā)生腐敗，從而降低貨架期。因此如何延長冷鮮肉貨架期是近年來亟待解決的問題。Kouakou等[29]將彎曲乳桿菌產(chǎn)生的細(xì)菌素米酒乳桿菌素P（sakacin P）和乳酸片球菌產(chǎn)生的細(xì)菌素片球菌素AcH（pediocin AcH）作為發(fā)酵劑添加到接種了李斯特菌的生豬肉中，在4 ℃條件下保存6 周。當(dāng)只添加一種細(xì)菌素時(shí)，貯藏1 周或者2 周，單增李斯特菌的數(shù)量從開始的102 CFU/g降低到幾乎沒有，然后再在之后的1周回升，當(dāng)2 種細(xì)菌素一起加入到生豬肉中時(shí)，單增李斯特菌細(xì)菌數(shù)量回升的日期延后。王頻[30]研究發(fā)現(xiàn)，將Nisin用于冷卻豬肉的冷藏保鮮時(shí)，可以有效地延長肉樣冷藏保鮮的貨架期，且當(dāng)豬肉浸泡在添加量為0.05 g/L的Nisin保鮮液中120 s時(shí)，保鮮效果最佳，貨架期可延長6 d。
3.3 在火腿中應(yīng)用
防腐保鮮是限制火腿發(fā)展的一個(gè)重要因素，而使用一些化學(xué)防腐劑或者添加高糖高鹽物質(zhì)又會(huì)帶來食品安全問題，因此研究人員希望找到一種新的方法來延長火腿的貨架期。曾友明等[31]研究發(fā)現(xiàn)，不添加任何保鮮劑的鹽水方腿在4 ℃條件下貯藏10 d，產(chǎn)品中的細(xì)菌總數(shù)便超過了國家零售標(biāo)準(zhǔn)（30 000 CFU/g），而添加了150 mg/kg的Nisin的鹽水方腿在貯藏第20天時(shí)，菌落總數(shù)才超出國家標(biāo)準(zhǔn)，這表明不添加保鮮劑的產(chǎn)品很容易腐敗變質(zhì)，保質(zhì)期短，而Nisin可以有效地抑制低溫肉制品中微生物的生長；他們還發(fā)現(xiàn)單獨(dú)用Nisin作為保鮮劑的保鮮效果不如復(fù)合型保鮮劑的效果好。胡萍等[13]研究發(fā)現(xiàn)，在真空包裝的煙熏火腿切片中添加（5.91±0.04） CFU/g的清酒乳桿菌B-2，在4 ℃貯藏時(shí)，可以使貨架期延長到35 d，而對(duì)照貨樣的保存期為15 d。劉國榮等[32]研究表明，在不添加任何化學(xué)防腐劑的情況下，乳酸菌細(xì)菌素enterocin LM-2（320 AU/g）和超高壓技術(shù)（600 MPa）聯(lián)合處理5 min，可以有效地延長低溫切片火腿的貨架期，將原本2～3 個(gè)月的貨架期延長到100 d。Vermeiren等[33]在肉制品中篩選出91 株菌株，鑒定它們作為生物保護(hù)菌對(duì)蒸煮腌肉制品的保鮮作用，結(jié)果表明，38%的菌株可以同時(shí)抑制多種腐敗菌及致病菌的生長；此外還選取了12 株活性最強(qiáng)的菌株應(yīng)用到模擬的煮制火腿中，發(fā)現(xiàn)接種了清酒乳桿菌樣品在7 ℃的溫度下貯藏34 d時(shí)仍然具有較高的感官特性，表明清酒乳桿菌可以作為煮制肉制品的生物保護(hù)菌而不影響產(chǎn)品的原有品質(zhì)。
3.4 在牛羊肉制品中的應(yīng)用
Castellano等[34]將彎曲乳桿菌（Lactobacillus curvatus）CRL705接種到真空包裝的牛肉表面，在2 ℃條件下貯藏60 d后發(fā)現(xiàn)，該菌株成為了優(yōu)勢菌株并抑制了熱殺索絲菌和腐敗乳酸菌的生長，且不影響產(chǎn)品本身的感官結(jié)構(gòu)，延長產(chǎn)品的貨架期。張德權(quán)等[35]將含有Nisin、溶菌酶和乳酸鈉的復(fù)合保鮮劑對(duì)冷卻羊肉進(jìn)行交互作用，當(dāng)單獨(dú)處理時(shí)，發(fā)現(xiàn)Nisin的抑菌效果最好，溶菌酶次之，乳酸鈉抑菌效果為最低；最佳的復(fù)合配比為：Nisin 0.34%、溶菌酶0.24%、乳酸鈉2.27%。
3.5 在禽肉制品中的應(yīng)用
