調(diào)味品微生物防治新方法的發(fā)展與展望

王檬，姚池璇，侯麗華*（天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津300457）

調(diào)味品微生物防治新方法的發(fā)展與展望

王檬，姚池璇，侯麗華*
（天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津300457）

該文列舉了幾種新型化學(xué)防腐方法和微生物防腐方法對于調(diào)味品的抑菌作用，通過對比來探索現(xiàn)代調(diào)味品微生物防治發(fā)展方向。不同防腐劑在其抑菌能力方面各有優(yōu)劣，實(shí)際應(yīng)用時可根據(jù)生產(chǎn)的需要，尋找安全、高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的防治方法。

調(diào)味品；微生物；防腐劑

調(diào)味品是一類特殊的產(chǎn)品，不同于打開包裝后一次性消費(fèi)的食品。調(diào)味品打開包裝后，要使用一段時間，一般的殺菌和防腐方法很難起到明顯的效果，因此調(diào)味品的抑菌方法顯得更為重要。常用的防腐措施是添加食品防腐劑，食品防腐劑分為化學(xué)防腐劑、天然防腐劑和復(fù)合型防腐劑?；瘜W(xué)防腐劑作為當(dāng)前中國食品行業(yè)主要的防腐保鮮配料，以其價格實(shí)惠、使用簡便等優(yōu)勢在中國的食品安全保障中起著重要作用，新型化學(xué)防腐劑的研發(fā)更是不斷加強(qiáng)了這樣的優(yōu)勢，但是在化學(xué)防腐劑的使用過程中，人們發(fā)現(xiàn)有很多化學(xué)防腐劑影響人類健康，現(xiàn)在人們更偏向于使用天然防腐劑。目前，代替化學(xué)防腐劑的方法有許多種，如蜂膠、乳酸鏈球菌素、大蒜籽以及綠茶和香辛料等天然提取物都可達(dá)到很好的抑菌效果，本文列舉了幾種新型化學(xué)防腐方法和微生物防腐方法對于調(diào)味品的抑菌作用，通過對比來探索現(xiàn)代調(diào)味品微生物防治發(fā)展方向。

1 化學(xué)防腐在調(diào)味品中的抑菌作用

1.1 傳統(tǒng)調(diào)味品防腐劑抑菌性比較

防腐劑在選用時需要考慮安全經(jīng)濟(jì)以及其抗菌力和抗菌譜。在調(diào)味品中比較常見的防腐劑有苯甲酸鈉、山梨酸鉀、雙乙酸鈉、尼泊金酯等，而通過對最低抑菌濃度比較調(diào)味品中這幾種常用防腐劑的抑菌效果的結(jié)果是在酸性條件下，苯甲酸鈉、山梨酸鉀、尼泊金酯對細(xì)菌、酵母菌和霉菌的抑制力均較為理想，其中尼泊金丙酯對細(xì)菌、酵母菌和霉菌的抑菌能力最有效，同時雙乙酸鈉對細(xì)菌的抑制力并不理想，而其對酵母菌和霉菌的抑制力要好于山梨酸鉀和苯甲酸鈉。此外，苯甲酸鈉和山梨酸鉀在對細(xì)菌、酵母菌和霉菌的抑制力方面基本相似。

因此，不同防腐劑在其抑菌能力方面各有優(yōu)劣，實(shí)際應(yīng)用時可根據(jù)生產(chǎn)的需要進(jìn)行選擇，并結(jié)合安全和成本來加以綜合考慮，也可考慮在不超出國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)將多種防腐劑混合使用。

1.2 新型防腐劑尼泊金酯鈉的發(fā)展

尼泊金酯（對羥基苯甲酸酯）是一類低毒高效防腐劑，它在醬油、醬菜、醋、豆制品等食品行業(yè)中己在日本、歐美等國家廣泛使用[1]。由于尼泊金酯類防腐劑水溶性的問題沒有得到很好解決，加上苯甲酸鈉的大量生產(chǎn)，尼泊金酯類防腐劑在我國食品工業(yè)中的應(yīng)用面較小。近些年來國內(nèi)廠家開發(fā)了低成本的尼泊金酯鈉鹽，較好地解決了其水溶性差的問題。尼泊金酯鈉鹽的推廣應(yīng)用范圍越來越廣。

