調味品微生物防治新方法的發展與展望

王檬，姚池璇，侯麗華*（天津科技大學食品工程與生物技術學院，天津300457）

調味品微生物防治新方法的發展與展望

王檬，姚池璇，侯麗華*
（天津科技大學食品工程與生物技術學院，天津300457）

該文列舉了幾種新型化學防腐方法和微生物防腐方法對于調味品的抑菌作用，通過對比來探索現代調味品微生物防治發展方向。不同防腐劑在其抑菌能力方面各有優劣，實際應用時可根據生產的需要，尋找安全、高效、經濟、環境適應性強的防治方法。

調味品；微生物；防腐劑

調味品是一類特殊的產品，不同于打開包裝后一次性消費的食品。調味品打開包裝后，要使用一段時間，一般的殺菌和防腐方法很難起到明顯的效果，因此調味品的抑菌方法顯得更為重要。常用的防腐措施是添加食品防腐劑，食品防腐劑分為化學防腐劑、天然防腐劑和復合型防腐劑。化學防腐劑作為當前中國食品行業主要的防腐保鮮配料，以其價格實惠、使用簡便等優勢在中國的食品安全保障中起著重要作用，新型化學防腐劑的研發更是不斷加強了這樣的優勢，但是在化學防腐劑的使用過程中，人們發現有很多化學防腐劑影響人類健康，現在人們更偏向于使用天然防腐劑。目前，代替化學防腐劑的方法有許多種，如蜂膠、乳酸鏈球菌素、大蒜籽以及綠茶和香辛料等天然提取物都可達到很好的抑菌效果，本文列舉了幾種新型化學防腐方法和微生物防腐方法對于調味品的抑菌作用，通過對比來探索現代調味品微生物防治發展方向。

1 化學防腐在調味品中的抑菌作用

1.1 傳統調味品防腐劑抑菌性比較

防腐劑在選用時需要考慮安全經濟以及其抗菌力和抗菌譜。在調味品中比較常見的防腐劑有苯甲酸鈉、山梨酸鉀、雙乙酸鈉、尼泊金酯等，而通過對最低抑菌濃度比較調味品中這幾種常用防腐劑的抑菌效果的結果是在酸性條件下，苯甲酸鈉、山梨酸鉀、尼泊金酯對細菌、酵母菌和霉菌的抑制力均較為理想，其中尼泊金丙酯對細菌、酵母菌和霉菌的抑菌能力最有效，同時雙乙酸鈉對細菌的抑制力并不理想，而其對酵母菌和霉菌的抑制力要好于山梨酸鉀和苯甲酸鈉。此外，苯甲酸鈉和山梨酸鉀在對細菌、酵母菌和霉菌的抑制力方面基本相似。

因此，不同防腐劑在其抑菌能力方面各有優劣，實際應用時可根據生產的需要進行選擇，并結合安全和成本來加以綜合考慮，也可考慮在不超出國家標準規定的范圍內將多種防腐劑混合使用。

1.2 新型防腐劑尼泊金酯鈉的發展

尼泊金酯（對羥基苯甲酸酯）是一類低毒高效防腐劑，它在醬油、醬菜、醋、豆制品等食品行業中己在日本、歐美等國家廣泛使用[1]。由于尼泊金酯類防腐劑水溶性的問題沒有得到很好解決，加上苯甲酸鈉的大量生產，尼泊金酯類防腐劑在我國食品工業中的應用面較小。近些年來國內廠家開發了低成本的尼泊金酯鈉鹽，較好地解決了其水溶性差的問題。尼泊金酯鈉鹽的推廣應用范圍越來越廣。

尼泊金酯類應用于食品工業，已有80年左右的歷史。世界上許多國家和地區把尼泊金酯鈉作為食品防腐劑，美國、歐洲、日本、韓國、澳大利亞、加拿大等發達國家都允許尼泊金酯鈉在調味品工業中應用。我國也把尼泊金甲酯鈉、尼泊金乙酯鈉和尼泊金丙酯鈉列為食品防腐劑，應用于醬油、醋、醬等調味品。

通過研究苯甲酸鈉、山梨酸鉀、尼泊金酯鈉這三類防腐劑對醬油的防腐能力的差異發現，醬油表面發花和菌落總數測定試驗中尼泊金丙酯鈉對醬油的防腐作用最好，只需要0.15 g/kg添加量就能很好地抑制醬油中細菌的生長；從成本的角度考慮，尼泊金酯鈉與苯甲酸鈉相仿，只有山梨酸鉀的1/3。

