淺析微生物性抑菌劑與殼聚糖的協(xié)同抑菌機(jī)理

□ 班 碩 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院 胡楠楠 孫永杰 尤麗新 長(zhǎng)春科技學(xué)院生物食品學(xué)院

為了防止食品保存過程中腐敗變質(zhì)，人們常用防腐劑來對(duì)食品進(jìn)行保鮮。目前大多數(shù)食品采用化學(xué)防腐劑，但是化學(xué)防腐劑在防腐保鮮的同時(shí)，會(huì)出現(xiàn)致癌中毒現(xiàn)象。所以安全性更高的天然防腐劑受到大眾一致好評(píng)。天然防腐劑對(duì)人體無毒害的，又能夠增加食品的風(fēng)味，因此天然防腐劑具有較高的研究?jī)r(jià)值。

植物來源抗菌、動(dòng)物來源和微生物來源抗菌防腐劑是三種主要類型的天然抗菌防腐劑。微生物源天然抗菌防腐劑相對(duì)于植物來源抗菌防腐劑和動(dòng)物來源抗菌防腐劑，抑菌范圍廣，穩(wěn)定性強(qiáng)。乳酸鏈球菌素、納他霉素和ε-聚賴氨酸是目前使用的主要微生物防腐劑。

乳酸鏈球菌素（Nisin），僅作用于大多數(shù)革蘭氏陽性細(xì)菌，對(duì)芽孢桿菌的孢子具有強(qiáng)烈的抑制作用，在中性和堿性條件下溶解度極低；納他霉素極難溶于水，對(duì)細(xì)菌和病毒幾乎不產(chǎn)生抑制作用；ε-聚賴氨酸易溶于水，安全性高，可抑制酵母，革蘭氏陽性菌和某些病毒的生長(zhǎng)。

ε-聚賴氨酸可與其他天然抑菌劑如酒精、有機(jī)酸、甘油和甘氨酸組合使用，從而提高抑菌效果。乳酸鏈球菌素食用后在人體的生理pH條件和α-胰凝乳蛋白酶作用下很快水解成氨基酸，不會(huì)改變?nèi)梭w腸道內(nèi)正常菌群以及產(chǎn)生如其他抗菌素所出現(xiàn)的抗性問題，更不會(huì)與其他抗菌素出現(xiàn)交叉抗性。殼聚糖無毒，可生物降解、可再生，對(duì)許多細(xì)菌和真菌具有明顯的抑制作用。殼聚糖溶解在酸中并形成陽離子微生物絮凝劑，在絮凝過程中，殼聚糖能使細(xì)菌細(xì)胞聚集，使細(xì)菌表面的大分子鏈致密，形成一層高分子膜。殼聚糖會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌膜上蛋白質(zhì)的流失，打開細(xì)菌細(xì)胞膜上的離子通道，影響細(xì)菌對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，影響代謝廢物的排泄，導(dǎo)致細(xì)菌代謝紊亂，細(xì)胞膜通透性變化，細(xì)胞膜功能隨著作用時(shí)間的延長(zhǎng)而變化。

通過圍欄的原理，可以將不同類型的抑菌防腐劑組合在一起，根據(jù)不同防腐劑的抗菌活性，體現(xiàn)出不同的防腐劑組合的協(xié)同抑菌效應(yīng)，增強(qiáng)抑菌效果。

1 殼聚糖與乳酸鏈球菌素的協(xié)同抑菌作用

郭廣平的研究發(fā)現(xiàn)表明，殼聚糖和乳酸鏈球菌素協(xié)同具有更好的抗菌活性，其抗菌效果優(yōu)于單組分殼聚糖。研究表明，1%的殼聚糖可以提高乳酸鏈球菌素的抑菌穩(wěn)定性。值得一提的是，乳酸鏈球菌素的抑菌活性最適合pH值與殼聚糖的最佳抑菌pH值相符，pH值越小，殼聚糖和乳鏈菌肽的協(xié)同作用越明顯，抑菌效果越好。

2 殼聚糖與ε-聚賴氨酸的協(xié)同抑菌作用

殼聚糖可以被細(xì)胞膜上帶負(fù)電的物質(zhì)吸附，從而吸附到微生物上，并形成聚合物薄膜，影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入微生物細(xì)胞中；然后與ε-聚賴氨酸協(xié)同作用，直接與革蘭氏陰性菌的細(xì)胞膜反應(yīng)，破壞微生物的細(xì)胞膜，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡或抑制細(xì)菌呼吸。ε-多聚賴氨酸抑制微生物的逆轉(zhuǎn)錄并阻礙蛋白質(zhì)合成，從而達(dá)到殺菌的目的。ε-聚賴氨酸不僅是一種廣譜抗菌劑，還具有很高的抑菌效果，抗菌活性不受pH值的影響，可在人體內(nèi)分解，完全被人體消化吸收。此外，它具有良好的熱穩(wěn)定性并且在高溫（120 ℃，120 min）下不分解，并且可以與原料一起滅菌。吳海雙等研究表明含有5%ε-聚賴氨酸的ε-聚賴氨酸-殼聚糖/PE復(fù)合膜對(duì)鮮切茄子具有很好的保鮮作用。

3 ε-聚賴氨酸和乳酸鏈球菌素的協(xié)同抑菌作用

ε-聚賴氨酸和乳酸鏈球菌素的組合對(duì)大腸桿菌、枯草芽孢桿菌和金黃色葡萄球菌具有協(xié)同抑制作用，其作用機(jī)制是乳酸鏈球菌素迅速破壞細(xì)菌的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，導(dǎo)致細(xì)胞通透性增強(qiáng)，然后ε-多聚賴氨酸進(jìn)入細(xì)胞，與微生物的DNA相互作用，最終導(dǎo)致菌體死亡。

4 殼聚糖、ε-聚賴氨酸和乳酸鏈球菌素間的協(xié)同抑菌作用

殼聚糖、ε-聚賴氨酸和乳酸鏈球菌素這三種抑菌防腐劑在酸性環(huán)境中相互作用的機(jī)理可能使殼聚糖具有正電荷并且可以被細(xì)胞膜上帶負(fù)電的物質(zhì)吸附，從而吸附到微生物上，抑制微生物的生理活動(dòng)，同時(shí)，殼聚糖可以在微生物細(xì)胞壁外形成聚合物膜，阻止微生物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；反過來，可抑制微生物的生長(zhǎng)、繁殖以及代謝廢物的排泄，導(dǎo)致菌體的新陳代謝紊亂。殼聚糖使細(xì)菌膜上蛋白質(zhì)缺失，細(xì)菌細(xì)胞膜上離子通道被打開，膜通透性發(fā)生了改變，乳酸鏈球菌素也是帶正電荷的正離子，其迫使微生物細(xì)胞膜內(nèi)外的電位平衡失調(diào)，然后ε-多聚賴氨酸進(jìn)入細(xì)胞，與 DNA相互作用，最終導(dǎo)致菌體死亡。