生物保鲜

利用自然或人工控制的微生物菌群和它们产生的抗菌物质来延长食品的货架期和提高食品安全性

生物保鲜（Biopreservation），即利用自然或人工控制的微生物菌群和（或）它们产生的抗菌物质来延长食品的货架期和提高食品安全性。它包括：1、添加繁殖快和（或）产生抗菌物质的菌株；2、添加纯化的抗菌物质；3、添加发酵液；4、添加嗜温乳酸菌作为安全的温度保护剂。

一般机理

生物保鲜技术的一般机理为隔离食品与空气的接触、延缓氧化作用，或是生物保鲜物质本身具有良好的抑菌作用，从而达到保鲜防腐的效果。

形成薄膜

微生物通过分泌胞外多糖（EPS）等成膜物质，在食品外部形成一层致密的薄膜，隔绝氧气，防止水分蒸发。如在绿茶的生物保鲜中，蜡样芽孢杆菌会在茶叶表面形成物膜，阻止了茶叶与氧气的直接接触，有效地控制了茶叶的氧化劣变。生物保鲜膜可以有效抑制呼吸作用，减少水分蒸发，防止微生物污染，减少微生物腐败作用，延长果实保鲜时间，提高商品率。

竞争作用

保鲜微生物可与致病菌竞争食品中的糖类等营养物质和生存空间，从而抑制有害微生物的生长。如酵母菌在柑橘表面具有很强的定殖能力，能够迅速占据伤口处的空间和消耗掉伤口的营养，排斥病原菌的生长，具有很强的抑菌效果。利用间型假丝酵母（Candidaintermedia），对多种果蔬腐败的抑制效果进行研究，并通过初步的拮抗机制和拮抗效果的研究，可以证明间型假丝酵母的拮抗作用主要为营养竞争。

拮抗作用

微生物主要是通过拮抗作用抑制或杀死食品中的有害微生物，从而达到防腐保鲜目的。由微生物代谢产生的抗菌物质，主要是一些有机酸、多肽或前体肽。其作用机制主要是在细胞膜上形成微孔，导致膜通透性增加和能量产生系统破坏，由于这些物质很容易进入微生物细胞，因而其能很迅速地抑制微生物的生长。

特殊优势

化学防腐剂对人体的毒副作用、致癌已让人们意识到它的危险性。物理防腐保鲜方法要求技术性强、设备维修难、成本比较高。而生物保鲜物质直接来源于生物体自身组成成分或其代谢产物，具有无味、无毒、安全等特点。此外生物保鲜物质一般都可被生物降解，不会造成二次污染。

选用种类

细菌：是在生物保鲜领域研究普遍，应用广泛的一类微生物。如乳酸菌在肉类，奶制品等中的应用。研究表明108CFU/mL枯草芽孢杆菌能完全抑制贮藏在25℃和3℃下油桃和桃果实褐腐病的发生。

霉菌：国内外已有一些利用木霉对果蔬进行防病保鲜的报道。美国、法国和英国都利用多孢木霉对洋梨、蘑菇和苹果进行防病保鲜。采用哈茨木霉发酵液对采后茄子进行生物保鲜，结果表明:经哈茨木霉发酵液处理的茄子果实，在贮藏温度为20~25℃的条件下贮藏20 d后，好果率达87%~94%（对照为20%~65%）。利用从海岸盐生药用植物芦竹中分离纯化到的一株内生真菌的发酵液研究对采后西红柿的生物保鲜效果，研究结果表明，发酵4 d后的发酵液对西红柿的防腐保鲜作用与化学保鲜剂多菌灵和甲基托布津的混合液无显著差异，有良好的生物保鲜作用。

酵母菌：有关酵母菌生物保鲜的研究多为防治果蔬采后病害，如林德纳克勒克（Kloechera lindneri）34－9用于柑橘和番茄的储藏保鲜。柑橘经90天贮藏，好果率达90%以上，被认为是一种无公害的生物保鲜技术。利用假丝酵母处理葡萄，使葡萄孢霉，曲霉，根霉的生长率分别减少到8，14，22%，可以有效抑制病原菌的生长。

放线菌：链霉菌是放线菌属中研究的较多的一类微生物保鲜剂。如用从葡萄表面分离的一株链霉菌 H2菌制成菌剂处理甜瓜，在室温（15－20℃）贮藏了60天。结果表明H2菌剂能有效地防止甜瓜的霉腐并且对瓜的风味没有影响。