尼泊金酯鈉在調味品中有良好的使用效果。上海市釀造科學研究所和江蘇省微生物研究所等單位對各種尼泊金酯鈉在醬油中進行了防腐效果試驗，結果表明0.015%的尼泊金丙酯鈉或尼泊金丁酯鈉其防霉效果同0.1%的苯甲酸鈉或0.1%的山梨酸鉀相同，0.01%的尼泊金丙酯鈉或尼泊金丁酯鈉抑制細菌和酵母菌的效果同0.1%的苯甲酸鈉或0.1%的山梨酸鉀相同，并且醬油經稀釋后，其pH上升，尼泊金酯鈉的防腐效果更好。總之，隨著尼泊金酯鈉研究的不斷深化和應用領域的不斷拓展，尼泊金酯鈉在食品工業領域特別是調味品行業必將占據越來越重要的地位[2]。

此外，尼泊金酯的殺菌作用隨著醇烷基碳原子數的增加而增強，而在水中的溶解度則隨著醇烷基碳原子數的增加而降低，毒性則隨著醇烷基碳原子數的增加而減小。通常的方法是通過復配來提高溶解度，并通過增效作用來提高防腐能力[3]。目前國內生產的都是一些低碳酯，對一些長碳鏈酯，如庚酯、辛酯和壬酯，國內尚未生產，因此，對這類產品的系列化研究非常重要。目前，研究和開發新型尼泊金酯異常活躍，預計尼泊金酯類將會有很大的發展。

1.3 富馬酸淀粉乙酯在調味品中的防腐作用

調味品的防腐問題始終是食品科學領域研究的熱點，眾多科學家致力于研究新的防腐劑。其中富馬酸肪酸酯作為一類新型防腐劑而受到關注。由于富馬酸分子含有2個對稱的α、β不飽和羰基結構，其衍生物均具有一定的抗菌活性，富馬酸二酯與單酯相比，效果相當，但毒性更小[4]。因此，研究此類衍生物的合成及抑菌效果具有重要的意義。

陳紅梅等[5]研究調味品防腐作用時，將不同量的富馬酸淀粉乙酯加入醬油、食醋中，觀察樣品的口感、色澤，計算防腐劑的抑菌率，測定產品對調味品的防腐保鮮性能，結果（表1）可知，在醬油、食醋中加入不同質量濃度的富馬酸淀粉乙酯，顏色沒有變化，當富馬酸淀粉乙酯的質量濃度達0.5 g/L時，醬油和食醋的口感均有微辣味。在富馬酸淀粉乙酯的質量濃度為0.4 g/L時，對醬油、食醋的抑菌率均在98%以上，而且對調味品的口感和色澤沒有影響，所以在醬油和食醋中加入0.4 g/L富馬酸淀粉乙酯效果最佳。結果表明，富馬酸淀粉乙酯對食醋、醬油能起到較好的防腐保鮮作用[5]。由此可見，可以嘗試在其他調味品中加入適量富馬酸淀粉乙酯。

表1 富馬酸淀粉乙酯對醬油和食醋的防腐試驗結果Table 1 Antiseptic test result of starch ethyl fumarate in soy sauce and vinegar

2 微生物防腐在調味品中的抑菌作用

微生物防腐劑是天然防腐劑中的一種，大多數為多肽類，但這里所列舉的微生物防腐不同于傳統意義上的微生物防腐劑，以下幾個例子是直接將適量微生物加入調味品中起到抑菌作用。

國內大多數調味品是低利潤的產品，相對于天然防腐劑，直接添加微生物的防治方法能夠大大降低濃縮、提取天然防腐劑的技術成本和時間成本。

2.1 枯草芽孢桿菌的抑菌應用

我國傳統發酵調味品主要分為醬油、食醋、醬類、腐乳、豆豉5類。該類產品的整個生產過程都離不開微生物的作用，霉菌、酵母菌、乳酸菌、醋酸桿菌是其發酵過程的主要菌類，能否將這些微生物利用好，將直接影響產品的質量[6]。另外，由于傳統生產方式的相對落后，傳統發酵調味品在生產過程中還易引起其他雜菌污染，導致食物中毒，而現有傳統發酵調味品衛生標準中微生物指標還沒有設置蠟樣芽胞桿菌[7]。

