生物防腐技術在傳統釀造食品中的應用研究

何 運，周文川

（瀘州職業技術學院，四川瀘州 646000）

傳統釀造食品具有易消化、易吸收、營養豐富和口味獨特等突出優點，因此一直受消費者青睞，傳統釀造技術也是我國傳統農產品加工的一種重要技術。隨著我國對“三農”問題的重視度日漸提升，傳統釀造食品的發展已成為“三農”問題解決的方向之一。現階段，除了醬油制品達到了質量安全強制性管理要求外，其他類型的傳統釀造食品仍未實現質量安全強制性管理，且這些傳統釀造食品尚未形成安全保障技術體系以及統一管理規范，在實際生產中，衛生管理較粗放，且傳統釀造食品鹽度偏高，在管理標準的設定方面也不夠規范，造成我國當前傳統釀造食品的衛生安全仍存在較大問題，不僅阻礙傳統釀造食品走向國際市場，而且影響消費者的健康[1]。生物防腐技術可為傳統釀造食品生產安全提供支持，因此研究生物防腐技術在傳統釀造食品中的應用具有一定的意義。

1 生物防腐技術及傳統釀造食品概述

1.1 生物防腐技術概述

生物防腐是指將雙歧桿菌、乳酸菌等各類益生菌添加至某種體系中，從而對食品中出現的致病菌和腐敗菌發揮抑制作用。生物防腐技術與化學防腐劑有著本質區別，但同樣能為食品提供保護屏障，提升產品的安全性。在采用生物防腐技術前，必須選擇安全的生物防腐菌種，通過添加這些菌種能對有害菌和致病菌的存活和生長發揮有效的抑制作用[2]。在釀造食品中加入濃縮、精選的菌種，無需再使用化學防腐劑，也無需對食品過度加熱滅菌，既能保證食品的安全性，又能鎖住食品中的營養物質，在當前傳統釀造食品生產中發揮著重要作用。

1.2 傳統釀造食品概述

我國古代就已出現了傳統釀造食品，其主要是通過微生物發酵的方法，加上獨特的釀造工藝，加工制作成人們喜愛的食品。傳統釀造食品的種類非常豐富，主要包括釀酒、醬油及醬制品的釀制、釀醋等，同時也包括腐乳、腌醬菜、乳酪等一系列發酵食品。傳統釀造食品的生產成果在我國古代生物以及化學領域均有所反映，這些傳統釀造技術為現代微生物學的形成奠定了堅實的基礎，也為我國發酵科學的產生、興起和發展提供支持。當前人們已將生物防腐技術應用于傳統釀造食品中，如新型生物防腐劑——苯乳酸，該物質是從乳酸菌等一些微生物中提取的一種小分子抗菌物質，可抑制食源性致病菌[3]。此外，乳酸鏈球菌素、納他霉素、聚賴氨酸等均屬于生物防腐技術范疇，這些物質可應用于肉制品、干酪、糕點等食品防腐方面，與化學防腐劑相比，生物防腐技術在傳統釀造食品中的應用更具安全性。

2 生物防腐技術在傳統釀造食品中的具體應用

2.1 生物防腐技術可降低產品的pH值

益生菌是生物防腐技術應用中常用的一類微生物，該類微生物的主要特性是能對食品致病菌發揮強有力的抗菌效用，這種抗菌效用的形成主要依靠在傳統釀造食品釀造過程中形成的乳酸，乳酸的形成會導致食品的pH值降低，消耗體系氧會降低氧化還原電位或形成抗菌素，從而有效抑制傳統釀造食品中出現的致病菌和腐敗菌，進而有效延長產品的貨架期。同時，當食品的pH值降低后，會導致消耗體系中的持水力降低，從而使食品中的水分含量和活度均同時降低，對于防腐保質也具有一定的作用。此外，采用益生菌進行發酵時，能創造出一種酸性環境，使亞硝酸鹽有效分解，從而降低亞硝酸鹽在傳統釀造食品中的殘留量。因此，在傳統釀造食品生產中，生物防腐技術可有效提升食品的安 全性。

2.2 生物防腐技術中有機酸的應用

研究表明，生物防腐技術在酸性環境中產生的抗菌效果更突出，這不僅與pH值的降低有關，還與酸的類別有密切聯系。研究人員發現酸的抑制作用表現在介質pH值、酸解離程度以及酸分子致毒效果3個方面[4]。細菌生長要求的pH值最佳范圍為6～7，若pH值降低，同時與正常值發生偏離，會降低細菌生長率。當pH值比這一限度低時，細菌會死亡，且死亡率隨溫度的升高而升高。當pH值處于較低水平時，其與弱有機酸能對病原菌一同發揮抑制作用，以Henderson-Hasselbalch方程式為依據，未發生解離的酸受該酸pH值以及pKa值影響而增加。一旦未解離的酸穿透細胞膜進入細胞質內部后，會因pH值過高而造成酸解離，從而導致細胞質發生酸化，同時釋放陰離子。這時微生物會受到兩種影響：①弱細胞盡力維持內部的pH值不變，則必須要利用質子泵將質子清除，從而增加細胞負擔，細胞生長過程中所耗用的能量就會因此減少；②細胞會累積破壞其代謝的陰離子，導致弱酸發揮的抑菌作用受制于pKa值，其能反映弱酸解離水平，所產生的抑菌效果也受弱酸陰離子影響，這是造成弱酸pKa值相同、但抑菌效果不同的主要原因。在傳統釀造食品生產時，通過對有機酸的應用，能發揮良好的抗菌效果，抑制致病菌的主動運輸，從而有利于防止傳統釀造食品腐敗變質。

