微生物检验，提取物浓度太低怎么办？

我国食品防腐剂的应用现状及未来发展趋势在食品工业中，各类食品的保鲜一直是亟待解决的重要问题。据估计，中国每年约有20% ~ 30%的粮食损失是由于各种腐败造成的。食物腐败不仅会使食物失去营养价值，还会引起食物中毒。食品腐败的原因很多，包括物理、化学、酶和微生物因素。其中，微生物的作用最为严重。为了延长食品的保质期，人们在食品加工过程中采用不同的手段使微生物失活，延缓或阻止其生长。添加防腐剂是方便且非常有效的食品保鲜方法之一，因此被广泛使用。改革开放以来，我国食品防腐剂的生产经过20多年的发展，产量不断增加，技术不断进步。质量提升。目前，常用的食品防腐剂主要分为化学食品防腐剂和天然食品防腐剂。1化学食品防腐剂多为目前我国市场上使用的化学防腐剂。常用的有:苯甲酸(钠)、山梨酸(钾)、对羟基苯甲酸酯、丙酸酯、亚硫酸及其盐类、硝酸盐和亚硝酸盐。1.1苯甲酸及其钠盐苯甲酸又称苯甲酸，具有扰乱微生物细胞呼吸系统的抑菌作用机理。使TCA循环中乙酸辅酶A→乙酸乙酸和乙酸草酸→柠檬酸之间的循环难以进行，阻碍了细胞膜的正常生理功能。苯甲酸在人体内与氨基乙酸结合生成马尿酸，在尿液中消除，不会蓄积。由于其有效成分为未解离的苯甲酸分子，在酸性食品中具有良好的应用效果。对酵母和霉菌有效。但由于有叠加中毒的报道，其使用存在争议。虽然在各个国家还是允许的，但是适用范围越来越窄。比如日本限制甚至部分禁止苯甲酸钠在进口食品中的使用，日本已经停产。由于其价格低廉，在中国仍被广泛使用。主要用于保存汽水、果汁、酱油、罐头和酒类。1.2山梨酸及其钾盐山梨酸是不饱和脂肪酸，其抑菌机理是利用自身的双键与微生物细胞内酶的巯基形成价键，使其失去活性，破坏酶系统，从而抑制微生物的生长。山梨酸能参与体内正常代谢，最终被氧化成CO2和水，对人体基本无害。且对食品风味没有不利影响。它是目前世界上公认的最安全的化学防腐剂之一，已被所有国家和地区允许使用。因为它的有效成分是未解离的山梨酸分子，所以在酸性条件下效果很好。山梨酸主要抑制霉菌和酵母菌，但在微生物太多的情况下无法发挥作用。所以适用于卫生条件好，微生物少的食品。山梨酸比苯甲酸贵，所以应用受到限制。目前只在高端食品中使用。1.3对羟基苯甲酸酯类(甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、庚基等。)也称为尼泊金酯类，其抗菌机理与苯甲酸基本相同。主要抑制微生物细胞呼吸系统和电子传递酶系统的活动，能破坏微生物细胞膜的结构，从而达到防腐作用。对羟基苯甲酸酯类的防腐效果不随pH值变化，在pH4~8范围内效果较好，可用于替代酸性防腐剂，其毒性低于苯甲酸(但高于山梨酸)。由于其酚羟基结构，因此，抗菌性能强于苯甲酸和山梨酸，对霉菌和酵母也有较强的作用。最大的缺点是有特殊的气味，在水中的溶解性差。其溶解度随酯基碳链长度的增加而降低(如甲酯为0.25 g/100 g，庚酯仅为1.5 mg/100g)，抗菌作用与甲酯相似。毒性与醇链的长度成反比。能在胃肠道迅速吸收并水解成对羟基苯甲酸，随尿液排出体外。目前我国国家标准规定对羟基苯甲酸酯类系列中只有乙酯和丙酯可以在食品中使用。