禽肉制品因其肉質(zhì)細(xì)嫩、口味鮮美等特點(diǎn)而一直深受消費(fèi)者的喜愛，而貨架期短這一因素影響了禽肉制品的發(fā)展。由于消費(fèi)者對(duì)食品安全的意識(shí)逐漸增強(qiáng)，使得天然防腐劑的應(yīng)用越來越受到青睞。Maragkoudakis等[36]評(píng)估了從食品體系的乳酸菌中篩選出來的635 株對(duì)于食品具有潛在保護(hù)作用的菌株，并最終篩選出2 株菌株，屎腸球菌PCD71（E. faecium PCD71）和發(fā)酵乳桿菌ACA-DCA179（L. fermentum ACA-DC179），將其作為生物保護(hù)菌用于生鮮雞肉中，結(jié)果表明，其抑制了單增李斯特菌和沙門氏菌的生長，并且沒有使產(chǎn)品的感官品質(zhì)下降或者營養(yǎng)價(jià)值降低。李清秀等[37]研究發(fā)現(xiàn)不同濃度的Nisin和納他霉素對(duì)雞肉有良好的保鮮作用，且當(dāng)其質(zhì)量濃度為40 mg/L的Nisin和500 mg/L的納他霉素時(shí)，保鮮效果最好。徐幸蓮等[38]發(fā)現(xiàn)將鹽水鴨腿經(jīng)400 mg/kg的Nisin和3.5%的乳酸鈉浸泡處理并將其真空包裝后，用915 MHz、400 W的微波間歇照射2 次，在22～28 ℃的室溫下，其貨架期可以達(dá)到20 d以上。
4 結(jié) 語
生物保護(hù)菌作為一種新型的天然食品防腐劑具有無毒、無害、高效、天然等特點(diǎn)；并且可以有效地抑制肉及肉制品中腐敗菌及致病菌的生長繁殖從而延長貨架期，這使得生物保護(hù)菌的應(yīng)用前景十分廣闊。目前為止，已經(jīng)有研究表明將生物保護(hù)菌與其他物質(zhì)配合使用或與其他包裝、貯藏方式聯(lián)用時(shí)的抑菌效果會(huì)比單獨(dú)使用生物保護(hù)菌時(shí)的抑菌效果更好，但是目前發(fā)現(xiàn)的可用于肉及肉制品中充當(dāng)保鮮劑的生物保護(hù)菌種類很少，還需人們進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，擴(kuò)大其種類。但是否可以將生物保護(hù)菌作為發(fā)酵肉制品的防腐劑的同時(shí)，又作為其發(fā)酵菌株的研究十分有限，具有發(fā)酵和防腐功能的生物保護(hù)菌的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用可以推動(dòng)肉及肉制品的發(fā)展，對(duì)人類的健康產(chǎn)生有益的影響。
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關(guān)鍵詞:細(xì)菌素;抑菌機(jī)理;食品工業(yè)
1細(xì)菌素與抗生素的區(qū)別
細(xì)菌素可以安全有效地控制食品中病原菌的生長,兩者的區(qū)別主要基于它們合成、作用方式、抗菌譜及毒理、抗藥性機(jī)制之間的不同。1981年Hurst指出,既然細(xì)菌素不用于醫(yī)學(xué),可以將其稱為“生物學(xué)食品防腐劑”。
細(xì)菌素通常是通過核糖體來合成,是真正的蛋白質(zhì)類物質(zhì);而抗生素是通過酶促反應(yīng)將初級(jí)代謝物轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)性的二級(jí)代謝物,諸如短桿菌肽S等,通過酶促反應(yīng)把氨基酸轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)復(fù)雜的化合物。細(xì)菌素與抗生素的根本差別是:大部分細(xì)菌素只對(duì)近緣關(guān)系的細(xì)菌有損害作用,而且無毒、無副作用、無殘留、無抗藥性,同時(shí)也不污染環(huán)境。因此,細(xì)菌素的使用,可以部分減少甚至取代抗生素的使用。
2細(xì)菌素的抑菌范圍
細(xì)菌素通常由革蘭氏陽性菌產(chǎn)生并可以抑制其它的革蘭氏陽性菌,如乳球菌、葡萄桿菌、利斯特氏桿菌等,對(duì)大多數(shù)的革蘭氏陰性菌、真菌等沒有抑制作用。對(duì)于第一類細(xì)菌素可以抑制許多革蘭氏陽性菌,如Nisin抑制葡萄球菌屬、鏈球菌屬、小球菌屬和乳桿菌屬的某些菌種,抑制大部分梭菌屬和芽孢桿菌屬的孢子;嗜酸乳桿菌和發(fā)酵乳桿菌產(chǎn)生的細(xì)菌素對(duì)乳桿菌、片球菌、明串球菌、乳球菌和嗜熱鏈球菌有抑制作用。
3細(xì)菌素的應(yīng)用
3.1細(xì)菌素在食品業(yè)的應(yīng)用
細(xì)菌素由于無毒、無副作用、無殘留、無抗藥性,并可以抑制或殺死一些食物腐敗菌,具有一定的熱穩(wěn)定性,易被人體消化道的部分蛋白酶降解,因此不會(huì)在體內(nèi)積蓄引起不良反應(yīng),也不會(huì)影響抗生素的活性,在食品中易擴(kuò)散,使用較方便,同時(shí)也不污染環(huán)境因而受到食品業(yè)的青睞。作為乳酸菌的產(chǎn)物,Nisin的使用已有了很長的一段歷史。