食用菌：人们对部分食（药）用菌的子实体、菌丝体或发酵液进行抑菌实验，，利用筛选出抗菌能力强的蕈菌对靶食品（肉汤）进行研究，证明有一定的保鲜作用。

相关研究

1 菌体次生代谢产物保鲜

微生物发酵具有生产周期短，不受季节、地域和病虫害条件的限制，因此从微生物的次生代谢产物中研制生物保鲜剂具有广阔的发展前景。

有学者从多种微生物菌种发酵提取液混合制成生物保鲜液，并将其稀释液对草莓果实细喷雾或浸醮凉干后，在常（室）温的条件中对草莓进行了保鲜研究。结果表明，生物保鲜液（膜）对草莓果实的常（室）温保鲜贮藏有比较明显的效果，该保鲜剂较明显地抑制了草莓灰霉病等菌的侵染，能减少草莓果实表面失水，从而达到保持果实的新鲜感。并且有一定的缓解草莓果实有机酸、还原糖的分解作用，促使草莓pH 值上升速度变慢。

2 多糖类物质保鲜

细菌、真菌和蓝藻类产生的微生物多糖，因其安全无毒、理化性质独特等而受到关注。微生物大量产生的多糖，易与菌体分离，可通过深层发酵实现工业化生产，已作为成膜剂、保鲜剂应用于食品、制药等多个领域。例如从虾、蟹、昆虫等节肢动物的外壳及真菌、藻类等低等植物细胞壁中的早壳素经酸化所得的含氮多糖类物质即壳聚糖，因其具有良好的成膜性与抑菌作用而应用于果蔬的生物保鲜。对柑橘、草莓、苹果、猕猴桃、黄瓜、青椒、番茄的保鲜试验可知:只需0.7%~2%的壳聚糖的溶液喷洒在果蔬的表面即可在果实表面形成一层薄膜，可阻止果实吸收O2与CO2 的排出，从而延缓果实的熟化，达到保鲜的目的。

3 利用抗菌肽保鲜

乳链菌肽由34个氨基酸残基组成的小肽，食用后在消化道可被α-胰凝乳蛋白酶等蛋白酶酶解，不会对人体安全构成伤害。乳链菌肽能有效抑制芽孢杆菌及梭菌的生长、繁殖；延长产品保存期4~6 倍，有利于产品的贮存和运输，因此乳链菌肽可作为一种高效、无毒的天然食品防腐剂。

4 生物酶保鲜

生物酶保鲜主要是制造一种有利于食品保质的环境，它根据不同食品所含的酶的种类而选用不同的生物酶，使食品所含的不利于食品保质的酶受到抑制，最终达到食品生物保鲜的作用。

在食品保鲜中抗氧化作用是关键，氧的存在会对脂肪性食品产生恶臭、醛、酮酸的气味，因此除氧是食品保鲜的必要条件。用于保鲜的生物酶种类主要有葡萄糖氧化酶和细胞壁溶解酶，葡萄糖氧化酶具有对氧非常专一性的抗氧作用，由于其天然、无毒、无副作用已在食品和饮料工业中广泛应用；细胞壁溶解酶能对有害微生物的细胞壁产生破坏作用，从而抑制微生物的生长。

5 直接用微生物菌体保鲜

也有学者直接用微生物菌体对食品的保鲜防腐进行研究。例如：用啤酒酵母菌对草莓进行了保鲜研究，结果啤酒酵母菌对草莓的后熟起到推迟作用而减轻草莓腐烂程度；从葡萄表面分离到一株链霉菌用于新疆甜瓜的防腐保鲜；在绿茶中掺入嫌气性蜡样芽孢杆菌经低温处理对茶叶的保鲜。

6 生物体自身的天然成分提取物保鲜

从海洋贝类壳中提取的一种天然保鲜剂，具有对多种细菌、霉菌、酵母的抑制作用。该保鲜剂在中性和偏碱性条件下较理想，具有一定的热稳定性。有研究探索了一种植物天然防腐剂即大蒜汁、姜汁、洋葱汁所含的天然抗菌素的抗菌作用，试验表明，抑菌效果明显，尤其是大蒜汁，其抗真菌强度与化学防腐剂苯甲酸钠和山梨酸相当。

应用前景

生物保鲜剂因其安全，无毒，高效等特点，已引起了广大科技研究工作者的兴趣。各国纷纷投入大量的物力，财力对其进行研究。随着人们对生物保鲜这一领域的探索，对其保鲜效果的要求也越来越高。由植物来源，动物来源的生物保鲜剂到微生物防腐剂，开发的生物保鲜剂类型来源广泛，品种多样化。同时，从刚发展起来的单一型保鲜剂到普遍研究的复配型保鲜剂，使研究范围向更宽更广的方向发展。

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