1.4丙酸盐在体内转化为丙酸，单体丙酸分子可在霉菌细胞外形成高渗透压，使霉菌细胞脱水，失去生育能力。它能穿透霉菌的细胞壁，抑制细胞内的活性。同时，丙酸是食物的正常成分，是人体代谢的正常中间体，容易被消化系统吸收，无蓄积，不随尿液排出体外。ω-氧化后可与辅酶a结合形成琥珀酸或酯，参与三羧酸循环代谢成CO2和水。因为丙酸盐的有效成分是丙酸，所以必须在酸性环境下才能产生抗菌作用。在食品中，主要用于面包和蛋糕中，离解常数低。对酵母无效，所以不影响面包的正常发酵[4]。而我国长期无法生产丙酸，主要依靠进口。近年来，我国才开始丙酸酯的工业化生产，但产量很低。限制了丙酸盐在食品中的应用。硫酸及其盐类主要有亚硫酸盐、焦亚硫酸盐和二氧化硫。其有效成分是亚硫酸分子。亚硫酸的杀菌机理是消耗食物中的O2，使好氧微生物因缺氧而死亡，并能抑制某些微生物生理活动中酶的活性。由于使用亚硫酸盐后残留的二氧化硫会引起严重的过敏反应，特别是对哮喘患者，FDA在1986中禁止将其作为防腐剂用于生的新鲜果蔬中。在我国，有些食品是用. 1.6的硝酸盐和亚硝酸盐加工的，少量的硝酸盐或亚硝酸盐是常用的食品防腐方法。在腌制腊肉(中国传统肉类)中，硝酸盐和亚硝酸盐是不可缺少的防腐剂，它们不仅使食品具有独特的色泽和香味，还具有抗菌作用，可以抑制细菌的生长和芽孢的形成，特别是肉毒杆菌。但由于硝酸盐和亚硝酸盐能与腊肉中的其他物质发生反应，产生可能致癌的硝基胺。食物中硝酸盐的含量一般很少，不会引起中毒。而人体肠道内的细菌可以将硝酸盐转化为亚硝酸盐，对人体健康影响很大。近十年来，随着科技的进步和分析方法的不断完善，人们逐渐发现，过去被认为是安全的化学防腐剂，实际上大多具有致癌性或潜在致癌性。比如用于肉类着色和保鲜的NaNO2，在消化系统中很容易与脯氨酸形成强致癌的N-亚硝胺化合物。三唑类化合物对水果有很好的防腐作用，但可能致癌。再比如，如果二氧化硫残留在食物中，会引起严重的过敏反应。2天然食品防腐剂是基于大多数化学食品防腐剂残留在体内，具有一定的毒性和特殊的气味等。在我国，食品防腐剂的安全性越来越受到重视，可用作食品防腐剂的化学防腐剂越来越受到限制，极大地阻碍了食品的生产、运输和储存。迫切需要研究和开发高效无毒的天然食品防腐剂。随着生物技术的不断发展，以植物、动物或微生物的代谢产物为原料，通过提取、酶转化或发酵生产的天然生物食品防腐剂逐渐受到重视。也是未来中国防腐剂市场的主要方向。2.1植物源食品防腐剂目前，我国植物源天然食品防腐剂的研究异常活跃，并取得了可喜的成果。究其原因，我国自然界植物资源丰富，其中有许多具有抗菌生物活性的物质。它具有巨大的潜在市场价值。目前有以下几种植物源防腐剂取得了进展。2.1.1香料一般是指生长在热带或亚热带地区的芳香植物的根、树皮、种子或果实，具有调味、增香的作用，其中很多具有不同的抗菌、防腐作用。通过近几年的研究发现，这些香料可以抑菌防腐。真正起作用的是其精油，但目前香料的精油或提取物多用于食品防腐剂的研发。对香辛料的抗菌成分和抗菌机理的研究，杨荣华等人总结出香辛料的抗菌成分主要有丁香酚、丁香酚乙酸酯、异硫氰酸烯丙酯、麝香草酚、香芹酚、异龙脑、茴香脑、肉桂醛、香草醛、辣椒素和水杨醛等。