部分細(xì)菌素已廣泛用于肉類工業(yè)、奶制品工業(yè)、釀酒和糧食加工等。在西方,細(xì)菌素已用于奶制食品中,可以抗Clostridial和Listeria。例如,Nisin可以控制奶酪中ebotulinum的孢子生長,并已成為巴氏滅菌精制奶、糊狀食品最有效的防腐劑。添加Nisin可防止牛乳和乳制品的腐敗,延長貨架期。由于Nisin在偏酸性下較穩(wěn)定,且易溶解,所以在酸性罐頭食品中添加比較合適,同時(shí)還可降低罐頭的滅菌強(qiáng)度,提高罐頭的品質(zhì)。Nisin在酒精飲料中應(yīng)用也比較廣泛,由于Nisin對(duì)酵母菌沒有抑制作用,所以對(duì)發(fā)酵沒有任何影響,并可以很好地抑制革蘭氏陽性菌,保證產(chǎn)品質(zhì)量。目前Nisin在全世界范圍內(nèi)的各種食品中得到了應(yīng)用?，F(xiàn)在許多研究證明,產(chǎn)生細(xì)菌素的發(fā)酵劑在發(fā)酵過程中可以防止或抑制不良菌的污染,因而將產(chǎn)細(xì)菌素的乳酸菌加入到食品中比直接加細(xì)菌素更好。但細(xì)菌素抗菌譜有一定的范圍,為擴(kuò)大其抑菌范圍,可將幾種細(xì)菌素或?qū)⑵渑c其它來自于動(dòng)植物(如抗菌肽)等的天然食品防腐劑配合使用,利用它們的協(xié)同作用,增強(qiáng)抑菌范圍及強(qiáng)度,或與部分化學(xué)防腐劑絡(luò)合使用,既可增加抑菌范圍又可減少化學(xué)防腐劑的使用。
3.2細(xì)菌素在飼料中的應(yīng)用及展望
細(xì)菌素目前廣泛使用于食品中,飼料中應(yīng)用較少。細(xì)菌素在飼料中要廣泛使用,必須具有安全性和有效性。Bhunia等(1991)用細(xì)菌素PediocinAcH對(duì)小鼠和兔分別進(jìn)行皮下注射、靜脈注射和腹腔注射,在免疫研究時(shí)發(fā)現(xiàn),PediocinAcH沒有產(chǎn)生任何不良反應(yīng)和致死作用。細(xì)菌素在食品上的直接使用,也說明了細(xì)菌素對(duì)動(dòng)物和人類是安全的。
細(xì)菌素在飼料中的應(yīng)用可以有兩個(gè)方面:1)防止飼料本身被沙門氏菌等致病菌污染;2)作為飼料添加劑,防止致病菌對(duì)動(dòng)物腸道的危害。由于細(xì)菌素大多抗菌譜比較窄,因此選擇恰當(dāng)?shù)募?xì)菌素既可以防止動(dòng)物受某些腸道致病菌的危害,而又不至于影響動(dòng)物腸道其他有益微生物。
產(chǎn)生細(xì)菌素的益生菌類乳酸菌,尤其乳桿菌是動(dòng)物腸道中的優(yōu)勢菌,這些益生菌產(chǎn)生的細(xì)菌素可以對(duì)宿主動(dòng)物胃腸道進(jìn)行生態(tài)調(diào)節(jié)。隨著益生菌在動(dòng)物諸如豬、狗、牛胃腸疾病防治方面研究的深入,益生菌的作用,已被越來越多的人們所接受。目前美國飼料益生菌銷售額己超過3000萬美元,主要菌種為嗜酸乳桿菌和雙歧桿菌。但是益生菌的作用效果,并不如預(yù)期的那樣理想,這主要是對(duì)益生菌的作用機(jī)理還不太清楚,從而在選擇菌種方面存在一定的盲目性。
因?yàn)闆Q定腸道優(yōu)勢菌的因素,不僅取決于菌種的產(chǎn)酸能力,而且還與菌種是否產(chǎn)生細(xì)菌素等因素有關(guān),尤其與菌種的宿主專一性有很大關(guān)系。研究腸道微生物類群與細(xì)菌素的關(guān)系,可以更有效地選擇益生菌菌種,使它們能更好地定植于腸道系統(tǒng)中,發(fā)揮出更多的功效。我國于1994年批準(zhǔn)使用的益生菌有6種:芽孢桿菌、乳酸桿菌、糞鏈球菌、酵母菌、黑曲菌、米曲菌。其中乳酸桿菌和糞鏈球菌為腸道正常微生物,芽孢仟菌具有較高的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性,可明顯提高動(dòng)物生長速度和飼料利用率,于是許多生產(chǎn)廠家將這些菌配合起來進(jìn)行使用,但是配合以后菌體活性是否受影響卻并沒有作深入研究。據(jù)報(bào)道(Rogers,1928),乳酸桿菌產(chǎn)生的細(xì)菌素Nisin的抗菌譜中,就包括糞鏈球菌和芽孢桿菌中的一些種,特別是它抑制芽孢的形成,在乳酸桿菌與一些糞鏈球菌和芽抱桿菌聯(lián)合使用時(shí),極有可能產(chǎn)生頡抗作用。因此研究細(xì)菌素的作用機(jī)理,對(duì)研究益生菌之間的關(guān)系也很有幫助。細(xì)菌素不僅具有與抗生素飼料添加劑相似的有益作用,而且無毒、無副作用、無殘留、無抗藥性,同時(shí)也不污染環(huán)境,所以細(xì)菌素將會(huì)在飼料中得到廣泛應(yīng)用。
