天然食品防腐保鮮劑在生鮮濕面中的研究進展

李瑩瑩，李平，韋勝，屈廷啟，王偉平*

（1.湖北工業(yè)大學(xué)生物工程與食品學(xué)院，湖北 武漢 430068；2.湖北工業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430068）

面條是我國傳統(tǒng)食品之一，距今已經(jīng)有四千多年的歷史[1]。我國的面條主要分為干面條和濕面條。目前，市場上的干面條主要以掛面和方便面為主。此類面條保質(zhì)期長，但是口感不佳，營養(yǎng)價值不高。隨著人們生活水平的提高，口感筋道、營養(yǎng)價值高的生鮮濕面越來越深受消費者的喜愛[2-3]。

生鮮濕面是沒有經(jīng)過其他二次加工的面條，其制作工藝簡單、口感筋道、方便易煮，具有脂肪含量低、蛋白質(zhì)和碳水化合物含量高等特點，符合消費者目前對于健康膳食的需要[4]。然而，其含水量高、營養(yǎng)豐富，在貯藏過程微生物極易生長繁殖，從而導(dǎo)致其腐敗變質(zhì)和食用品質(zhì)下降，貨架期短[5-6]。所以對生鮮濕面進行防腐保鮮具有重要意義。本文主要闡述生鮮濕面的劣變因素并歸納總結(jié)了幾種常用在生鮮濕面保鮮中的天然食品防腐保鮮劑，為生鮮濕面的防腐保鮮研究提供一些理論參考。

1 生鮮濕面劣變的主要影響因素

生鮮濕面由于營養(yǎng)豐富，水分含量高，所以在常溫下放置很容易腐敗變質(zhì)，會引起味道和白度變化，甚至導(dǎo)致面條變酸、發(fā)霉[7]。近年來關(guān)于生鮮濕面腐敗變質(zhì)的研究表明，生鮮濕面劣變主要受微生物、酶、水分及營養(yǎng)成分等因素的影響[8]。

1.1 微生物

微生物生長代謝對食品的品質(zhì)影響較大。微生物的繁殖和代謝是導(dǎo)致生鮮濕面腐敗變質(zhì)的主要原因[9]。導(dǎo)致生鮮濕面腐敗的微生物群體主要有細(xì)菌和霉菌[10]。周文化等[11]研究了存放24 h的生鮮濕面，其菌落總數(shù)可達(dá)5.8×104CFU/g，并分離鑒定出導(dǎo)致生鮮濕面霉變的霉菌主要是毛霉和青霉。肖付剛等[12]對生鮮濕面中腐敗菌進行了分析，得出其中細(xì)菌種屬為芽孢桿菌屬和葡萄球菌屬，枯草芽孢桿菌和金黃色葡萄球菌為主要的腐敗菌。李潔等[13]分析生鮮濕面中的腐敗優(yōu)勢細(xì)菌為枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、表皮葡萄球菌和金黃色葡萄球菌等，霉菌主要有白曲霉、雜色曲霉和圓弧青霉。Tuersuntuoheti等[14]研究了青稞生鮮濕面中的腐敗微生物，其中泛菌屬、埃爾溫氏菌屬、芽孢桿菌屬、霉菌的青霉菌屬和曲霉菌屬為主要的腐敗菌。表1總結(jié)了生鮮濕面中的一些腐敗優(yōu)勢菌。

表1 生鮮濕面中的腐敗優(yōu)勢菌Table 1 Corruption advantage bacteria in fresh and wet noodles

1.2 酶

食品中的酶是引起食品劣變的主要因素。生鮮濕面中主要包含多酚氧化酶、α-淀粉酶和蛋白酶等[8]，多酚氧化酶主要影響生鮮濕面的色澤[17]，其在有氧環(huán)境下會催化面粉中酚類物質(zhì)生成褐色色素，引起面制品發(fā)生褐變，從而導(dǎo)致生鮮濕面的白度和亮度顯著降低。特別是生濕面制品，極易發(fā)生褐變[18-19]。李運通等[2]研究了生鮮濕面在常溫儲存下的品質(zhì)變化，發(fā)現(xiàn)由于多酚氧化酶的褐變，生鮮濕面在貯藏36 h內(nèi)，其白度和亮度顯著降低。而蛋白酶和淀粉酶主要通過分解大分子物質(zhì)蛋白質(zhì)和淀粉來直接影響生鮮濕面的咀嚼性和彈性[8]。生鮮濕面中α-淀粉酶的含量較高，隨著貯藏時間的增加會加速淀粉的水解，從而使生鮮濕面的口感發(fā)黏甚至出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象。蛋白酶在生鮮濕面中會分解蛋白質(zhì)，從而使面團中面筋蛋白的數(shù)量減少，面團的彈性下降，面條的質(zhì)地變差。