对芳香植物精油抗菌性能的研究表明，在水相中的溶解度与精油中有效成分穿透细胞进入细菌的能力直接相关，而抗菌性能是基于细菌细胞膜上的双层抗菌剂。精油中的萜烯降低了生物膜的稳定性，从而干扰了能量代谢的酶促反应。2.1.2中草药，包括一般草药，我国已达5000多种，常用的约有700 ~ 800种，其中大部分是植物药。中草药一直被公认为对健康有益，有特定的治疗作用。使用食用历史悠久的中药作为食品防腐剂，具有毒性低、更容易被消费者接受的优点。多年来，我国学者对中草药的抗菌作用做了大量的研究，发现许多中草药具有抗菌作用，抗菌活性范围很广。对常见致病菌如淋球菌、白色念珠菌、痢疾志贺菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、伤寒杆菌、黑曲霉、黄曲霉、日本曲霉、杂色曲霉、产黄晴霉菌、毛壳菌、弯孢菌、枝孢菌、柑橘青霉菌等有较强的抑制作用。目前发现中草药的抗菌能力最强，其次是大黄、黄芩、大青叶、艾叶和青霉菌。其次是黄柏、玄参、连翘、知母、马鞭草、乌梅、白头翁、茵陈、蒲公英等。中草药中天然食品防腐剂抗菌成分的安全性评价文献较少。至于作用机理，一般认为中草药中的抗菌成分多为疏水性小分子有机化合物，干扰微生物细胞膜，甚至溶解。以便抑制或杀死微生物。2.1.3果胶分解产物果胶是一种水溶性的天然高分子，主要存在于柠檬、橙子、柚子、橙子、葡萄等果皮及甜菜、苹果等废渣中。日本山梨大学的横冢浩史教授等人发现，果胶经酶促分解得到的果胶分解产物，对食品中的细菌，尤其是大肠杆菌的增殖有显著的抑制作用。目前，果胶分解产物在国外作为主要成分，与其他天然防腐剂一起，已广泛应用于腌制蔬菜、咸鱼、牛肉饼等食品的保鲜。我国学者李学宏等人以苹果渣为原料，通过酸水热浸提、果胶浸提液直接酶解、常压浓缩制备果胶分解产物。对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、方位角菌、变形杆菌、巨大芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、乳酸菌等食品腐败菌有明显的抑制作用，其最低抑制浓度在0.01.48%以下，但对酵母菌和霉菌无抑制作用，果胶酶水解液的抗菌性能与其酶解程度直接相关，说明果胶酶水解液的抗菌性能与分子量有关。有效抗菌成分应为低分子量的聚半乳糖醛酸。具体的抗菌机制有待进一步研究。果胶酶解物可用于酸浸蔬菜、面汤制品和乳制品，具有理想的防腐效果。同时，该工艺简单易操作，加工成本低，是一种极具开发价值的新型天然食品防腐剂。目前国内的研究还停留在实验室水平，市场上还没有大规模生产果胶水解物。2.1.4其他植物的银杏叶提取物:银杏是我国的特产植物之一。龚霞等研究表明，银杏叶提取物对食品中常见致病菌的最低抑制浓度分别为金黄色葡萄球菌8%、变形杆菌6%、大肠杆菌6%、枯草芽孢杆菌6%、气单胞菌5%、沙门氏菌6%。同时，浓度越高，抑菌率越高，同一浓度使用时间越长，抑菌率越高，且具有热稳定性。荸荠皮提取物:很多学者研究了荸荠皮制备的荸荠提取物的抑菌效果和应用效果。