參考資料
關(guān)鍵詞：亞硝酸鹽；亞硝酸鹽替代物；亞硝胺；發(fā)色；抑菌
Abstract： In meat production， nitrite is often applied as a color fixative， antioxidant， unique flavor agent and preservative. When it accumulates to a certain level， nitrite can react with amines as protein degradation products under appropriate conditions to produce carcinogenic nitrosamines. Once they accumulate in the body， carcinogenic nitrosamines will cause serious harm to the human body. Researchers are always looking for nitrite substitutes for the purpose of reducing the use of nitrite in meat products. This article reviews the functions and harms of nitrite added in meat products， and the development of nitrite substitutes.
Key words： nitrite； nitrite substitutes； nitrosamine； color fixative； antibacterial
DOI：10.15922/ki.rlyj.2016.10.009
中圖分類號(hào)：TS251.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-8123（2016）10-0045-04
引文格式：
張素燕， 高愛武. 肉制品中亞硝酸鹽替代物應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 肉類研究， 2016， 30（10）： 45-48. DOI：10.15922/ki.rlyj.2016.10.009. http：//
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亞硝酸鹽的化學(xué)性質(zhì)很不穩(wěn)定，可以與各種胺類反應(yīng)生成亞硝胺，亞硝胺是一種相對(duì)分子質(zhì)量較小、生物半衰期為24 h的強(qiáng)氧化劑[1]。在肉制品的加工過程中，亞硝酸鹽是一種非常重要的成分，可以起到使肉制品呈現(xiàn)穩(wěn)定的紅色、抑制脂質(zhì)氧化、呈現(xiàn)腌肉特有風(fēng)味、抑制肉毒梭菌和金黃色葡萄球菌生長的作用。然而，在亞硝酸鹽的使用過程中，使用量以及殘留量超標(biāo)問題一直是世界各國食品安全關(guān)注的焦點(diǎn)之一。亞硝酸鹽在肉制品中若添加過量，在熱處理加工時(shí)，容易生成亞硝基二甲 胺和亞硝基吡咯烷等物質(zhì)，它們會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生致癌、致突變、致畸作用，危害人們的生命健康[2]。因此，在肉制品加工過程中，必須嚴(yán)格控制添加亞硝酸鹽的劑量，并在實(shí)踐中尋找亞硝酸鹽的替代物，以期達(dá)到減少亞硝酸鹽使用量的目的。
1 亞硝酸鹽的作用與危害
1.1 亞硝酸鹽的作用
肉制品加工過程中，加入的亞硝酸鹽在弱酸條件下生成非常不穩(wěn)定的亞硝酸，亞硝酸與還原性物質(zhì)作用生成一氧化氮。生成的一氧化氮與還原狀態(tài)的肌紅蛋白發(fā)生反應(yīng)，能生成使肉制品呈現(xiàn)出穩(wěn)定紅色的亞硝基肌紅蛋白。
