時間：2023-10-08 15:34:03
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它研究的范疇是，大規模的研究蛋白質的一些特征，比如蛋白質的表達水平、轉譯后的修改、蛋白之間的相互作用等，從而得到在蛋白質度量上得到關于疾病的產生、細胞新陳代謝等發生過程的整體認識。
乳酸菌屬于革蘭氏陽性桿菌或球菌可以產生乳酸、現如今乳酸菌可以應用于乳制品、蔬菜及肉類制品的生產中，而且在工業及醫藥產業中也發揮著重要的作用。
研究數據表明，來自外界的不同環境會誘使乳酸菌產生不同的應激反應，比方說在生產及保存的時候存在的酸脅迫、滲透壓脅迫和冷脅迫等，會誘使各種不同類型及數量的蛋白質表達產生變化。
而通過蛋白質組學研究乳酸菌在不同誘因的條件下蛋白質表達的連續性變化，可以弄清楚乳酸菌應激反應調節的運作機制，從而對選種培育和改造菌種提供幫助，產生經濟效益。
乳酸菌蛋白質組學研究現狀
乳酸菌（LAB），其產生乳酸作為其發酵代謝的主要終產物。它們在食物和飼料添加和保存中起著重要作用，無論是作為天然微生物群還是作為受控條件下添加的起始種植物。除了它們的技術作用外，乳酸菌可以通過抑制油脂和致病菌的生長來延長食物的壽命，乳酸菌及其食品被認為具有多種重要的營養和治療效果，并且在人體中具有許多健康促進作用或益生菌作用。乳酸菌會對食品和食品相關行業的有益貢獻是相當大的。
由于乳酸菌具有很大經濟價值，所以人們對乳酸菌的興趣日益增加，使得他們的合理使用受到關注。與基因組研究相比，蛋白質表達水平的研究提供了詳細的信息，如蛋白質豐度和翻譯后修飾的信息。蛋白質組學被定義為在特定條件下在給定時間在細胞或任何生物樣品中表達的先前蛋白質補體的分析。乳酸菌蛋白質組學技術是研究細菌對各種環境脅迫條件的生理反應的強大工具。更好地了解應力抵抗的機制及適應性反應和交叉保護的基礎的了解，并使其開發合理化，以便為工業過程制備乳酸菌。現如今，
乳酸菌蛋白質組的獲取主要通過二維電泳（2-DE）分析技術，通過等電聚焦電泳（第一維電泳）和SDS-PAGE電泳（第二維電泳）將乳酸菌中幾百種不同的蛋白質在凝膠上分離出來，進過一定的技術，組成二維電泳（2-DE）的圖譜。接著對比二維電泳圖譜尋找不同的差異蛋白，找到后進行鑒定，明確了解影響微生物活動的蛋白質，進而知道微生物基因組功能機制，故而蛋白質組學對基因組學起到一種互相補充的作用，對研究觀察不用的條件下微生物基因組表達的蛋白質的功能表現起到了很良好的作用。
乳酸菌蛋白質組學在食品營養學中的應用
在過去的幾十年中，蛋白質組學方法的持續快速演變為食物衍生蛋白質的表征提供了有效的平臺。食品營養學中營養一般是指膳食營養，對其的攝取過少或者不均衡都會危害一個人的健康，并且某些食物中的某些抗營養因子、過敏因子（如轉基因食品過敏原）和有毒物質也是不利健康。
食品營養學是觀察食品中的營養因子在人體內通過攝取而后消化、吸收，并轉運，最后代謝和排泄規律及對其過程進行控制，達到改善目的的科學。
因此，目前中國對于食物的膳食營養問題非常的關注，技術及市場的前景廣闊。所以蛋白質組學技術的普遍應用使得營養學得到了良好的發展，比如食物的蛋白質的組成及其生物活性成分的觀察和食品安全的監督，食物體液蛋白質的特征和相關信息的鑒定，還有蛋白質在營養素的吸收代謝之中的調節作用，還有在營養物質在成長、生育、抗病及維持身體平衡之中蛋白質所起的作用，和相關營養物質的單位需要的研究等等。
食品營養中乳酸菌蛋白質組學的應用，主要是對食物中蛋白質的組成及其生物活性成分的分析、安全檢測、膳食營養素對人體新陳代謝的影響等方面。
目前，乳酸菌菌株的蛋白質組學研究主要集中在菌株的定位和特別是各種環境條件或脅迫誘導的蛋白質合成測定中。這些方法相互補充，為食品工業，人體健康和與細菌病原體的斗爭中使用細菌提供新的見解。
通過蛋白質組學相關技術進行的對不同環境中誘使乳酸菌進行差異化表達蛋白質的研究，顯示了乳酸菌反應不同環境下的應激特點，及不同蛋白質對于相關代謝方式的調控，提升了在脅迫環境時的生存力也保存了它的生物活性。
關鍵詞:生物技術;基因工程;細胞工程
現代生物技術的迅猛發展,成就非凡,推動著科學的進步,促進著經濟的發展,改變著人類的生活與思維,影響著人類社會的發展進程。現代生物技術的成果越來越廣泛地應用于醫藥、食品、能源、化工、輕工和環境保護等諸多領域。生物技術是21世紀高新技術革命的核心內容,具有巨大的經濟效益及潛在的生產力。專家預測,到2010～2020年,生物技術產業將逐步成為世界經濟體系的支柱產業之一。生物技術是以生命科學為基礎,利用生物機體、生物系統創造新物種,并與工程原理相結合加工生產生物制品的綜合性科學技術。現代生物技術則包括基因工程、蛋白質工程、細胞工程、酶工程和發酵工程等領域。在我國的食品工業中,生物技術工業化產品占有相當大的比重;近年,酒類和新型發酵產品以及釀造產品的產值占食品工業總產值的17%。現代生物技術在食品發酵領域中有廣闊市場和發展前景,本文主要闡述現代生物技術在食品發酵生產中的應用。
一、基因工程技術在食品發酵生產中的應用
基因工程技術是現代生物技術的核心內容,采用類似工程設計的方法,按照人類的特殊需要將具有遺傳性的目的基因在離體條件下進行剪切、組合、拼接,再將人工重組的基因通過載體導入受體細胞,進行無性繁殖,并使目的基因在受體細胞中高速表達,產生出人類所需要的產品或組建成新的生物類型。
發酵工業的關鍵是優良菌株的獲取,除選用常用的誘變、雜交和原生質體融合等傳統方法外,還可與基因工程結合,進行改造生產菌種。
(一)改良面包酵母菌的性能
面包酵母是最早采用基因工程改造的食品微生物。將優良酶基因轉入面包酵母菌中后,其含有的麥芽糖透性酶及麥芽糖的含量比普通面包酵母顯著提高,面包加工中產生二氧化碳氣體量提高,應用改良后的酵母菌種可生產出膨潤松軟的面包。
(二)改良釀酒酵母菌的性能
利用基因工程技術培育出新的釀酒酵母菌株,用以改進傳統的釀酒工藝,并使之多樣化。采用基因工程技術將大麥中的淀粉酶基因轉入啤酒酵母中后,即可直接利用淀粉發酵,使生產流程縮短,工序簡化,革新啤酒生產工藝。目前,已成功地選育出分解β-葡聚糖和分解糊精的啤酒酵母菌株、嗜殺啤酒酵母菌株,提高生香物質含量的啤酒酵母菌株。
(三)改良乳酸菌發酵劑的性能
乳酸菌是一類能代謝產生乳酸,降低發酵產品pH值的一類微生物。乳酸菌基因表達系統分為組成型表達和受控表達兩種類型,其中受控表達系統包括糖誘導系統、Nisin誘導系統、pH誘導系統和噬菌體衍生系統。相對于乳酸乳球菌和嗜熱鏈球菌而言,德氏乳桿菌的基因研究比較缺乏,但是已經發現質粒pN42和PJBL2用于構建德氏乳桿菌的克隆載體。有研究發現乳酸菌基因突變有2種方法:第一種方法涉及(同源或異源的)可獨立復制的轉座子,第二種方法是依賴于克隆的基因組DN斷和染色體上的同源部位的重組整合而獲得。通過基因工程得到的乳酸菌發酵劑具有優良的發酵性能,產雙乙酰能力、蛋白水解能力、胞外多糖的穩定形成能力、抗雜菌和病原菌的能力較強。
二、細胞工程技術在食品發酵生產中的應用
