第九章--食品的生物保藏技术课件.ppt

食品保藏学课程食品保藏学课程食品保藏学课程食品保藏学课程1010第九章第九章 食品的生物保藏技术食品的生物保藏技术畜产品加工系畜产品加工系杜鹏杜鹏食品楼食品楼413Tel:5519045910-1Contents涂膜保鲜技术涂膜保鲜技术2抗冻蛋白保鲜技术抗冻蛋白保鲜技术4生物保藏技术概念生物保藏技术概念3 1生物保鲜剂保鲜技术生物保鲜剂保鲜技术3 3冰核细菌保鲜技术冰核细菌保鲜技术3 52教学目标教学目标熟悉熟悉生物保藏技术的概念；生物保藏技术的概念；掌握涂膜保鲜技术；掌握涂膜保鲜技术；掌握生物保鲜剂保鲜技术；掌握生物保鲜剂保鲜技术；了解抗冻蛋白保鲜技术；了解抗冻蛋白保鲜技术；了解冰核细菌保鲜技术。了解冰核细菌保鲜技术。3食品保藏学课程食品保藏学课程食品保藏学课程食品保藏学课程101010.1 10.1 生物保藏技术的概念生物保藏技术的概念10-4生物保藏技术生物保藏技术 生生物物保保藏藏技技术术是是将将某某些些具具有有抑抑菌菌或或杀杀菌菌活活性性的的天天然然物物质质配配制制成成适适当当浓浓度度的的溶溶液液，通通过过浸浸渍渍、喷喷淋淋或或涂涂抹抹等等方方式式应应用用于于食食品品中，进而达到防腐保鲜的效果。中，进而达到防腐保鲜的效果。10.1 生物保藏技术的概念生物保藏技术的概念5生物保鲜技术的一般机理生物保鲜技术的一般机理 包包括括抑抑制制或或杀杀灭灭食食品品中中的的微微生生物物、隔隔离离食食品品与与空空气气的的接接触触、延延缓缓氧氧化化作作用用、调调节节贮藏环境的气体组成以及相对湿度等。贮藏环境的气体组成以及相对湿度等。6食品保藏学课程食品保藏学课程食品保藏学课程食品保藏学课程101010.2 涂膜保鲜技术10-7 涂涂膜膜保保鲜鲜技技术术是是在在食食品品表表面面人人工工涂涂上一层特殊的薄膜使食品保鲜的方法。上一层特殊的薄膜使食品保鲜的方法。1.1.概念概念8早早在在1213世世纪纪，我我国国就就用用蜂蜂蜡蜡来来装装桔桔子子和和柠柠檬，檬，16世纪开始用脂类涂膜保鲜水果。世纪开始用脂类涂膜保鲜水果。19世世纪纪，Harvard和和Harmony提提出出用用明明胶胶涂涂层层保护肉制品及其它食品；保护肉制品及其它食品；90年年代代，无无污污染染易易降降解解的的可可食食用用膜膜的的应应用用越越来来越受到人们的关注；越受到人们的关注；目目前前，涂涂膜膜保保鲜鲜技技术术不不仅仅广广泛泛应应用用于于果果蔬蔬类类保保鲜鲜，而而且且在在肉肉类类、水水产产品品等等食食品品中中的的应应用用也也日日益益增加。增加。2.2.涂膜保鲜的发展历史涂膜保鲜的发展历史9涂膜有一定阻隔性，可阻止果蔬失水。涂膜有一定阻隔性，可阻止果蔬失水。果果蔬蔬呼呼吸吸作作用用使使膜膜内内O2浓浓度度下下降降，CO2浓浓度度上上升升。适适宜宜气气体体条条件件起起到到自自发发气气调调作作用，抑制果蔬呼吸延缓衰老。用，抑制果蔬呼吸延缓衰老。涂涂膜膜对对气气体体的的通通透透性性是是影影响响涂涂膜膜保保鲜鲜效效果的主要因素之一。果的主要因素之一。3.涂膜保鲜的机理涂膜保鲜的机理10发挥气调作用发挥气调作用 保保水水防防蔫蔫，改改善善食食品品的的外外观观品品质质，提提高高食品的商品价值食品的商品价值具有一定的抑菌性具有一定的抑菌性能够在一定程度上减轻表皮的机械损伤能够在一定程度上减轻表皮的机械损伤可发挥保鲜增效作用可发挥保鲜增效作用 4.涂膜保鲜的特点涂膜保鲜的特点11理想的涂膜剂有以下要求：理想的涂膜剂有以下要求：有一定的粘度，易于成膜有一定的粘度，易于成膜形形成成的的膜膜均均匀匀、连连续续，具具有有良良好好的的保保质质保鲜作用，并能提高果蔬的外观水平保鲜作用，并能提高果蔬的外观水平无无毒毒、无无异异味味，与与食食品品接接触触不不产产生生对对人人体有害的物质体有害的物质 5.涂膜的种类、特性及其保鲜效果涂膜的种类、特性及其保鲜效果12壳聚糖类壳聚糖类 甲甲壳壳素素的的脱脱乙乙酰酰产产物物，属属氨氨基基多多糖糖，有有良良好好的的成成膜膜性性、通通透透性性、保保湿湿性性和和广广谱谱抗菌性，不溶于水，溶于稀酸。抗菌性，不溶于水，溶于稀酸。