尼泊金酯類應(yīng)用于食品工業(yè)，已有80年左右的歷史。世界上許多國家和地區(qū)把尼泊金酯鈉作為食品防腐劑，美國、歐洲、日本、韓國、澳大利亞、加拿大等發(fā)達(dá)國家都允許尼泊金酯鈉在調(diào)味品工業(yè)中應(yīng)用。我國也把尼泊金甲酯鈉、尼泊金乙酯鈉和尼泊金丙酯鈉列為食品防腐劑，應(yīng)用于醬油、醋、醬等調(diào)味品。

通過研究苯甲酸鈉、山梨酸鉀、尼泊金酯鈉這三類防腐劑對醬油的防腐能力的差異發(fā)現(xiàn)，醬油表面發(fā)花和菌落總數(shù)測定試驗(yàn)中尼泊金丙酯鈉對醬油的防腐作用最好，只需要0.15 g/kg添加量就能很好地抑制醬油中細(xì)菌的生長；從成本的角度考慮，尼泊金酯鈉與苯甲酸鈉相仿，只有山梨酸鉀的1/3。

尼泊金酯鈉在調(diào)味品中有良好的使用效果。上海市釀造科學(xué)研究所和江蘇省微生物研究所等單位對各種尼泊金酯鈉在醬油中進(jìn)行了防腐效果試驗(yàn)，結(jié)果表明0.015%的尼泊金丙酯鈉或尼泊金丁酯鈉其防霉效果同0.1%的苯甲酸鈉或0.1%的山梨酸鉀相同，0.01%的尼泊金丙酯鈉或尼泊金丁酯鈉抑制細(xì)菌和酵母菌的效果同0.1%的苯甲酸鈉或0.1%的山梨酸鉀相同，并且醬油經(jīng)稀釋后，其pH上升，尼泊金酯鈉的防腐效果更好?？傊S著尼泊金酯鈉研究的不斷深化和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，尼泊金酯鈉在食品工業(yè)領(lǐng)域特別是調(diào)味品行業(yè)必將占據(jù)越來越重要的地位[2]。

此外，尼泊金酯的殺菌作用隨著醇烷基碳原子數(shù)的增加而增強(qiáng)，而在水中的溶解度則隨著醇烷基碳原子數(shù)的增加而降低，毒性則隨著醇烷基碳原子數(shù)的增加而減小。通常的方法是通過復(fù)配來提高溶解度，并通過增效作用來提高防腐能力[3]。目前國內(nèi)生產(chǎn)的都是一些低碳酯，對一些長碳鏈酯，如庚酯、辛酯和壬酯，國內(nèi)尚未生產(chǎn)，因此，對這類產(chǎn)品的系列化研究非常重要。目前，研究和開發(fā)新型尼泊金酯異?；钴S，預(yù)計(jì)尼泊金酯類將會有很大的發(fā)展。

1.3 富馬酸淀粉乙酯在調(diào)味品中的防腐作用

調(diào)味品的防腐問題始終是食品科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，眾多科學(xué)家致力于研究新的防腐劑。其中富馬酸肪酸酯作為一類新型防腐劑而受到關(guān)注。由于富馬酸分子含有2個對稱的α、β不飽和羰基結(jié)構(gòu)，其衍生物均具有一定的抗菌活性，富馬酸二酯與單酯相比，效果相當(dāng)，但毒性更小[4]。因此，研究此類衍生物的合成及抑菌效果具有重要的意義。

陳紅梅等[5]研究調(diào)味品防腐作用時，將不同量的富馬酸淀粉乙酯加入醬油、食醋中，觀察樣品的口感、色澤，計(jì)算防腐劑的抑菌率，測定產(chǎn)品對調(diào)味品的防腐保鮮性能，結(jié)果（表1）可知，在醬油、食醋中加入不同質(zhì)量濃度的富馬酸淀粉乙酯，顏色沒有變化，當(dāng)富馬酸淀粉乙酯的質(zhì)量濃度達(dá)0.5 g/L時，醬油和食醋的口感均有微辣味。在富馬酸淀粉乙酯的質(zhì)量濃度為0.4 g/L時，對醬油、食醋的抑菌率均在98%以上，而且對調(diào)味品的口感和色澤沒有影響，所以在醬油和食醋中加入0.4 g/L富馬酸淀粉乙酯效果最佳。結(jié)果表明，富馬酸淀粉乙酯對食醋、醬油能起到較好的防腐保鮮作用[5]。由此可見，可以嘗試在其他調(diào)味品中加入適量富馬酸淀粉乙酯。

表1 富馬酸淀粉乙酯對醬油和食醋的防腐試驗(yàn)結(jié)果Table 1 Antiseptic test result of starch ethyl fumarate in soy sauce and vinegar

