乳酸菌發(fā)酵液在食品貯藏保鮮中的應(yīng)用研究進(jìn)展

從各種食品安全事件可知，微生物是食物變質(zhì)的主要原因。為了防止食物變質(zhì)，生產(chǎn)企業(yè)會(huì)在食品中廣泛使用化學(xué)防腐劑和殺菌劑。化學(xué)防腐劑既方便又有效，但它同時(shí)會(huì)帶來(lái)藥物殘留、環(huán)境污染、食品安全等問(wèn)題，因此使用受到限制。天然防腐劑具有抗菌作用強(qiáng)、安全無(wú)毒、熱穩(wěn)定性高、可生物降解、用途廣泛等優(yōu)點(diǎn)，正在逐漸取代化學(xué)防腐劑。其中，乳酸菌發(fā)酵液是乳酸菌代謝過(guò)程中形成的一類(lèi)物質(zhì)的總稱(chēng)，含多種抗菌成分，可避免或消除食品表面的致病菌，延長(zhǎng)食品保質(zhì)期，保證食品的質(zhì)量安全。因此，乳酸菌發(fā)酵液可替代化學(xué)防腐劑起到食品保鮮的效果，在食品工業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用前景。本文總結(jié)了乳酸菌發(fā)酵液在食品貯藏保鮮中的應(yīng)用實(shí)例，為乳酸菌發(fā)酵液在食品保鮮方面的應(yīng)用提供參考。

一、乳酸菌發(fā)酵液概述

乳酸菌是革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的統(tǒng)稱(chēng)，常見(jiàn)于小動(dòng)物、綠色植物和人類(lèi)中，包含乳酸桿菌、明串珠菌和革蘭氏陰性桿菌等200多種。人們使用乳酸菌已有5000多年的歷史，一般用于酸菜、生抽等傳統(tǒng)發(fā)酵食品中。乳酸菌是近年來(lái)的熱門(mén)研究對(duì)象，在腸道內(nèi)酶的產(chǎn)生和抑制病原菌方面都有相應(yīng)的研究。

關(guān)于乳酸菌抗菌方面的研究特別多，大都集中在抗真菌、真菌毒素吸收等方面，也有生物學(xué)家研究了其對(duì)單增李斯特菌、大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑制作用?？咕鷮?shí)驗(yàn)中使用的乳酸菌大部分是從酸奶、泡菜和馬奶酒等傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品中分離出來(lái)的。乳酸菌在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)分泌各種物質(zhì)，包括乳酸、甲酸、丙酸、過(guò)氧化氫、多肽類(lèi)等物質(zhì)。這些物質(zhì)不僅有助于改善發(fā)酵食品的風(fēng)味，而且對(duì)致病菌有很強(qiáng)的抑制作用。

在安全性方面，乳酸菌和傳統(tǒng)的發(fā)酵菌一樣，都是公認(rèn)的安全菌株。而乳酸菌發(fā)酵液可以減少食品中的原始帶菌量，抑制食品中微生物的生長(zhǎng)，可用于食品的儲(chǔ)藏和保鮮。

二、乳酸菌發(fā)酵液的抑菌原理

現(xiàn)階段關(guān)于殺菌劑抑菌機(jī)理的報(bào)道較多，但大多集中在膜變異水平、質(zhì)子梯度干擾、酶抑制等方面。雖然對(duì)一些單一化學(xué)物質(zhì)的抑菌機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的研究，但對(duì)不同成分間的協(xié)同作用機(jī)制仍缺乏科學(xué)研究。

有機(jī)酸和多肽類(lèi)物質(zhì)占了乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)物的很大一部分，其中有機(jī)酸在單一和未融合的情況之間存在穩(wěn)定的平衡。有機(jī)酸通過(guò)自由擴(kuò)散進(jìn)入體細(xì)胞，抑菌作用主要是由分散的酸自由基或非分散的自由基在體細(xì)胞中解離引起的。根據(jù)自然環(huán)境的pH和滲透濃度的變化，細(xì)胞質(zhì)的選擇性滲透和離子的不斷積累會(huì)損害酶的活性，限制生物大分子的產(chǎn)生，增加ATP的消耗。在細(xì)胞外，有機(jī)酸分子可與細(xì)胞膜中的脂多糖相互作用，破壞細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，從而抑制菌體的生長(zhǎng)或使其死亡。

