納他霉素水溶液生物穩定性研究

高玉榮，王雪平，劉 洋

(黑龍江八一農墾大學食品學院，黑龍江 大慶 163319)

納他霉素水溶液生物穩定性研究

高玉榮，王雪平，劉 洋

(黑龍江八一農墾大學食品學院，黑龍江 大慶 163319)

為更好地在食品中應用納他霉素，研究溫度、光照、pH值和無機鹽對納他霉素水溶液生物穩定性的影響。結果表明：在不超過100℃時，納他霉素水溶液具有較強的生物穩定性，但經121℃處理，生物穩定性顯著降低，在121℃條件下熱處理15min后，抑菌活性殘留率為62.15%，處理30min后完全失活。納他霉素水溶液對紫外照射非常敏感，90min后完全失活；對日光燈照射比較敏感，10d后完全失活。在pH4～8之間，納他霉素水溶液比較穩定。NaCl、MgSO4和CuSO4對納他霉素水溶液的生物穩定性影響不顯著(P＞0.05)，而FeCl3和MnSO4對其生物穩定性影響顯著(P＜0.05)。

納他霉素；水溶液；生物穩定性；環境條件；無機鹽

納他霉素是一種多烯烴大環內酯類的抗真菌物質[1]。納他霉素很難被人畜的消化道吸收，目前研究表明它對人畜無致癌、致畸和致敏等有害作用[2]。美國食品藥品管理局和我國衛生部分別于1982年和1997年正式批準納他霉素可在食品中作為安全的生物防腐劑進行應用[3-4]。

在食品中使用納他霉素，能有效地抑制和殺死霉菌和酵母菌，不僅可以解決由真菌引起的食品腐敗問題，還能減少真菌毒素對人類的危害，提高食品的安全性[5]。納他霉素在食品中的使用劑量低，抑菌效率高。

為了更好地在食品中應用納他霉素，本實驗以抑菌活性殘留率為指標，研究食品加工及貯存過程中溫度、光照、pH值和無機鹽對納他霉素水溶液生物穩定性的影響，以期為納他霉素在食品中的應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與培養基

葡萄酒酵母為黑龍江八一農墾大學食品學院保藏菌種。

納他霉素(純度50%) 上海奇泓生物科技有限公司。

指示菌上層培養基(YEPD)：葡萄糖20g/L、蛋白胨20g/L、酵母粉10g/L、瓊脂粉8g/L[6]。

指示菌下層培養基：瓊脂15g/L，其余成分同指示菌上層培養基。

1.2 方法

1.2.1 納他霉素水溶液適宜質量濃度的確定

準確稱取納他霉素樣品0.004g(50%納他霉素純品)，將其配制成0、10、20、30、40、50、60mg/L的納他霉素水溶液。測定不同質量濃度納他霉素水溶液的抑菌圈直徑，選擇適宜質量濃度的納他霉素水溶液作為生物穩定性測定的初始質量濃度。

1.2.2 熱處理對納他霉素水溶液生物穩定性的影響

將適宜質量濃度的納他霉素水溶液分別置于60、80、100℃條件下處理30min和60min，121℃處理15min和30min，以未處理的納他霉素水溶液為空白對照，測定抑菌活性殘留率。

1.2.3 紫外照射對納他霉素水溶液生物穩定性的影響

吸取適宜質量濃度的納他霉素水溶液5mL，置于無菌平皿中進行紫外照射處理(25W，30cm)，時間分別為0、15、30、45、60、75、90min，以不處理的樣品為空白對照，測定抑菌活性殘留率。

1.2.4 日光燈照射對納他霉素水溶液生物穩定性的影響

吸取適宜質量濃度的納他霉素水溶液5mL，置于無菌平皿中進行日光燈照射處理(10W，30cm)，時間分別為0、2、4、6、8、1 0 d，以不處理的樣品為空白對照，測定抑菌活性殘留率。

1.2.5 pH值對納他霉素水溶液生物穩定性的影響

將適宜質量濃度的納他霉素水溶液，分別調pH值為2、3、4、5、6、7、8、9、1 0，靜置1 h，將pH值調回7，以不處理的樣品為空白對照，測定抑菌活性殘留率。

1.2.6 無機鹽對納他霉素水溶液生物穩定性的影響

將適宜質量濃度的納他霉素水溶液，加入無機鹽分別配成 0、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30mol/L的 NaCl、FeCl3、MgSO4、MnSO4和 CuSO4溶液，放置1h后，以加入相同體積蒸餾水的納他霉素水溶液為空白對照，測定抑菌活性殘留率。