2 微生物防腐在調(diào)味品中的抑菌作用

微生物防腐劑是天然防腐劑中的一種，大多數(shù)為多肽類，但這里所列舉的微生物防腐不同于傳統(tǒng)意義上的微生物防腐劑，以下幾個例子是直接將適量微生物加入調(diào)味品中起到抑菌作用。

國內(nèi)大多數(shù)調(diào)味品是低利潤的產(chǎn)品，相對于天然防腐劑，直接添加微生物的防治方法能夠大大降低濃縮、提取天然防腐劑的技術(shù)成本和時間成本。

2.1 枯草芽孢桿菌的抑菌應(yīng)用

我國傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品主要分為醬油、食醋、醬類、腐乳、豆豉5類。該類產(chǎn)品的整個生產(chǎn)過程都離不開微生物的作用，霉菌、酵母菌、乳酸菌、醋酸桿菌是其發(fā)酵過程的主要菌類，能否將這些微生物利用好，將直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量[6]。另外，由于傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的相對落后，傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品在生產(chǎn)過程中還易引起其他雜菌污染，導(dǎo)致食物中毒，而現(xiàn)有傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中微生物指標(biāo)還沒有設(shè)置蠟樣芽胞桿菌[7]。

蠟樣芽孢桿菌是一種致病菌，包括能夠分解淀粉和不分解淀粉兩種。分解淀粉的蠟樣芽孢桿菌能產(chǎn)生腹瀉毒素，不分解淀粉的蠟樣芽孢桿菌產(chǎn)生嘔吐毒素。腹瀉毒素易受熱破壞，嘔吐毒素耐熱。所以為保證消費(fèi)者的食用安全，應(yīng)規(guī)定蠟樣芽胞桿菌數(shù)。

2008年5月2日至5日，武漢市連續(xù)發(fā)生8起食用米粉中毒事件，百余人出現(xiàn)身體不適癥狀。經(jīng)過專家調(diào)查分析，目前中毒原因已查明，蠟樣芽孢桿菌為米粉中毒的禍?zhǔn)住?012年12月11日晚上，湖北省荊門市東寶區(qū)象山小學(xué)發(fā)生疑似食物中毒事件，數(shù)十名學(xué)生住院治療。14日晚間，記者從東寶區(qū)委宣傳部獲悉，食物中毒原因?yàn)榍嘟范蛊こ慈馄械南灅友挎邨U菌污染所致。

如果在制曲過程中因原料潤水量過大、輸送工具污染、種曲含細(xì)菌過多或管理不當(dāng)?shù)仍蚨腥敬罅侩s菌時，則會造成制曲失敗。常見的雜菌有霉菌、酵母和細(xì)菌，尤以細(xì)菌最多，而蠟樣芽孢桿菌同樣也會出現(xiàn)在調(diào)味品的發(fā)酵過程中，目前已有研究表明，枯草芽孢桿菌可在發(fā)酵過程中產(chǎn)生抑菌物質(zhì)，可有效抑制多種細(xì)菌的活性，所以如何防止蠟樣芽孢桿菌的產(chǎn)生值得去研究。

2.1.1 Maari

猴面包樹原產(chǎn)于非洲，目前我國的云南、福建、廣東以及臺灣等地皆有人工引種栽培，猴面包樹種可發(fā)酵成調(diào)味品Maari，為一種堿性發(fā)酵調(diào)味食品，在這種發(fā)酵調(diào)味品中，蠟樣芽胞桿菌也是經(jīng)常會被檢出的。由于枯草芽孢桿菌的酶活力有助于提升堿性種子發(fā)酵產(chǎn)品的風(fēng)味、口感以及pH。某些枯草芽孢桿菌（如B3、B122、B222）對蠟樣芽孢桿菌具有天然的抗性。實(shí)驗(yàn)表明，在含有一定量瓊脂的腦心浸液肉湯培養(yǎng)基中，這三種枯草芽孢桿菌都能夠針對蠟樣芽孢桿菌（Bacillus cereus）NVH391-98產(chǎn)生抗菌活性，而且在猴面包樹種的烹調(diào)或者研磨過程中這種抗菌活性是不存在的[8]。

2.1.2 Bikalga

Bikalga是玫瑰茄（Hibiscus sabdariffa）種子發(fā)酵成的調(diào)味品，是布基納法索及鄰國等非洲國家常用的一種發(fā)酵果醬。主要由枯草芽孢桿菌的10大亞種（C3、C6、E3、E5、F1、F9、G2、H4、I7、J3）進(jìn)行發(fā)酵，研究表明這10種亞種對于30種革蘭氏染色陽性菌和6種革蘭氏染色陰性菌均有不同程度、不同機(jī)理的抑制作用[9]。