1.3 水分

水分在面制品的加工和貯藏過程中起著至關(guān)重要的作用，水分會影響生鮮濕面的質(zhì)地、色澤和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對貯藏穩(wěn)定性也有極大的影響。

姜東輝等[20]研究發(fā)現(xiàn)隨著生鮮濕面貯藏時間的延長，處于面筋網(wǎng)絡(luò)及周圍部分的水發(fā)生遷移，自由水所占的比例增大，水分自由度變大。水分的流動性和分布與生鮮濕面品質(zhì)密切相關(guān)[21]。水分含量對于微生物增殖有很大的影響，隨著水分的增加，微生物也會隨之增殖，水分含量的微小變化都會導(dǎo)致微生物的急劇增加[22]。水分活度也會影響生鮮濕面的品質(zhì)，水分活度可以影響食品中微生物的繁殖和代謝[23]，引起生鮮濕面腐敗變質(zhì)的微生物主要是細(xì)菌、霉菌和酵母，水分活度大于0.9時細(xì)菌才能生長繁殖；其次是酵母菌，水分活度大于0.87；再次是霉菌，在水分活度為0.8就開始繁殖。

1.4 營養(yǎng)成分

生鮮濕面中富含蛋白質(zhì)、淀粉和脂質(zhì)等大分子營養(yǎng)物質(zhì)，它們的結(jié)構(gòu)性質(zhì)的變化會影響生鮮濕面的感官品質(zhì)。姜東輝等[20]研究發(fā)現(xiàn)，生鮮濕面儲藏過程中蛋白質(zhì)降解，淀粉的黏度降低。

生鮮濕面中的蛋白質(zhì)主要是面筋蛋白，面筋蛋白賦予面團黏性與彈力，面筋蛋白的結(jié)構(gòu)對面團的黏性和加工特性發(fā)揮著重大作用[24]。面筋蛋白主要分為麥醇溶蛋白和麥谷蛋白。在貯藏過程中，蛋白質(zhì)會作為微生物的營養(yǎng)物質(zhì)被分解為游離的氨基酸，導(dǎo)致游離氨基酸的含量增多，面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞，從而導(dǎo)致生鮮濕面彈性不佳，口感不筋道[8]。

生鮮濕面中的淀粉影響著其外觀品質(zhì)和口感[25]，在貯藏過程中，生鮮濕面中含有淀粉酶，會水解淀粉，主要表現(xiàn)為直鏈淀粉和支鏈淀粉比例、支鏈淀粉結(jié)構(gòu)、淀粉黏度特性、淀粉膨脹等的變化，從而直接影響了生鮮濕面的彈性和咀嚼性[8]。

生鮮濕面中的脂肪在貯藏過程中會發(fā)生氧化酸敗生成有毒物質(zhì)，脂類的反應(yīng)主要有兩方面：一是氧化分解生成過氧化物以及不飽和脂肪酸氧化生成羰基化合物，主要為醛、酮類物質(zhì)。另一種反應(yīng)是脂肪酶水解產(chǎn)生甘油和脂肪酸。在貯藏期間，脂肪的分解使生鮮濕面的脂肪酸值增加，導(dǎo)致生鮮濕面口感發(fā)酸、發(fā)苦[8]。

2 天然食品防腐保鮮劑在生鮮濕面中的應(yīng)用

目前，開發(fā)安全有效的防腐保鮮方式是生鮮濕面生產(chǎn)工藝中的重點。生鮮濕面的保鮮方式應(yīng)該遵循不影響生鮮濕面的品質(zhì)和口感、不破壞生鮮濕面的營養(yǎng)價值、不對人體產(chǎn)生傷害、成本低和操作簡單的原則。

食品防腐保鮮劑是指為了抑制微生物的活動，防止食品在生產(chǎn)、運輸、貯藏、流通過程中因微生物的繁殖污染而引起的腐敗變質(zhì)以及提高食品保存性、延長食品貨架期，而在食品加工過程中添加的一類物質(zhì)[26]。食品防腐保鮮劑可以分為化學(xué)食品防腐保鮮劑和天然食品防腐保鮮劑[27]。

