专利名称：一种生物防腐保鲜剂及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及食品技术领域，具体地涉及一种包含特氏丙酸杆菌代谢物及乳酸链球菌素的生物防腐保鲜剂及其制备方法和应用。
背景技术：
俗话说，“没有食品添加剂就没有现代食品工业”。为了延长食品的保质期，并减少人们微生物性食品中毒的情况发生的最有效的方法之一是添加食品防腐剂。目前，食品工业中常用的化学合成防腐剂虽然有很好的防腐效果，但存在有潜在的诱癌性、致畸性和易引起食物中毒等问题。美国卫生基金会和国家癌症研究所新近公布的一份报告表明，在全世界每年罹患癌症的500万人中，有50%左右与食品污染有关，而其中有3%左右受害于食品中的防腐剂。目前，我国普遍使用的化学防腐剂有山梨酸、山梨酸钾、苯甲酸、亚硝酸盐等，其中以亚硝酸盐致癌的危险较大。山梨酸虽然安全性较高，但过量摄入也会影响人体新陈代谢的平衡。同时，山梨酸还会使食品的营养和风味遭到破坏。因此，开发安全、健康、高效的天然食品防腐剂成为了食品科学领域的研究热点之一。目前，在我国食品工业大量使用的天然防腐剂主要是乳酸链球菌素(Nisin)。 乳酸链球菌素是目前唯一被批准商用的细菌素，是一种世界公认的安全的(Generally regarded as safe, GRAS)天然生物性食品防腐剂和抗菌剂。我国在GB2760-86中批准乳链菌肽可用于罐藏食品、植物蛋白食品、乳制品、肉制品中。迄今为止，乳酸链球菌素已在全世界约60多个国家和地区被用作防腐剂。但它的抑菌谱很窄，仅对革兰氏阳性菌有抑制作用。这大大限制了它在食品工业中的应用范围，使得目前食品工业中依然以化学防腐剂为主。例如，苯甲酸在饮料中应用仍占30%。在世界范围销售的两大可乐品牌，所用防腐剂主要是苯甲酸钠。我国年产5万多吨苯甲酸钠，是生产和使用大国。丙酸杆菌代谢物是一种广谱抑菌的新型天然防腐剂，其主要抑菌成分是由丙酸杆菌合成的丙酸杆菌细菌素，是多肽或蛋白质，能抑制革兰氏阴性细菌、部分革兰氏阳性菌、 霉菌和酵母。目前，研究含有丙酸杆菌细菌素的产品在我国尚未见有报道。本发明的生物防腐保鲜剂克服了现有技术中使用化学杀菌剂所带来的环境污染、 农药残留和对病菌产生抗药性等问题。本发明提供含有丙酸杆菌代谢物和乳酸链球菌素的防腐保鲜剂，不仅天然安全无毒，而且抑菌谱广。本发明利用定向复配技术，制备出以最佳天然抗菌物质的配比的防腐保鲜剂，其中的丙酸杆菌代谢物能抑制包括绝大多数食品腐败菌在内的革兰氏阴性细菌、革兰氏阳性菌、霉菌和酵母，而其中的乳酸链球菌素能够对革兰氏阳性菌起到抑制作用，利用两者的抗菌谱互补的特点，达到协同抗菌的效果，本发明具有良好的防腐保鲜作用。
发明内容
本发明提供了一种生物防腐保鲜剂，其特征在于，所述防腐保鲜剂包含丙酸杆菌代谢物和乳酸链球菌素；其中，所述丙酸杆菌代谢物的含量为70-80%，所述乳酸链球菌素的含量为20-30%。本发明还提供了所述防腐保鲜剂的制备方法，其特征在于，所述方法为向溶液中加入丙酸杆菌代谢物和乳酸链球菌素，配制成悬浮液，得到所述防腐保鲜剂。其中，所述溶剂是pH 4 5，浓度为0. 01-0. 03mol/L的盐酸溶液。本发明中，所述丙酸杆菌代谢物的制备方法依次包括如下步骤
a)将特氏丙酸杆菌在30-35°C条件下培养100-120小时，得到特氏丙酸杆菌发酵液；