細胞工程是生物工程主要組成之一,出現于20世紀70年代末至80年代初,是在細胞水平上改變細胞的遺傳特性或通過大規模細胞培養以獲得人們所需物質的技術過程。細胞工程主要有細胞培養、細胞融合及細胞代謝物的生產等。細胞融合是在外力(誘導劑或促融劑)作用下,使兩個或兩個以上的異源(種、屬間)細胞或原生質體相互接觸,從而發生膜融合、胞質融合和核融合并形成雜種細胞的現象。細胞融合技術是一種改良微生物發酵菌種的有效方法,主要用于改良微生物菌種特性、提高目的產物的產量、使菌種獲得新的性狀、合成新產物等。與基因工程技術結合,使對遺傳物質進一步修飾提供了多樣的可能性。例如日本味之素公司應用細胞融合技術使產生氨基酸的短桿菌雜交,獲得比原產量高3倍的賴氨酸產生菌和蘇氨酸高產新菌株。釀酒酵母和糖化酵母的種間雜交,分離子后代中個別菌株具有糖化和發酵的雙重能力。日本國稅廳釀造試驗所用該技術獲得了優良的高性能謝利酵母來釀制西班牙謝利白葡萄酒獲得了成功。目前,微生物細胞融合的對象已擴展到酵母、霉菌、細菌、放線菌等多種微生物的種間以至屬間,不斷培育出用于各種領域的新菌種。
三、酶工程技術在食品發酵生產中的應用
酶是活細胞產生的具有高效催化功能、高度專一性和高度受控性的一類特殊生物催化劑。酶工程是現代生物技術的一個重要組成部分,酶工程又稱酶反應技術,是在一定的生物反應器內,利用生物酶作為催化劑,使某些物質定向轉化的工藝技術,包括酶的研制與生產,酶和細胞或細胞器的固定化技術,酶分子的修飾改造,以及生物傳感器等。酶工程技術在發酵生產中主要用于兩個方面,一是用酶技術處理發酵原料,有利于發酵過程的進行。如啤酒釀制過程,主要原料麥芽的質量欠佳或大麥、大米等輔助原料使用量較大時,會造成淀粉酶、俘一葡聚糖酶、纖維素酶的活力不足,使糖化不充分、蛋白質降解不足,從而減慢發酵速度,影響啤酒的風味和收率。使用微生物淀粉酶、蛋白酶、一葡聚糖酶等制劑,可補充麥芽中酶活力不足的缺陷,提高麥汁的可發酵度和麥汁糖化的組分,縮短糖化時間,減少麥皮中色素、單寧等不良雜質在糖化過程中浸出,從而降低麥汁色澤。二是用酶來處理發酵菌種的代謝產物,縮短發酵過程,促進發酵風味的形成。啤酒中的雙乙酰是影響啤酒風味的主要因素,是判斷啤酒成熟的主要指標。當啤酒中雙乙酰的濃度超過閾值時,就會產生一種不愉快的餿酸味。雙乙酰是由酵母繁殖時生成的α-乙酰乳酸和α-乙酰羥基丁酸氧化脫羧而成的,一般在啤酒發酵后期還原雙乙酰需要約5～10d的時間。崔進梅等報道,發酵罐中加入α-乙酰乳酸脫羧酶能催化α-乙酰乳酸直接形成羧基丁酮,可縮短發酵周期,減少雙乙酰含量。
四、小結
在食品發酵生產中應用生物技術可以提高發酵劑的性能,縮短發酵周期,豐富發酵制品的種類。不僅提高了產品檔次和附加值,生產出符合不同消費者需要的保健制品,而且在有利于加速食品加工業的發展。隨著生化技術的日益發展,相信會開發出更多物美價廉的發酵制品,使生物加工技術在食品發酵工業中的應用更加廣泛。
參考文獻
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1 乳酸菌的種類
乳酸菌是一類以糖為原料發酵產生乳酸的細菌 ,革蘭氏染色呈陽性 ,生殖方式為裂殖。乳酸菌從形態上分類主要有球狀和桿狀兩大類。按照生化分類法，乳酸菌可分為乳稈菌屬、鏈球菌屬、明串珠菌屬、雙歧桿菌屬和汁球菌屬5個屬，每個屬又有很多菌種，某些菌種還包括數個亞種。這些微生物都與乳酸發酵有關 ,其中乳酸桿菌和雙歧桿菌與人畜機體保健有著更為密切的關系。
乳桿菌屬的乳酸菌一般呈細長的稈狀，大多為鏈狀排列。它們都是革蘭氏陽性無芽孢菌，微需氧。在發酵工業中應用的主要有:同型發酵乳稈菌，如德氏乳桿菌、保加利亞乳桿菌、瑞士乳稈菌、嗜酸乳稈菌和干酪乳桿菌;異型發酵乳桿菌，如短乳稈菌和發酵乳桿菌。本族中以乳酸桿菌屬（Lactobacillus）最為重要，大多是工業上尤其是食品工業上的常用菌種。
雙歧桿菌屬的細菌因其菌體尖端呈分支狀而得名，它們是無芽孢革蘭氏陽性菌，專性厭氧。目前已知的雙歧稈菌有24種，應用于發酵乳制品生產的僅有5種，即兩歧雙歧稈菌、長雙歧桿菌、短雙歧稈菌、嬰兒雙歧稈菌和青春雙歧桿菌，它們都存在于人的腸道內。片球菌屬的乳酸菌呈四聯狀排列。常用的有:乳酸片球菌和戊糖片球菌。
2 乳酸菌的生理功能
2.1 改善營養健康狀況
生物活性菌(乳酸菌)在降低機體膽固醇的同時，可降低甘油三脂，使HDL升高，從而達到改善血脂的目的。腸道菌中的乳酸菌(包括補充到腸道中的生物活性菌(乳酸菌))可通過調整腸道菌群抑制這些細菌酶的活性，達到降低腫瘤發生的危險，起到抗腫瘤的作用。
2.2改善胃腸道功能
乳酸菌在人體內是腸道常在菌。可以改變腸道內環境，抑制有害菌繁殖(大腸桿菌、沙門氏菌等有害菌群)，調整胃腸道菌群平衡。乳酸菌通過粘附素與腸粘膜細胞緊密結合，在腸粘膜表面定植占位，成為生理屏障的主要組成部分，從而達到恢復宿主抵抗力，修復腸道菌群屏障、治愈腸道疾病的作用。如果這個屏障遭到抗生素或其它因素的破壞，宿主將喪失了外來的抵抗力，會使具有藥性的腸內菌異常增殖而取代優勢的位置，造成腸道內生態平衡的失調。
2.3改善免疫能力
乳酸菌+雙歧桿菌一方面能明顯激活巨噬細胞的吞噬作用，另一方面由于它能在腸道定植，相當于天然自動免疫。
2.4抗菌作用
多年研究表明，生物活性菌(乳酸菌)對一些腐敗菌和低溫細菌有較好的抑制作用。可用于防治腹瀉、下痢、腸炎、便秘和由于腸道功能紊亂引起的多種疾病以及皮膚炎癥。
2.5 抗衰老作用
現代醫學認為，人體衰老是因為體內自由基積累而引起的。如果能夠降低機體內的自由基水平，就可以延緩衰老過程。乳酸菌能夠清除體內產生的自由基，從而具有延緩細胞衰老延年益壽的作用。
3 乳酸菌發酵在乳制品加工中的應用
3.1 在乳制品加工中的應用
乳制品是乳酸菌發酵應用最多，也是最為成熟的領域。主要產品有酸奶、奶油和干酪。
3.1.1 酸奶的生產
酸奶是以鮮牛奶或奶粉為主要原料，經乳酸菌發酵而制得的產品。原料乳經加熱殺菌(一般采用9O℃30min)和均質后，降低到適宜的溫度，添加糖和穩定劑攪拌均勻，接種乳酸菌發酵劑在適宜的溫度下發酵。發酵完畢后，置于4℃左右的冷庫內冷卻成熟，即得成品酸乳。
應用于酸乳生產的乳酸菌主要屬于乳稈菌屬、鏈球菌屬，此外還有雙歧桿菌屬。生產中常用的有保加利亞乳稈菌、嗜酸乳桿菌、嗜熱鏈球菌、乳鏈球菌。兩歧雙歧桿菌、嬰兒雙歧桿菌、長雙歧桿菌等。可單菌種發酵，但一般兩種或兩種以上菌種混合使用。保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌的混合菌種純培養發酵劑在生產中很常用。
3.1.2 奶油的生產
奶油，又稱黃油，是以乳經離心分離后所得的稀奶油為主要原料，經殺菌、冷卻、成熟、乳酸菌發酵、攪拌、壓煉而制成的乳制品。奶油按發酵方法不同，分為天然發酵奶油和人工發酵奶油兩類。天然發酵奶油以乳中原有的微生物為發酵劑，讓其自然發酵而成。人工發酵奶油，系將稀奶油殺菌后，再添加純培養的發酵劑，使其發酵而制成。
應用于奶油生產的乳酸菌有以下兒種:乳酸鏈球菌、乳油鏈球菌、噬檸檬酸鏈球菌、副噬檸檬酸鏈球菌、丁二酮乳鏈球菌等。
3.2 在豆奶中的應用
在植物蛋白飲料加工中的應用主要用于生產酸豆奶和花生乳酸發酵酸奶。由于牛奶資源有限，酸奶的成本較高，而酸豆奶和花生乳酸發酵酸奶可以作為酸奶的替代品為人們提供大量的優質蛋白，因此，開發酸豆奶和花生乳酸發酵酸奶具有巨大的經濟效益和杜會效益。