（1）多糖类）多糖类13影响壳聚糖涂膜保鲜效果的因素有：影响壳聚糖涂膜保鲜效果的因素有：酸：酸：酒石酸和柠檬酸的效果较好酒石酸和柠檬酸的效果较好 表面活性剂：表面活性剂：可改善其黏附性可改善其黏附性 脱脱乙乙酰酰度度：脱脱乙乙酰酰度度越越高高，膜膜抗抗拉拉强强度度越高，通透性越差越高，通透性越差 增增塑塑剂剂种种类类和和浓浓度度：浓浓度度的的增增加加，透透氧氧性明显上升性明显上升，对膜的透湿性无显著影响，对膜的透湿性无显著影响 14影响壳聚糖涂膜保鲜效果的因素（续）影响壳聚糖涂膜保鲜效果的因素（续）分分子子量量：相相对对分分子子质质量量为为20万万和和1万万左左右右防防腐效果最好腐效果最好 衍衍生生化化反反应应：N,O-羧羧甲甲基基壳壳聚聚糖糖所所形形成成的的膜膜对气体具有选择通透性，特别适合于果蔬保鲜对气体具有选择通透性，特别适合于果蔬保鲜 金金属属离离子子：保保鲜鲜效效果果优优于于无无金金属属离离子子的的壳壳聚糖膜聚糖膜 15纤维素类纤维素类 羧羧甲甲基基纤纤维维素素（CMC）、甲甲基基纤纤维维素素（MC）、羧羧丙丙基基甲甲基基纤纤维维素素（HPMC）、羧羧丙丙基基纤纤维维素素（HPC）均均溶溶于于水水并并具具有有良良好好的的成膜性。成膜性。纤纤维维素素类类膜膜透透湿湿性性强强，常常与与脂脂类类复复合合以改善其性能。以改善其性能。16 制制MC膜膜时时，溶溶剂剂种种类类和和MC的的分分子子量量对膜的阻氧性影响很大对膜的阻氧性影响很大 环环境境的的相相对对湿湿度度对对纤纤维维素素膜膜透透氧氧性性也也有有很很大大的的影影响响，当当环环境境湿湿度度升升高高时时，纤纤维维素膜的透氧性急速上升。素膜的透氧性急速上升。17淀粉类淀粉类 直链淀粉含量高的淀粉所成膜呈透明状；直链淀粉含量高的淀粉所成膜呈透明状；可可食食膜膜成成分分中中脂脂类类和和增增塑塑剂剂对对膜膜的的透透过过性有显著影响；性有显著影响；淀淀粉粉经经改改性性生生成成的的羟羟丙丙基基淀淀粉粉所所成成膜膜阻阻氧性非常强，但阻湿性极低氧性非常强，但阻湿性极低 18魔芋葡苷聚糖魔芋葡苷聚糖 所成膜在冷热水及酸碱中均稳定；所成膜在冷热水及酸碱中均稳定；膜膜的的透透水水性性受受添添加加亲亲水水物物质质或或疏疏水水物物质质的的影影响响，添添加加亲亲水水性性物物质质，则则透透水水性性增增强，添加疏水性物质，则透水性减弱；强，添加疏水性物质，则透水性减弱；改改性性后后魔魔芋芋精精粉粉的的保保鲜鲜效效果果将将得得到到明明显改善显改善。19褐藻酸钠类褐藻酸钠类具有良好的成膜性，但阻湿性有限具有良好的成膜性，但阻湿性有限膜膜厚厚度度对对抗抗拉拉强强度度影影响响不不大大，但但透透湿湿性性随随着着膜膜厚度的增加而减小厚度的增加而减小交交联联膜膜的的性性质质明明显显优优于于非非交交联联膜膜，环环氧氧丙丙烷烷和和钙双重交联膜的性能最好钙双重交联膜的性能最好 环环境境湿湿度度高高于于95%时时，仍仍能能显显著著地地阻阻止止果果蔬蔬失失水水脂质可显著降低褐藻酸钠膜的透水性脂质可显著降低褐藻酸钠膜的透水性 20微生物多糖类微生物多糖类 A.茁霉多糖茁霉多糖 具有良好的成膜性，是理想的果蔬保鲜剂具有良好的成膜性，是理想的果蔬保鲜剂 不不同同分分子子量量的的茁茁霉霉多多糖糖都都有有较较好好的的保保水水作作用用，尤其以高分子量的茁霉多糖效果更好尤其以高分子量的茁霉多糖效果更好 茁茁霉霉多多糖糖不不具具有有杀杀菌菌、抑抑菌菌作作用用，但但同同杀杀虫虫剂剂共共用用具具有有良良好好的的杀杀菌菌、防防病病毒毒侵侵染染和和防防腐腐防防病病作作用用 21B.NPS多糖多糖 在在果果蔬蔬表表面面成成膜膜后后无无色色、无无味味，肉肉眼眼很很难难看看出出，光光泽泽性性明明显显增增强强，有有打打蜡蜡的的效效果，是一种很好的果蔬涂膜保鲜剂果，是一种很好的果蔬涂膜保鲜剂 22小麦面筋蛋白小麦面筋蛋白 小小麦麦面面筋筋蛋蛋白白膜膜柔柔韧韧、牢牢固固，阻阻氧氧性性好好，但阻水性和透光性差但阻水性和透光性差 当当小小麦麦面面筋筋蛋蛋白白膜膜中中脂脂类类含含量量为为干干物物质质含量的含量的20%时，透水率显著下降时，透水率显著下降 小麦面筋蛋白制膜液的小麦面筋蛋白制膜液的pH值应控制在值应控制在5（2）蛋白质类）蛋白质类23大豆分离蛋白大豆分离蛋白 大豆分离蛋白制膜液的大豆分离蛋白制膜液的pH值应控制在值应控制在8 大大豆豆分分离离蛋蛋白白膜膜的的透透氧氧率率低低、透透水水率率高高，因因而常与糖类、脂类复合后使用而常与糖类、脂类复合后使用 玉米醇溶蛋白玉米醇溶蛋白 所形成的膜具有良好的阻氧性和阻湿性所形成的膜具有良好的阻氧性和阻湿性 24蜡类蜡类 成成膜膜性性好好，对对水水分分有有较较好好的的阻阻隔隔性性。其其中石蜡最为有效，蜂蜡其次。中石蜡最为有效，蜂蜡其次。