有直接證據(jù)表明，在某些條件下，有機(jī)酸對(duì)大多數(shù)革蘭氏陽(yáng)性菌和革蘭氏陰性菌具有廣譜抗菌作用。在水或食品原料中加入少量有機(jī)酸，可以減少沙門(mén)氏菌、大腸桿菌等病原菌的傳播。

在多肽類(lèi)物質(zhì)中，對(duì)于乳酸鏈球菌（Nisin）的研究和應(yīng)用較為廣泛。據(jù)報(bào)道，目前有六種類(lèi)型：NisinA、NisinZ、NisinQ、NisinF、NisinU和NisinU2。Nisin對(duì)幾乎所有革蘭氏陽(yáng)性菌都有抗菌活性，對(duì)芽孢桿菌的孢子有很強(qiáng)的抑制作用，但對(duì)霉菌、酵母的生長(zhǎng)無(wú)抑制作用。一些科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，少量的乳酸菌就能大規(guī)模地產(chǎn)生細(xì)菌素。

業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，Nisin通過(guò)與肽聚糖的前體LipidII結(jié)合，從而限制細(xì)胞壁中肽聚糖的產(chǎn)生，影響細(xì)胞壁質(zhì)膜和磷脂化的合成，造成體細(xì)胞成分外泄。一些革蘭氏陰性桿菌細(xì)胞表面存在脂多糖，很有可能會(huì)抵消乳酸鏈球菌的抑制作用。但Nisin可同時(shí)作用于細(xì)胞膜上，破壞細(xì)胞膜的完整性，從而引起細(xì)胞壞死。

三、乳酸菌發(fā)酵液在食品保鮮中的研究應(yīng)用

1.肉制品保鮮。肉制品是消費(fèi)者餐桌上的常備食品，是人們獲取蛋白質(zhì)、脂肪、礦物質(zhì)和維生素的重要來(lái)源。由于肉類(lèi)的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等成分含量高，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富，因此容易在屠宰過(guò)程中受到微生物的污染，導(dǎo)致發(fā)霉、變質(zhì)，影響肉的品質(zhì)。肉制品中的微生物主要包括大腸桿菌、沙門(mén)氏菌、金黃色葡萄球菌、志賀氏菌、單核細(xì)胞增生李斯特菌、鏈球菌、結(jié)核分枝桿菌等。傳統(tǒng)的肉類(lèi)抑菌方式主要是采用低溫冷藏、真空包裝等物理方法，添加硝酸鹽、苯甲酸鈉或兩者組合的化學(xué)方法，但是濫用化學(xué)防腐劑對(duì)人體是有害的，因此，尋找一種安全有效的保鮮劑對(duì)保障肉制品的安全非常重要。

乳酸菌發(fā)酵液作為一種安全的天然防腐劑，近年來(lái)得到了眾多科學(xué)家的青睞，并不斷應(yīng)用于肉制品的保鮮中。結(jié)果表明，以苯乙酸為保鮮劑的發(fā)酵液在鮮牛肉中的抑菌效果優(yōu)于傳統(tǒng)化學(xué)殺菌劑。為了更好地延長(zhǎng)鮮生豬肉的保質(zhì)期，相關(guān)人員對(duì)乳酸菌發(fā)酵液與其他天然物質(zhì)混合制成的復(fù)合保鮮劑的保鮮效果進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，乳酸菌發(fā)酵液與大蒜、生姜按一定比例混合，能有效抑制假單胞菌和嗜冷菌，可以保持肉的紅色。還有學(xué)者采用噴霧法研究了不同濃度值的乳酸菌發(fā)酵液對(duì)冷藏雞的保鮮效果，結(jié)果顯示，不同濃度的乳酸菌發(fā)酵液均可以減緩感官質(zhì)量下降，濃度達(dá)到一定水平后，保鮮效果與對(duì)照組相比更好，雞肉可以保持6天，而對(duì)照組為4天。