通過化學(xué)反應(yīng)合成的防腐劑為化學(xué)防腐劑，主要包括酸型、酯型和無機鹽防腐劑。天然食品防腐保鮮劑一般是從動物、植物和微生物或其代謝產(chǎn)物中分離提取出來的一類具有抗菌防腐保鮮作用的物質(zhì)[28]。一些調(diào)查表明[29]，有些化學(xué)防腐劑具有誘癌性、致畸性以及某些潛在的危害。Mamur等[30]研究發(fā)現(xiàn)，山梨酸鈉對人外周血淋巴細(xì)胞具有毒性。目前各國都嚴(yán)格控制化學(xué)食品防腐保鮮劑的添加劑量，并且重新審視對化學(xué)合成食品防腐劑的使用。天然防腐保鮮劑具有價格低、來源廣、毒性低、安全的特點，而且容易被生物降解，不易殘留，同時還具有抗菌性強、作用范圍廣、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點，符合消費者的需求，逐漸成為目前的研究熱點[31-32]。

針對生鮮濕面腐敗變質(zhì)的影響因素，目前應(yīng)用在生鮮濕面中的天然食品防腐保鮮劑有動物來源殼聚糖、植物來源茶多酚、微生物來源乳酸鏈球菌素和納他霉素等。

2.1 殼聚糖

殼聚糖，又稱為脫乙酰甲殼素，是甲殼素去乙?；漠a(chǎn)物[33-34]。甲殼素是自然界中一種生物多糖，主要來源于蝦、蟹等動物的外殼。通常情況下，脫乙酰度達(dá)到50%及以上的甲殼素，被稱為殼聚糖。殼聚糖是目前唯一的純天然陽離子聚合物，通過對殼聚糖的基團進行修飾，可以得到多種衍生物，其中水溶性殼聚糖及其各類衍生物已經(jīng)廣泛應(yīng)用在食品工業(yè)中，殼聚糖及其衍生物可作為食品添加劑、保鮮劑、抑菌劑和包裝膜原料[34-35]。

殼聚糖具有廣泛的抗菌作用，對細(xì)菌、酵母和霉菌都有較好的抑制作用，尤其對細(xì)菌中革蘭氏陰性菌、革蘭氏陽性菌均有較好的抑菌作用[36-38]。殼聚糖帶正電荷，會與帶有負(fù)電荷的細(xì)菌細(xì)胞膜結(jié)合，從而破壞細(xì)菌的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜[34]。同時，殼聚糖可以與細(xì)菌中的遺傳物質(zhì)DNA或RNA結(jié)合，通過干擾細(xì)菌的生理功能而導(dǎo)致細(xì)菌死亡[34]。Huang等[39]研究了殼聚糖對生鮮濕面貨架期的影響，試驗得出殼聚糖對于生鮮濕面中枯草芽孢桿菌有明顯的抑制效果，添加殼聚糖的生鮮濕面的貨架期延長了6 d。孟可心等[40]在25℃下探究了不同添加量的殼聚糖對生鮮濕面保質(zhì)期的影響，發(fā)現(xiàn)殼聚糖對于生鮮濕面具有有效的抑制作用，添加0.3%的殼聚糖抑菌效果最佳。王學(xué)東等[41]研究了幾種常用防腐劑在生鮮濕面防腐中的應(yīng)用，得出殼聚糖對細(xì)菌和霉菌的抑制作用較好，添加量為0.5%時抑菌效果最佳。

2.2 茶多酚

茶多酚是茶葉中多酚類物質(zhì)的總稱，茶多酚具有抗氧化、抗炎和防癌等保健功效，廣泛應(yīng)用于食品、藥品等領(lǐng)域，在食品領(lǐng)域中通常被作為食品防腐保鮮劑使用[42-44]。

茶多酚具有廣譜的抗菌效果，對金黃色葡萄球菌、蠟樣芽孢桿菌、霍亂弧菌、彎曲桿菌、單增李斯特菌、致病性大腸桿菌、沙門氏菌、假單胞菌等多種食品腐敗菌和致病菌有抑制作用[45-46]。茶多酚的抗菌機理主要分為3個方面，一是破壞細(xì)胞膜的功能；二是對于細(xì)菌特定靶蛋白的抑制作用；三是抗氧化作用，具有較強的自由基清除效果，起到氧化抑制作用[42，45]。