3.2.1 酸豆奶的生產
大豆經熱燙、浸泡、磨漿等前處理，制得豆漿。豆漿中加入奶粉、蔗糖或乳糖等輔料，經均質、殺菌后，冷卻到適宜溫度，接種乳酸菌進行發酵。發酵結束后放人4℃的冷庫中冷卻并進行后發酵，即得酸豆奶。
用于酸豆乳生產的乳酸菌主要屬于乳桿菌屬、鏈球菌屬，此外還有明串珠菌屬。生產中常用德氏乳桿菌、保加利亞乳桿菌、植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌，嗜熱鏈球菌、豆乳鏈球菌、腸膜明串珠菌等，常用兩種或兩種以上菌株混菌發酵。
乳酸菌在豆乳發酵過程中，不僅可以分解蛋白質為小分子物質，而且可以脫除豆腥味，分解棉子糖、水蘇糖等脹氣因子，使產品具有良好的風味和營養價值。
3.2.2 花生乳酸發酵酸奶的生產
花生經烘炒、去皮、浸泡后磨漿，過濾除渣得花生奶。花生奶中加入牛奶、蔗糖等輔料，攪抖均勻，均質殺菌后降溫，接種乳酸菌灌裝發酵，然后進行低溫后熟，即得產品。用于花生乳酸發酵酸奶生產的乳酸菌與發酵酸豆乳相同。
關鍵詞 蘋果汁 梨汁 固定化 乳酸菌 發酵
中圖分類號：TS255.47 文獻標識碼：A
煙臺蘋果，外形美觀，纖維少而質地細，口感佳，香氣宜人。煙臺的萊陽梨果皮有褐色斑點，去皮后其果肉白色細嫩，口感極佳，有獨特香氣。新型的乳酸菌發酵復合飲料，即突出了復合果汁的風味和口感，又增加其營養價值，在一定程度上亦增加了果汁的保質期。固定化乳酸菌發酵可以節約菌種，縮短發酵周期，降低分離成本。
本文旨在初步研究固定化乳酸菌發酵蘋果汁梨汁復合飲料的工藝條件。以蘋果汁、梨汁為主要實驗原料，用等比例的抗壞血酸和檸檬酸的混合溶液進行護色，包埋載體選用食品級海藻酸鈉，菌種是伊利味濃原味杯酸，利用海藻酸鈉在氯化鈣溶液中的凝聚作用制成固定化膠珠。通過前期單因素實驗結果，選取典型因素，進行正交實驗，從而確定蘋果汁梨汁的最佳發酵工藝條件。
1材料與方法
1.1材料與儀器
蘋果（產地：煙臺棲霞）、梨（產地：煙臺萊陽）、食品級海藻酸鈉、無水氯化鈣、白砂糖、伊利味濃原味杯酸、抗壞血酸、一水檸檬酸等。
生化培養箱（上海一恒科學儀器有限公司）、電子天平（上海越平科學儀器有限公司）、榨汁機（美的WJE25G16榨汁機）等。
1.2方法
1.2.1工藝流程
蘋果、梨清洗切片榨汁過濾護色滅菌接種（固定化）發酵分離膠珠冷藏裝瓶成品檢測。
1.2.2操作要點
（1）護色
綜合預實驗結果，將榨出的果汁放在95℃的熱水中處理1.5 min后，配制1 g/100 mL 的抗壞血酸和檸檬酸的混合溶液（比例為1∶1），量取等量的50 mL蘋果汁、梨汁的混合液，將熱燙后的果汁在混合溶液中浸泡30 min，護色。
（2）固定化菌種
取0.75 g海藻酸鈉溶解在25 mL純凈水中，充分溶脹，自然冷卻。取10 mL酸奶置入20 mL無菌水，攪勻。移取菌種至冷卻的海藻酸鈉溶液中，充分混勻。將包埋的菌種用注射器滴入氯化鈣溶液（2.2 g無水氯化鈣溶于200 mL蒸餾水）中，攪拌，并凝固膠珠30 min，紗布過濾，用無菌生理鹽水除去多余鈣離子和未固定化的細胞。
2結果與討論
在實驗室前期單因素實驗基礎上，選擇蘋果汁梨汁配比（A）、接種量（B）、發酵時間（C）、l酵溫度（D）為因素，進行L9（34）正交實驗，實驗結果如表1所示。
通過對正交實驗結果的極差分析，對發酵結果影響最大的是蘋果汁與梨汁的比例，其次是發酵時間和接種量，發酵溫度對飲料的影響相對較小；正交實驗結果表明，制備發酵飲料的最佳工藝條件為A1B2C3D2，即蘋果汁與梨汁比例為4∶6、固定化乳酸菌接種量為6g、發酵時間為11h、發酵溫度為40℃。
在正交實驗結束后，過濾出膠珠，重新接入混合果汁，進行連續發酵實驗。在連續7次實驗結束后，飲料pH值逐漸升高，說明飲料的酸度下降，乳酸發酵能力逐漸下降。但是膠珠能夠保持較好的完整性，沒有出現破裂的情況。連續發酵實驗表明固定化膠珠可以實現連續發酵，在實際應用中具有較大的價值。
參考文獻
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[關鍵詞]固態法；白酒生產；乳酸菌
中圖分類號：Q93-3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）35-0373-01
乳酸菌是我們日常生活中常見的菌群種類，多生長繁殖在厭氧或者是微好氧的微酸性環境中。在生產生活過程中常用的乳酸菌有乳酸桿菌、嗜酸乳桿菌等，并被廣泛的應用在發酵行業中，如酸奶的制作、釀酒業等。
一、固態法白酒生產的概述
固態法白酒生產，主要是充分利用自然界中各種微生物進行發酵的過程，其中乳酸菌在白酒發酵的過程中占據首要的位置，其次是丁酸菌、乙酸菌等，而乳酸菌則是丁酸菌的主要生長碳源。
在白酒發酵的前期，由于溫度較低，多由酵母、好養細菌等菌類產生乳酸，在此過程，乳酸菌得到了迅速生長，并最終繁殖成乳酸菌群，而好氧乳酸菌的數量較多；白酒發酵的中后期是微生物大量繁殖的階段，由于其呼吸較為旺盛，導致白酒發酵過程中的熱量迅速增加，發酵溫度隨之增高，而此時的白酒發酵窖內則處于缺氧的環境中，在這種高溫、缺氧的環境中，大量厭氧式乳酸菌開始大量繁殖，在白酒發酵中占據著舉足輕重的地位。
二、乳酸菌在固態法白酒發酵中應用的必要性
乳酸菌是固態法白酒生產過程中用于發酵的必要物質，其對于白酒發酵具有重要的意義，具體表現如下：
1、是為發酵微生物提供營養的必要物質基礎
發酵是固態法白酒生產過程中重要的生產環節，發酵的好壞、發酵是否充分等都直接決定著白酒的生產質量。因此，在固態法白酒生產的過程中，要尤為重視白酒的發酵過程中。而將乳酸菌應用在固態法白酒發酵的過程中，其可以通過自身正常的新陳代謝活性為發酵過程中的其他微生物提供生產繁殖所必須的氨基酸以及各種維生素，如維生素B等；此外，其亦可以通過促進礦物元素的生物學活性，來為發酵過程中的各種微生物提供更多的營養物質，從而促進發酵過程的正常進行，為白酒生產的質量打下良好的物質性基礎。
2、是形成白酒香味的必要物質基礎
美拉德反應是固態法白酒發酵過程中香味形成的重要化學反應，而經相關試驗證明，將乳酸菌應用在小麥、稻米等谷物的發酵過程中，不僅可以大大提高發酵后的營養價值，亦可以為美拉德反應提供充足的前提物質，促進該反應的發生，從而在發酵過程中形成相應的香味物質。
3、是維持釀酒生產微生態環境的必要物質基礎
在固態法白酒發酵的中后期，由于溫度的大幅度提升以及厭氧環境的形成，易繁殖出大量厭氧乳酸菌，促進發酵過程中的酒醅酸度的迅速攀升，這對于釀酒過程中部分雜菌的生陳代謝活動具有重要的抑制性作用；此外，在乳酸菌正常生陳代謝的過程中，會產生較多的有機酸、過氧化氫等具有抗微生物活性的物質；同時，發酵過程中的很多乳酸菌會產生一些乳鏈菌素、乳酸菌素等細菌素，對于維持和改善固態法白酒發酵過程中的微生態環境具有重要的調節作用，如促進微生態環境的穩定性等。
4、是提高釀酒微生物活性的必要物質基礎