已已商商业业化化生生产产的的蜡蜡类类涂涂膜膜剂剂有有中中国国林林业业科科学学研研究究院院林林产产化化学学工工业业研研究究所所的的紫紫胶胶涂涂料料、中中国国农农业业科科学学院院的的京京2B系系列列膜膜剂剂、北北京京化化工工研究所的研究所的CFW果蜡果蜡（3）脂质类）脂质类25天然树脂天然树脂 醇醇溶溶性性虫虫胶胶成成膜膜性性好好、干干燥燥快快、有有光光泽泽、在在空空气气中中稳稳定定、不不溶溶于于水水、溶溶于于乙乙醇醇和碱性溶液，适合作为涂膜保鲜剂使用和碱性溶液，适合作为涂膜保鲜剂使用 我我国国云云南南玉玉溪溪产产的的虫虫胶胶品品质质好好，杂杂质质少，易溶解，成膜后光泽自然少，易溶解，成膜后光泽自然 26油脂油脂 油油脂脂具具有有油油腻腻性性，主主要要成成分分是是脂脂肪肪酸酸的甘油酯，不溶于水的甘油酯，不溶于水 借借助助乳乳化化剂剂和和机机械械力力作作用用，将将互互不不相相溶溶的的油油和和水水制制成成乳乳状状液液体体制制剂剂，涂涂覆覆果果实实，可以达到长期保鲜的目的。可以达到长期保鲜的目的。27 复复合合膜膜是是由由多多糖糖类类、蛋蛋白白质质类类、脂脂质质类类中中的的两两种种或或两两种种以以上上物物质质经经一一定定处处理理而而成成的涂膜的涂膜 如如：由由HPMC与与棕棕榈榈酸酸和和硬硬脂脂酸酸组组成成的双层膜，透湿性比的双层膜，透湿性比HPMC膜减少约膜减少约90%由由多多糖糖与与蛋蛋白白质质组组成成的的复复合合天天然然植物保鲜剂膜具有良好的保鲜效果植物保鲜剂膜具有良好的保鲜效果（4）复合膜类）复合膜类28TAL Pro-long（英国）：（英国）：由由蔗蔗糖糖脂脂肪肪酸酸酯酯、CMC-Na和和甘甘油油一一酯酯或或甘甘油油二二酯酯组组成成。Superfresh是是其其改改进进型型，含含60%的的蔗蔗糖糖酯酯、26%的的CMC-Na、14%的的双乙酰脂肪酸单酯。双乙酰脂肪酸单酯。OED（日本）：（日本）：由由10份蜂蜡、份蜂蜡、2份朊酪、份朊酪、1份蔗糖酯组成。份蔗糖酯组成。29涂膜保鲜必须注意的问题：涂膜保鲜必须注意的问题：研研制制出出不不同同特特性性的的膜膜以以适适用用于于不不同同品品种种食食品的需求；品的需求；准确测量膜的气体渗透特性准确测量膜的气体渗透特性 准准确确测测量量目目标标果果蔬蔬的的果果皮皮与与果果肉肉的的气气体体及及水分扩散特性。水分扩散特性。分析待贮果蔬内部气体组分分析待贮果蔬内部气体组分 根根据据果果蔬蔬的的品品质质变变化化，对对涂涂膜膜的的性性质质进进行行适当调整，以达到最佳保鲜效果适当调整，以达到最佳保鲜效果6.6.涂膜保鲜必须注意的问题涂膜保鲜必须注意的问题30（1）浸涂法）浸涂法将将涂涂料料配配成成适适当当浓浓度度的的溶溶液液，将将果果实实浸浸入入，蘸上一层薄薄的涂料后，取出晾干即成。蘸上一层薄薄的涂料后，取出晾干即成。（2）刷涂法）刷涂法用用软软毛毛刷刷蘸蘸上上涂涂料料液液，在在果果实实上上辗辗转转涂涂刷刷，使果皮上涂一层薄薄的涂膜料。使果皮上涂一层薄薄的涂膜料。（3）喷涂法）喷涂法用用机机器器在在果果实实表表面面喷喷上上一一层层均均匀匀而而极极薄薄的的涂涂料。料。7.涂膜保鲜的方法涂膜保鲜的方法31 目目前前普普遍遍用用涂涂膜膜机机（打打蜡蜡机机）涂涂膜膜，涂涂膜膜机机由由清清洗洗、擦擦吸吸干干燥燥、喷喷涂涂、低低温温干干燥、分级和包装等部分联合组成燥、分级和包装等部分联合组成 8.涂膜保鲜设备涂膜保鲜设备32食品保藏学课程食品保藏学课程食品保藏学课程食品保藏学课程101010.3 10.3 生物保鲜剂保鲜技术10-33生生物物保保鲜鲜剂剂保保鲜鲜是是通通过过浸浸渍渍、喷喷淋淋或或混混合合等等方方式式，将将生生物物保保鲜鲜剂剂与与食食品品充充分分接接触触，从而使食品保鲜的方法从而使食品保鲜的方法 生生物物保保鲜鲜剂剂也也称称作作天天然然保保鲜鲜剂剂，是是直直接接来来源源于于生生物物体体自自身身组组成成成成分分或或其其代代谢谢产产物物，不不仅仅具具有有良良好好的的抑抑菌菌作作用用，而而且且一一般般都都可可被被生生物物降降解解，具具有有无无味味、无无毒毒、安安全全等等特特点点 两个概念两个概念34 许许多多植植物物中中都都存存在在抗抗菌菌物物质质，主主要要是是醛醛类、酮类、酚类、酯类物质。类、酮类、酚类、酯类物质。（1）茶多酚）茶多酚 能能抑抑制制G+菌菌和和G-菌菌，属属于于广广谱谱性性的的抗抗菌剂。菌剂。