曾颖等人用水煮和乙酸乙酯。用滤纸法测定提取物的抑菌圈。实验表明，马蹄皮酸醇提取物具有较强的抗菌作用。该制剂对常见食品污染细菌和真菌的最低抑制浓度分别为0.365438±0.25%和2.5%，抑菌效果大于苯甲酸钠，热稳定性好。经121℃、15 min处理后，仍具有较强的抗菌作用。吴建中等人采用同样的工艺路线，用水和有机溶剂从竹叶中提取保鲜成分。该竹叶提取物对常见致病菌的最低抑制浓度为0.2%。同时，也有学者从其他具有抗菌作用的植物中分离出抗菌提取物，如生姜、肉桂、丁香、林德伯格、红曲、甜椒、胡椒等。2.2动物性食品防腐剂2.2.1鱼精蛋白是鱼类精细胞中发现的一种小而简单的碱性球形蛋白质。它能抑制枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、胚芽乳杆菌、干酪乳杆菌、粪链球菌等的生长。发现鱼精蛋白可与细胞膜上某些参与营养物质转运或生物合成系统的蛋白质相互作用，使这些蛋白质的功能受到破坏，从而抑制细胞代谢，导致细胞死亡。鱼精蛋白在中性和碱性介质中具有很高的抗菌能力。其热稳定性也相当高，在121℃加热15 min仍有一定活性。同时其抑菌范围和食品保鲜范围广。对枯草芽孢杆菌、芽孢杆菌、干酪乳杆菌、胚芽乳杆菌、乳酸菌、霉菌、芽孢嗜热菌、革兰氏阳性菌有较强的抑制作用，但对革兰氏阴性菌有较强的抑制作用。其次是菜肴、调料等。鱼精蛋白结合其他天然添加剂具有更显著的抗菌效果。2.2.2壳聚糖又称甲壳素，是从蟹壳、虾壳中提取的多糖。壳聚糖具有广泛的抗菌作用。在浓度为0.4%时，对大肠杆菌、普通变形杆菌、枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌有较强的抑制作用。壳聚糖、醋酸铜、己二酸制成的防腐剂，抗菌效果更明显，不影响食品风味。壳聚糖不溶于水，通常溶于醋，主要用于腌制食品。我国191年批准使用的甲壳素，无毒。它是一种极好的水果和蔬菜的天然防腐剂。近年来，国内相关刊物上发表了许多关于甲壳素及其衍生物的制备和应用的研究论文。随着对甲壳素抗菌机理研究的深入，其应用将会越来越广泛。2.2.3蜂胶是蜜蜂生存、繁衍和发展的物质基础。各国科学家通过研究证实，蜂胶是免疫因子的激活剂。含有黄酮类化合物和多种活性成分，能显著提高人体免疫力，对糖尿病、癌症、高血脂、白血病等顽症有良好的预防和治疗作用。同时，蜂胶对病毒、病菌、霉菌有很强的抑制和杀灭作用，对正常细胞无毒副作用。因此，将蜂胶添加到食品中，不仅是一种天然的高级营养素，还可以作为一种天然的食品添加剂。2.3微生物源食品防腐剂2.3.1球形链霉菌产生的溶菌酶是一种特异性作用于微生物细胞壁的水解酶。其作用机理是破坏细菌、酵母、霉菌的细胞壁，断裂细胞壁中的糖苷键和肽键。最后导致细胞死亡。溶菌酶是一种无毒、无害、高度安全的高碱蛋白，具有一定的保健功能。它既能选择性分解微生物，又不作用于其他物质。该酶对枯草芽孢杆菌、耐辐射微球菌等革兰氏阳性菌有较强的分解作用，对大肠杆菌、变形链球菌、副溶血弧菌等革兰氏阴性菌也有一定程度的溶解作用。最有效的浓度是0.05%。目前国内一般从蛋清中提取溶菌酶，价格昂贵，主要用于科研，很少用于食品保鲜。