b)将步骤a)得到的特氏丙酸杆菌发酵液经离心、超滤、真空浓缩后，进行喷雾干燥或冷冻干燥，即得到所述丙酸杆菌代谢物。本发明还提供了所述防腐保鲜剂的应用，其特征在于，将浓度为2%-4%的所述防腐保鲜剂均勻喷洒在水果表面，室温或冷藏保存；或者将所述防腐保鲜剂加入果汁中，使其最终加量为0. 1%_5%，室温或冷藏保存。本发明提供了一种新型生物防腐保鲜剂，其特征在于，它的成分为丙酸杆菌代谢物70 80%，及乳酸链球菌素20 30%。本发明新型生物防腐保鲜剂中，将丙酸杆菌代谢产物经浓缩、冷冻干燥所得粉状物质及天然生物抗菌物质乳酸链球菌素，针对引起食物腐败的革兰氏阴/阳性菌，酵母和霉菌，利用定向复配技术，得出最佳天然抗菌物质的配比，使其抗菌谱互补，协同抗菌，达到防腐保鲜的目的。本发明中，所述的丙酸杆菌为特氏丙酸杆菌iFropionibacteriiim. thonii),来自于 ATCC，编号 ATCC4874。本发明中，所述丙酸杆菌代谢物的制备工艺依次包括如下步骤
1)将特氏丙酸杆菌在30-35°C条件下培养100-120小时，得到特氏丙酸杆菌发酵液；
2)将步骤1)得到的特氏丙酸杆菌发酵液经离心、超滤、真空浓缩后，进行喷雾干燥或冷冻干燥，即得到所述丙酸杆菌代谢物。本发明所述的生物防腐保鲜剂，在食品防腐保鲜，动植物病害防治和医药领域中用于抑制革兰氏阴/阳性菌、酵母和霉菌。本发明提出了一种含有丙酸杆菌代谢物和乳酸链球菌素的生物防腐保鲜剂。与其他防腐剂不同的是，本发明生物防腐保鲜剂的主要抑菌物质是丙酸杆菌细菌素和乳酸链球菌素，属于多肽或蛋白质，其中的丙酸杆菌代谢物是由特氏丙酸杆菌发酵而成。本发明的生物防腐保鲜剂中不仅具有天然安全无毒的优点，而且抑菌谱广，能抑制包括绝大多数食品腐败菌在内的革兰氏阴性细菌、革兰氏阳性菌、霉菌和酵母。本发明生物防腐保鲜剂可以用于水果、酸奶、果汁、肉制品等食品中。本发明生物防腐保鲜剂的组分及其含量为丙酸杆菌代谢物70、0%，乳酸链球菌素20 30%。制备本发明的防腐保鲜剂中所含有的丙酸杆菌代谢物，其制备过程的技术方案是将所述丙酸杆菌在含10-20%乳清粉，5-10%酵母提取物，0. 01-0.洲无机盐中30-35°C 条件下培养100-120小时得到所述丙酸杆菌发酵液。经离心、超滤、真空浓缩发酵液，经喷雾干燥/冷冻干燥即可制得本防腐保鲜剂。经离心、超滤、真空浓缩得到发酵液，经喷雾干燥或冷冻干燥，即可制得丙酸杆菌代谢物。
本发明防腐保鲜剂的制备中所用“丙酸杆菌”是指来自于ATCC，编号ATCC4874的特氏丙酸杆菌(,Propionibac terium. thonii )。本发明的生物防腐保鲜剂中包含特氏丙酸杆菌代谢物及乳酸链球菌素，其主要抑菌物质的丙酸杆菌细菌素和乳酸链球菌素是多肽或蛋白质，可在肠道中被消化吸收，对人体无任何毒副作用。本发明的生物防腐保鲜剂克服了化学防腐剂对病菌产生抗药性、对人体健康不利等问题，而且能抑制包括绝大多数食品腐败菌在内的革兰氏阴性细菌、革兰氏阳性菌、霉菌和酵母。与现有技术相比，本发明的生物防腐保鲜剂具有构思科学、工艺制造容易、对人体安全无害、广谱抗菌防腐效果好、成本较低的优点，在食品技术领域应用前景广泛。
图1是经不同浓度的本发明生物防腐保鲜剂处理后，草莓失重变化的情况。图2是经不同浓度的本发明生物防腐保鲜剂处理后，草莓腐烂的情况。图3是经不同浓度的本发明生物防腐保鲜剂处理后，草莓贮藏期酸含量变化的情况。