2.水產(chǎn)品保鮮。水產(chǎn)品含有優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸、維生素等多種營(yíng)養(yǎng)成分，是人們喜愛(ài)的一種食物。但是水產(chǎn)品有一個(gè)缺點(diǎn)，就是易腐敗變質(zhì)，為了保證水產(chǎn)品的安全，尋找一種安全的保鮮劑迫在眉睫。而乳酸菌作為一種安全的菌株，其發(fā)酵液在水產(chǎn)品保鮮方面有一定的利用價(jià)值。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，銀鱈魚(yú)用乳酸菌培養(yǎng)物處理后，可以在2℃下儲(chǔ)存14天。而且，用了乳酸菌培養(yǎng)物的處理組的鱈魚(yú)中菌落總數(shù)要少于對(duì)照組，可有效抑制單核細(xì)胞增生李斯特菌。還有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，使用乳酸菌培養(yǎng)物處理羅非魚(yú)后，可以減緩貯藏初期k值和APC值的上升，使原料的保質(zhì)期從24小時(shí)延長(zhǎng)到48小時(shí)。

3.果蔬保鮮。果蔬由于水分和糖分含量高的特點(diǎn)，在采摘后極易受到微生物的污染，造成果蔬腐敗變質(zhì)，給種植戶(hù)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。造成果實(shí)腐敗變質(zhì)的主要微生物是霉菌和酵母菌，傳統(tǒng)的抑菌方法是使用復(fù)雜的化學(xué)殺菌劑進(jìn)行殺菌，但會(huì)產(chǎn)生農(nóng)藥殘留、提高致病菌的抗藥性，并破壞土壤環(huán)境。為了提高安全性，乳酸菌發(fā)酵液可以作為一種安全的殺菌劑來(lái)替代傳統(tǒng)化學(xué)藥劑。

目前已經(jīng)有許多關(guān)于把乳酸菌發(fā)酵液應(yīng)用于水果保鮮方面的研究。有學(xué)者以櫻桃番茄為樣品，把乳酸菌發(fā)酵液作為涂抹保鮮劑用于番茄的保鮮，結(jié)果發(fā)現(xiàn)可有效延長(zhǎng)貯藏期，并保持優(yōu)良品質(zhì)。還有學(xué)者通過(guò)從荔枝發(fā)酵液中分離乳酸菌，發(fā)現(xiàn)荔枝發(fā)酵液對(duì)多種致病菌均有抑制作用，可作為荔枝的生物保鮮劑。還有學(xué)者以庫(kù)爾勒香梨為試驗(yàn)對(duì)象，發(fā)現(xiàn)用了乳酸菌發(fā)酵液的實(shí)驗(yàn)組的果實(shí)失重率較對(duì)照組顯著降低，而且在緩解果皮硬度和VC下降方面效果顯著。

在鮮切果蔬的保鮮方面，乳酸菌發(fā)酵液的應(yīng)用效果也十分明顯。有學(xué)者對(duì)鮮切蓮藕進(jìn)行儲(chǔ)藏保鮮實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)用過(guò)乳酸菌發(fā)酵液的蓮藕能夠有效抑制褐變，使產(chǎn)品保持較好的品質(zhì)。

4.豆制品保鮮。豆類(lèi)含有豐富的蛋白質(zhì)、B族維生素和其他營(yíng)養(yǎng)成分，是人類(lèi)和牲畜的重要蛋白質(zhì)來(lái)源。豆?jié){容易被人體消化吸收，受到很多人的喜愛(ài)，但同時(shí)它也容易被細(xì)菌污染，導(dǎo)致變質(zhì)，不經(jīng)過(guò)殺菌的豆?jié){通常只能存放一天。有學(xué)者研究了乳酸菌發(fā)酵液對(duì)豆?jié){品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)乳酸菌發(fā)酵液的抗菌作用與常規(guī)食品防腐劑相比效果較好，可以在不影響感官的情況下減少細(xì)菌并延長(zhǎng)豆?jié){的保質(zhì)期。

