生物防腐技術(shù)在傳統(tǒng)釀造食品中的應(yīng)用研究

何 運(yùn)，周文川

（瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川瀘州 646000）

傳統(tǒng)釀造食品具有易消化、易吸收、營(yíng)養(yǎng)豐富和口味獨(dú)特等突出優(yōu)點(diǎn)，因此一直受消費(fèi)者青睞，傳統(tǒng)釀造技術(shù)也是我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品加工的一種重要技術(shù)。隨著我國(guó)對(duì)“三農(nóng)”問題的重視度日漸提升，傳統(tǒng)釀造食品的發(fā)展已成為“三農(nóng)”問題解決的方向之一?，F(xiàn)階段，除了醬油制品達(dá)到了質(zhì)量安全強(qiáng)制性管理要求外，其他類型的傳統(tǒng)釀造食品仍未實(shí)現(xiàn)質(zhì)量安全強(qiáng)制性管理，且這些傳統(tǒng)釀造食品尚未形成安全保障技術(shù)體系以及統(tǒng)一管理規(guī)范，在實(shí)際生產(chǎn)中，衛(wèi)生管理較粗放，且傳統(tǒng)釀造食品鹽度偏高，在管理標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定方面也不夠規(guī)范，造成我國(guó)當(dāng)前傳統(tǒng)釀造食品的衛(wèi)生安全仍存在較大問題，不僅阻礙傳統(tǒng)釀造食品走向國(guó)際市場(chǎng)，而且影響消費(fèi)者的健康[1]。生物防腐技術(shù)可為傳統(tǒng)釀造食品生產(chǎn)安全提供支持，因此研究生物防腐技術(shù)在傳統(tǒng)釀造食品中的應(yīng)用具有一定的意義。

1 生物防腐技術(shù)及傳統(tǒng)釀造食品概述

1.1 生物防腐技術(shù)概述

生物防腐是指將雙歧桿菌、乳酸菌等各類益生菌添加至某種體系中，從而對(duì)食品中出現(xiàn)的致病菌和腐敗菌發(fā)揮抑制作用。生物防腐技術(shù)與化學(xué)防腐劑有著本質(zhì)區(qū)別，但同樣能為食品提供保護(hù)屏障，提升產(chǎn)品的安全性。在采用生物防腐技術(shù)前，必須選擇安全的生物防腐菌種，通過(guò)添加這些菌種能對(duì)有害菌和致病菌的存活和生長(zhǎng)發(fā)揮有效的抑制作用[2]。在釀造食品中加入濃縮、精選的菌種，無(wú)需再使用化學(xué)防腐劑，也無(wú)需對(duì)食品過(guò)度加熱滅菌，既能保證食品的安全性，又能鎖住食品中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在當(dāng)前傳統(tǒng)釀造食品生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。

1.2 傳統(tǒng)釀造食品概述

我國(guó)古代就已出現(xiàn)了傳統(tǒng)釀造食品，其主要是通過(guò)微生物發(fā)酵的方法，加上獨(dú)特的釀造工藝，加工制作成人們喜愛的食品。傳統(tǒng)釀造食品的種類非常豐富，主要包括釀酒、醬油及醬制品的釀制、釀醋等，同時(shí)也包括腐乳、腌醬菜、乳酪等一系列發(fā)酵食品。傳統(tǒng)釀造食品的生產(chǎn)成果在我國(guó)古代生物以及化學(xué)領(lǐng)域均有所反映，這些傳統(tǒng)釀造技術(shù)為現(xiàn)代微生物學(xué)的形成奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為我國(guó)發(fā)酵科學(xué)的產(chǎn)生、興起和發(fā)展提供支持。當(dāng)前人們已將生物防腐技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)釀造食品中，如新型生物防腐劑——苯乳酸，該物質(zhì)是從乳酸菌等一些微生物中提取的一種小分子抗菌物質(zhì)，可抑制食源性致病菌[3]。此外，乳酸鏈球菌素、納他霉素、聚賴氨酸等均屬于生物防腐技術(shù)范疇，這些物質(zhì)可應(yīng)用于肉制品、干酪、糕點(diǎn)等食品防腐方面，與化學(xué)防腐劑相比，生物防腐技術(shù)在傳統(tǒng)釀造食品中的應(yīng)用更具安全性。