最最小小抑抑菌菌浓浓度度随随菌菌种种不不同同而而差差异异较较大大，大大多多在在50500mg/kg之之间间，符符合合食食品品添添加加剂剂用量的一般要求。用量的一般要求。1.植物源生物保鲜剂35（2）大蒜提取物）大蒜提取物大蒜辣素大蒜辣素和和大蒜新素大蒜新素是大蒜中的主要抗菌成份；是大蒜中的主要抗菌成份；大大蒜蒜辣辣素素的的抗抗菌菌机机理理：分分子子中中的的氧氧原原子子与与细细菌菌中中半半胱胱氨氨结结合合使使之之不不能能转转变变为为胱胱氨氨酸酸，从从而而影影响细菌体内的氧化还原反应的进行；响细菌体内的氧化还原反应的进行；大大蒜蒜对对多多种种球球菌菌、霉霉菌菌有有明明显显的的抑抑制制和和杀杀菌菌作作用用，是是目目前前发发现现的的具具有有抗抗真真菌菌作作用用植植物物中中效效力最强的一种。力最强的一种。36茶多酚茶多酚大蒜素大蒜素37（1）鱼精蛋白（）鱼精蛋白（protamine）鱼鱼精精蛋蛋白白是是一一种种特特殊殊的的抗抗菌菌肽肽，是是存存在在于于许许多多鱼鱼类类中中的的成成熟熟精精细细胞胞中中的的一一种种球球形形碱碱性性蛋蛋白白。相相对对分分子子质质量量较较小小，大大约约为为400010000，由由30个个左左右右的的氨氨基基酸酸组组成成，精精氨氨酸酸占占其其氨氨基基酸酸组组成成的的2/3以以上上，加加热热不不凝固，等电点在凝固，等电点在1012之间，带正电荷。之间，带正电荷。2.动物源生物保鲜剂38抑菌机理抑菌机理 A.鱼鱼精精蛋蛋白白作作用用于于微微生生物物细细胞胞壁壁，破破坏坏了了细胞壁的合成以达到其抑菌效果细胞壁的合成以达到其抑菌效果 B.鱼鱼精精蛋蛋白白作作用用于于微微生生物物细细胞胞质质膜膜，通通过过破坏细胞对营养物质的吸收来起抑菌作用破坏细胞对营养物质的吸收来起抑菌作用 纯化方法纯化方法一般采用葡聚糖凝胶柱色谱法一般采用葡聚糖凝胶柱色谱法39影响鱼精蛋白抗菌活性的因素影响鱼精蛋白抗菌活性的因素A.菌种及其生长状况菌种及其生长状况对对G+菌菌有有作作用用；对对新新鲜鲜鱼鱼贝贝类类和和肉肉食食品品中中所所含含的的多数细菌起不到抑制作用。多数细菌起不到抑制作用。B.食品的食品的pH：6.0作用强作用强C.所含盐类及其浓度：二价盐类效果好所含盐类及其浓度：二价盐类效果好D.环境温度：适应加工环境环境温度：适应加工环境 40在食品中应用需注意的问题在食品中应用需注意的问题 应应用用中中一一般般将将鱼鱼精精蛋蛋白白与与其其它它防防腐腐剂剂或或保保鲜鲜方法结合使用方法结合使用 鱼鱼精精蛋蛋白白与与甘甘氨氨酸酸、醋醋酸酸钠钠、乙乙醇醇、单单甘甘油油酯混合使用时，抗菌作用有相乘的效果酯混合使用时，抗菌作用有相乘的效果 使使用用大大豆豆卵卵磷磷脂脂等等乳乳化化剂剂与与鱼鱼精精蛋蛋白白复复配配，可解决鱼精蛋白在食品介质中溶解性的问题可解决鱼精蛋白在食品介质中溶解性的问题41鱼精蛋白的安全性鱼精蛋白的安全性 鱼鱼精精蛋蛋白白是是一一种种对对人人体体无无害害的的、高高度度安安全全的的、具有很高营养性和功能性的新型食品防腐剂具有很高营养性和功能性的新型食品防腐剂 除除鱼鱼精精蛋蛋白白以以外外，昆昆虫虫抗抗菌菌肽肽、防防卫卫肽肽以以及及海洋生物抗菌肽等也是常见的生物保鲜剂。海洋生物抗菌肽等也是常见的生物保鲜剂。42溶溶菌菌酶酶，又又称称细细胞胞壁壁溶溶解解酶酶，是是一一种种专专门门作作用用于于微生物细胞壁的水解酶微生物细胞壁的水解酶 溶菌酶的种类溶菌酶的种类 A.鸡蛋清溶菌酶鸡蛋清溶菌酶 相相对对分分子子质质量量为为14307，等等电电点点为为11.1，最最适适溶溶菌菌温温度度为为50，最最适适pH为为7.0，一一级级结结构构由由129个个氨氨基基酸酸组组成成，其其高高级级结结构构的的稳稳定定性性由由4个个二二硫硫键、氢键和疏水键来维持键、氢键和疏水键来维持。（2）溶菌酶（）溶菌酶（lysozyme）43B.人和哺乳动物溶菌酶人和哺乳动物溶菌酶 人和哺乳动物溶菌酶由人和哺乳动物溶菌酶由 130个氨基酸组成个氨基酸组成 一一级级结结构构中中的的氨氨基基酸酸排排列列顺顺序序与与鸡鸡蛋蛋清清溶溶菌酶的差异较大菌酶的差异较大 高级结构也存在四个二硫键高级结构也存在四个二硫键 人溶菌酶的溶菌活性比鸡蛋清溶菌酶高人溶菌酶的溶菌活性比鸡蛋清溶菌酶高3倍倍 44C.植物溶菌酶植物溶菌酶 植植物物溶溶菌菌酶酶对对小小球球菌菌的的溶溶菌菌活活性性较较鸡鸡蛋蛋清清溶溶菌菌酶酶低低，但但对对胶胶状状甲甲壳壳质质的的分分解解活活性则为鸡蛋清溶菌酶的性则为鸡蛋清溶菌酶的10倍左右。倍左右。45D.