肉制品的脂質(zhì)氧化是指肉和肉制品在加工和貯存過程中，脂類物質(zhì)在光、氧氣、溫度、微生物等因素的作下，發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生不良風(fēng)味，降低肉制品食用品質(zhì)，甚至?xí)捎卸尽⒂泻ξ镔|(zhì)[3]。這種不良風(fēng)味就是平時(shí)所說的“過煮味”，為防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，可以在肉制品中添加亞硝酸鈉。研究證明，在肉制品中添加亞硝酸鹽能夠抑制脂質(zhì)的自動(dòng)氧化，改善肉制品的品質(zhì)[4]。
肉制品中添加亞硝酸鈉后，可以有效地抑制羰基化合物的生成，從而大大減弱由于脂肪自動(dòng)氧化生成的脂肪氧化味。另外，亞硝酸鈉添加到肉制品中，會(huì)產(chǎn)生典型的腌肉風(fēng)味。研究表明，肉制品的腌肉風(fēng)味是由許多化合物累加效果所產(chǎn)生的復(fù)合感覺[5]。
在肉制品中添加亞硝酸鹽具有抑菌作用，其抑菌作用的強(qiáng)弱與一定范圍的使用量呈現(xiàn)正相關(guān)，且只有游離的亞硝酸鹽具有抑菌效果[6]。肉毒梭狀芽孢桿菌是在常溫、低酸和厭氧條件下生長的一種的革蘭氏陽性細(xì)菌，低溫存放過程中，真空包裝的肉制品也容易造成肉毒梭菌的生長繁殖，并產(chǎn)生肉毒毒素。肉毒毒素是一種毒性極強(qiáng)，對(duì)人的神經(jīng)具有很強(qiáng)麻痹作用的毒素之一，硝酸鹽和亞硝酸鹽作為添加劑能夠抑制肉毒梭菌的生長和繁殖，從而減少肉毒毒素的生成。有關(guān)研究指出[7]，亞硝酸鹽抑制細(xì)菌的作用機(jī)理可能是：通過抑制細(xì)菌相關(guān)DNA以及基因的表達(dá)，達(dá)到抑制細(xì)菌細(xì)胞壁和細(xì)胞膜形成的目的；抑制蛋白質(zhì)代謝與能量代謝。有研究[8]表明，飲食中的硝酸鹽和亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為一氧化氮后，對(duì)人們心血管疾病能夠起到有益作用，有一定降低血壓的效果。
1.2 亞硝酸鹽的危害
亞硝酸鹽中含有的亞硝酸根離子具有很強(qiáng)的氧化性，當(dāng)人體攝入過量的亞硝酸鹽時(shí)，人體內(nèi)正常血紅蛋白含有的Fe2+離子就會(huì)被氧化成Fe3+，使血液失去攜帶氧的能力，氧合血紅蛋白變成高鐵血紅蛋白，由此可能會(huì)引發(fā)高鐵血紅蛋白癥，使人體出現(xiàn)缺氧癥狀，嚴(yán)重時(shí)可能危及人們的生命安全[9]。
當(dāng)人體內(nèi)同時(shí)存在亞硝酸鹽與胺類或酰胺類等物質(zhì)時(shí)，它們很容易發(fā)生化合反應(yīng)，生成亞硝基化合物，該物質(zhì)對(duì)人體有強(qiáng)致癌作用[10]。在人體胃的酸性環(huán)境里，亞硝酸鹽也可以轉(zhuǎn)化為亞硝胺。在人們?nèi)粘Ｉ钪?，存在于人體內(nèi)的絕大部分亞硝酸鹽會(huì)隨著尿液排出體外，只是在特定的溫度、微生物和酸堿度條件下才會(huì)轉(zhuǎn)化成亞硝胺。N-亞硝基吡咯烷和N-亞硝基二甲胺是對(duì)人體毒性較大的N-亞硝胺化合物[11-12]。亞硝胺引起動(dòng)物多種組織和器官發(fā)生癌變的機(jī)理，一般認(rèn)為是RNA和DNA的鳥嘌呤發(fā)生了甲基化、核酸發(fā)生烷基化而產(chǎn)生的[13]。一次多量或者長期攝入都會(huì)引起癌癥，特別是胃癌。在酸性溶液或紫外線照射條件下，亞硝酸鹽比較容易發(fā)生水解、氧化及轉(zhuǎn)為亞甲基等反應(yīng)，顯現(xiàn)出致癌活性；中性或堿性條件下表現(xiàn)出比較穩(wěn)定的性質(zhì)[14]。N-亞硝基化合物可以在食道、氣管、皮膚、腸、腎、腦、神經(jīng)等引起腫瘤，目前為止，還沒有發(fā)現(xiàn)對(duì)其致癌性有抵抗作用的動(dòng)物[15]。弱酸性條件下，亞硝酸鹽和二級(jí)胺發(fā)生亞硝化反應(yīng)生成亞硝胺，因此要達(dá)到阻斷亞硝胺合成的目的，可以通過減少亞硝酸鹽或二級(jí)胺的含量[16]。
