调味品微生物防治新方法的发展与展望

王檬，姚池璇，侯丽华*（天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津300457）

调味品微生物防治新方法的发展与展望

王檬，姚池璇，侯丽华*
（天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津300457）

该文列举了几种新型化学防腐方法和微生物防腐方法对于调味品的抑菌作用，通过对比来探索现代调味品微生物防治发展方向。不同防腐剂在其抑菌能力方面各有优劣，实际应用时可根据生产的需要，寻找安全、高效、经济、环境适应性强的防治方法。

调味品；微生物；防腐剂

调味品是一类特殊的产品，不同于打开包装后一次性消费的食品。调味品打开包装后，要使用一段时间，一般的杀菌和防腐方法很难起到明显的效果，因此调味品的抑菌方法显得更为重要。常用的防腐措施是添加食品防腐剂，食品防腐剂分为化学防腐剂、天然防腐剂和复合型防腐剂。化学防腐剂作为当前中国食品行业主要的防腐保鲜配料，以其价格实惠、使用简便等优势在中国的食品安全保障中起着重要作用，新型化学防腐剂的研发更是不断加强了这样的优势，但是在化学防腐剂的使用过程中，人们发现有很多化学防腐剂影响人类健康，现在人们更偏向于使用天然防腐剂。目前，代替化学防腐剂的方法有许多种，如蜂胶、乳酸链球菌素、大蒜籽以及绿茶和香辛料等天然提取物都可达到很好的抑菌效果，本文列举了几种新型化学防腐方法和微生物防腐方法对于调味品的抑菌作用，通过对比来探索现代调味品微生物防治发展方向。

1 化学防腐在调味品中的抑菌作用

1.1 传统调味品防腐剂抑菌性比较

防腐剂在选用时需要考虑安全经济以及其抗菌力和抗菌谱。在调味品中比较常见的防腐剂有苯甲酸钠、山梨酸钾、双乙酸钠、尼泊金酯等，而通过对最低抑菌浓度比较调味品中这几种常用防腐剂的抑菌效果的结果是在酸性条件下，苯甲酸钠、山梨酸钾、尼泊金酯对细菌、酵母菌和霉菌的抑制力均较为理想，其中尼泊金丙酯对细菌、酵母菌和霉菌的抑菌能力最有效，同时双乙酸钠对细菌的抑制力并不理想，而其对酵母菌和霉菌的抑制力要好于山梨酸钾和苯甲酸钠。此外，苯甲酸钠和山梨酸钾在对细菌、酵母菌和霉菌的抑制力方面基本相似。

因此，不同防腐剂在其抑菌能力方面各有优劣，实际应用时可根据生产的需要进行选择，并结合安全和成本来加以综合考虑，也可考虑在不超出国家标准规定的范围内将多种防腐剂混合使用。

1.2 新型防腐剂尼泊金酯钠的发展

尼泊金酯（对羟基苯甲酸酯）是一类低毒高效防腐剂，它在酱油、酱菜、醋、豆制品等食品行业中己在日本、欧美等国家广泛使用[1]。由于尼泊金酯类防腐剂水溶性的问题没有得到很好解决，加上苯甲酸钠的大量生产，尼泊金酯类防腐剂在我国食品工业中的应用面较小。近些年来国内厂家开发了低成本的尼泊金酯钠盐，较好地解决了其水溶性差的问题。尼泊金酯钠盐的推广应用范围越来越广。

尼泊金酯类应用于食品工业，已有80年左右的历史。世界上许多国家和地区把尼泊金酯钠作为食品防腐剂，美国、欧洲、日本、韩国、澳大利亚、加拿大等发达国家都允许尼泊金酯钠在调味品工业中应用。我国也把尼泊金甲酯钠、尼泊金乙酯钠和尼泊金丙酯钠列为食品防腐剂，应用于酱油、醋、酱等调味品。

通过研究苯甲酸钠、山梨酸钾、尼泊金酯钠这三类防腐剂对酱油的防腐能力的差异发现，酱油表面发花和菌落总数测定试验中尼泊金丙酯钠对酱油的防腐作用最好，只需要0.15 g/kg添加量就能很好地抑制酱油中细菌的生长；从成本的角度考虑，尼泊金酯钠与苯甲酸钠相仿，只有山梨酸钾的1/3。