在固態法白酒發酵的過程中，一般都是多種微生物共同生存的，且各種微生物之間都有著較為密切的聯系。因此，在固態法白酒發酵的過程中，通過應用各種乳酸菌，并對嚴格厭氧式的乳酸菌、非嚴格的厭氧式乳酸菌株進行共同培養，營造多種乳酸菌混合生長與繁殖的發酵環境，不僅可以大幅度提升發酵中后期過程中厭氧菌的產量，并提高存活率，亦可以延長固態法白酒發酵過程中各種所需微生物的存活時間，從而起到提高發酵微生物活性的作用，以保證發酵過程的順利進行，為白酒的釀造質量提供堅實的保障。
三、乳酸菌在固態法白酒風味的重要作用
乳酸菌對于保持固態法白酒生產風味的純正性具有重要的作用，具體表現如下：
1、有利于降低白酒的刺激感，提升白酒的醇厚感
乳酸是乳酸菌的重要代謝產物，其對于改善白酒的風味具有重要的作用。乳酸中含有羥基和羧基兩種成分，可以和水分子、乙醇分子結合在一起發生化學反應，形成氫鍵，從而起到減輕白酒刺激感的作用；同時，乳酸通過氫鍵則可以與酒體中的揮發的小分子發生化學反應，并充當大、小分子之間的紐帶和橋梁，從而促使酒體中的大小分子及微量元素形成膠體，并與乳酸微酸、微甜、微澀的口味結合在一起，大大增加了白酒的柔和度以及濃厚感，從而達到提升白酒醇厚感的目的。
2、有利于延長酒體的后味，改善白酒的口味
乳酸乙酯亦是乳酸菌的重要代謝產物，其對于延長酒體的后味具有重要的作用。乳酸乙酯與乙醇、脂類以及水具有較好的相溶性，屬于不揮發的脂類。正是由于乳酸乙酯的不揮發性能使得其大部分留在酒醅或著是酒尾中，起到延長酒體后味的作用，成為白酒風味中延長后味的重要物質。此外，在白酒發酵的過程中，適當的乳酸是增加白酒回甜感的重要物質，亦可以消除白酒中的燥辣感，起到減輕水味、苦味等多種調節作用。
結語
綜上所述可知，乳酸菌是固態法白酒生產中應用的重要物質，其對于營造良好的白酒發酵微生態環境，促進白酒發酵過程的順利進行以及改善白酒的味道具有重要的作用。因此，在固態法白酒生產的過程中，要注重對乳酸菌的應用，并為乳酸菌的應用營造良好的釀造環境，從而促進乳酸菌在白酒發酵過程中的生長和繁殖，維持其正常的生產代謝，以便于其代謝物乳酸、乳酸乙酯等對白酒的口感起到更好的改善作用。
參考文獻
關鍵詞：生物保護菌；肉制品；貨架期
隨著生活水平的提高，人們對肉制品的安全問題也更加關注[1]。肉制品水分活度較高、營養物質豐富，十分適合微生物的生長繁殖，而使用化學防腐劑成本較高，且對人類的健康具有一定的安全隱患，使得人們顧慮重重[2]。近年來，主要致病菌包括單增李斯特菌、大腸桿菌、彎曲桿菌、耶爾森菌屬及副溶血性孤菌等作為食源性微生物在肉及肉制品中出現的程度已經遠超于其他食品[3]。此外能夠導致肉制品腐敗變質的細菌主要有乳酸桿菌屬、桿菌屬、鏈球菌屬、假單胞菌屬等，它們大都屬于耐熱性病原菌，普通的加熱方法并不能將它們完全殺死，因此一旦其受到這些微生物的污染，肉制品就極易發生腐敗變質，影響貨架期[4]。此外，隨著肉制品的產量逐年上升，由于其腐敗變質等現象而導致對人類健康的危害和經濟損失也不容小覷，據報道全世界每年因各類肉制品腐敗變質而產生的經濟損失高達數十億美元[5]。肉及肉制品的腐敗變質也會對消費者的健康產生極大的影響，一些致病菌，如沙門氏菌、大腸桿菌和單增李斯特菌等可以沿食物鏈傳播，成為人類疾病的來源[6]。美國的“單增李斯特菌食物中毒”，歐洲的“口蹄疫”、“瘋牛病”等均是由病原微生物而引起的食源性疾病，從而導致食物中毒，威脅人們的生命安全[7]。除此之外，存在使用化學添加劑和農用化學品以及獸藥殘留等問題的肉類產品也被認為是消費者的健康風險[8]。
基于上述問題，有關于食品安全衛生的法規越來越嚴格，消費者們希望獲得加工工藝簡單、食品添加劑和防腐劑少且可以保留肉制品原有風味的肉類加工制品。目前食品的防腐保鮮技術主要分為傳統保鮮技術和現代保鮮技術。傳統保鮮技術是利用腌制、干燥、發酵、煙熏、冷藏、加熱處理等方法達到延長貨架期的目的，現代保鮮技術是通過防腐劑（化學防腐劑、天然防腐劑）和高新保鮮技術（包裝技術，如氣調包裝、可食性膜和抗菌包裝等；以及低溫殺菌技術，如輻照、微波等）來達到防腐保鮮的目的。我國目前針對肉制品腐敗變質的解決辦法主要是添加抗氧化劑以及防腐劑，但大多數添加的都是化學防腐劑，且這些化學合成物質可以轉化成亞硝酸鈉和硝酸鈉、亞硫酸鈉、苯甲酸鈉等物質[9]，長期食用會對人體產生毒害作用。因此尋找安全的天然防腐劑成為近來研究的熱點。天然防腐劑可以分為植物源物質（包括植物多酚類物質、香辛料及其提取物、抗氧化肽、脂肪酸及其他農副產品提取物等）、動物源物質（包括殼聚糖及其衍生物、溶菌酶等）以及微生物及其代謝產物三大類[10]。本文主要對微生物以及代謝產物（生物保護菌）在肉制品中的應用進行綜述。
1 生物保護菌簡介
1.1 生物保護菌概念
Stiles[11]在1996年將生物保鮮定義為：使用天然的微生物和（或者）它們產生的抗菌物質來延長貨架期以及提高食品的安全性，并以此區分于人工添加化學物質的保存方法；Jay[12]在1996年將生物保護的概念定義為一種微生物對另外一種微生物所產生的拮抗作用；胡萍[13]定義生物保護菌為：對產品感官品質的影響盡可能小的具有拮抗作用，可以延長貨架期的菌種。經過多年的研究與歸納總結，人們將其更加準確的定義為：可以添加到食品中的具有延長食品貨架期和（或者）抑制致病菌生長的活的微生物[14]。
1.2 生物保護菌的作用途徑
生物保護菌的作用途徑可以分為以下2 種[15-16]：一種是在食品體系中直接接種生物保護菌，它們可以產生抑菌物質從而抑制食品致病菌及腐敗菌的生長或者和有害微生物進行競爭生長；另外一種是直接添加生物保護菌的代謝產物，即細菌素。2 種方法均可以有效地延長食品的貨架期，達到防腐保鮮的作用。但是，直接使用生物保護菌的代謝產物有很多缺陷，其中最主要的就是細菌素可能會與目標食品中的一些成分或添加劑發生反應，從而使得其生物活性有所降低[17]。相反，直接接種生物保護菌則具有很多優勢。生物保護菌之所以可以起到食品保鮮的作用，主要是因為其可以延緩腐敗細菌的生長，以及抑制和減少病原體的生長，其機理主要是生物保護菌可以在該食品的貯藏條件下更好地生長；產生抗菌肽以及有抑菌活性的物質如有機酸、二氧化碳、乙醇及過氧化氫；消除氧氣；利用易發酵的營養物質等[13]。此外，生物保護菌還可能具有某些功能特性，如賦予產品特有的風味、質地和營養價值等[18]。
任何生物保護菌被應用到食品中時，都應該考慮以下條件[19]：1）必須是無毒的；2）必須被權威部門所采納；3）對于要應用生物保護菌的食品工業來說應該是經濟的，不可成本過高；4）不應給目標食品帶去不利影響，包括食品感官品質以及理化性質；5）使用較少的量便可以起作用；6）在貯存時，可以穩定地保持其原有的形狀；7）不應該有任何藥用。
2 生物保護菌代謝產物細菌素的定義及分類
隨著研究的不斷深入，人們將生物保護菌所產生的具有生物保護作用的物質定義為細菌素。Cebrán等[20]將細菌素定義為一類可以對同源或者親緣關系較近的微生物具有潛在抑制作用的蛋白質或者多肽。根據細菌素自身特點，可將其分成4 類：第1類為羊毛硫抗生素，又可再細分為由陽離子及疏水性多肽組成的a類和其多肽含有比較剛性的結構的b類；第2類為熱穩定、無修飾的小分子肽；第3類為熱不穩定的大分子肽；第4類為蛋白質復合物[9]。研究表明，已經有許多屬于前2類的細菌素可以有效地抑制食品中有害微生物的生長，但是只有乳酸鏈球菌素（Nisin）已經被工業化生產并在部分地區獲得了可以作為食品防腐劑的證書[21]。同時由于乳酸菌從古至今一直被安全使用于發酵食品中，所以乳酸菌也是應用最多的生物保護菌[22]。