在肉制品的生產(chǎn)過程中，不能忽視亞硝酸鹽的作用，同時(shí)，也要致力于減少亞硝酸鹽的使用量，從而減少亞硝酸鹽的危害。在生產(chǎn)腌臘肉制品過程中，如果不添加硝酸鹽或亞硝酸鹽，生產(chǎn)得到的肉制品就不具有腌臘肉制品特有的風(fēng)味、色澤等品質(zhì)，尤其是不能抑制肉毒梭狀芽孢桿菌的生長繁殖，產(chǎn)生肉毒毒素，將會(huì)對(duì)人體造成更大的危害?，F(xiàn)在越來越多的研究者都在朝著肉制品中減少亞硝酸鹽添加量的方向而不斷努力，以期望得到不直接添加或亞硝酸鹽添加量最少的前提下，保持肉制品的原有特性[17]。
2 亞硝酸鹽常用替代物
為保證人們的健康，使人們更加放心地食用肉制品，人們一直在不斷尋找亞硝酸鹽替代品，研究降低亞硝酸鹽的使用量，減少其在肉制品中的殘留量等問題。研究者們對(duì)亞硝酸鹽替代物進(jìn)行不斷研究，生產(chǎn)上已經(jīng)應(yīng)用的亞硝酸鹽替代物主要包括：發(fā)色劑（甜菜紅、蛋黃粉、紅曲色素、氨基酸、抗壞血酸等）；抗氧化劑（竹葉抗氧化物、茶多酚等）；抑菌劑（山梨酸鉀、乳酸菌、乳酸鏈球菌素等）；亞硝胺生成阻斷劑（煙酰胺、姜蒜汁、α-生育酚等）[18]?，F(xiàn)在，還沒有發(fā)現(xiàn)可以完全替代亞硝酸鹽的物質(zhì)，因此亞硝酸鹽在肉制品生產(chǎn)過程中仍是廣泛使用的腌制劑[19]。
2.1 紅曲色素
紅曲色素是由絲狀真菌――紅曲霉菌經(jīng)過發(fā)酵產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物，是一種天然色素。這種色素是一類具有相似分子結(jié)構(gòu)以及化學(xué)性質(zhì)類似的物質(zhì)形成的混合物，主要在細(xì)胞結(jié)合的狀態(tài)下產(chǎn)生[20]。動(dòng)物性實(shí)驗(yàn)表明，在食用紅曲色素及其制品的食物后，沒有出現(xiàn)急、慢性中毒現(xiàn)象，也無致突變作用，另外還具有保鮮、防腐、抗突變、降低血脂等生理活性[21]。紅曲色素的著色原理是直接將肉制品染成肉紅色，而亞硝酸鹽的著色原理是與肉制品中的肌紅蛋白結(jié)合而染色[22]。這2 種方法都能抑制有害微生物的生長，延長食品的保質(zhì)期，并賦予肉制品特有的“肉紅色”以及風(fēng)味，但從健康的角度出發(fā)，紅曲色素的應(yīng)用安全性更高[23]。Chi等[24]用正己烷提取紅曲色素，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)紅曲色素對(duì)1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-dphenyl-2-picrylhydrazyl radical 2，2-diphenyl-1-（2，4，6-trinitrophenyl）hydrazyl，DPPH）自由基的清除能力較強(qiáng)。Akihisa等[25]發(fā)現(xiàn)色素Xanthomonasins A、B組分對(duì)一氧化氮自由基（NO?）具有較強(qiáng)的清除能力。
現(xiàn)在人們雖然對(duì)紅曲色素的研究已經(jīng)取得較大進(jìn)展，但仍存在其相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量不均一、衛(wèi)生指標(biāo)和真菌毒素桔霉素含量超標(biāo)、存在成分不明確等問題[26]。紅曲色素作為著色劑用于肉制品中時(shí)，因肉制品的包裝大部分不具有遮光效果，由于紅曲色素對(duì)光的不穩(wěn)定性，即使是在自然光照射的條件下，紅曲色素的色階也會(huì)顯著下降[27]，導(dǎo)致肉制品出現(xiàn)褪色現(xiàn)象，這一特性使得紅曲色素在肉制品中的使用受到了極大地限制。因此，在以后的工業(yè)生產(chǎn)過程中，應(yīng)著重對(duì)以上在食品應(yīng)用中出現(xiàn)的問題進(jìn)行解決。
2.2 乳酸菌