2.3 生物防腐技術中細菌素的應用

細菌素是生物防腐技術在傳統釀造食品中發揮防腐保質作用的重要成分，其發揮抑菌作用的機制為細菌素一般能吸附在敏感細胞的表層，因細菌素是附帶正電荷且疏水的小肽，當細菌素對細菌細胞產生吸附時，其吸附的點位不專一，從而對細胞壁陰離子成分產生作用，如糖醛酸磷壁酸、酸性多糖、磷壁酸等，會與細胞膜相結合產生管狀結構，從而導致細胞膜出現滲漏，造成氨基酸、鉀離子以及核苷酸等小分子量細胞質流出，從而造成膜內與膜外間出現的能差減小或消失，同時會抑制RNA、DNA、多糖以及蛋白質等物質的合成。例如，在對大豆食品發酵生產時，所產生的乳鏈菌肽所包含的乳酸球菌會對芽孢桿菌產生明顯的抑制作用，在烹煮大豆時形成高活力的乳鏈菌肽，其活力值可達到1.28×105U/g， 使芽孢桿菌的生長受到抑制。

2.4 生物防腐技術中過氧化氫發揮的作用

過氧化氫能對細胞蛋白以及細胞膜磷脂產生較為突出的氧化作用。在傳統釀造食品生產過程中使用乳酸菌進行防腐，乳酸菌會通過自身的過氧化物酶以及黃素蛋白氧化酶形成過氧化氫，從而對金黃色葡萄球菌等微生物產生明顯的抑制效果。當生產發酵肉類食品時，過氧化氫的積累能力比較低，這時過氧化氫的抑菌作用不明顯，在流質的靜態牛奶中也是如此。因此，若要使過氧化氫的作用得以有效發揮，需將其應用于半固體傳統釀造食品的生 產中。

2.5 生物防腐技術中雙乙酰發揮的作用

雙乙酰的產生是若干乳酸菌種對丙酮酸鹽進行利用的結果，但丙酮酸鹽的利用量較少，主要是由于大部分丙酮酸鹽應用于黃素蛋白氧化酶的轉化工作。但當細胞處于靜止形態下，或當丙酮酸鹽的來源可選擇、可利用的情況下，雙乙酰才能得到積累，且可在發酵乳制品中產生調味和防腐作用。目前已有研究表示酸奶中出現的雙乙酰可對葡萄球菌、李斯特菌屬產生有效的抑制作用，因雙乙酰的氣味比較強烈，若要有效發揮其抑菌作用，還需確保雙乙酰的濃度達到一定標準[5]。例如，抑制革蘭氏陽性菌的濃度必須達到200 mg/kg以上，而在乳制品生產中，其濃度達到2～7 mg/kg時即能發揮有效的抑菌 作用。

2.6 生物防腐技術中維他霉素的應用

維他霉素屬于多烯烴抗真菌劑的一種，其幾乎能對全部霉菌以及酵母菌具備抗菌活性，既可抑制真菌，又能預防真菌霉素。維他霉素具有一定的活性，微溶于水，但難溶于有機溶劑，當pH值在9以上或3以下時，維他霉素分子的溶解度將會提升，因此在大部分傳統釀造食品中的pH值范圍內均表現較為穩定。維他霉素的抗熱處理能量較高，能在干燥環境中表現出穩定的狀態，但該物質對紫外線較敏感，因此不宜接觸陽光。在傳統釀造食品生產中，維他霉素的應用可對霉菌、酵母菌等絲狀真菌發揮有效的抑制作用，且對人體無害，但進入人體后，人體對其消化吸收較困難，由于其溶解度較低，因此一般應用于釀造食品的表面防腐，它在食品中的適用范圍、最大用量、殘留量等相關信息見表1。

表1 維他霉素在傳統釀造食品中的最大使用量及適用范圍

3 結語

綜上所述，生物防腐技術應用于傳統釀造食品中可有效發揮抑菌作用，且生物防腐技術的應用對人體產生的影響較小，更能保證傳統釀造食品的安全性。由于生物防腐技術使用的生物防腐劑種類較多，因此傳統釀造食品生產廠家在使用生物防腐技術時，應根據生物防腐劑的用途范圍和特性合理使用。