蠟樣芽孢桿菌是一種致病菌，包括能夠分解淀粉和不分解淀粉兩種。分解淀粉的蠟樣芽孢桿菌能產生腹瀉毒素，不分解淀粉的蠟樣芽孢桿菌產生嘔吐毒素。腹瀉毒素易受熱破壞，嘔吐毒素耐熱。所以為保證消費者的食用安全，應規定蠟樣芽胞桿菌數。

2008年5月2日至5日，武漢市連續發生8起食用米粉中毒事件，百余人出現身體不適癥狀。經過專家調查分析，目前中毒原因已查明，蠟樣芽孢桿菌為米粉中毒的禍首。2012年12月11日晚上，湖北省荊門市東寶區象山小學發生疑似食物中毒事件，數十名學生住院治療。14日晚間，記者從東寶區委宣傳部獲悉，食物中毒原因為青椒豆皮炒肉片中的蠟樣芽孢桿菌污染所致。

如果在制曲過程中因原料潤水量過大、輸送工具污染、種曲含細菌過多或管理不當等原因而感染大量雜菌時，則會造成制曲失敗。常見的雜菌有霉菌、酵母和細菌，尤以細菌最多，而蠟樣芽孢桿菌同樣也會出現在調味品的發酵過程中，目前已有研究表明，枯草芽孢桿菌可在發酵過程中產生抑菌物質，可有效抑制多種細菌的活性，所以如何防止蠟樣芽孢桿菌的產生值得去研究。

2.1.1 Maari

猴面包樹原產于非洲，目前我國的云南、福建、廣東以及臺灣等地皆有人工引種栽培，猴面包樹種可發酵成調味品Maari，為一種堿性發酵調味食品，在這種發酵調味品中，蠟樣芽胞桿菌也是經常會被檢出的。由于枯草芽孢桿菌的酶活力有助于提升堿性種子發酵產品的風味、口感以及pH。某些枯草芽孢桿菌（如B3、B122、B222）對蠟樣芽孢桿菌具有天然的抗性。實驗表明，在含有一定量瓊脂的腦心浸液肉湯培養基中，這三種枯草芽孢桿菌都能夠針對蠟樣芽孢桿菌（Bacillus cereus）NVH391-98產生抗菌活性，而且在猴面包樹種的烹調或者研磨過程中這種抗菌活性是不存在的[8]。

2.1.2 Bikalga

Bikalga是玫瑰茄（Hibiscus sabdariffa）種子發酵成的調味品，是布基納法索及鄰國等非洲國家常用的一種發酵果醬。主要由枯草芽孢桿菌的10大亞種（C3、C6、E3、E5、F1、F9、G2、H4、I7、J3）進行發酵，研究表明這10種亞種對于30種革蘭氏染色陽性菌和6種革蘭氏染色陰性菌均有不同程度、不同機理的抑制作用[9]。

枯草芽孢桿菌菌體在生長過程中產生的枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素和短桿菌肽等脂肽類抗生素活性物質，對致病菌或內源性感染的條件致病菌有明顯的抑制作用。

2.2 細菌和黑曲霉對黃曲霉的抑制及對黃曲霉毒素的降解作用

黃曲霉毒素（aflatoxin，AF）是到目前為止所發現的毒性最大的真菌毒素。它可通過多種途徑污染食品和飼料，直接或間接進入人類食物鏈，威脅人類健康和生命安全，對人體及動物內臟器官尤其是肝臟損害嚴重，該毒素是黃曲霉和寄生曲霉中產毒菌株的代謝產物，普遍存在于霉變的糧食及糧食制品中。黃曲霉毒素十分耐熱，加熱至230℃才能被完全破壞，因此一般烹飪加工也不易消除[10]。