微生物溶菌酶微生物溶菌酶u 内内-N-乙乙酰酰己己糖糖胺胺酶酶：其其作作用用是是分分解解构构成成细菌细胞壁骨架的多糖细菌细胞壁骨架的多糖u 酰酰胺胺酶酶：其其作作用用是是切切断断连连接接多多糖糖和和氨氨基基酸之间的酰胺键酸之间的酰胺键u 内内-肽酶和蛋白酶：肽酶和蛋白酶：作用与酰胺酶相似作用与酰胺酶相似46u-1，3葡葡聚聚糖糖酶酶、-1，6-葡葡聚聚糖糖酶酶、甘甘露糖酶露糖酶：其作用是分解细胞壁：其作用是分解细胞壁u磷磷酸酸甘甘露露糖糖酶酶：与与-1，3葡葡聚聚糖糖酶酶、-1，6-葡葡聚聚糖糖酶酶和和甘甘露露糖糖酶酶共共同同作作用用，分分解解细胞原生质细胞原生质u壳壳多多糖糖酶酶：与与葡葡聚聚糖糖酶酶共共同同作作用用，分分解解霉菌和酵母菌霉菌和酵母菌u脱脱乙乙酰酰壳壳多多糖糖酶酶：主主要要作作用用是是分分解解毛毛霉霉和根霉和根霉 47溶菌酶提取分离的方法溶菌酶提取分离的方法 原料一般都用蛋清或蛋壳原料一般都用蛋清或蛋壳 提提取取分分离离的的方方法法有有亲亲和和色色谱谱法法、离离子子交交换换法法、沉淀法、沉淀与凝胶色谱结合法等沉淀法、沉淀与凝胶色谱结合法等 溶菌酶的作用机理溶菌酶的作用机理 溶溶菌菌酶酶能能选选择择性性地地分分解解微微生生物物细细胞胞壁壁，主主要要是分解细胞壁中的肽聚糖是分解细胞壁中的肽聚糖48 G+菌细胞壁化学组成以肽聚糖菌细胞壁化学组成以肽聚糖(peptidoglycan)为主。这是原核微生物所特有的成份，为主。这是原核微生物所特有的成份，厚约厚约2080nm占细胞壁物质总量的占细胞壁物质总量的40-90%。双糖单位中的双糖单位中的-1,4-糖苷键很容易被糖苷键很容易被溶菌酶溶菌酶(lysozyme)所水解，从而引起所水解，从而引起细菌因肽聚糖细胞壁的细菌因肽聚糖细胞壁的“散架散架”而死亡。而死亡。青霉素青霉素作用于作用于肽聚糖肽桥的联肽聚糖肽桥的联结，即抑制肽聚结，即抑制肽聚糖的合成，故仅糖的合成，故仅对生长着的菌有对生长着的菌有效，主要是效，主要是G G+菌。菌。49 溶菌酶在食品中的应用溶菌酶在食品中的应用l 奶粉：有利于婴儿肠道菌群的正常化奶粉：有利于婴儿肠道菌群的正常化 l 奶奶酪酪：防防止止中中后后期期奶奶酪酪的的后后期期起起泡泡、风风味味变变差，具有抑菌作用，不至引起酪酸发酵差，具有抑菌作用，不至引起酪酸发酵l 日日本本清清酒酒：代代替替水水杨杨酸酸用用于于防防腐腐，加加入入量量为为l5mg/kg50l 肉制品肉制品、水果、水产品、面制品：防腐保鲜、水果、水产品、面制品：防腐保鲜 l 酵酵母母：经经溶溶菌菌酶酶处处理理后后，在在培培养养过过程程中中氮氮核核蛋蛋白白质的释放量增加，提高了酵母蛋白利用率质的释放量增加，提高了酵母蛋白利用率 l 壳聚糖：降解为低分子量壳聚糖：降解为低分子量 单单独独使使用用溶溶菌菌酶酶作作为为防防腐腐保保鲜鲜剂剂使使用用有有一一定定的的局局限限性性，需需要要添添加加其其他他的的成成分分来来促促进进防防腐腐效效果果。在在实际应用时，常与甘氨酸联用实际应用时，常与甘氨酸联用 51乳乳酸酸乳乳球球菌菌素素（Nisin）又又叫叫乳乳酸酸链链球球菌菌素素、乳乳链链菌菌肽肽、乳乳球球菌菌肽肽，乳乳酸酸链链球球菌菌素素是是某某些些乳乳酸酸乳乳球球菌菌在在代代谢谢过过程程中中合合成成和和分分泌泌的的具有很强杀菌作用的小分子肽。具有很强杀菌作用的小分子肽。Nisin的分子结构的分子结构 Nisin是是一一种种含含有有34个个氨氨基基酸酸的的多多肽肽，N端端为为异异亮亮氨氨酸酸，C末末端端为为赖赖氨氨酸酸，分分子子质质量为量为3510Da 3.微生物源生物保鲜剂52 单体中含有单体中含有5种异常氨基酸：种异常氨基酸：氨氨基基丁丁酸酸（ABA）、脱脱氢氢丙丙氨氨酸酸（DHA）、-甲甲基基脱脱氢氢丙丙氨氨酸酸（DHB）、羊羊毛毛硫硫氨氨酸酸（ALA-S-ALA）、-甲甲基基羊羊毛毛硫硫氨氨酸酸（ALA-S-ABA），通通过硫醚键形成过硫醚键形成5个环个环 53 Nisin活活性性分分子子常常为为二二聚聚体体或或四四聚聚体体。二二聚聚体体分子量为分子量为7000，四聚体分子量为，四聚体分子量为14000 已已发发现现了了6种种类类型型的的Nisin，分分别别是是A、B、C、D、E和和Z 天天然然状状态态下下的的Nisin主主要要有有NisinA和和NisinZ两两种种形形式式。