枯草芽孢桿菌菌體在生長過程中產(chǎn)生的枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素和短桿菌肽等脂肽類抗生素活性物質(zhì)，對致病菌或內(nèi)源性感染的條件致病菌有明顯的抑制作用。

2.2 細(xì)菌和黑曲霉對黃曲霉的抑制及對黃曲霉毒素的降解作用

黃曲霉毒素（aflatoxin，AF）是到目前為止所發(fā)現(xiàn)的毒性最大的真菌毒素。它可通過多種途徑污染食品和飼料，直接或間接進(jìn)入人類食物鏈，威脅人類健康和生命安全，對人體及動物內(nèi)臟器官尤其是肝臟損害嚴(yán)重，該毒素是黃曲霉和寄生曲霉中產(chǎn)毒菌株的代謝產(chǎn)物，普遍存在于霉變的糧食及糧食制品中。黃曲霉毒素十分耐熱，加熱至230℃才能被完全破壞，因此一般烹飪加工也不易消除[10]。

由于真菌的繁殖速度快、孢子的數(shù)量大、散布遠(yuǎn)，因此糧食等農(nóng)作物在種植、收獲、貯藏和加工過程中極易受到產(chǎn)毒真菌和黃曲霉毒素的污染。在己發(fā)現(xiàn)的18種黃曲霉毒素中，以黃曲霉毒素B1（AFB1）的致畸性、致突變性和致癌性最強(qiáng)，AFB1的生物代謝途徑如圖1所示。研究表明，AFB1能夠引起中毒性肝炎、肝細(xì)胞壞死、免疫抑制和肝癌[11-12]。在1993年AFB1己被國際癌癥研究機(jī)構(gòu)定為人類I類致癌物。近年來，AFB1中毒事件時有發(fā)生，在發(fā)展中國家尤為嚴(yán)重。例如，1979年印度西北部村民由于食用污染AFB1的玉米而中毒，感染人數(shù)397人，死亡人數(shù)106人；2004年的1～6月份，肯尼亞東部地區(qū)也報(bào)道了黃曲霉毒素中毒事件，污染AFB1的糧食造成317人肝臟衰竭，其中125人死亡；2011年10月18口，由于奶牛食用了受AFB1污染的飼料，使得我國眉山蒙牛乳業(yè)有限公司生產(chǎn)的一批次產(chǎn)品檢出黃曲霉毒素B1超標(biāo)140%。因此世界各國十分迫切地需要解決食品與飼料中黃曲霉毒素的污染問題。世界衛(wèi)生組織（world health organization，WHO）/聯(lián)合國糧食與農(nóng)業(yè)組織（food and agriculture organization，F(xiàn)AO）和美國食品及藥物管理局（food and drug administration，F(xiàn)DA）要求真菌毒素的防治必須遵循以下幾個原則[13]：①去除或破壞毒素，使其毒性失活；②破壞產(chǎn)毒真菌的抱子和菌絲體；③終產(chǎn)品中不能有致癌性、致畸性的物質(zhì)存在；④不改變原料的物理特性；⑤不改變食品或飼料的營養(yǎng)價值、風(fēng)味；⑥經(jīng)濟(jì)可行。生物防治具有許多優(yōu)于化學(xué)防治的特點(diǎn)，如對人畜安全、不污染環(huán)境、不產(chǎn)生抗性以及由于僅殺傷或抑制防治對象。因此，能參與生態(tài)環(huán)境的調(diào)控，保持生態(tài)平衡，起到長效的作用。

發(fā)酵類調(diào)味品如醬油從原料的種植、貯存、制曲到發(fā)酵過程都會不可避免地收到黃曲霉毒素的污染，這就使得發(fā)酵類調(diào)味品的終端產(chǎn)品也會有被黃曲霉毒素污染的可能，會對人類健康造成嚴(yán)重危害。

圖1 AFB1的生物代謝途徑Fig.1 Biological pathways of AFB1

2.2.1 細(xì)菌對AFB1的抑制作用

近年來己發(fā)現(xiàn)許多細(xì)菌都具有抑制產(chǎn)毒霉菌生長、產(chǎn)毒的作用，如桿菌（Bacillus）、伯克霍爾德菌（Burkholderia cepacia）、鏈霉菌（Streptomycetaceae）、鏈球菌（Streptococcus）等。