將指示菌斜面菌體接種于裝有YEPD液體培養基的三角瓶中，30℃、120r/min培養18h。將指示菌下層培養基融化后，倒入無菌平皿中，冷卻后擺放滅菌的牛津杯。將5mL融化并冷卻到45～50℃的上層培養基中加入50μL指示菌培養液混勻，立即傾注于下層培養基上。冷卻后拔出牛津杯。在孔中加入50μL樣品，30℃恒溫培養18～24h，用游標卡尺測量抑菌圈直徑[7]。

1.2.8 抑菌活性殘留率的計算

式中：r0為未經處理的納他霉素抑菌圈直徑/mm；rx為處理后的納他霉素抑菌圈直徑/mm；7.80為牛津杯的直徑/mm。

2 結果與分析

2.1 納他霉素水溶液適宜質量濃度的確定

資料報道納他霉素在水溶液中的溶解度為3 0～100mg/L[8]，為了選擇適宜的質量濃度來進行納他霉素生物穩定性的研究，在0～60mg/L的范圍內檢測了不同質量濃度納他霉素水溶液的抑菌圈直徑，結果見表1。

表1 不同質量濃度納他霉素水溶液的抑菌圈直徑Table 1 Inhibition effect of natamycin solution with various concentrations on bacteria

由表1可以看出，當納他霉素水溶液的質量濃度為60mg/L時，抑菌圈直徑為22.71mm。抑菌圈清晰且大小適中，因此選擇60mg/L的納他霉素水溶液作為研究納他霉素水溶液生物穩定性的起始質量濃度。

2.2 熱處理對納他霉素水溶液生物穩定性的影響

圖1 熱處理對納他霉素水溶液生物穩定性的影響Fig.1 Effect of heating treatment on biological stability of natamycin solution

由圖1可以看出，納他霉素水溶液經60℃和80℃熱處理30min和60min后，抑菌活性沒有損失(抑菌活性殘留率為100%)；經100℃處理30min后，抑菌活性沒有損失，100℃處理60min后，抑菌活性殘留率為94.07%。121℃處理15min后，抑菌活性殘留率為62.15%，但處理30min后，抑菌活性殘留率為0。因此在不超過100℃的條件下處理，納他霉素具有很強的生物穩定性，而121℃條件下進行熱處理納他霉素抑菌活性損失較大。

股骨頸骨折手術治療后,深靜脈血栓形成率比較高,是一種常見的股骨頸骨折術后并發癥。深靜脈血栓形成對股骨頸骨折手術治療效果會產生十分重要的影響,容易降低手術治療的有效性,從而降低患者的生活質量[3]。通過有效的護理管理措施,對深靜脈血栓的形成可以起到一定的預防性作用,降低其發生率[4]。

2.3 紫外照射對納他霉素水溶液生物穩定性的影響

圖2 紫外照射對納他霉素水溶液生物穩定性的影響Fig.2 Effect of ultraviolet radiation on biological stability of natamycin solution

由圖2可以看出，納他霉素水溶液對紫外光照射非常敏感，照射15min后，抑菌活性殘留率僅為44.74%，照射45min后，抑菌活性殘留率僅為24.67%，照射75min后，抑菌活性殘留率僅為8.89%，照射90min后則完全失去抑菌活性。這是由于納他霉素在紫外光下分解失去其中的四烯結構所導致的。因此加入納他霉素水溶液的食品應避免紫外光照射。

2.4 日光燈照射對納他霉素水溶液生物穩定性的影響

圖3 日光燈照射對納他霉素水溶液生物穩定性的影響Fig.3 Effect of fluorescent light illumination on biological stability of natamycin solution

由圖3可以看出，日光燈照射對納他霉素水溶液的生物穩定性也有較大的影響，短時間照射影響較小，照射2d，抑菌活性殘留率為90.52%，照射4d，抑菌活性殘留率為81.85%，但照射6d后，抑菌活性損失較大，抑菌活性殘留率為51.78%，照射8d后，抑菌活性殘留率小于10%，照射10d后，納他霉素水溶液完全失去抑菌活性。這是由于在納他霉素的分子結構中，含有共軛不飽和的碳雙鍵，容易自氧化，光照在一定程度上促進了這種氧化作用，因此加入納他霉素水溶液的食品應避光保存。