它它们们之之间间的的差差别别在在于于第第27位位的的氨氨基基酸酸不不同，同，NisinA为组氨酸，为组氨酸，NisinZ为天冬氨酸为天冬氨酸54Nisin的溶解性与稳定性的溶解性与稳定性 Nisin的的溶溶解解度度主主要要取取决决于于溶溶液液的的pH值值，在在pH值值较较低低的的情情况况下下，溶溶解解性性较较好好。在在中中性性和和碱碱性性条件下几乎不溶解条件下几乎不溶解 Nisin的的稳稳定定性性主主要要取取决决于于温温度度、pH值值、基基质等因素。质等因素。55Nisin的抑菌机理的抑菌机理 A.在在一一定定的的膜膜电电位位下下，疏疏水水性性的的、带带正正电电荷荷的的Nisin可可吸吸附附于于敏敏感感菌菌的的细细胞胞膜膜上上，并并通通过过其其C末端的作用侵入膜内而形成通道末端的作用侵入膜内而形成通道 B.Nisin属属于于孔孔道道形形成成蛋蛋白白，由由于于其其分分子子特特殊殊的的三三级级结结构构，可可允允许许分分子子质质量量小小于于0.5 kDa的的亲亲水水分分子子通通过过，从从而而导导致致K+从从胞胞浆浆中中流流出出，细细胞胞膜膜去去极极化化及及ATP泄泄漏漏，细细胞胞外外水水分分子子流流入入，造造成成细细胞胞内外能差消失，细胞自溶而死亡内外能差消失，细胞自溶而死亡 56 Nisin主主要要杀杀灭灭或或抑抑制制G+菌菌及及其其芽芽孢孢，而而对对G-菌基本无影响菌基本无影响 对对于于某某些些G-菌菌，如如将将Nisin与与冷冷冻冻、加加热热、调调节节pH和和EDTA处处理理等等结结合合起起来来，可可以以被被杀杀死或被抑制死或被抑制 pH、Mg2+浓浓度度、乳乳酸酸浓浓度度、氮氮源源种种类类等等均均可可影影响响Nisin对对细细胞胞膜膜的的吸吸附附作作用用，从从而而影响影响Nisin的抑菌作用的抑菌作用 57Nisin在食品中的应用在食品中的应用 乳制品：延长保存期，缩短杀菌时间乳制品：延长保存期，缩短杀菌时间 肉肉类类食食品品：代代替替部部分分硝硝酸酸盐盐和和亚亚硝硝酸酸盐盐，抑抑制制肉肉毒毒梭梭状状芽芽孢孢杆杆菌菌产产生生肉肉毒毒素素，还还可可以以降降低低亚亚硝硝胺对人体的危害胺对人体的危害 啤啤酒酒、果果酒酒、烈烈性性乙乙醇醇等等酒酒精精饮饮料料：抑抑制制G+菌菌 58食品保藏学课程食品保藏学课程食品保藏学课程食品保藏学课程101010.4 10.4 抗冻蛋白保鲜技术10-59抗冻蛋白抗冻蛋白 抗抗冻冻蛋蛋白白（antifreeze protein，AFP）是是一一类类能能够够抑抑制制冰冰晶晶生生长长，能能以以非非依依数数形形式式降降低低水水溶溶液液的冰点，但不影响其熔点的特殊蛋白质。的冰点，但不影响其熔点的特殊蛋白质。荧光抗冻蛋白荧光抗冻蛋白装饰的冰晶体装饰的冰晶体60（1）热滞活性）热滞活性 抗抗冻冻蛋蛋白白能能特特异异地地吸吸附附于于冰冰晶晶表表面面，阻阻止止冰冰晶晶生生长长，非非依依数数性性降降低低溶溶液液冰冰点点，但但不不影影响响其其熔熔点点，导导致致熔熔点点与与冰冰点点之之间间出出现现差差异异。冰冰点点和和熔熔点点的的差差值值称称为为热热滞滞值值，这这一一现现象象称称为为抗抗冻冻蛋蛋白白的的热热滞活性（滞活性（THA）。）。1.抗冻蛋白的特性抗冻蛋白的特性61 影响热滞活性的因素影响热滞活性的因素 抗冻蛋白的浓度：越高，热滞活性越大抗冻蛋白的浓度：越高，热滞活性越大 分分子子量量：高高分分子子量量的的糖糖肽肽比比低低分分子子量量的的糖糖肽肽热热滞活性更强滞活性更强 小小分分子子量量溶溶质质：如如柠柠檬檬酸酸盐盐、甘甘油油和和山山梨梨醇醇能能显著阻止冰核的形成，提高抗冻蛋白的热滞活性显著阻止冰核的形成，提高抗冻蛋白的热滞活性 来来源源：鱼鱼类类的的热热滞滞值值为为0.71.5，植植物物为为0.20.5，昆虫为，昆虫为510。62（2）改变冰晶的生长方式）改变冰晶的生长方式 在在纯纯水水中中，冰冰晶晶通通常常沿沿着着平平行行于于基基面面的的方方向向（a轴轴）伸伸展展，而而在在晶晶格格表表面面方方向向（c轴轴）伸伸展展很很少少 抗抗冻冻蛋蛋白白分分子子与与冰冰晶晶表表面面相相互互作作用用导导致致水水分分子子在在晶晶格格表表面面外外层层的的排排列列顺顺序序发发生生改改变变，冰冰核核会会变变得得沿沿着着c轴轴以以骨骨针针形形、纤纤维维状状生生长长，形形成成对对称称的双六面体金字塔形冰晶的双六面体金字塔形冰晶 63（3）抑制冰晶的重结晶）抑制冰晶的重结晶 重重结结晶晶是是指指环环境境温温度度在在冰冰点点以以下下较较高高温温度度波波动动时时，冰冰晶晶的的大大小小将将发发生生变变化化，通通常大冰晶越来越大，小冰晶越来越小常大冰晶越来越大，小冰晶越来越小 