2 生物防腐技術(shù)在傳統(tǒng)釀造食品中的具體應(yīng)用

2.1 生物防腐技術(shù)可降低產(chǎn)品的pH值

益生菌是生物防腐技術(shù)應(yīng)用中常用的一類微生物，該類微生物的主要特性是能對(duì)食品致病菌發(fā)揮強(qiáng)有力的抗菌效用，這種抗菌效用的形成主要依靠在傳統(tǒng)釀造食品釀造過(guò)程中形成的乳酸，乳酸的形成會(huì)導(dǎo)致食品的pH值降低，消耗體系氧會(huì)降低氧化還原電位或形成抗菌素，從而有效抑制傳統(tǒng)釀造食品中出現(xiàn)的致病菌和腐敗菌，進(jìn)而有效延長(zhǎng)產(chǎn)品的貨架期。同時(shí)，當(dāng)食品的pH值降低后，會(huì)導(dǎo)致消耗體系中的持水力降低，從而使食品中的水分含量和活度均同時(shí)降低，對(duì)于防腐保質(zhì)也具有一定的作用。此外，采用益生菌進(jìn)行發(fā)酵時(shí)，能創(chuàng)造出一種酸性環(huán)境，使亞硝酸鹽有效分解，從而降低亞硝酸鹽在傳統(tǒng)釀造食品中的殘留量。因此，在傳統(tǒng)釀造食品生產(chǎn)中，生物防腐技術(shù)可有效提升食品的安 全性。

2.2 生物防腐技術(shù)中有機(jī)酸的應(yīng)用

研究表明，生物防腐技術(shù)在酸性環(huán)境中產(chǎn)生的抗菌效果更突出，這不僅與pH值的降低有關(guān)，還與酸的類別有密切聯(lián)系。研究人員發(fā)現(xiàn)酸的抑制作用表現(xiàn)在介質(zhì)pH值、酸解離程度以及酸分子致毒效果3個(gè)方面[4]。細(xì)菌生長(zhǎng)要求的pH值最佳范圍為6～7，若pH值降低，同時(shí)與正常值發(fā)生偏離，會(huì)降低細(xì)菌生長(zhǎng)率。當(dāng)pH值比這一限度低時(shí)，細(xì)菌會(huì)死亡，且死亡率隨溫度的升高而升高。當(dāng)pH值處于較低水平時(shí)，其與弱有機(jī)酸能對(duì)病原菌一同發(fā)揮抑制作用，以Henderson-Hasselbalch方程式為依據(jù)，未發(fā)生解離的酸受該酸pH值以及pKa值影響而增加。一旦未解離的酸穿透細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)內(nèi)部后，會(huì)因pH值過(guò)高而造成酸解離，從而導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)發(fā)生酸化，同時(shí)釋放陰離子。這時(shí)微生物會(huì)受到兩種影響：①弱細(xì)胞盡力維持內(nèi)部的pH值不變，則必須要利用質(zhì)子泵將質(zhì)子清除，從而增加細(xì)胞負(fù)擔(dān)，細(xì)胞生長(zhǎng)過(guò)程中所耗用的能量就會(huì)因此減少；②細(xì)胞會(huì)累積破壞其代謝的陰離子，導(dǎo)致弱酸發(fā)揮的抑菌作用受制于pKa值，其能反映弱酸解離水平，所產(chǎn)生的抑菌效果也受弱酸陰離子影響，這是造成弱酸pKa值相同、但抑菌效果不同的主要原因。在傳統(tǒng)釀造食品生產(chǎn)時(shí)，通過(guò)對(duì)有機(jī)酸的應(yīng)用，能發(fā)揮良好的抗菌效果，抑制致病菌的主動(dòng)運(yùn)輸，從而有利于防止傳統(tǒng)釀造食品腐敗變質(zhì)。

2.3 生物防腐技術(shù)中細(xì)菌素的應(yīng)用

細(xì)菌素是生物防腐技術(shù)在傳統(tǒng)釀造食品中發(fā)揮防腐保質(zhì)作用的重要成分，其發(fā)揮抑菌作用的機(jī)制為細(xì)菌素一般能吸附在敏感細(xì)胞的表層，因細(xì)菌素是附帶正電荷且疏水的小肽，當(dāng)細(xì)菌素對(duì)細(xì)菌細(xì)胞產(chǎn)生吸附時(shí)，其吸附的點(diǎn)位不專一，從而對(duì)細(xì)胞壁陰離子成分產(chǎn)生作用，如糖醛酸磷壁酸、酸性多糖、磷壁酸等，會(huì)與細(xì)胞膜相結(jié)合產(chǎn)生管狀結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致細(xì)胞膜出現(xiàn)滲漏，造成氨基酸、鉀離子以及核苷酸等小分子量細(xì)胞質(zhì)流出，從而造成膜內(nèi)與膜外間出現(xiàn)的能差減小或消失，同時(shí)會(huì)抑制RNA、DNA、多糖以及蛋白質(zhì)等物質(zhì)的合成。例如，在對(duì)大豆食品發(fā)酵生產(chǎn)時(shí)，所產(chǎn)生的乳鏈菌肽所包含的乳酸球菌會(huì)對(duì)芽孢桿菌產(chǎn)生明顯的抑制作用，在烹煮大豆時(shí)形成高活力的乳鏈菌肽，其活力值可達(dá)到1.28×105U/g， 使芽孢桿菌的生長(zhǎng)受到抑制。