茶多酚具有良好的抗菌性和抗氧化性，廣泛應(yīng)用于食品防腐保鮮中，在生鮮濕面的防腐保鮮中，應(yīng)用也十分廣泛。姚月華等[47]添加0.5%茶多酚于生鮮濕面中，結(jié)果表明，添加茶多酚后生鮮濕面中的菌落總數(shù)明顯降低，并隨著茶多酚添加量的增加，生鮮濕面的抗氧化活性逐漸增強。俞鳳香等[48]將0.4%的茶多酚添加到生鮮濕面中，發(fā)現(xiàn)能有效控制其酸敗，而0.6%的茶多酚能有效延緩其褐變。胡思等[49]將茶多酚用于生鮮濕面的制作中，發(fā)現(xiàn)添加茶多酚的生鮮濕面有效改善了面條品質(zhì)，其添加量為0.9%時，生鮮濕面具有較高的亮度且褐變速率相對緩慢，4℃的條件下保質(zhì)期由9.1 d延長到17.0 d左右，在25℃條件下由8.5 h延長到30.5 h左右。Li等[50]添加0.9%的茶多酚于生鮮濕面中，添加茶多酚的面條貨架期比未添加茶多酚的面條貨架期長。

2.3 乳酸鏈球菌素

乳酸鏈球菌素（nisin）是乳酸鏈球菌發(fā)酵產(chǎn)生的一種天然多肽，被批準(zhǔn)為食品防腐劑，且是唯一一種經(jīng)美國食品藥品監(jiān)督管理局/世界衛(wèi)生組織批準(zhǔn)的細(xì)菌素[51-52]。由于其具有良好的抗菌性，能夠有效地抑制有害微生物的生長，被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)生產(chǎn)中，是一種世界公認(rèn)的安全無毒的天然食品防腐保鮮劑[52]。

乳酸鏈球菌素主要是對葡萄球菌、乳球菌、乳桿菌、明串珠菌、李斯特菌和微球菌等革蘭氏陽性菌有較強的抗菌性，尤其是對于芽孢形成菌的抗菌性強，能夠抑制其營養(yǎng)形態(tài)和孢子的生長，但對于革蘭氏陰性菌、酵母、病毒的抑制活性弱[53-54]。馬小明等[55]研究乳酸鏈球菌素在延長生鮮濕面保質(zhì)期上的效果，nisin對G+菌有強力抑制作用，但對G-菌如大腸桿菌、沙門氏菌等無抑制作用。徐俐等[56]研究冷凍后的玉米生鮮濕面，發(fā)現(xiàn)添加0.01%的乳酸鏈球菌素，有效地延長了玉米生鮮濕面的保質(zhì)期，在室溫（25℃）下保質(zhì)期12d。王學(xué)東等[41]添加不同量的乳酸鏈球菌素（0.01%、0.02%、0.05%、0.10%）在生鮮濕面中，結(jié)果表明，乳酸鏈球菌素的抑菌效果顯著，并且發(fā)現(xiàn)添加0.10%的乳酸鏈球菌抑菌效果最佳。

目前對其抗菌機理最認(rèn)同的理論是孔道理論，乳酸鏈球菌素具有疏水性、帶正電荷，它能吸附在革蘭氏陽性菌的細(xì)胞膜上，與細(xì)胞壁中帶負(fù)電荷的物質(zhì)作用，通過C端作用侵入細(xì)胞膜中形成可滲透的孔，抑制革蘭氏陽性菌細(xì)胞壁的合成，改變細(xì)胞膜的通透性，引起細(xì)胞中的小分子物質(zhì)流出如三磷酸腺苷、核苷酸以及氨基酸，細(xì)胞外水分子流入，從而導(dǎo)致細(xì)胞自溶死亡[57-58]。

2.4 納他霉素

納他霉素是由生鏈霉菌、查塔努加鏈霉菌和褐黃孢鏈霉菌等生物發(fā)酵分離出的一種天然的多肽物質(zhì)[59]，無毒安全，化學(xué)穩(wěn)定性良好，并且具有良好的抗菌性，因此在食品工業(yè)中常被用于食品防腐保鮮劑[60]。