3 生物保護菌在肉制品中的應用
自從乳酸菌在肉制品中被發現后，乳酸菌所產生的細菌素也逐漸被發現并分離出來。盡管大部分細菌素都是從與食物相關的乳酸菌中分離出來的，但它們并不一定可以對所有的食品都產生作用。目前被確定的確實可以對食品產生防腐保鮮作用的一些生物保護菌所產生的細菌素中，應用最多且效果最好的就是Nisin。生物保護菌作為一種天然的新型防腐劑，在國際上已經得到認可，一些研究人員成功地將生物保護菌應用于各類肉制品中，并取得良好效果。
3.1 在肉灌制品中的應用
人們通常選用硝酸鹽來抑制肉灌制品中肉毒梭狀芽胞桿菌的生長，但考慮到食品安全性的問題，人們希望可以找到其他的辦法來抑制其生長[23]。孔保華等[24]研究表明，添加不同濃度的Nisin，在培養數天后，紅腸中的菌落總數明顯低于對照組，當Nisin的添加量為400 IU/g
時，抑菌效果最好，在貯藏17 d后紅腸樣品中的菌落總數為1.2×106 CFU/g，而對照組為5.8×103 CFU/g，表明Nisin可以在一定程度上起到延長貨架期的作用。但單獨使用時的效果沒有與其他方法聯用時的效果好；李琛等[25]
用Nisin、山梨酸鉀、雙乙酸鈉、EDTA-2Na 4 個因素進行分組保鮮實驗，結果表明，不同組分的復合防腐劑均起到了抑菌作用，其中最佳的防腐劑添加量為Nisin 0.025%、山梨酸鉀0.025%、雙乙酸鈉0.15%、EDTA-2Na
0.01%，該復合防腐劑可使紅腸樣品的菌落總數降低10 倍以上。徐勝等[26]通過對壓力、保壓時間和Nisin濃度3 個因素的正交試驗發現，通過Nisin和超高壓的復合作用處理低溫火腿腸的抑菌效果比兩者中單一處理的抑菌效果更優；且較佳的處理條件為：Nisin添加量0.02%、處理壓力400 MPa、保壓時間10 min。Ellahe等[27]研究發現Nisin可以減少低溫貯藏時氣調包裝中乳化腸的需氧菌落總數以及乳酸桿菌含量，延長貨架期。
3.2 在冷鮮肉中的應用
冷鮮肉是指牲畜宰后胴體溫度在24 h內迅速降低至0～4 ℃，并且在后續的加工、流通和銷售過程中始終保持該溫度的生鮮肉，也稱冷卻肉、排酸肉[28]。
在4 ℃條件下貯藏時，一些嗜冷菌如單核細胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）和假單胞菌屬（Pseudomonas）等會引起冷鮮肉發生腐敗，從而降低貨架期。因此如何延長冷鮮肉貨架期是近年來亟待解決的問題。Kouakou等[29]將彎曲乳桿菌產生的細菌素米酒乳桿菌素P（sakacin P）和乳酸片球菌產生的細菌素片球菌素AcH（pediocin AcH）作為發酵劑添加到接種了李斯特菌的生豬肉中，在4 ℃條件下保存6 周。當只添加一種細菌素時，貯藏1 周或者2 周，單增李斯特菌的數量從開始的102 CFU/g降低到幾乎沒有，然后再在之后的1周回升，當2 種細菌素一起加入到生豬肉中時，單增李斯特菌細菌數量回升的日期延后。王頻[30]研究發現，將Nisin用于冷卻豬肉的冷藏保鮮時，可以有效地延長肉樣冷藏保鮮的貨架期，且當豬肉浸泡在添加量為0.05 g/L的Nisin保鮮液中120 s時，保鮮效果最佳，貨架期可延長6 d。
3.3 在火腿中應用
防腐保鮮是限制火腿發展的一個重要因素，而使用一些化學防腐劑或者添加高糖高鹽物質又會帶來食品安全問題，因此研究人員希望找到一種新的方法來延長火腿的貨架期。曾友明等[31]研究發現，不添加任何保鮮劑的鹽水方腿在4 ℃條件下貯藏10 d，產品中的細菌總數便超過了國家零售標準（30 000 CFU/g），而添加了150 mg/kg的Nisin的鹽水方腿在貯藏第20天時，菌落總數才超出國家標準，這表明不添加保鮮劑的產品很容易腐敗變質，保質期短，而Nisin可以有效地抑制低溫肉制品中微生物的生長；他們還發現單獨用Nisin作為保鮮劑的保鮮效果不如復合型保鮮劑的效果好。胡萍等[13]研究發現，在真空包裝的煙熏火腿切片中添加（5.91±0.04） CFU/g的清酒乳桿菌B-2，在4 ℃貯藏時，可以使貨架期延長到35 d，而對照貨樣的保存期為15 d。劉國榮等[32]研究表明，在不添加任何化學防腐劑的情況下，乳酸菌細菌素enterocin LM-2（320 AU/g）和超高壓技術（600 MPa）聯合處理5 min，可以有效地延長低溫切片火腿的貨架期，將原本2～3 個月的貨架期延長到100 d。Vermeiren等[33]在肉制品中篩選出91 株菌株，鑒定它們作為生物保護菌對蒸煮腌肉制品的保鮮作用，結果表明，38%的菌株可以同時抑制多種腐敗菌及致病菌的生長；此外還選取了12 株活性最強的菌株應用到模擬的煮制火腿中，發現接種了清酒乳桿菌樣品在7 ℃的溫度下貯藏34 d時仍然具有較高的感官特性，表明清酒乳桿菌可以作為煮制肉制品的生物保護菌而不影響產品的原有品質。
3.4 在牛羊肉制品中的應用
Castellano等[34]將彎曲乳桿菌（Lactobacillus curvatus）CRL705接種到真空包裝的牛肉表面，在2 ℃條件下貯藏60 d后發現，該菌株成為了優勢菌株并抑制了熱殺索絲菌和腐敗乳酸菌的生長，且不影響產品本身的感官結構，延長產品的貨架期。張德權等[35]將含有Nisin、溶菌酶和乳酸鈉的復合保鮮劑對冷卻羊肉進行交互作用，當單獨處理時，發現Nisin的抑菌效果最好，溶菌酶次之，乳酸鈉抑菌效果為最低；最佳的復合配比為：Nisin 0.34%、溶菌酶0.24%、乳酸鈉2.27%。
3.5 在禽肉制品中的應用
禽肉制品因其肉質細嫩、口味鮮美等特點而一直深受消費者的喜愛，而貨架期短這一因素影響了禽肉制品的發展。由于消費者對食品安全的意識逐漸增強，使得天然防腐劑的應用越來越受到青睞。Maragkoudakis等[36]評估了從食品體系的乳酸菌中篩選出來的635 株對于食品具有潛在保護作用的菌株，并最終篩選出2 株菌株，屎腸球菌PCD71（E. faecium PCD71）和發酵乳桿菌ACA-DCA179（L. fermentum ACA-DC179），將其作為生物保護菌用于生鮮雞肉中，結果表明，其抑制了單增李斯特菌和沙門氏菌的生長，并且沒有使產品的感官品質下降或者營養價值降低。李清秀等[37]研究發現不同濃度的Nisin和納他霉素對雞肉有良好的保鮮作用，且當其質量濃度為40 mg/L的Nisin和500 mg/L的納他霉素時，保鮮效果最好。徐幸蓮等[38]發現將鹽水鴨腿經400 mg/kg的Nisin和3.5%的乳酸鈉浸泡處理并將其真空包裝后，用915 MHz、400 W的微波間歇照射2 次，在22～28 ℃的室溫下，其貨架期可以達到20 d以上。
4 結 語
生物保護菌作為一種新型的天然食品防腐劑具有無毒、無害、高效、天然等特點；并且可以有效地抑制肉及肉制品中腐敗菌及致病菌的生長繁殖從而延長貨架期，這使得生物保護菌的應用前景十分廣闊。目前為止，已經有研究表明將生物保護菌與其他物質配合使用或與其他包裝、貯藏方式聯用時的抑菌效果會比單獨使用生物保護菌時的抑菌效果更好，但是目前發現的可用于肉及肉制品中充當保鮮劑的生物保護菌種類很少，還需人們進一步的研究發現，擴大其種類。但是否可以將生物保護菌作為發酵肉制品的防腐劑的同時，又作為其發酵菌株的研究十分有限，具有發酵和防腐功能的生物保護菌的發現與應用可以推動肉及肉制品的發展，對人類的健康產生有益的影響。