抗抗冻冻蛋蛋白白可可以以阻阻止止冰冰晶晶的的重重结结晶晶，所所形形成成的的晶晶粒粒体体积积小小而而且且比比较较均均匀匀，防防止止组组织因冰晶增大而产生机械性损伤织因冰晶增大而产生机械性损伤 64（1）鱼类中的抗冻蛋白及其结构）鱼类中的抗冻蛋白及其结构 抗冻糖蛋白（抗冻糖蛋白（AFGP）主主要要由由3肽肽糖糖单单位位-Ala-Ala-Thr（双双糖糖基）基）-以不同重复度串联而成以不同重复度串联而成 分子质量一般在分子质量一般在2.634kDa之间之间 糖糖基基是是抗抗冻冻活活性性形形成成的的主主要要基基团团，且且活活性性与与分分子子质质量量有有关关，分分子子质质量量大大，一一般般活活性性也高。也高。2.抗冻蛋白的类型及其结构抗冻蛋白的类型及其结构65型抗冻蛋白（型抗冻蛋白（AFP-）由由11个个氨氨基基酸酸串串联联而而成成的的-螺螺旋旋单单体体结结构构，富富含含丙丙氨氨酸酸（占占总总氨氨基基酸酸的的60%以以上上），且且部部分螺旋具有双嗜性分螺旋具有双嗜性 冬冬鲽鲽产产生生的的AFP-包包括括两两种种亚亚型型，即即肝肝脏脏型和皮肤型，皮肤型的活性是肝脏型的型和皮肤型，皮肤型的活性是肝脏型的1/266型抗冻蛋白（型抗冻蛋白（AFP-）与与C型型凝凝集集素素同同源源，有有2个个-螺螺旋旋、2个个-折折叠叠和和大量无规则结构大量无规则结构 日日本本胡胡瓜瓜鱼鱼中中的的AFP-的的N端端的的氨氨基基酸酸序序列列与与鲱鲱鱼鱼有有75%的的同同源源性性且且核核苷苷酸酸顺顺序序85%相相同同，分分子子质质量量为为16.7kDa，结结构构上上含含有有至至少少一一个个Ca2+结结合合结结构构域域，但去除但去除Ca2+并未使它的活性完全丧失并未使它的活性完全丧失 胡瓜鱼胡瓜鱼67III型抗冻蛋白（型抗冻蛋白（AFP-III）主主要要存存在在于于绵绵鳚鳚亚亚科科鱼鱼类类中中，是是一一种种7kDa的的球球状蛋白状蛋白 二级结构主要由二级结构主要由9个个-折叠组成折叠组成 三三级级结结构构由由3个个-折折叠叠反反向向排排列列成成川川字字形形，两两个个川川字字形形结结构构互互相相垂垂直直排排列列成成三三级级结结构构的的主主体体部部分分，其余其余-折叠则处于连接位置上折叠则处于连接位置上 68型抗冻蛋白（型抗冻蛋白（AFP-）存在于多棘床杜父鱼存在于多棘床杜父鱼 108个氨基酸残基，其中个氨基酸残基，其中Glu的含量高达的含量高达17%和膜载脂蛋白具有和膜载脂蛋白具有22%的同源性的同源性 有有较较高高的的-螺螺旋旋结结构构，其其中中4个个-螺螺旋旋反反向向平平行排列，疏水基团向内，亲水基团向外行排列，疏水基团向内，亲水基团向外 杜父鱼杜父鱼69Hyperactive-AFP 从冬鲽中分离出从冬鲽中分离出 分分子子量量大大于于来来源源于于同同一一生生物物中中的的AFP-，活性远远高于后者活性远远高于后者 70 昆昆虫虫抗抗冻冻蛋蛋白白结结构构与与鱼鱼类类的的不不同同，在在沿沿着着抗抗冻冻蛋蛋白白折折叠叠的的一一侧侧有有两两行行苏苏氨氨酸酸残残基基，能能够够与与冰冰晶晶表表面面的的棱棱柱柱和和基面很好的匹配结合基面很好的匹配结合 含有比鱼类更多的亲水性氨基酸含有比鱼类更多的亲水性氨基酸（2）昆虫中的抗冻蛋白）昆虫中的抗冻蛋白71甲虫抗冻蛋白甲虫抗冻蛋白 甲甲虫虫抗抗冻冻蛋蛋白白为为8.4 kDa的的右右手手-螺螺旋旋，即即螺螺旋旋本本身身是是-片片层层结结构构，每每一一圈圈由由12个个氨氨基基酸酸组组成成，共共7个螺周个螺周 富含富含Thr和和Cys，8个二硫键分布在螺旋内侧个二硫键分布在螺旋内侧 热滞活性比鱼的高得多，二聚体的活性更高热滞活性比鱼的高得多，二聚体的活性更高甲虫甲虫72云杉蚜虫抗冻蛋白云杉蚜虫抗冻蛋白 分分子子质质量量为为9.0 kDa左左右右，呈呈左左手手-螺螺旋旋，每每螺螺圈圈呈呈三三角角形形，包包括括15个个氨氨基基酸酸残残基基，Thr-X-Thr模模体体重重复复出出现现在在每每一一螺螺圈圈当中，三角形的边是当中，三角形的边是-折叠片层折叠片层 热滞活性，为鱼的热滞活性的热滞活性，为鱼的热滞活性的34倍倍 云云杉杉蚜蚜虫虫抗抗冻冻蛋蛋白白的的同同型型中中有有一一种种分分子子质质量量为为12kDa的的蛋蛋白白质质的的热热滞滞活活性性比比鱼鱼的高出的高出10100倍倍 73毛虫抗冻蛋白毛虫抗冻蛋白 DAFP-1和和DAFP-2两类研究得较清楚两类研究得较清楚 分分子子质质量量约约为为8.7kDa，分分别别含含83和和84个个氨氨基基酸残基酸残基 组组成成7个个含含12个个或或13个个氨氨基基酸酸残残基基的的重重复复单单元元。