尼泊金酯钠在调味品中有良好的使用效果。上海市酿造科学研究所和江苏省微生物研究所等单位对各种尼泊金酯钠在酱油中进行了防腐效果试验，结果表明0.015%的尼泊金丙酯钠或尼泊金丁酯钠其防霉效果同0.1%的苯甲酸钠或0.1%的山梨酸钾相同，0.01%的尼泊金丙酯钠或尼泊金丁酯钠抑制细菌和酵母菌的效果同0.1%的苯甲酸钠或0.1%的山梨酸钾相同，并且酱油经稀释后，其pH上升，尼泊金酯钠的防腐效果更好。总之，随着尼泊金酯钠研究的不断深化和应用领域的不断拓展，尼泊金酯钠在食品工业领域特别是调味品行业必将占据越来越重要的地位[2]。

此外，尼泊金酯的杀菌作用随着醇烷基碳原子数的增加而增强，而在水中的溶解度则随着醇烷基碳原子数的增加而降低，毒性则随着醇烷基碳原子数的增加而减小。通常的方法是通过复配来提高溶解度，并通过增效作用来提高防腐能力[3]。目前国内生产的都是一些低碳酯，对一些长碳链酯，如庚酯、辛酯和壬酯，国内尚未生产，因此，对这类产品的系列化研究非常重要。目前，研究和开发新型尼泊金酯异常活跃，预计尼泊金酯类将会有很大的发展。

1.3 富马酸淀粉乙酯在调味品中的防腐作用

调味品的防腐问题始终是食品科学领域研究的热点，众多科学家致力于研究新的防腐剂。其中富马酸肪酸酯作为一类新型防腐剂而受到关注。由于富马酸分子含有2个对称的α、β不饱和羰基结构，其衍生物均具有一定的抗菌活性，富马酸二酯与单酯相比，效果相当，但毒性更小[4]。因此，研究此类衍生物的合成及抑菌效果具有重要的意义。

陈红梅等[5]研究调味品防腐作用时，将不同量的富马酸淀粉乙酯加入酱油、食醋中，观察样品的口感、色泽，计算防腐剂的抑菌率，测定产品对调味品的防腐保鲜性能，结果（表1）可知，在酱油、食醋中加入不同质量浓度的富马酸淀粉乙酯，颜色没有变化，当富马酸淀粉乙酯的质量浓度达0.5 g/L时，酱油和食醋的口感均有微辣味。在富马酸淀粉乙酯的质量浓度为0.4 g/L时，对酱油、食醋的抑菌率均在98%以上，而且对调味品的口感和色泽没有影响，所以在酱油和食醋中加入0.4 g/L富马酸淀粉乙酯效果最佳。结果表明，富马酸淀粉乙酯对食醋、酱油能起到较好的防腐保鲜作用[5]。由此可见，可以尝试在其他调味品中加入适量富马酸淀粉乙酯。

表1 富马酸淀粉乙酯对酱油和食醋的防腐试验结果Table 1 Antiseptic test result of starch ethyl fumarate in soy sauce and vinegar

2 微生物防腐在调味品中的抑菌作用

微生物防腐剂是天然防腐剂中的一种，大多数为多肽类，但这里所列举的微生物防腐不同于传统意义上的微生物防腐剂，以下几个例子是直接将适量微生物加入调味品中起到抑菌作用。

国内大多数调味品是低利润的产品，相对于天然防腐剂，直接添加微生物的防治方法能够大大降低浓缩、提取天然防腐剂的技术成本和时间成本。

2.1 枯草芽孢杆菌的抑菌应用

我国传统发酵调味品主要分为酱油、食醋、酱类、腐乳、豆豉5类。该类产品的整个生产过程都离不开微生物的作用，霉菌、酵母菌、乳酸菌、醋酸杆菌是其发酵过程的主要菌类，能否将这些微生物利用好，将直接影响产品的质量[6]。另外，由于传统生产方式的相对落后，传统发酵调味品在生产过程中还易引起其他杂菌污染，导致食物中毒，而现有传统发酵调味品卫生标准中微生物指标还没有设置蜡样芽胞杆菌[7]。

蜡样芽孢杆菌是一种致病菌，包括能够分解淀粉和不分解淀粉两种。分解淀粉的蜡样芽孢杆菌能产生腹泻毒素，不分解淀粉的蜡样芽孢杆菌产生呕吐毒素。腹泻毒素易受热破坏，呕吐毒素耐热。所以为保证消费者的食用安全，应规定蜡样芽胞杆菌数。

2008年5月2日至5日，武汉市连续发生8起食用米粉中毒事件，百余人出现身体不适症状。经过专家调查分析，目前中毒原因已查明，蜡样芽孢杆菌为米粉中毒的祸首。2012年12月11日晚上，湖北省荆门市东宝区象山小学发生疑似食物中毒事件，数十名学生住院治疗。14日晚间，记者从东宝区委宣传部获悉，食物中毒原因为青椒豆皮炒肉片中的蜡样芽孢杆菌污染所致。