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關鍵詞:細菌素;抑菌機理;食品工業
1細菌素與抗生素的區別
細菌素可以安全有效地控制食品中病原菌的生長,兩者的區別主要基于它們合成、作用方式、抗菌譜及毒理、抗藥性機制之間的不同。1981年Hurst指出,既然細菌素不用于醫學,可以將其稱為“生物學食品防腐劑”。
細菌素通常是通過核糖體來合成,是真正的蛋白質類物質;而抗生素是通過酶促反應將初級代謝物轉變為結構性的二級代謝物,諸如短桿菌肽S等,通過酶促反應把氨基酸轉變為結構復雜的化合物。細菌素與抗生素的根本差別是:大部分細菌素只對近緣關系的細菌有損害作用,而且無毒、無副作用、無殘留、無抗藥性,同時也不污染環境。因此,細菌素的使用,可以部分減少甚至取代抗生素的使用。
2細菌素的抑菌范圍
細菌素通常由革蘭氏陽性菌產生并可以抑制其它的革蘭氏陽性菌,如乳球菌、葡萄桿菌、利斯特氏桿菌等,對大多數的革蘭氏陰性菌、真菌等沒有抑制作用。對于第一類細菌素可以抑制許多革蘭氏陽性菌,如Nisin抑制葡萄球菌屬、鏈球菌屬、小球菌屬和乳桿菌屬的某些菌種,抑制大部分梭菌屬和芽孢桿菌屬的孢子;嗜酸乳桿菌和發酵乳桿菌產生的細菌素對乳桿菌、片球菌、明串球菌、乳球菌和嗜熱鏈球菌有抑制作用。
3細菌素的應用
3.1細菌素在食品業的應用
細菌素由于無毒、無副作用、無殘留、無抗藥性,并可以抑制或殺死一些食物腐敗菌,具有一定的熱穩定性,易被人體消化道的部分蛋白酶降解,因此不會在體內積蓄引起不良反應,也不會影響抗生素的活性,在食品中易擴散,使用較方便,同時也不污染環境因而受到食品業的青睞。作為乳酸菌的產物,Nisin的使用已有了很長的一段歷史。
部分細菌素已廣泛用于肉類工業、奶制品工業、釀酒和糧食加工等。在西方,細菌素已用于奶制食品中,可以抗Clostridial和Listeria。例如,Nisin可以控制奶酪中ebotulinum的孢子生長,并已成為巴氏滅菌精制奶、糊狀食品最有效的防腐劑。添加Nisin可防止牛乳和乳制品的腐敗,延長貨架期。由于Nisin在偏酸性下較穩定,且易溶解,所以在酸性罐頭食品中添加比較合適,同時還可降低罐頭的滅菌強度,提高罐頭的品質。Nisin在酒精飲料中應用也比較廣泛,由于Nisin對酵母菌沒有抑制作用,所以對發酵沒有任何影響,并可以很好地抑制革蘭氏陽性菌,保證產品質量。目前Nisin在全世界范圍內的各種食品中得到了應用。現在許多研究證明,產生細菌素的發酵劑在發酵過程中可以防止或抑制不良菌的污染,因而將產細菌素的乳酸菌加入到食品中比直接加細菌素更好。但細菌素抗菌譜有一定的范圍,為擴大其抑菌范圍,可將幾種細菌素或將其與其它來自于動植物(如抗菌肽)等的天然食品防腐劑配合使用,利用它們的協同作用,增強抑菌范圍及強度,或與部分化學防腐劑絡合使用,既可增加抑菌范圍又可減少化學防腐劑的使用。
3.2細菌素在飼料中的應用及展望
細菌素目前廣泛使用于食品中,飼料中應用較少。細菌素在飼料中要廣泛使用,必須具有安全性和有效性。Bhunia等(1991)用細菌素PediocinAcH對小鼠和兔分別進行皮下注射、靜脈注射和腹腔注射,在免疫研究時發現,PediocinAcH沒有產生任何不良反應和致死作用。細菌素在食品上的直接使用,也說明了細菌素對動物和人類是安全的。
細菌素在飼料中的應用可以有兩個方面:1)防止飼料本身被沙門氏菌等致病菌污染;2)作為飼料添加劑,防止致病菌對動物腸道的危害。由于細菌素大多抗菌譜比較窄,因此選擇恰當的細菌素既可以防止動物受某些腸道致病菌的危害,而又不至于影響動物腸道其他有益微生物。
產生細菌素的益生菌類乳酸菌,尤其乳桿菌是動物腸道中的優勢菌,這些益生菌產生的細菌素可以對宿主動物胃腸道進行生態調節。隨著益生菌在動物諸如豬、狗、牛胃腸疾病防治方面研究的深入,益生菌的作用,已被越來越多的人們所接受。目前美國飼料益生菌銷售額己超過3000萬美元,主要菌種為嗜酸乳桿菌和雙歧桿菌。但是益生菌的作用效果,并不如預期的那樣理想,這主要是對益生菌的作用機理還不太清楚,從而在選擇菌種方面存在一定的盲目性。
因為決定腸道優勢菌的因素,不僅取決于菌種的產酸能力,而且還與菌種是否產生細菌素等因素有關,尤其與菌種的宿主專一性有很大關系。研究腸道微生物類群與細菌素的關系,可以更有效地選擇益生菌菌種,使它們能更好地定植于腸道系統中,發揮出更多的功效。我國于1994年批準使用的益生菌有6種:芽孢桿菌、乳酸桿菌、糞鏈球菌、酵母菌、黑曲菌、米曲菌。其中乳酸桿菌和糞鏈球菌為腸道正常微生物,芽孢仟菌具有較高的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性,可明顯提高動物生長速度和飼料利用率,于是許多生產廠家將這些菌配合起來進行使用,但是配合以后菌體活性是否受影響卻并沒有作深入研究。據報道(Rogers,1928),乳酸桿菌產生的細菌素Nisin的抗菌譜中,就包括糞鏈球菌和芽孢桿菌中的一些種,特別是它抑制芽孢的形成,在乳酸桿菌與一些糞鏈球菌和芽抱桿菌聯合使用時,極有可能產生頡抗作用。因此研究細菌素的作用機理,對研究益生菌之間的關系也很有幫助。細菌素不僅具有與抗生素飼料添加劑相似的有益作用,而且無毒、無副作用、無殘留、無抗藥性,同時也不污染環境,所以細菌素將會在飼料中得到廣泛應用。
參考資料
關鍵詞：亞硝酸鹽；亞硝酸鹽替代物；亞硝胺；發色；抑菌
Abstract： In meat production， nitrite is often applied as a color fixative， antioxidant， unique flavor agent and preservative. When it accumulates to a certain level， nitrite can react with amines as protein degradation products under appropriate conditions to produce carcinogenic nitrosamines. Once they accumulate in the body， carcinogenic nitrosamines will cause serious harm to the human body. Researchers are always looking for nitrite substitutes for the purpose of reducing the use of nitrite in meat products. This article reviews the functions and harms of nitrite added in meat products， and the development of nitrite substitutes.