2.5 pH值對納他霉素水溶液生物穩定性的影響

由圖4可見，當溶液中的pH＜4和pH＞8時，pH值對納他霉素的生物穩定性影響很大，這主要也是由于在納他霉素的分子結構中，含有共軛不飽和的碳雙鍵，強酸性和強堿性易使其降解。在pH4～8的范圍內，納他霉素水溶液的抑菌活性殘留率較高(大于80%)。大多數食品的pH值范圍在4～7之間[9]，因而在大多數食品的pH值范圍內，納他霉素水溶液具有生物穩定性。

圖4 pH值對納他霉素水溶液生物穩定性的影響Fig.4 Effect of pH on biological stability of natamycin solution

2.6 無機鹽對納他霉素水溶液生物穩定性的影響

將60mg/L的納他霉素水溶液，加入無機鹽分別配成一定濃度的NaCl、FeCl3、MgSO4、MnSO4和CuSO4溶液，放置1h后，用雙層平板法檢測其抑菌圈直徑，采用SAS9.0進行顯著性分析，結果見表2。

表2 無機鹽對納他霉素水溶液抑菌圈直徑的影響Table 2 Effect of metal ion on inhibition activity of natamycin solution to bacteria mm

由表2可以看出，無機鹽濃度為0～0.3mol/L作用1h后，FeCl3和MnSO4對納他霉素水溶液的生物穩定性有顯著的影響(P＜0.05)，NaCl、MgSO4和CuSO4對納他霉素水溶液的生物穩定性影響不顯著。

圖5 FeCl3和MnSO4對納他霉素水溶液生物穩定性的影響Fig.5 Effect of FeCl3 and MnSO4 on biological stability of natamycin solution

由圖5可以看出，FeCl3對納他霉素水溶液生物穩定性的影響大于MnSO4，當濃度為0.3mol/L時，僅殘留37.51%的抑菌活性，而MnSO4作用后可殘留有75.67%的抑菌活性。

3 結 論

3.1 納他霉素水溶液在食品的殺菌溫度范圍(≤100℃)和pH值范圍內(pH4～7)，具有較強的生物穩定性。

3.2 納他霉素水溶液對紫外照射非常敏感，對日光燈照射比較敏感，因此加入納他霉素水溶液的食品應避光保存。

3.3 NaCl、MgSO4和CuSO4對納他霉素水溶液的生物穩定性影響不顯著，而FeCl3和MnSO4對其生物穩定性的影響顯著。因此在應用過程中還應考慮食品中的無機鹽對納他霉素水溶液生物穩定性的影響。

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[2] 尤新. 功能性發酵制品[M]. 北京: 中國輕工業出版社, 2000: 350-361.

[3] The U.S. Government Printing Office. Natamycin[Z]. Code of Federal Regulations, Fed Regist, 2001, 66(46): 13846-13847.

[4] 趙宏陽. 多烯類抗菌劑納他霉素[J]. 河北化工, 2009, 32(7): 47-48.

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Biological Stability of Natamycin Solution

GAO Yu-rong，WANG Xue-ping，LIU Yang
(College of Food Science, Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319, China)

In order to better apply natamycin in food, effects of temperature, illumination, pH and inorganic salts on biological stability of natamycin solution were investigated. Results showed that natamycin solution at less than 100 ℃ exhibited strong biological stability. However, the heating treatment at 121 ℃ could result in the reduction of biological stability of natamycin solution. The inhibition activity of natamycin solution to bacteria was decreased to 62.15% while treated at 121 ℃ for 15 min and natamycin solution was completely inactivated after the treatment at 121 ℃ for 30 min. Natamycin solution was also sensitive to ultraviolet radiation and could be inactivated after UV treatment for 90 min. Moreover, fluorescent light radiation could also result in inactivation of natamycin solution to some extent and the complete inactivation of natamycin solution was observed under fluorescent light illumination for 10 days. Natamycin solution revealed relatively stable in the range of pH 4－8. No obvious effect of NaCl, MgSO4 and CuSO4 on biological stability of natamycin solution was observed, but FeCl3 and MgSO4 exhibited a significant effect on biological stability of natamycin solution.

natamycin；solution；biological stability；environment condition；inorganic salt

Q939.92

A

1002-6630(2010)09-0041-04

2009-08-28

黑龍江省科技廳科學研究基金資助項目(GA07B401)

高玉榮(1970—)，女，教授，博士，研究方向為微生物與發酵工程。E-mail：yurongg@163.com