乳酸菌是一類無芽孢、革蘭氏陽性細(xì)菌的總稱，可以利用可發(fā)酵碳水化合物產(chǎn)生大量乳酸，在自然界中的分布極其廣泛，具有豐富的物種多樣性。近年來，乳酸菌在食品各方面的應(yīng)用越來越廣泛。許多研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)，許多乳酸菌能將高鐵肌紅蛋白轉(zhuǎn)化為亞硝基肌紅蛋白。Arihara等[28]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將發(fā)酵乳桿菌JCM1173培養(yǎng)于MRS（de Mann-Rogosa-Sharp）液體培養(yǎng)基中，高鐵肌紅蛋白由棕色轉(zhuǎn)化為亮紅色，測得亮紅色物質(zhì)為肌紅蛋白的衍生物。Morita等[29]通過同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，用于實(shí)驗(yàn)的10 株發(fā)酵乳桿菌可以將高鐵肌紅蛋白轉(zhuǎn)化為亞硝基肌紅蛋白，并產(chǎn)生NO。Gündogdu等[30]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，從植物飼料中分離出的5 株植物乳桿菌都能夠產(chǎn)生NO，并將MRS瓊脂中含有的高鐵肌紅蛋白轉(zhuǎn)化為紅色的亞硝基肌紅蛋白。
乳酸菌在發(fā)酵過程中會(huì)產(chǎn)生一些特殊酶系，如控制內(nèi)毒素的酶系、分解脂肪酸的酶系、分解亞硝胺的酶系、分解有機(jī)酸的酶系[31]。在肉制品的加工過程中添加乳酸菌等微生物，可以有效地提高肉制品的色澤和風(fēng)味，減少亞硝胺的生成，并且降低亞硝酸鹽殘留量。乳酸菌在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的亞硝酸鹽還原酶，能夠?qū)喯跛猁}分解為NO，減少腌臘制品中亞硝酸鹽的殘留量，使食品更加安全[32]。焦興弘等[33]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將0.3 g/kg乳酸菌加入香腸中，能夠抑制肉制品中大多數(shù)革蘭氏陽性細(xì)菌的生長，達(dá)到提高肉制品質(zhì)量的目的，而且其色、香、味沒有太大的影響。李春等[34]通過研究乳酸菌對(duì)亞硝酸鹽降解的作用機(jī)理，發(fā)現(xiàn)亞硝酸鹽在酸性條件下比較容易降解，尤其是在pH值小于6時(shí)，亞硝酸鹽能夠大量降解。乳桿菌可能成為肉制品生產(chǎn)中亞硝酸鹽的替代品，但在實(shí)際生產(chǎn)中，將乳桿菌和少量亞硝酸鹽的搭配一起使用，其復(fù)合效果可能更具有效力[35]。
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關(guān)鍵詞：亞硝酸鹽；降解；乳酸菌；還原酶
課題來源：吉林省教育廳“十三五”科學(xué)技術(shù)研究規(guī)劃項(xiàng)目
中圖分類號(hào)： TS201.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/ki.jlny.2016.22.037
亞硝酸鹽廣泛存在于蔬菜、肉類發(fā)酵食品和養(yǎng)殖水體中。作為國家食品衛(wèi)生法允許使用的食品添加劑，亞硝酸鹽在食品加工中被廣泛使用。亞硝酸鹽能使食品呈良好色澤，且具有防腐和增強(qiáng)風(fēng)味的作用。在食品的貯存過程中，也會(huì)有一定的亞硝酸鹽的生成。亞硝酸鹽隨食物進(jìn)入人體后，可形成具有致癌作用的亞硝胺，引起正常血紅蛋白（二價(jià)鐵）轉(zhuǎn)變成正鐵血紅蛋白（三價(jià)鐵），從而失去攜氧功能。造成呼吸困難、循環(huán)衰竭以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)損害，嚴(yán)重者導(dǎo)致死亡。
如今，亞硝酸鹽含量的檢測已成為食品、環(huán)境監(jiān)測、水質(zhì)等方面的重要考察因素之一。世界衛(wèi)生組織（WHO）和聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）于1973年明確規(guī)定，亞硝酸鹽的允許攝入量（Acceptable Daily Intake）ADI值為0.13毫克/千克/天。中國蔬菜中亞硝酸鹽含量限量標(biāo)準(zhǔn)，以NaNO2計(jì)為4毫克/千克。
目前，國內(nèi)外對(duì)亞硝酸降解方法較多，如物理法、化學(xué)法、微生物降解法和酶處理法等。
1 微生物降解法
2004年，國外已經(jīng)開始對(duì)微生物降解亞硝酸鹽方面進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，從韓國泡菜中分離出的腸膜明串珠菌可以對(duì)亞硝酸鹽進(jìn)行降解，且隨溫度變化與降解效果形成正比；從泡菜中分離的植物乳桿菌、清酒乳桿菌也具有很好的降解能力，溫度仍是影響降解效果的主要因素。因此，在肉制品加工中添加乳酸菌，不僅能改善肉制品的色澤和風(fēng)味，而且還可產(chǎn)生一些特殊的酶系，以減少亞硝胺的生成，降低亞硝酸鹽殘留。