Key words： nitrite； nitrite substitutes； nitrosamine； color fixative； antibacterial
DOI：10.15922/ki.rlyj.2016.10.009
中圖分類號：TS251.5 文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2016）10-0045-04
引文格式：
張素燕， 高愛武. 肉制品中亞硝酸鹽替代物應用研究進展[J]. 肉類研究， 2016， 30（10）： 45-48. DOI：10.15922/ki.rlyj.2016.10.009. http：//
ZHANG Suyan， GAO Aiwu. A review of the application of nitrite substitutes in meat products[J]. Meat Research， 2016， 30（10）： 45-48. DOI：10.15922/ki.rlyj.2016.10.009. http：//
亞硝酸鹽的化學性質很不穩定，可以與各種胺類反應生成亞硝胺，亞硝胺是一種相對分子質量較小、生物半衰期為24 h的強氧化劑[1]。在肉制品的加工過程中，亞硝酸鹽是一種非常重要的成分，可以起到使肉制品呈現穩定的紅色、抑制脂質氧化、呈現腌肉特有風味、抑制肉毒梭菌和金黃色葡萄球菌生長的作用。然而，在亞硝酸鹽的使用過程中，使用量以及殘留量超標問題一直是世界各國食品安全關注的焦點之一。亞硝酸鹽在肉制品中若添加過量，在熱處理加工時，容易生成亞硝基二甲 胺和亞硝基吡咯烷等物質，它們會對人體產生致癌、致突變、致畸作用，危害人們的生命健康[2]。因此，在肉制品加工過程中，必須嚴格控制添加亞硝酸鹽的劑量，并在實踐中尋找亞硝酸鹽的替代物，以期達到減少亞硝酸鹽使用量的目的。
1 亞硝酸鹽的作用與危害
1.1 亞硝酸鹽的作用
肉制品加工過程中，加入的亞硝酸鹽在弱酸條件下生成非常不穩定的亞硝酸，亞硝酸與還原性物質作用生成一氧化氮。生成的一氧化氮與還原狀態的肌紅蛋白發生反應，能生成使肉制品呈現出穩定紅色的亞硝基肌紅蛋白。
肉制品的脂質氧化是指肉和肉制品在加工和貯存過程中，脂類物質在光、氧氣、溫度、微生物等因素的作下，發生氧化反應，產生不良風味，降低肉制品食用品質，甚至會生成有毒、有害物質[3]。這種不良風味就是平時所說的“過煮味”，為防止這種現象的發生，可以在肉制品中添加亞硝酸鈉。研究證明，在肉制品中添加亞硝酸鹽能夠抑制脂質的自動氧化，改善肉制品的品質[4]。
肉制品中添加亞硝酸鈉后，可以有效地抑制羰基化合物的生成，從而大大減弱由于脂肪自動氧化生成的脂肪氧化味。另外，亞硝酸鈉添加到肉制品中，會產生典型的腌肉風味。研究表明，肉制品的腌肉風味是由許多化合物累加效果所產生的復合感覺[5]。
在肉制品中添加亞硝酸鹽具有抑菌作用，其抑菌作用的強弱與一定范圍的使用量呈現正相關，且只有游離的亞硝酸鹽具有抑菌效果[6]。肉毒梭狀芽孢桿菌是在常溫、低酸和厭氧條件下生長的一種的革蘭氏陽性細菌，低溫存放過程中，真空包裝的肉制品也容易造成肉毒梭菌的生長繁殖，并產生肉毒毒素。肉毒毒素是一種毒性極強，對人的神經具有很強麻痹作用的毒素之一，硝酸鹽和亞硝酸鹽作為添加劑能夠抑制肉毒梭菌的生長和繁殖，從而減少肉毒毒素的生成。有關研究指出[7]，亞硝酸鹽抑制細菌的作用機理可能是：通過抑制細菌相關DNA以及基因的表達，達到抑制細菌細胞壁和細胞膜形成的目的；抑制蛋白質代謝與能量代謝。有研究[8]表明，飲食中的硝酸鹽和亞硝酸鹽轉化為一氧化氮后，對人們心血管疾病能夠起到有益作用，有一定降低血壓的效果。
1.2 亞硝酸鹽的危害
亞硝酸鹽中含有的亞硝酸根離子具有很強的氧化性，當人體攝入過量的亞硝酸鹽時，人體內正常血紅蛋白含有的Fe2+離子就會被氧化成Fe3+，使血液失去攜帶氧的能力，氧合血紅蛋白變成高鐵血紅蛋白，由此可能會引發高鐵血紅蛋白癥，使人體出現缺氧癥狀，嚴重時可能危及人們的生命安全[9]。
當人體內同時存在亞硝酸鹽與胺類或酰胺類等物質時，它們很容易發生化合反應，生成亞硝基化合物，該物質對人體有強致癌作用[10]。在人體胃的酸性環境里，亞硝酸鹽也可以轉化為亞硝胺。在人們日常生活中，存在于人體內的絕大部分亞硝酸鹽會隨著尿液排出體外，只是在特定的溫度、微生物和酸堿度條件下才會轉化成亞硝胺。N-亞硝基吡咯烷和N-亞硝基二甲胺是對人體毒性較大的N-亞硝胺化合物[11-12]。亞硝胺引起動物多種組織和器官發生癌變的機理，一般認為是RNA和DNA的鳥嘌呤發生了甲基化、核酸發生烷基化而產生的[13]。一次多量或者長期攝入都會引起癌癥，特別是胃癌。在酸性溶液或紫外線照射條件下，亞硝酸鹽比較容易發生水解、氧化及轉為亞甲基等反應，顯現出致癌活性；中性或堿性條件下表現出比較穩定的性質[14]。N-亞硝基化合物可以在食道、氣管、皮膚、腸、腎、腦、神經等引起腫瘤，目前為止，還沒有發現對其致癌性有抵抗作用的動物[15]。弱酸性條件下，亞硝酸鹽和二級胺發生亞硝化反應生成亞硝胺，因此要達到阻斷亞硝胺合成的目的，可以通過減少亞硝酸鹽或二級胺的含量[16]。
在肉制品的生產過程中，不能忽視亞硝酸鹽的作用，同時，也要致力于減少亞硝酸鹽的使用量，從而減少亞硝酸鹽的危害。在生產腌臘肉制品過程中，如果不添加硝酸鹽或亞硝酸鹽，生產得到的肉制品就不具有腌臘肉制品特有的風味、色澤等品質，尤其是不能抑制肉毒梭狀芽孢桿菌的生長繁殖，產生肉毒毒素，將會對人體造成更大的危害。現在越來越多的研究者都在朝著肉制品中減少亞硝酸鹽添加量的方向而不斷努力，以期望得到不直接添加或亞硝酸鹽添加量最少的前提下，保持肉制品的原有特性[17]。
2 亞硝酸鹽常用替代物
為保證人們的健康，使人們更加放心地食用肉制品，人們一直在不斷尋找亞硝酸鹽替代品，研究降低亞硝酸鹽的使用量，減少其在肉制品中的殘留量等問題。研究者們對亞硝酸鹽替代物進行不斷研究，生產上已經應用的亞硝酸鹽替代物主要包括：發色劑（甜菜紅、蛋黃粉、紅曲色素、氨基酸、抗壞血酸等）；抗氧化劑（竹葉抗氧化物、茶多酚等）；抑菌劑（山梨酸鉀、乳酸菌、乳酸鏈球菌素等）；亞硝胺生成阻斷劑（煙酰胺、姜蒜汁、α-生育酚等）[18]。現在，還沒有發現可以完全替代亞硝酸鹽的物質，因此亞硝酸鹽在肉制品生產過程中仍是廣泛使用的腌制劑[19]。
2.1 紅曲色素
紅曲色素是由絲狀真菌――紅曲霉菌經過發酵產生的次級代謝產物，是一種天然色素。這種色素是一類具有相似分子結構以及化學性質類似的物質形成的混合物，主要在細胞結合的狀態下產生[20]。動物性實驗表明，在食用紅曲色素及其制品的食物后，沒有出現急、慢性中毒現象，也無致突變作用，另外還具有保鮮、防腐、抗突變、降低血脂等生理活性[21]。紅曲色素的著色原理是直接將肉制品染成肉紅色，而亞硝酸鹽的著色原理是與肉制品中的肌紅蛋白結合而染色[22]。這2 種方法都能抑制有害微生物的生長，延長食品的保質期，并賦予肉制品特有的“肉紅色”以及風味，但從健康的角度出發，紅曲色素的應用安全性更高[23]。Chi等[24]用正己烷提取紅曲色素，實驗發現紅曲色素對1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-dphenyl-2-picrylhydrazyl radical 2，2-diphenyl-1-（2，4，6-trinitrophenyl）hydrazyl，DPPH）自由基的清除能力較強。Akihisa等[25]發現色素Xanthomonasins A、B組分對一氧化氮自由基（NO?）具有較強的清除能力。