5.面制品保鮮。面制品是人們?nèi)粘Ｉ钪凶畛Ｒ?jiàn)的食品，也是人們一日三餐中吃得最多的食品。面制品富含碳水化合物和蛋白質(zhì)，因此極易發(fā)生霉變，引起霉變的誘因主要有細(xì)菌、霉菌、酵母菌等。以面制品中的濕面條為例，由于其水分含量高，在夏季高溫下極易滋生微生物，傳統(tǒng)的方法是添加保鮮劑來(lái)延長(zhǎng)其保質(zhì)期。有學(xué)者研究了把乳酸菌發(fā)酵液作為新的保鮮劑用于濕面條的保鮮，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，將乳酸菌發(fā)酵液噴灑在濕面條表面可有效抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)，在冷藏條件下濕面條的保質(zhì)期可長(zhǎng)達(dá)18天。

另外，面包也是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ?jiàn)的面制品，它也很容易被霉菌污染。有學(xué)者進(jìn)行了把三種乳酸菌發(fā)酵液用于延長(zhǎng)面包保存期的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)涂有發(fā)酵液面包的保存期較對(duì)照組有所延長(zhǎng)。

6.乳制品保鮮。巴氏殺菌奶是乳制品中一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高的食品，是經(jīng)由巴氏消毒法處理過(guò)的鮮奶，營(yíng)養(yǎng)和口感幾乎保持不變，但缺點(diǎn)是保質(zhì)期較短，容易被大腸桿菌、溶血性鏈球菌、假單孢菌等多種細(xì)菌污染，從而發(fā)生腐敗變質(zhì)。一般情況下，生產(chǎn)企業(yè)通過(guò)冷藏、超速離心滅菌、微濾、添加蜂膠半仿生提取物和二氧化碳等物理及化學(xué)方法延長(zhǎng)保存時(shí)間，后來(lái)有學(xué)者將乳酸菌發(fā)酵液作為安全防腐劑添加到巴氏殺菌奶中，觀察其殺菌效果。當(dāng)把不同比例的發(fā)酵上清液添加到巴氏奶中時(shí)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在28℃的存儲(chǔ)條件下，與對(duì)照相比，添加了乳酸菌發(fā)酵液的巴氏奶能夠有效抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)。當(dāng)添加量為4%時(shí)，巴氏奶具有良好的特性，存儲(chǔ)時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)48-60小時(shí)。

7.鮮蛋保鮮。蛋類(lèi)含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分，是優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的良好來(lái)源。新鮮的蛋殼表面通常有一層蛋殼膜，可以阻止微生物通過(guò)氣孔進(jìn)入蛋內(nèi)，同時(shí)減緩蛋內(nèi)水分的蒸發(fā)，但是蛋殼膜通常在1周左右就會(huì)脫落，這時(shí)各種細(xì)菌便會(huì)趁機(jī)進(jìn)入蛋內(nèi)，從而使雞蛋變質(zhì)。保持生雞蛋新鮮的方法通常是涂膜，或冷藏、氣調(diào)等。傳統(tǒng)的涂膜材料有多糖、蛋白和脂質(zhì)等，現(xiàn)在乳酸菌發(fā)酵液作為一種新型的抑菌保鮮劑，也成為了涂膜材料。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，用乳酸菌發(fā)酵液對(duì)市售的生雞蛋進(jìn)行涂膜處理，在4℃下進(jìn)行保存，雞蛋在減重率、蛋黃指數(shù)、蛋殼總菌數(shù)方面效果均較好，可起到良好的保鮮效果。

綜上，乳酸菌發(fā)酵液是一種相對(duì)安全有效的防腐保鮮劑，在食品生產(chǎn)加工中單獨(dú)或與其他保鮮劑合用均能起到良好的保鮮效果，值得在食品生產(chǎn)加工中大力推廣。目前，業(yè)內(nèi)對(duì)于發(fā)酵液中的某些單一成分的抑菌機(jī)理已經(jīng)研究得很透徹，但關(guān)于各物質(zhì)之間的相互作用關(guān)系以及對(duì)微生物的作用機(jī)制研究得還比較少，并且對(duì)于乳酸菌發(fā)酵液是否會(huì)對(duì)食品產(chǎn)生其他負(fù)面影響也還不太清楚，因此未來(lái)需要加大這方面的研究。

作者簡(jiǎn)介：楊鵬（1984-），男，講師，大學(xué)本科，研究方向?yàn)槭称芳庸ぁ?/p>