納他霉素對真菌具有較強的抗菌性，能夠抑制真菌生長以及真菌毒素的產(chǎn)生，對酵母菌和真菌如念珠菌、青霉、鐮刀菌、頭孢菌、曲霉菌等均有抑制作用[61-62]，其抑菌作用比山梨酸強50倍左右[63]。在霉菌和酵母菌中，納他霉素多烯平面大環(huán)內(nèi)酯結(jié)構(gòu)中的共軛雙鍵與麥角甾醇通過范德華力結(jié)合，形成甾醇-納他霉素的復(fù)合物，從而引起細(xì)胞膜變形，改變細(xì)胞膜的通透性，降低細(xì)胞質(zhì)pH值，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡[59]。由于細(xì)菌和病毒中不含有這類甾醇化合物，故納他霉素對其幾乎沒有抗菌性。李昌文等[64]探究在鮮濕面中納他霉素對微生物的抑制作用，結(jié)果表明，納他霉素對霉菌與酵母菌有較好的抑菌效果，而對細(xì)菌抑制作用較弱。王學(xué)東等[41]研究發(fā)現(xiàn)納他霉素添加量為0.002%時，對生鮮濕面就有良好的防霉作用，在28℃下，抑菌時間可達(dá)24 h，且使用量極低。王二蕾[65]研究不同保鮮劑對于鮮濕面保質(zhì)期的影響，發(fā)現(xiàn)添加0.05%的納他霉素保質(zhì)期可達(dá)10 d左右，對霉菌的抑制作用最強。Tsiraki等[66]研究發(fā)現(xiàn)，添加殼聚糖和納他霉素制作的生鮮濕面條，能夠有效抑制酵母菌、霉菌、嗜冷菌、乳酸菌和大腸桿菌等微生物的生長，可使鮮濕面條保藏10 d。

表2對這幾種天然食品防腐保鮮劑的抗菌機理、抑菌性，在生鮮濕面應(yīng)用中的添加量及生鮮濕面保質(zhì)期進行了歸納總結(jié)。

表2 幾種天然防腐保鮮劑在生鮮濕面中的應(yīng)用比較Table 2 Comparison of several natural antiseptics and preservatives in fresh and wet noodles

3 結(jié)論與展望

近年來，生鮮濕面越來越受到人們的喜愛，其防腐保鮮也受到重視，安全有效的防腐保鮮劑對生鮮濕面的防腐保鮮至關(guān)重要。本文從生鮮濕面劣變影響因素出發(fā)，歸納幾種目前使用在生鮮濕面防腐保鮮方面的天然防腐保鮮劑，為生鮮濕面的防腐保鮮提供一些理論參考。

從生鮮濕面劣變影響因素來看，生鮮濕面劣變主要受微生物、酶反應(yīng)、水分和其它營養(yǎng)物質(zhì)的影響，在生鮮濕面的防腐保鮮上應(yīng)該通過控制這幾個因素來達(dá)到防止生鮮濕面劣變的目的。

通過對殼聚糖、茶多酚、乳酸鏈球菌素和納他霉素這幾種天然食品防腐保鮮劑在生鮮濕面中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀對比發(fā)現(xiàn)，在生鮮濕面的防腐保鮮上，不同天然防腐保鮮劑添加量差別較大，在常溫（25℃）下，殼聚糖的添加量在0.3%，保質(zhì)期一般在6 d左右；茶多酚的添加量在0.4%，保質(zhì)期一般在2 d左右；乳酸鏈球菌素的添加量在0.1%，保質(zhì)期一般在12 d左右；納他霉素的添加量在0.05%，保質(zhì)期一般在10 d左右。納他霉素的添加量是極低的，所以使用納他霉素作為生鮮濕面防腐保鮮劑最佳。

天然食品防腐保鮮劑安全，符合消費者對于食品安全的要求。但是有一些天然食品防腐保鮮劑在生鮮濕面上并沒有得到廣泛的應(yīng)用，主要因為天然防腐保鮮劑抑菌效果稍弱，并且不同來源的防腐劑抑菌活性和范圍都不盡相同，所以復(fù)配天然防腐保鮮劑可作為目前生鮮濕面防腐保鮮的重點研究方向。同時不同的天然防腐保鮮劑對食品本身品質(zhì)和感官特性有一定的影響，所以在生鮮濕面防腐保鮮中研究或應(yīng)用復(fù)合天然防腐保鮮劑需綜合考慮防腐效果和食品品質(zhì)。