每每1个个重重复复单单元元中中第第1个个与与第第7个个半半胱胱氨氨酸酸都都形成二硫键，共形成二硫键，共8对二硫键对二硫键 74 有有6种种来来源源于于南南极极洲洲的的细细菌菌可可以以产产生生抗抗冻冻蛋蛋白白，其其中中热热滞滞活活性性最最高高的的一一种种抗抗冻冻蛋蛋白白是是由由82号号菌菌株株（Mdraxella sp.）产产生生的的一一类类脂脂蛋蛋白白，N端端氨氨基基酸酸顺顺序序与与该该菌菌的的外外膜膜蛋蛋白白有有很很高高的相似性。的相似性。（3）细菌中的抗冻蛋白）细菌中的抗冻蛋白75冬黑麦中的抗冻蛋白冬黑麦中的抗冻蛋白 包包括括7种种类类型型，分分子子质质量量在在1136kDa，且且具具有有相相似似的的氨氨基基酸酸组组成成，均均富富含含Asp/Asn、Glu/Gln、Ser、Thr、Gly及及Ala，均均缺缺少少His，Cys含量达含量达5%以上以上（4 4）植物中的抗冻蛋白）植物中的抗冻蛋白76千年不烂心的冬季枝条中的抗冻糖蛋白千年不烂心的冬季枝条中的抗冻糖蛋白 分子质量为分子质量为67 kDa 富含甘氨酸残基（含量达富含甘氨酸残基（含量达23.7%）半乳糖是其抗冻活性的关键组成部分半乳糖是其抗冻活性的关键组成部分 77沙冬青叶片中的抗冻蛋白沙冬青叶片中的抗冻蛋白 抗抗冻冻糖糖蛋蛋白白：分分子子质质量量为为40kDa，热热滞滞活活性性为为0.9（20mg/mL），与与植植物物凝凝集集素素具具有有同同源源性性 3种种抗抗冻冻蛋蛋白白：分分子子质质量量67kDa，热热滞滞活活性性0.46（8mg/mL）；分分子子质质量量21kDa，热热滞滞活活性性0.46（8mg/mL)；分分子子质质量量39.8kDa，热热滞滞活活性性0.45（10mg/mL）78胡萝卜中的抗冻蛋白胡萝卜中的抗冻蛋白 分分 子子 质质 量量 为为 36kDa，热热 滞滞 活活 性性 为为0.35（1mg/mL)热热滞滞活活性性比比鱼鱼类类型型抗抗冻冻蛋蛋白白的的热热滞滞活性高活性高 去掉糖基不影响其抑制重结晶的活性去掉糖基不影响其抑制重结晶的活性 79桃树树皮中的抗冻蛋白桃树树皮中的抗冻蛋白 是一种脱水素蛋白是一种脱水素蛋白PCA60 由由472个个氨氨基基酸酸组组成成，富富含含赖赖氨氨酸酸、甘甘氨酸，分子质量为氨酸，分子质量为50kDa 热热滞滞活活性性为为0.06，具具有有较较强强的的修修饰饰冰晶的能力冰晶的能力 80黑麦草中的抗冻蛋白黑麦草中的抗冻蛋白 由由 118个个 氨氨 基基 酸酸 组组 成成，分分 子子 质质 量量 为为11.77kDa，100时仍稳定存在时仍稳定存在 热热滞滞效效应应较较低低，但但对对冰冰晶晶重重结结晶晶抑抑制制效效应是鱼类应是鱼类型抗冻蛋白的型抗冻蛋白的200倍倍 黑麦草黑麦草81珠芽蓼叶片中的抗冻蛋白珠芽蓼叶片中的抗冻蛋白 热滞活性为热滞活性为0.3（7.8mg/mL）分分子子质质量量在在15.272.3kDa范范围围内内的的7条条多多肽肽，且均为糖蛋白且均为糖蛋白 其其中中分分子子质质量量为为72.3kDa的的糖糖蛋蛋白白是是迄迄今今为为止在动植物中得到的分子量最大的抗冻蛋白止在动植物中得到的分子量最大的抗冻蛋白 珠芽蓼珠芽蓼82沙冬青中的抗冻蛋白沙冬青中的抗冻蛋白 分子质量约为分子质量约为28kDa 热热滞滞活活性性为为0.15（10mg/mL），能能够调节冰晶的生长够调节冰晶的生长 沙冬青沙冬青83植物抗冻蛋白的特点：植物抗冻蛋白的特点：结结构构多多样样化化：没没有有相相似似的的氨氨基基酸酸序序列列和和共共同同的的冰冰晶结合单元晶结合单元 具具有有多多重重功功能能：具具有有抗抗冻冻活活性性，又又有有酶酶、抗抗菌菌、抗虫和抗旱等活性抗虫和抗旱等活性热热滞滞活活性性一一般般都都大大大大低低于于鱼鱼类类和和昆昆虫虫抗抗冻冻蛋蛋白白的的热热滞滞活活性性，但但有有些些植植物物抗抗冻冻蛋蛋白白的的冰冰晶晶重重结结晶晶抑抑制制效应明显优于鱼类和昆虫抗冻蛋白效应明显优于鱼类和昆虫抗冻蛋白 除除低低温温以以外外，其其他他因因子子如如干干旱旱、外外源源乙乙烯烯、脱脱落落酸等也可诱导植物抗冻蛋白的产生酸等也可诱导植物抗冻蛋白的产生84（1）“偶极子偶极子-偶极子偶极子”假说模型假