現在人們雖然對紅曲色素的研究已經取得較大進展，但仍存在其相關產品的質量不均一、衛生指標和真菌毒素桔霉素含量超標、存在成分不明確等問題[26]。紅曲色素作為著色劑用于肉制品中時，因肉制品的包裝大部分不具有遮光效果，由于紅曲色素對光的不穩定性，即使是在自然光照射的條件下，紅曲色素的色階也會顯著下降[27]，導致肉制品出現褪色現象，這一特性使得紅曲色素在肉制品中的使用受到了極大地限制。因此，在以后的工業生產過程中，應著重對以上在食品應用中出現的問題進行解決。
2.2 乳酸菌
乳酸菌是一類無芽孢、革蘭氏陽性細菌的總稱，可以利用可發酵碳水化合物產生大量乳酸，在自然界中的分布極其廣泛，具有豐富的物種多樣性。近年來，乳酸菌在食品各方面的應用越來越廣泛。許多研究學者發現，許多乳酸菌能將高鐵肌紅蛋白轉化為亞硝基肌紅蛋白。Arihara等[28]實驗發現，將發酵乳桿菌JCM1173培養于MRS（de Mann-Rogosa-Sharp）液體培養基中，高鐵肌紅蛋白由棕色轉化為亮紅色，測得亮紅色物質為肌紅蛋白的衍生物。Morita等[29]通過同位素標記實驗發現，用于實驗的10 株發酵乳桿菌可以將高鐵肌紅蛋白轉化為亞硝基肌紅蛋白，并產生NO。Gündogdu等[30]經研究發現，從植物飼料中分離出的5 株植物乳桿菌都能夠產生NO，并將MRS瓊脂中含有的高鐵肌紅蛋白轉化為紅色的亞硝基肌紅蛋白。
乳酸菌在發酵過程中會產生一些特殊酶系，如控制內毒素的酶系、分解脂肪酸的酶系、分解亞硝胺的酶系、分解有機酸的酶系[31]。在肉制品的加工過程中添加乳酸菌等微生物，可以有效地提高肉制品的色澤和風味，減少亞硝胺的生成，并且降低亞硝酸鹽殘留量。乳酸菌在發酵過程中產生的亞硝酸鹽還原酶，能夠將亞硝酸鹽分解為NO，減少腌臘制品中亞硝酸鹽的殘留量，使食品更加安全[32]。焦興弘等[33]實驗發現，將0.3 g/kg乳酸菌加入香腸中，能夠抑制肉制品中大多數革蘭氏陽性細菌的生長，達到提高肉制品質量的目的，而且其色、香、味沒有太大的影響。李春等[34]通過研究乳酸菌對亞硝酸鹽降解的作用機理，發現亞硝酸鹽在酸性條件下比較容易降解，尤其是在pH值小于6時，亞硝酸鹽能夠大量降解。乳桿菌可能成為肉制品生產中亞硝酸鹽的替代品，但在實際生產中，將乳桿菌和少量亞硝酸鹽的搭配一起使用，其復合效果可能更具有效力[35]。
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關鍵詞：亞硝酸鹽；降解；乳酸菌；還原酶
課題來源：吉林省教育廳“十三五”科學技術研究規劃項目
中圖分類號： TS201.2 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/ki.jlny.2016.22.037
亞硝酸鹽廣泛存在于蔬菜、肉類發酵食品和養殖水體中。作為國家食品衛生法允許使用的食品添加劑，亞硝酸鹽在食品加工中被廣泛使用。亞硝酸鹽能使食品呈良好色澤，且具有防腐和增強風味的作用。在食品的貯存過程中，也會有一定的亞硝酸鹽的生成。亞硝酸鹽隨食物進入人體后，可形成具有致癌作用的亞硝胺，引起正常血紅蛋白（二價鐵）轉變成正鐵血紅蛋白（三價鐵），從而失去攜氧功能。造成呼吸困難、循環衰竭以及中樞神經系統損害，嚴重者導致死亡。
如今，亞硝酸鹽含量的檢測已成為食品、環境監測、水質等方面的重要考察因素之一。世界衛生組織（WHO）和聯合國糧農組織（FAO）于1973年明確規定，亞硝酸鹽的允許攝入量（Acceptable Daily Intake）ADI值為0.13毫克/千克/天。中國蔬菜中亞硝酸鹽含量限量標準，以NaNO2計為4毫克/千克。
目前，國內外對亞硝酸降解方法較多，如物理法、化學法、微生物降解法和酶處理法等。
1 微生物降解法
2004年，國外已經開始對微生物降解亞硝酸鹽方面進行了研究。研究發現，從韓國泡菜中分離出的腸膜明串珠菌可以對亞硝酸鹽進行降解，且隨溫度變化與降解效果形成正比；從泡菜中分離的植物乳桿菌、清酒乳桿菌也具有很好的降解能力，溫度仍是影響降解效果的主要因素。因此，在肉制品加工中添加乳酸菌，不僅能改善肉制品的色澤和風味，而且還可產生一些特殊的酶系，以減少亞硝胺的生成，降低亞硝酸鹽殘留。
除了乳酸菌外，微球菌和凝固酶陰性葡萄球菌等許多微生物也對還原降解亞硝酸鹽有效。
2 酶法處理
從理論上講，用硝酸鹽和亞硝酸鹽還原酶等取代活的發酵劑培養物和微生物降解產生的結果應該是一樣的。但亞硝酸鹽還原酶多數屬于胞內酶，可在細胞內有效地發揮作用，在細胞外的效果較差。而且，亞硝酸鹽還原酶還是一種氧化還原酶，需要電子傳遞體才能參與催化反應。因此，直接用亞硝酸還原酶的方法降解亞硝酸鹽效果一般。
3 添加亞硝基處理的血紅白蛋白
將合成制取的亞硝基血紅蛋白代替NaNO2或NaNO3應用于香腸等肉制品中進行試驗，結果顯示，肉制品的呈色效果良好，產品色澤鮮亮，穩定持久，風味獨特，且有效降低了肉制品中NO2-的殘留量，達到了降硝的目的。
4 乳酸鏈球菌的作用
乳酸鏈球菌素（Nisin），又稱乳鏈菌肽，是由乳酸鏈球菌產生的一種多肽類物質。添加在食物中的乳酸鏈球菌素進入人體后，可被人體內的酶降解、消化，是一種高效、安全、無毒、無副作用的天然食品防腐劑。研究發現，在食品中加入適量的乳酸鏈球菌可使亞硝酸鹽的含量明顯降低，又不影響食品的色澤、防腐效果，有效延長了肉制品的貨架期。
5 酸性化學環境法
較高的酸度除了能抑制食物中的有害微生物外，還能分解破壞亞硝酸鹽。例如，加入肉制品中的硝酸鹽會與肌紅蛋白反應，生成亞硝基肌紅蛋白，從而使肉類制品呈鮮紅色，亞硝基肌紅蛋白易受熱變性，會生成不易褐變的鮮紅亞硝基血色原，在促進發色的同時，可降低肉制品中亞硝酸鹽的殘留量。
6 維C、維E法
維C 作為人體必需的維生素，可以抑制發酵過程中硝酸鹽的還原并加速脫氫過程，從而阻斷亞硝酸鹽的產生。此外，維C具有酸性，在添加時要注意量的控制。維E與亞硝酸鹽的親和力較高，可防止體內亞硝化作用，抑制亞硝基化合物的生成，進而抑制亞硝胺的致癌作用。因此，許多新鮮果蔬、天然植物藥材都有較強的清除亞硝酸鹽的能力，例如，蘋果、梨、番茄、金錢蘭等。
7 活性物質吸附法
這一方法主要應用于養殖水體中亞硝酸鹽含量的控制。其方法為向養殖水體中撥灑活性炭、沸石粉、海泡石等具有較強吸附能力的物質，將亞硝酸鹽吸附在其分子間隙中。這種吸附法作用時間短，見效快，成本較低，但是吸附劑用量較大，如經常性使用，在一定程度上能改善水質，但是大量吸附了有毒有害物質的吸附物質會沉積水底，可對池塘引起二次污染，對池塘水底的蝦蟹類造成更嚴重的傷害。
8 涂膜貯藏法
涂膜保鮮技術是提高果蔬品質的常用方法之一。有研究表明，使用殼聚糖和蔗糖酯等材料對果蔬進行涂膜處理，降低了果蔬的呼吸強度，在減少了營養物質消耗的同時，可抑制果蔬內酶的活性，阻止硝基還原酶催化的硝酸鹽向亞硝酸鹽的轉化。而且復合膜能夠阻止外界細菌的侵入，使得硝酸鹽向亞硝酸鹽轉化的速度減慢，導致果蔬中亞硝酸鹽含量趨于下降或穩定。
亞硝酸鹽與蛋白質的代謝產物生成的致癌物質――亞硝胺，對人類健康和環境都造成了嚴重的危害。因亞硝酸鹽濃度超標而引發的安全事件屢見不鮮。目前的降解亞硝酸鹽的方法都有其利弊，世界各國都在致力于探索一種能夠快速、環保、高效的降解方法。
參考文獻
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