除了乳酸菌外，微球菌和凝固酶陰性葡萄球菌等許多微生物也對(duì)還原降解亞硝酸鹽有效。
2 酶法處理
從理論上講，用硝酸鹽和亞硝酸鹽還原酶等取代活的發(fā)酵劑培養(yǎng)物和微生物降解產(chǎn)生的結(jié)果應(yīng)該是一樣的。但亞硝酸鹽還原酶多數(shù)屬于胞內(nèi)酶，可在細(xì)胞內(nèi)有效地發(fā)揮作用，在細(xì)胞外的效果較差。而且，亞硝酸鹽還原酶還是一種氧化還原酶，需要電子傳遞體才能參與催化反應(yīng)。因此，直接用亞硝酸還原酶的方法降解亞硝酸鹽效果一般。
3 添加亞硝基處理的血紅白蛋白
將合成制取的亞硝基血紅蛋白代替NaNO2或NaNO3應(yīng)用于香腸等肉制品中進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果顯示，肉制品的呈色效果良好，產(chǎn)品色澤鮮亮，穩(wěn)定持久，風(fēng)味獨(dú)特，且有效降低了肉制品中NO2-的殘留量，達(dá)到了降硝的目的。
4 乳酸鏈球菌的作用
乳酸鏈球菌素（Nisin），又稱乳鏈菌肽，是由乳酸鏈球菌產(chǎn)生的一種多肽類物質(zhì)。添加在食物中的乳酸鏈球菌素進(jìn)入人體后，可被人體內(nèi)的酶降解、消化，是一種高效、安全、無毒、無副作用的天然食品防腐劑。研究發(fā)現(xiàn)，在食品中加入適量的乳酸鏈球菌可使亞硝酸鹽的含量明顯降低，又不影響食品的色澤、防腐效果，有效延長了肉制品的貨架期。
5 酸性化學(xué)環(huán)境法
較高的酸度除了能抑制食物中的有害微生物外，還能分解破壞亞硝酸鹽。例如，加入肉制品中的硝酸鹽會(huì)與肌紅蛋白反應(yīng)，生成亞硝基肌紅蛋白，從而使肉類制品呈鮮紅色，亞硝基肌紅蛋白易受熱變性，會(huì)生成不易褐變的鮮紅亞硝基血色原，在促進(jìn)發(fā)色的同時(shí)，可降低肉制品中亞硝酸鹽的殘留量。
6 維C、維E法
維C 作為人體必需的維生素，可以抑制發(fā)酵過程中硝酸鹽的還原并加速脫氫過程，從而阻斷亞硝酸鹽的產(chǎn)生。此外，維C具有酸性，在添加時(shí)要注意量的控制。維E與亞硝酸鹽的親和力較高，可防止體內(nèi)亞硝化作用，抑制亞硝基化合物的生成，進(jìn)而抑制亞硝胺的致癌作用。因此，許多新鮮果蔬、天然植物藥材都有較強(qiáng)的清除亞硝酸鹽的能力，例如，蘋果、梨、番茄、金錢蘭等。
7 活性物質(zhì)吸附法
這一方法主要應(yīng)用于養(yǎng)殖水體中亞硝酸鹽含量的控制。其方法為向養(yǎng)殖水體中撥灑活性炭、沸石粉、海泡石等具有較強(qiáng)吸附能力的物質(zhì)，將亞硝酸鹽吸附在其分子間隙中。這種吸附法作用時(shí)間短，見效快，成本較低，但是吸附劑用量較大，如經(jīng)常性使用，在一定程度上能改善水質(zhì)，但是大量吸附了有毒有害物質(zhì)的吸附物質(zhì)會(huì)沉積水底，可對(duì)池塘引起二次污染，對(duì)池塘水底的蝦蟹類造成更嚴(yán)重的傷害。
8 涂膜貯藏法
涂膜保鮮技術(shù)是提高果蔬品質(zhì)的常用方法之一。有研究表明，使用殼聚糖和蔗糖酯等材料對(duì)果蔬進(jìn)行涂膜處理，降低了果蔬的呼吸強(qiáng)度，在減少了營養(yǎng)物質(zhì)消耗的同時(shí)，可抑制果蔬內(nèi)酶的活性，阻止硝基還原酶催化的硝酸鹽向亞硝酸鹽的轉(zhuǎn)化。而且復(fù)合膜能夠阻止外界細(xì)菌的侵入，使得硝酸鹽向亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化的速度減慢，導(dǎo)致果蔬中亞硝酸鹽含量趨于下降或穩(wěn)定。
亞硝酸鹽與蛋白質(zhì)的代謝產(chǎn)物生成的致癌物質(zhì)――亞硝胺，對(duì)人類健康和環(huán)境都造成了嚴(yán)重的危害。因亞硝酸鹽濃度超標(biāo)而引發(fā)的安全事件屢見不鮮。目前的降解亞硝酸鹽的方法都有其利弊，世界各國都在致力于探索一種能夠快速、環(huán)保、高效的降解方法。
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