由于真菌的繁殖速度快、孢子的數量大、散布遠，因此糧食等農作物在種植、收獲、貯藏和加工過程中極易受到產毒真菌和黃曲霉毒素的污染。在己發現的18種黃曲霉毒素中，以黃曲霉毒素B1（AFB1）的致畸性、致突變性和致癌性最強，AFB1的生物代謝途徑如圖1所示。研究表明，AFB1能夠引起中毒性肝炎、肝細胞壞死、免疫抑制和肝癌[11-12]。在1993年AFB1己被國際癌癥研究機構定為人類I類致癌物。近年來，AFB1中毒事件時有發生，在發展中國家尤為嚴重。例如，1979年印度西北部村民由于食用污染AFB1的玉米而中毒，感染人數397人，死亡人數106人；2004年的1～6月份，肯尼亞東部地區也報道了黃曲霉毒素中毒事件，污染AFB1的糧食造成317人肝臟衰竭，其中125人死亡；2011年10月18口，由于奶牛食用了受AFB1污染的飼料，使得我國眉山蒙牛乳業有限公司生產的一批次產品檢出黃曲霉毒素B1超標140%。因此世界各國十分迫切地需要解決食品與飼料中黃曲霉毒素的污染問題。世界衛生組織（world health organization，WHO）/聯合國糧食與農業組織（food and agriculture organization，FAO）和美國食品及藥物管理局（food and drug administration，FDA）要求真菌毒素的防治必須遵循以下幾個原則[13]：①去除或破壞毒素，使其毒性失活；②破壞產毒真菌的抱子和菌絲體；③終產品中不能有致癌性、致畸性的物質存在；④不改變原料的物理特性；⑤不改變食品或飼料的營養價值、風味；⑥經濟可行。生物防治具有許多優于化學防治的特點，如對人畜安全、不污染環境、不產生抗性以及由于僅殺傷或抑制防治對象。因此，能參與生態環境的調控，保持生態平衡，起到長效的作用。

發酵類調味品如醬油從原料的種植、貯存、制曲到發酵過程都會不可避免地收到黃曲霉毒素的污染，這就使得發酵類調味品的終端產品也會有被黃曲霉毒素污染的可能，會對人類健康造成嚴重危害。

圖1 AFB1的生物代謝途徑Fig.1 Biological pathways of AFB1

2.2.1 細菌對AFB1的抑制作用

近年來己發現許多細菌都具有抑制產毒霉菌生長、產毒的作用，如桿菌（Bacillus）、伯克霍爾德菌（Burkholderia cepacia）、鏈霉菌（Streptomycetaceae）、鏈球菌（Streptococcus）等。

YOSHINARI T等[14]發現鏈霉菌（Streptomycetaceae）分泌的Dioctatin A具有很強的抑制寄生曲霉產AFB1的作用鏈霉菌ASBV-1能降低寄生曲霉抱子的存活能力，使花生粒中AFB1含量減少了63%～98%；ROY U等[15]發現乳酸乳球菌能分泌一種抑制黃曲霉生長的中性蛋白；發酵乳桿菌和鼠李糖乳桿菌常用于食品的發酵和保存，MUNOZR等[16]評估了這兩株乳酸菌對集峰曲霉的抑制效果，發現鼠李糖乳桿菌（Lactobacillus rhamnosus）有很強的抑制作用；FALGUNI P等[17]對40株標準乳酸菌的抗真菌特性進行了評估，發現乳酸短乳桿菌（Lactobacillus brevis）NCDC02具有較強的抑制霉菌作用，抑菌活性物質是對熱和pH都十分穩定的疏水性小分子物質，分子質量介于1～5ku之間。類似的研究還有很多，這表明細菌對于黃曲霉毒素的抑制作用是非常廣泛的。

2.2.2 黑曲霉FS10及其發酵產物對黃曲霉3.4408的抑制作用

通過對于黑曲霉（Aspergillus niger）FS10與黃曲霉（Aspergillus）3.4408共同培養的結果表明：黃曲霉分生孢子的數量和黃曲霉毒素AFB1的含量明顯低于對照組，說明了FS10能抑制黃曲霉產孢子的能力且能抑制AFB1的生物合成，也就是說黑曲霉FS10的發酵產物對黃曲霉3.4408生長、產孢子能力和產AFB1能力均有抑制作用，同時黑曲霉FS10發酵產物能抑制黃曲霉3.4408孢子的萌發，使細胞形態和大小發生改變，引起孢子的收縮、塌陷，降低孢子表面的粗糙度，破壞細胞壁結構，導致細胞死亡[18]。通過對黑曲霉發酵產物的分析可知，對AFB1起降解作用的是FS10分泌的一種熱穩定性較差的胞外酶。黑曲霉FS10對黃曲霉3.4408的生長、產毒均有抑制作用并對其產物產生降解作用。