YOSHINARI T等[14]發(fā)現(xiàn)鏈霉菌（Streptomycetaceae）分泌的Dioctatin A具有很強(qiáng)的抑制寄生曲霉產(chǎn)AFB1的作用鏈霉菌ASBV-1能降低寄生曲霉抱子的存活能力，使花生粒中AFB1含量減少了63%～98%；ROY U等[15]發(fā)現(xiàn)乳酸乳球菌能分泌一種抑制黃曲霉生長的中性蛋白；發(fā)酵乳桿菌和鼠李糖乳桿菌常用于食品的發(fā)酵和保存，MUNOZR等[16]評估了這兩株乳酸菌對集峰曲霉的抑制效果，發(fā)現(xiàn)鼠李糖乳桿菌（Lactobacillus rhamnosus）有很強(qiáng)的抑制作用；FALGUNI P等[17]對40株標(biāo)準(zhǔn)乳酸菌的抗真菌特性進(jìn)行了評估，發(fā)現(xiàn)乳酸短乳桿菌（Lactobacillus brevis）NCDC02具有較強(qiáng)的抑制霉菌作用，抑菌活性物質(zhì)是對熱和pH都十分穩(wěn)定的疏水性小分子物質(zhì)，分子質(zhì)量介于1～5ku之間。類似的研究還有很多，這表明細(xì)菌對于黃曲霉毒素的抑制作用是非常廣泛的。

2.2.2 黑曲霉FS10及其發(fā)酵產(chǎn)物對黃曲霉3.4408的抑制作用

通過對于黑曲霉（Aspergillus niger）FS10與黃曲霉（Aspergillus）3.4408共同培養(yǎng)的結(jié)果表明：黃曲霉分生孢子的數(shù)量和黃曲霉毒素AFB1的含量明顯低于對照組，說明了FS10能抑制黃曲霉產(chǎn)孢子的能力且能抑制AFB1的生物合成，也就是說黑曲霉FS10的發(fā)酵產(chǎn)物對黃曲霉3.4408生長、產(chǎn)孢子能力和產(chǎn)AFB1能力均有抑制作用，同時黑曲霉FS10發(fā)酵產(chǎn)物能抑制黃曲霉3.4408孢子的萌發(fā)，使細(xì)胞形態(tài)和大小發(fā)生改變，引起孢子的收縮、塌陷，降低孢子表面的粗糙度，破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致細(xì)胞死亡[18]。通過對黑曲霉發(fā)酵產(chǎn)物的分析可知，對AFB1起降解作用的是FS10分泌的一種熱穩(wěn)定性較差的胞外酶。黑曲霉FS10對黃曲霉3.4408的生長、產(chǎn)毒均有抑制作用并對其產(chǎn)物產(chǎn)生降解作用。

因此，在新型發(fā)酵調(diào)味品的研制過程中，可以考慮加入適量的枯草芽孢桿菌、黑曲霉FS10、伯克霍爾德菌或者其他有益菌起到對雜菌的抑制作用，這樣可以減少傳統(tǒng)抑菌方法對于營養(yǎng)的損失和化學(xué)物質(zhì)的積累。

3 展望

雖然傳統(tǒng)的物理和化學(xué)抑制方法在一定程度上能降低有害微生物的污染，但通常都存在去毒不完全、降低食品的營養(yǎng)價值、成本高、應(yīng)用性差等缺點(diǎn)，而且過度使用化學(xué)物質(zhì)會對人類健康帶來副作用，引起環(huán)境污染。因此，尋找安全、高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的生物防治方法就顯得尤為重要，當(dāng)然采用單一微生物防腐抑制所有腐敗菌是不可能的，可將幾種微生物配合使用，或者與其他類型防腐劑配合使用效果會更好。

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歡迎訂閱2014年《中國釀造》雜志

Development and prospect of new microbial control methods of condiments

WANG Meng,YAO Chixuan,HOU Lihua*

(College of Food Engineering and Biotechnology,Tianjin University of Science and Technology,Tianjin 300457,China)

In this paper,the effect of chemical and microbial antiseptic methods on bacteriostasis of condiments was listed,and the microbial prevention and development direction was explored by comparing with each other.Different preservatives have advantages and disadvantage in terms of their antibacterial ability,so a safe,effective,economic and environment adaptive control method needed to be selected according to the needs of production in actual applications.

condiments;microorganism;preservatives

TS201.3

A

0254-5071（2014）07-0001-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2014.07.001

2014-06-05

國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（31371819）

王檬（1990-），男，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称钒踩c衛(wèi)生。

*通訊作者：侯麗華（1974-），女，副教授，博士，研究方向?yàn)槭称窢I養(yǎng)與衛(wèi)生、食品微生物。