具体实施例方式结合以下具体实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的保护内容不局限于以下实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。本发明生物防腐保鲜剂可以应用在水果保鲜或果汁保鲜中，包括将浓度为 2%_4%的本发明生物防腐保鲜剂剂均勻喷洒在水果表面，室温或冷藏保存；或将本发明防腐保鲜剂加入果汁中，使其最终加量为0. 1%_5%，室温或冷藏保存。本发明生物防腐保鲜剂的制备步骤如下
步骤①在含10-20%乳清粉，5-10%酵母提取物，0. 01-0. 2%无机盐的培养基中培养丙酸杆菌100-120小时。步骤②将步骤①中的发酵液收集，经离心、超滤、真空浓缩得到丙酸杆菌代谢物。步骤③将步骤②中的丙酸杆菌代谢物喷雾干燥/冷冻干燥制得丙酸杆菌代谢物干燥粉。步骤④将步骤③得到的丙酸杆菌代谢物干燥粉和乳酸链球菌素以一定比例加入溶剂中，配制成不同浓度的悬浮液，即制得本发明的防腐保鲜剂。本发明生物防腐保鲜剂中含有丙酸杆菌代谢物70、0%，及乳酸链球菌素2(Γ30%。实施例1本发明生物防腐剂用于草莓的防腐保鲜
草莓挑选分级一清洗并浙去水分一自然晾干一喷不同浓度的生物防腐保鲜剂一自然晾干一观察并记录结果(温度为16 — 22°C.湿度为58% — 65% )。本发明生物防腐保鲜剂的配制将丙酸杆菌代谢物干燥粉和乳酸链球菌素以4:1 的比例加入溶剂中，分别配制成浓度为2%-4%的一系列悬浮液。(CK为空白组喷蒸馏水，喷湿后晾干，2%为1组，3%为2组，4%为3组)。定期测定草莓重量的变化，参照GB/8858——1988。计算失重率，以鲜果的平均重量为基准，以失重的百分率表示失重率。采用滴定法测定草莓果实中可滴定酸含量变化的情况，并统计果实腐烂情况。草莓果实腐烂率按果实腐烂面积大小将果实划分为4级 0级无腐烂；
1级腐烂面积小于果实面积的10% 2级腐烂面积占果实面积的10% — 30% 3级腐烂面积大于果实面积的30%。按下式计算腐烂指数
腐烂率=Σ (腐烂级别X该级果实)/(最高腐烂级别X总果实)xl00%。实验结果
1.草莓果实失重情况
草莓贮藏期间的重量变化如图1所示。贮藏期间各试验组草莓的重量均随时间降低， 对照组在第6天时失重率达到60% ;3组、2组、1组均低于CK组，经3组处理的草莓的失重率仅达到42%，较对照组有十分明显的减缓。草莓含水量达90%左右，且果皮很薄，表面没有防止水分散发的蜡质和角质结构， 因此草莓的蒸腾失水速度较快；另外，草莓属于浆果类，呼吸强度相对来说较大，消耗较多的体内有机物质，以上两点是造成草莓重量损失的主要原因。通过图1可见，喷洒丙酸杆菌代谢物的实验组草莓的失水率比对照组低，可见，新型生物防腐剂在一定程度上降低了草莓的呼吸强度，减缓草莓的失重率。2.草莓果实腐烂情况
草莓在贮藏的过程中，约在第2天左右逐渐出现水浸状斑块。草莓贮藏期间腐烂率见图2。在第6天，对照组的腐烂率为70%，3组处理的草莓腐烂率与对照组相比作用显著，腐烂率仅为45% (P < 0.05)。草莓腐败的主要病原菌为霉菌，新型生物防腐保鲜剂对霉菌有较强的抑制作用。 不同浓度的新型生物防腐剂处理的草莓腐败程度均小于对照组，其中，浓度为4%的3组对草莓腐败程度的减缓效果较佳。3.草莓贮藏期间可滴定酸含量的变化情况