2.3.2乳酸链球菌素是由多种氨基酸组成的多肽化合物，可作为营养物质被人体吸收利用。5438+0969，联合国粮农组织/世界卫生组织食品添加剂联合专家委员会(FAL/世卫组织)确认，乳酸链球菌素可以作为食品防腐剂使用。1992年3月中国卫生部批准的文件指出:“科学上可以认为乳酸链球菌素作为食品防腐剂是安全的”。它能有效抑制许多引起食物腐败的革兰氏阳性菌。如肉毒杆菌、金黄色葡萄球菌、溶血性链球菌、李斯特菌、嗜热脂肪芽孢杆菌，对产生芽孢的革兰氏阳性菌有特效。乳链菌肽的抗菌作用是干扰细胞膜的正常功能，导致细胞膜浸润、营养流失、膜电位下降，从而导致致病菌和腐败菌细胞死亡。它是一种无毒的天然防腐剂。对食品的色、香、味、口感无不良影响。它已被广泛用于乳制品、罐头制品、鱼制品和酒精饮料。2.3.3纳他霉素是一种白色至乳白色无嗅无味的结晶粉末，由纳他霉素链霉菌通过受控发酵制成。它通常以烯醇结构存在。其作用机制是与真菌的麦角固醇和其他固醇基团结合，从而阻止麦角固醇的生物合成，从而扭曲细胞膜，最终导致渗漏和细胞死亡。在焙烤食品中用纳他霉素对面团进行表面处理，可以明显延长货架期。在香肠、饮料和果酱的生产中添加一定量的纳他霉素，不仅可以防霉，而且不会干扰其他营养成分。2.3.4 ε-聚赖氨酸ε-聚赖氨酸的研究在国外已经比较成熟，尤其是日本，我国才刚刚起步。它是一种天然的生物代谢产物，具有良好的杀菌能力、热稳定性和巨大的商业潜力。在日本，ε-聚赖氨酸已被批准作为防腐剂添加到食品中。广泛应用于方便米饭、湿熟面、熟蔬菜、海鲜、酱料、酱油、鱼片、饼干的保鲜防腐。国内徐洪华等人研究了ε-聚赖氨酸对牛奶的保鲜作用。420 mg/L的ε-聚赖氨酸与2%甘氨酸混合时，保鲜效果最好，可保存11天，仍有较高水平。同时发现ε-聚赖氨酸与其他天然抑菌剂协同作用，具有明显的协同效应，可以提高其抑菌能力。在美国，研究人员建议ε-聚赖氨酸应被用作食品中的防腐剂。实践发现，ε-聚赖氨酸可与食物中的蛋白质或酸性多糖相互作用，导致抗菌能力丧失。而且ε-聚赖氨酸乳化能力弱，所以ε-聚赖氨酸仅限于淀粉类食物。目前，我国仍处于实验室研发阶段。由于我国动植物和微生物自然资源丰富，开发天然提取物制备防腐剂与欧美国家相比优势明显。随着大多数化学防腐剂的使用越来越受到限制，中国的天然动植物和微生物防腐剂产品必将受到国际市场的青睐。但同时我们也看到，目前使用的天然防腐剂大多是粗制品，其有效成分的含量往往会随着季节和地理环境的变化而变化。不清楚一些天然防腐剂是什么样的物质。不用说，纯品是隔离出来做毒理评价的。此外，天然防腐剂的详细分组、抑菌或抗菌机理的研究报道较少，有待食品科学家进一步细分研究。3讨论随着我国居民生活水平的提高，食品安全越来越受到重视，开发新型高效无毒防腐剂是我国食品防腐剂行业发展的重点。根据这一目的，目前我国食品防腐剂的发展方向是:①深入研究山梨酸、丙酸及其盐类，其关键是改进生产工艺，降低生产成本；②大力开发新型天然食品防腐剂，探索其作用机理，开发高效低成本的生产技术；③研究新型天然复合防腐剂，进一步提高防腐效率；④对现有的安全高效品种进行分子改造，开发出更好的品种。