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天然肽类食品防腐剂的研究上

2021-08-18 来源:十堰机械信息网

天然肽类食品防腐剂的研究(上)

国内外对食品防腐剂的合成、筛选、抗菌性能和抗菌机理进行了大量的实验研究。在食品中添加高浓度食盐、食糖、醋(乙酸)、乙醇或化学防腐剂是人们保存食品的传统方法。但这些小分子食品成分可降低水分活度,使菌体蛋白变性,并影响和改变细胞形态和细胞结构,其机理主要是使菌体脱水。由于添加量大,所以通常会掩盖或破坏食品的自然风味,并且随着社会生活水平的不断提高和消费者对健康的日益关注,人们对防腐剂之类的食品添加剂在安全性能上提出了更高的要求,研究者开始把目光投向天然防腐剂的开发。在天然防腐剂中,有一大类肽类防腐剂,由于其安全无毒害,甚至有的对人体有保健作用而受到人们的广泛关注。本文将就研究最多的几种肽类防腐剂的来源、结构、抗菌性能等作一综述,以期能使读者对天然肽类防腐剂有更深入的了解,用以指导实践应用。

1 天然防腐剂的主要来源

1.1 植物性天然食品防腐剂

(1998)等对植物芳香精油的抗菌性能进行了研究,其抗菌性能则基于抗菌剂在菌体细胞膜双磷脂层中的溶解度;而精油中的类萜类能降低生物膜的稳定性并干扰能量代谢的酶促反应。佐藤昭子(1990)、马慕英(1993)、席屿芳等(1993)研究出大蒜、洋葱、生姜汁液中辛辣组份可抗青、绿霉菌。和(1994)发现不含辛辣成分的白菜汁液在酸性条件下对乳酸菌有一定抑制作用。等(1992)曾报道植物糖苷也有抗真菌活性。日本和等人发现苹果中最有效的抗菌活性物质是己稀醛,绿茶中是,腰果中是漆树酸。

1.2 动物性天然食品防腐剂

近年来,人们发现经细菌、疫苗、某些化学物质及超声波诱导处理后,昆虫体液内产生一些杀菌的物质,其中有一类由数十个氨基酸残基组成,称为抗菌多肽。姜明等也从柞蚕中诱导出抗菌肽,在3~6,浓度2%以上时,杀菌速度大于大肠杆菌增殖速度,其作用机理是杀菌。在食品领域研究最多的则是昆虫抗菌多肽。

1.3 微生物食品防腐剂

用发酵法生产溶菌酶作为食品防腐剂,2等人采用酶修饰法先后合成了溶菌酶)环糊精和溶菌酶)半乳甘露聚糖,这些糖蛋白抗菌活性比溶菌酶更高,还具有良好的乳化性能。等合成了脂酰基溶菌酶,其抗菌性依脂肪酸烷链增长而提高,(1994)发现乳酸链球菌肽(2),枯草杆菌素()等微生物抗菌肽中含有的稀有氨基酸及环肽结构是抗菌活性的原因所在。

2 天然肽类防腐剂的研究

在天然防腐剂中,有一大类属肽类防腐剂,由于其安全无毒害,且对人体有一定营养保健作用而受到人们广泛关注,成为防腐剂的研究热点。

2.1 溶菌酶

溶菌酶()是一种专门作用于细胞壁的水解酶,存在于人的唾液、眼泪、蛋清、哺乳动物乳汁、植物和微生物中。它对人体安全无毒,无副作用,且具多种营养与药理作用,所以是一种安全的天然防腐剂。

溶菌酶是一种比较稳定的碱性蛋白质,在酸性条件下最稳定。在3时能耐100℃加热40,在中性和碱性条件下耐热性较差,7时100℃处理10就失活。研究最多的鸡蛋清溶菌酶由129个氨基酸残基组成,具有4个二硫键,分子相对质量为14000,最适为6~7,最适温度为50℃。目前发现的微生物溶菌酶大体有以下5种。(1)内)乙酰己糖胺酶,此酶可破坏细菌细胞壁肽聚糖中的B)1,4糖苷键。(2)酰胺酶,能切断细菌细胞壁肽聚糖中与肽/尾0之间的)乙酰胞壁酶))丙氨酸键。(3)内肽酶,使肽/尾0及肽/桥0内的肽键断裂。(4)B)1,3、B)1,6葡聚糖和甘露聚糖酶,此酶分解酵母细胞的细胞壁。(5)壳多糖酶,分解霉菌细胞壁。因为革兰氏阳性菌细胞壁几乎全部由聚多糖组成,因此主要对革兰氏阳性菌起作用。

2.2 昆虫抗菌肽

昆虫是世界上最大的生物种群,除海洋外,其它的生态环境都是昆虫的分布,这表明昆虫具有极强的适应能力和防御能力。人们对昆虫的体液免疫及生化性质进行了深入研究后,发现经细菌、菌疫苗、某些化学物质及超声波诱导处理后,昆虫体内能产生一些杀死细菌的物质,称之为抗菌肽。到目前为止,在昆虫中已发现了大量的抗细菌肽、抗真菌肽以及既抗细菌又抗真菌的抗菌肽。在食品防腐剂领域研究最多的是,最初是从西哥罗佩蛾的免疫淋巴中发现的,后来在其它昆虫甚至在猪肠中都发现了的类似物。

抗菌肽的一个典型结构特征是在一个长的疏水片段后面连有一个强碱性的)端区域。由37个氨基酸残基组成,端呈碱性,带正电荷,亲水;端酰胺化,中性或微酸性,不带电或少量负电荷,疏水5~12位和25~37位构成2个螺旋区域。许多来自于不同物种的抗菌肽,其一级结构有不少相似之处,如肽的端半分子富含亲水的氨基酸残基,特别是碱性氨基酸和,端则含较多的疏水氨基酸残基。

一般认为抗菌肽的抗菌机理是在微生物细胞膜上形成通道,引起细胞质溢流。等通过脂质体膜经抗菌肽处理后的电势和电流的变化,判断出抗菌肽在膜上形成了孔道,进一步的研究发现通道的开启和关闭都依赖于膜的电势,只有当膜的电势高于110时,孔道才能形成或处于开启状态。通过电镜能直接观察到抗菌肽在细胞膜上造成的孔道,为电势依赖通道的形成提供了直接依据。对其它抗菌肽如防卫肽、爪蟾抗菌肽的抗菌机制的研究表明,通道的形成在抗菌活性中有重要作用。

关于通道形成的具体过程有不同的几种假说,等认为通道的形成可分为3个步骤:

(1)抗菌肽分子通过静电作用被吸附到膜的表面;

(2)抗菌肽分子中的疏水尾巴插入细胞膜;

(3)抗菌肽分子的两性分子A螺旋插入膜中,多个抗菌分子共同作用形成离子通道,而等认为当抗菌肽作用于细胞膜时,端的两亲螺旋结合在膜表面,只有末端的疏水螺旋插入膜中,进而形成离子通道。等认为抗菌肽通过作用于膜蛋白,引起蛋白质的凝聚失活,细胞膜变性而形成离子通道。

(待续)

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