如果在制曲过程中因原料润水量过大、输送工具污染、种曲含细菌过多或管理不当等原因而感染大量杂菌时，则会造成制曲失败。常见的杂菌有霉菌、酵母和细菌，尤以细菌最多，而蜡样芽孢杆菌同样也会出现在调味品的发酵过程中，目前已有研究表明，枯草芽孢杆菌可在发酵过程中产生抑菌物质，可有效抑制多种细菌的活性，所以如何防止蜡样芽孢杆菌的产生值得去研究。

2.1.1 Maari

猴面包树原产于非洲，目前我国的云南、福建、广东以及台湾等地皆有人工引种栽培，猴面包树种可发酵成调味品Maari，为一种碱性发酵调味食品，在这种发酵调味品中，蜡样芽胞杆菌也是经常会被检出的。由于枯草芽孢杆菌的酶活力有助于提升碱性种子发酵产品的风味、口感以及pH。某些枯草芽孢杆菌（如B3、B122、B222）对蜡样芽孢杆菌具有天然的抗性。实验表明，在含有一定量琼脂的脑心浸液肉汤培养基中，这三种枯草芽孢杆菌都能够针对蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）NVH391-98产生抗菌活性，而且在猴面包树种的烹调或者研磨过程中这种抗菌活性是不存在的[8]。

2.1.2 Bikalga

Bikalga是玫瑰茄（Hibiscus sabdariffa）种子发酵成的调味品，是布基纳法索及邻国等非洲国家常用的一种发酵果酱。主要由枯草芽孢杆菌的10大亚种（C3、C6、E3、E5、F1、F9、G2、H4、I7、J3）进行发酵，研究表明这10种亚种对于30种革兰氏染色阳性菌和6种革兰氏染色阴性菌均有不同程度、不同机理的抑制作用[9]。

枯草芽孢杆菌菌体在生长过程中产生的枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素和短杆菌肽等脂肽类抗生素活性物质，对致病菌或内源性感染的条件致病菌有明显的抑制作用。

2.2 细菌和黑曲霉对黄曲霉的抑制及对黄曲霉毒素的降解作用

黄曲霉毒素（aflatoxin，AF）是到目前为止所发现的毒性最大的真菌毒素。它可通过多种途径污染食品和饲料，直接或间接进入人类食物链，威胁人类健康和生命安全，对人体及动物内脏器官尤其是肝脏损害严重，该毒素是黄曲霉和寄生曲霉中产毒菌株的代谢产物，普遍存在于霉变的粮食及粮食制品中。黄曲霉毒素十分耐热，加热至230℃才能被完全破坏，因此一般烹饪加工也不易消除[10]。

由于真菌的繁殖速度快、孢子的数量大、散布远，因此粮食等农作物在种植、收获、贮藏和加工过程中极易受到产毒真菌和黄曲霉毒素的污染。在己发现的18种黄曲霉毒素中，以黄曲霉毒素B1（AFB1）的致畸性、致突变性和致癌性最强，AFB1的生物代谢途径如图1所示。研究表明，AFB1能够引起中毒性肝炎、肝细胞坏死、免疫抑制和肝癌[11-12]。在1993年AFB1己被国际癌症研究机构定为人类I类致癌物。近年来，AFB1中毒事件时有发生，在发展中国家尤为严重。例如，1979年印度西北部村民由于食用污染AFB1的玉米而中毒，感染人数397人，死亡人数106人；2004年的1～6月份，肯尼亚东部地区也报道了黄曲霉毒素中毒事件，污染AFB1的粮食造成317人肝脏衰竭，其中125人死亡；2011年10月18口，由于奶牛食用了受AFB1污染的饲料，使得我国眉山蒙牛乳业有限公司生产的一批次产品检出黄曲霉毒素B1超标140%。因此世界各国十分迫切地需要解决食品与饲料中黄曲霉毒素的污染问题。世界卫生组织（world health organization，WHO）/联合国粮食与农业组织（food and agriculture organization，FAO）和美国食品及药物管理局（food and drug administration，FDA）要求真菌毒素的防治必须遵循以下几个原则[13]：①去除或破坏毒素，使其毒性失活；②破坏产毒真菌的抱子和菌丝体；③终产品中不能有致癌性、致畸性的物质存在；④不改变原料的物理特性；⑤不改变食品或饲料的营养价值、风味；⑥经济可行。生物防治具有许多优于化学防治的特点，如对人畜安全、不污染环境、不产生抗性以及由于仅杀伤或抑制防治对象。因此，能参与生态环境的调控，保持生态平衡，起到长效的作用。