2.4 生物防腐技術(shù)中過(guò)氧化氫發(fā)揮的作用

過(guò)氧化氫能對(duì)細(xì)胞蛋白以及細(xì)胞膜磷脂產(chǎn)生較為突出的氧化作用。在傳統(tǒng)釀造食品生產(chǎn)過(guò)程中使用乳酸菌進(jìn)行防腐，乳酸菌會(huì)通過(guò)自身的過(guò)氧化物酶以及黃素蛋白氧化酶形成過(guò)氧化氫，從而對(duì)金黃色葡萄球菌等微生物產(chǎn)生明顯的抑制效果。當(dāng)生產(chǎn)發(fā)酵肉類食品時(shí)，過(guò)氧化氫的積累能力比較低，這時(shí)過(guò)氧化氫的抑菌作用不明顯，在流質(zhì)的靜態(tài)牛奶中也是如此。因此，若要使過(guò)氧化氫的作用得以有效發(fā)揮，需將其應(yīng)用于半固體傳統(tǒng)釀造食品的生 產(chǎn)中。

2.5 生物防腐技術(shù)中雙乙酰發(fā)揮的作用

雙乙酰的產(chǎn)生是若干乳酸菌種對(duì)丙酮酸鹽進(jìn)行利用的結(jié)果，但丙酮酸鹽的利用量較少，主要是由于大部分丙酮酸鹽應(yīng)用于黃素蛋白氧化酶的轉(zhuǎn)化工作。但當(dāng)細(xì)胞處于靜止形態(tài)下，或當(dāng)丙酮酸鹽的來(lái)源可選擇、可利用的情況下，雙乙酰才能得到積累，且可在發(fā)酵乳制品中產(chǎn)生調(diào)味和防腐作用。目前已有研究表示酸奶中出現(xiàn)的雙乙?？蓪?duì)葡萄球菌、李斯特菌屬產(chǎn)生有效的抑制作用，因雙乙酰的氣味比較強(qiáng)烈，若要有效發(fā)揮其抑菌作用，還需確保雙乙酰的濃度達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)[5]。例如，抑制革蘭氏陽(yáng)性菌的濃度必須達(dá)到200 mg/kg以上，而在乳制品生產(chǎn)中，其濃度達(dá)到2～7 mg/kg時(shí)即能發(fā)揮有效的抑菌 作用。

2.6 生物防腐技術(shù)中維他霉素的應(yīng)用

維他霉素屬于多烯烴抗真菌劑的一種，其幾乎能對(duì)全部霉菌以及酵母菌具備抗菌活性，既可抑制真菌，又能預(yù)防真菌霉素。維他霉素具有一定的活性，微溶于水，但難溶于有機(jī)溶劑，當(dāng)pH值在9以上或3以下時(shí)，維他霉素分子的溶解度將會(huì)提升，因此在大部分傳統(tǒng)釀造食品中的pH值范圍內(nèi)均表現(xiàn)較為穩(wěn)定。維他霉素的抗熱處理能量較高，能在干燥環(huán)境中表現(xiàn)出穩(wěn)定的狀態(tài)，但該物質(zhì)對(duì)紫外線較敏感，因此不宜接觸陽(yáng)光。在傳統(tǒng)釀造食品生產(chǎn)中，維他霉素的應(yīng)用可對(duì)霉菌、酵母菌等絲狀真菌發(fā)揮有效的抑制作用，且對(duì)人體無(wú)害，但進(jìn)入人體后，人體對(duì)其消化吸收較困難，由于其溶解度較低，因此一般應(yīng)用于釀造食品的表面防腐，它在食品中的適用范圍、最大用量、殘留量等相關(guān)信息見表1。

表1 維他霉素在傳統(tǒng)釀造食品中的最大使用量及適用范圍

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，生物防腐技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)釀造食品中可有效發(fā)揮抑菌作用，且生物防腐技術(shù)的應(yīng)用對(duì)人體產(chǎn)生的影響較小，更能保證傳統(tǒng)釀造食品的安全性。由于生物防腐技術(shù)使用的生物防腐劑種類較多，因此傳統(tǒng)釀造食品生產(chǎn)廠家在使用生物防腐技術(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)生物防腐劑的用途范圍和特性合理使用。