草莓贮藏期间可滴定酸含量变化如图3所示。贮藏开始时实验组与对照组草莓的可滴定酸含量基本保持不变，至第3天时，各组草莓可滴定酸含量先后开始下降。在第6天时， 对照组、3组、2组、1组处理的草莓的总酸含量分别为原始含量的33 %，53 %，61 %，67 %。草莓所含有的有机酸的80% -90%为柠檬酸，本试验结果以柠檬酸计。在草莓的贮藏过程中，可滴定酸的含量变化对草莓的风味和口感有很大的影响。正常情况下，草莓在自然成熟的过程中，酸味逐渐下降，这意味着随草莓成熟度的增加，草莓内有机酸含量逐渐下降。实验所测得的结果也表明了这种变化趋势。采用不同浓度的新型生物防腐剂处理草莓，4%的新型生物防腐保鲜剂的草莓保鲜效果最好，处理6d后腐败率降低到44%、重量损失率为、总酸含量为原始含量的53%， 同比对照延长贮藏期60%。由此可见，本发明的新型生物防腐保鲜剂在草莓保鲜中具有较高的实用价值。实施例2本发明生物防腐剂用于葡萄汁的防腐保鲜将新鲜巨峰葡萄洗净，去皮去籽，放入榨汁机中高速搅拌，去除渣滓得到初果汁，将初果汁进行离心，3000rpm，lOmin，离心好的果汁去除上层杂质和沉淀，即为所要的葡萄汁，pH 自然(3. 3-4. O之间)。得到的葡萄汁巴氏灭菌后分装于螺纹试管待用。本发明生物防腐保鲜剂的配制将丙酸杆菌代谢物干燥粉和乳酸链球菌素以7:3 的比例混合均勻。以1%。，5%。，1%和5%的加量分别加入制备好的果汁中，以不加本发明生物防腐保鲜剂的果汁为空白对照，将果汁放入4°C或25°C条件下培养，并于放置的0d、3d、 6d、9d、12d和15d取样，稀释合适倍数后涂平板。将涂好的平板倒置放于37°C培养箱中培养过夜，第二天计菌落数。实验结果如下表1、表2所示 表1
4°C冷藏条件下本发明生物防腐保鲜剂对葡萄汁的抑菌作用(单位Cfu/mL)
权利要求
1.一种生物防腐保鲜剂，其特征在于，所述防腐保鲜剂包含丙酸杆菌代谢物和乳酸链球菌素；其中，所述丙酸杆菌代谢物的含量为70-80%，所述乳酸链球菌素的含量为20-30%。
2.如权利要求1所述生物防腐保鲜剂的制备方法，其特征在于，所述方法为向溶剂中加入丙酸杆菌代谢物和乳酸链球菌素，配制成悬浮液，得到所述防腐保鲜剂。
3.如权利要求2所述生物防腐保鲜剂的制备方法，其特征在于，所述溶剂是ρΗΓ5，浓度为0. 01-0. 03mol/L的盐酸溶液。
4.如权利要求2所述生物防腐保鲜剂的制备方法，其特征在于，所述丙酸杆菌代谢物的制备方法依次包括如下步骤将特氏丙酸杆菌在30-35°C条件下培养100-120小时，得到特氏丙酸杆菌发酵液；将步骤a)得到的特氏丙酸杆菌发酵液经离心、超滤、真空浓缩后，进行喷雾干燥或冷冻干燥，即得到所述丙酸杆菌代谢物。
5.如权利要求1所述生物防腐保鲜剂的应用，其特征在于，将浓度为2%-4%的所述防腐保鲜剂均勻喷洒在水果表面，室温或冷藏保存。
6.如权利要求1所述生物防腐保鲜剂的应用，其特征在于，将所述防腐保鲜剂加入果汁中，使其最终加量为0. 1%_5%，室温或冷藏保存。
全文摘要
本发明提供了一种新型生物防腐保鲜剂，其包含特氏丙酸杆菌代谢物70~80%，乳酸链球菌素20~30%。本发明还提供了所述防腐保鲜剂的制备方法及其应用。本发明防腐保鲜剂中的特氏丙酸杆菌抗菌代谢物可用于抑制革兰氏阴性菌、霉菌和酵母，乳酸链球菌素可抑制革兰氏阳性菌。本发明防腐保鲜剂对人体安全无害、广谱抗菌防腐效果好，并且制备方法简易、成本较低，其应用前景广泛。
文档编号A23L3/3571GK102172295SQ20111004996
公开日2011年9月7日 申请日期2011年3月2日 优先权日2011年3月2日
发明者孙帅, 常忠义, 步国建, 牛延宁, 韦妮, 高红亮 申请人:上海东圣食品有限公司, 华东师范大学