因此，在新型發酵調味品的研制過程中，可以考慮加入適量的枯草芽孢桿菌、黑曲霉FS10、伯克霍爾德菌或者其他有益菌起到對雜菌的抑制作用，這樣可以減少傳統抑菌方法對于營養的損失和化學物質的積累。

3 展望

雖然傳統的物理和化學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、降低食品的營養價值、成本高、應用性差等缺點，而且過度使用化學物質會對人類健康帶來副作用，引起環境污染。因此，尋找安全、高效、經濟、環境適應性強的生物防治方法就顯得尤為重要，當然采用單一微生物防腐抑制所有腐敗菌是不可能的，可將幾種微生物配合使用，或者與其他類型防腐劑配合使用效果會更好。

[1]楊壽清.新型食品防腐劑及其在調味品中的應用[J].中國食品添加劑，2005（1）：247-250.

[2]蔣予箭，陳敏，趙賢，等.尼泊金酯鈉在醬油生產中的應用[J].中國調味品，2006（6）：44-45.

[3]陳效貴.食品防腐劑的技術發展趨勢[J].江蘇調味副食品，2001（1）：7-9.

[4]周如金，農蘭平，彭燕，等.富馬酸淀粉乙酯的合成及在調味品中的防腐作用研究[J].食品科學，2005，26（5）：144-145

[5]陳紅梅，未本美，張智勇.尼泊金酯鈉在醬油生產中的應用[J].中國釀造，2009，28（3）：38-39.

[6]李幼筠.發酵調味品與環境有益微生物[J].食品與發酵科技，2013，49（2）：94-97.

[7]代曉航，楊定清，雷紹榮.傳統發酵調味品微生物指標設置合理性分析[J].四川農業科技，2010（4）：50-51.

[8]KABORE D,NIELSEN D S,SAWADOGO-LINGANI H,et al.Inhibition ofBacillus cereusgrowth by bacteriocin producingBacillus subtilis isolated from fermented baobab seeds(maari)is substrate dependent[J]. Int J Food Microbiol,2013,162(1):114-116.

[9]COMNAORE C S,NIELSEN D S,OUOBA L I,et al.Co-production of surfactin and a novel bacteriocin byBacillus subtilissubsp.subtilis H4 isolated from Bilcalga,an African alkalineHibiscus sabdariffaseed fermented condiment[J].Int J Food Microbiol,2013,162(3):297-307.

[10]靳學敏，車振明.發酵調味品中黃曲霉毒素檢測控制技術概論[J].中國調味品，2010（6）：30-31.

[11]MACE K,AUGILAR F,WANG J S,et al.AFB1induced DNA adduct formation and p53 mutation in CYP450 expressing human liver cell lines[J].Carcinogenesis,1997,18(7):1291-1292.

[12]MCLEAN M,DUTTON M F.Cellular interactions and metabolism of aflatoxin:an update[J].Pharmacol Therapeut,1995,65(2):163-164.

[13]BATA A,LASZTITY R.Detoxification of mycotoxin-contaminated food and feed by microorganisms[J].Trends Food Sci Tech,1999,10 (6):223-228.

[14]YOSHINARI T,AKIYAMA T,NAKAMURA K,et al.Dioctatin A is a strong inhibitor of aflatoxin production byAspergillus parasiticus[J]. Microbiology,2007,153(8):2774-2776.

[15]ROY U,BATISH V K,GROVER S,et al.Production of antifungal substance byLactococcus lactissubsp.lactis CHD-28.3[J].Int J Food Microbiol,1996,32(1-2):27-28.

[16]MUNOZ R,ARENA M E,SILVA J,et al.Inhibition of mycotoxin-producingAspergillus nomiusVSC 23 by lactic acid bacteria andSaccharomyces cerevisiae[J].Braz J Microbiol,2010,41(4):1019-1020.

[17]FALGUNI P,SHILPA V I J,MANN B.Production of proteinaceous antifungal substances fromLactobacillus brevisNCDC 02[J].Int J Dairy Technol,2010,63(1):70-73.

[18]徐丹.釀造醬油中黃曲霉毒素B1的產生及其控制研究[D].無錫：江南大學博士論文，2012.

歡迎訂閱2014年《中國釀造》雜志

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

國家自然科學基金面上項目（31371819）

王檬（1990-），男，碩士研究生，研究方向為食品安全與衛生。

*通訊作者：侯麗華（1974-），女，副教授，博士，研究方向為食品營養與衛生、食品微生物。