发酵类调味品如酱油从原料的种植、贮存、制曲到发酵过程都会不可避免地收到黄曲霉毒素的污染，这就使得发酵类调味品的终端产品也会有被黄曲霉毒素污染的可能，会对人类健康造成严重危害。

图1 AFB1的生物代谢途径Fig.1 Biological pathways of AFB1

2.2.1 细菌对AFB1的抑制作用

近年来己发现许多细菌都具有抑制产毒霉菌生长、产毒的作用，如杆菌（Bacillus）、伯克霍尔德菌（Burkholderia cepacia）、链霉菌（Streptomycetaceae）、链球菌（Streptococcus）等。

YOSHINARI T等[14]发现链霉菌（Streptomycetaceae）分泌的Dioctatin A具有很强的抑制寄生曲霉产AFB1的作用链霉菌ASBV-1能降低寄生曲霉抱子的存活能力，使花生粒中AFB1含量减少了63%～98%；ROY U等[15]发现乳酸乳球菌能分泌一种抑制黄曲霉生长的中性蛋白；发酵乳杆菌和鼠李糖乳杆菌常用于食品的发酵和保存，MUNOZR等[16]评估了这两株乳酸菌对集峰曲霉的抑制效果，发现鼠李糖乳杆菌（Lactobacillus rhamnosus）有很强的抑制作用；FALGUNI P等[17]对40株标准乳酸菌的抗真菌特性进行了评估，发现乳酸短乳杆菌（Lactobacillus brevis）NCDC02具有较强的抑制霉菌作用，抑菌活性物质是对热和pH都十分稳定的疏水性小分子物质，分子质量介于1～5ku之间。类似的研究还有很多，这表明细菌对于黄曲霉毒素的抑制作用是非常广泛的。

2.2.2 黑曲霉FS10及其发酵产物对黄曲霉3.4408的抑制作用

通过对于黑曲霉（Aspergillus niger）FS10与黄曲霉（Aspergillus）3.4408共同培养的结果表明：黄曲霉分生孢子的数量和黄曲霉毒素AFB1的含量明显低于对照组，说明了FS10能抑制黄曲霉产孢子的能力且能抑制AFB1的生物合成，也就是说黑曲霉FS10的发酵产物对黄曲霉3.4408生长、产孢子能力和产AFB1能力均有抑制作用，同时黑曲霉FS10发酵产物能抑制黄曲霉3.4408孢子的萌发，使细胞形态和大小发生改变，引起孢子的收缩、塌陷，降低孢子表面的粗糙度，破坏细胞壁结构，导致细胞死亡[18]。通过对黑曲霉发酵产物的分析可知，对AFB1起降解作用的是FS10分泌的一种热稳定性较差的胞外酶。黑曲霉FS10对黄曲霉3.4408的生长、产毒均有抑制作用并对其产物产生降解作用。

因此，在新型发酵调味品的研制过程中，可以考虑加入适量的枯草芽孢杆菌、黑曲霉FS10、伯克霍尔德菌或者其他有益菌起到对杂菌的抑制作用，这样可以减少传统抑菌方法对于营养的损失和化学物质的积累。

3 展望

虽然传统的物理和化学抑制方法在一定程度上能降低有害微生物的污染，但通常都存在去毒不完全、降低食品的营养价值、成本高、应用性差等缺点，而且过度使用化学物质会对人类健康带来副作用，引起环境污染。因此，寻找安全、高效、经济、环境适应性强的生物防治方法就显得尤为重要，当然采用单一微生物防腐抑制所有腐败菌是不可能的，可将几种微生物配合使用，或者与其他类型防腐剂配合使用效果会更好。

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Development and prospect of new microbial control methods of condiments

WANG Meng,YAO Chixuan,HOU Lihua*

(College of Food Engineering and Biotechnology,Tianjin University of Science and Technology,Tianjin 300457,China)

In this paper,the effect of chemical and microbial antiseptic methods on bacteriostasis of condiments was listed,and the microbial prevention and development direction was explored by comparing with each other.Different preservatives have advantages and disadvantage in terms of their antibacterial ability,so a safe,effective,economic and environment adaptive control method needed to be selected according to the needs of production in actual applications.

condiments;microorganism;preservatives

TS201.3

A

0254-5071（2014）07-0001-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2014.07.001

2014-06-05

国家自然科学基金面上项目（31371819）

王檬（1990-），男，硕士研究生，研究方向为食品安全与卫生。

*通讯作者：侯丽华（1974-），女，副教授，博士，研究方向为食品营养与卫生、食品微生物。