天然抑菌剂研究进展

1、天然抑菌剂研究进展，沈群62737524，1。来自微生物的天然防腐剂。来自动物的天然防腐剂。来自植物的天然食品防腐剂。来自微生物的天然防腐剂。细菌1946年，格雷西亚发现了一种类似于噬菌体的物质，但在研究大肠杆菌V株的抑制作用时，它不能自主复制。已经发现了几十种细菌素。细菌素是一些细菌在代谢过程中通过核糖体合成而产生的一种蛋白质或多肽。其抑菌范围不限于同源细菌，且产生细菌对其细菌素具有自身免疫。名称：细菌素以生产细菌命名。例如，大肠杆菌产生的细菌素被称为大肠杆菌素，绿脓杆菌被称为绿脓菌素。细菌素的分类：根据其化学结构、稳定性和分子量，可分为四类。第一类被定义为羊毛硫抗生素(Lantibioti

2、cs)，是一种小分子修饰肽，含有1950多个氨基酸分子，分子活性位点包括羊毛硫氨酸等氨基酸。-甲基羊毛硫氨酸、脱氢丁酸和脱氢丙氨酸。第二类是分子量小于10KDa的小分子热稳定肽(SHSP)，具有疏水性和膜活性，其结构特征如下：N端信号肽序列长度为1821个氨基酸，前导肽链以甲硫氨酸开始，通常跟随赖氨酸；活性细菌素通常是位于氮末端1位的赖氨酸或精氨酸；第三类是热敏性大分子蛋白质，其分子量一般大于10KDa，通常在100或更低温度下30秒内失活，其抗菌谱较窄。第四类是除蛋白质外还含有碳水化合物或脂类的复合高分子复合物。这种细菌素尚未纯化。第二、第三和第四类细菌素通常被称为非羊毛硫抗生素，因为它们不

3、含羊毛硫抗生素氨基酸。细菌素和抗生素的区别在于细菌素通常由核糖体合成，是真正的蛋白质。大多数细菌素只伤害密切相关的细菌，且无毒性、副作用、残留、耐药性和环境污染。抗生素将初级代谢物转化为结构性次级代谢物，如杆菌肽S等。并通过酶促反应将氨基酸转化为复杂的化合物。抗生素必须是化学合成的，基因操作的复杂性是由相关基因数量的增加引起的。细菌素通常由革兰氏阳性菌产生，并能抑制其他革兰氏阳性菌，如乳球菌、葡萄球菌、李斯特菌等。但对大多数革兰氏阴性菌和真菌没有抑制作用。细菌素的作用机制，美沙西丁抑制肽聚糖前体的合成；乳酸链球菌素主要抑制细胞壁中肽聚糖的合成，从而阻碍细胞壁和磷脂的合成，使细胞质溢出。小细菌素

4、主要由肠杆菌科细菌产生。由乳酸菌(包括乳球菌、片球菌、乳杆菌和明串珠菌)产生的细菌素，已发现数十种细菌素。乳酸杆菌可分为两类：线性阳离子肽：乳酸链球菌素、乳球菌肽、乳酸链球菌素和枯草杆菌产生的枯草杆菌素。乳酸链球菌素在线性乳酸菌素中表现最好。小环状电中性肽：由链霉菌菌株产生的肉桂霉素和杜拉霉素。，2.1乳酸链球菌素)，2.1.1乳酸链球菌素历史，罗杰斯等人于1928年首次在美国报道乳酸链球菌的代谢产物能抑制乳酸杆菌的生长；1933年，怀特海等人进一步证明这种抑制作用源于代谢物中的一种多肽；1947年，Matlick等人分离并制备了这种多肽。由于乳酸链球菌在分类上属于血清学N组，故冠以“乳酸链球

5、菌素”，来源于N组抑制物质(即N组抗菌物质)；1951年，美国好施集团和其他公司首次使用乳酸链球菌素作为食品防腐剂，成功地抑制了肉毒杆菌引起的埃门塔尔奶酪的膨胀和腐败。1953年，英国阿普林巴雷特公司生产的第一批商品乳酸链球菌素在英国上市，商品名为乳酸链球菌素。1971年，格罗斯和其他人发现了乳酸链球菌素的整个分子结构。2.1.2理化性质和2.1.2.1结构乳酸链球菌素是一种由乳酸链球菌、嗜热链球菌、乳酸链球菌和化脓性链球菌分泌的多肽抗生素。它由34个氨基酸残基组成，分子量为3510道尔顿。活性分子通常表现为分子量分别为7000和14000道尔顿的二聚体或四聚体。如上所示，多肽的氨基端是异亮氨

6、酸，羧基端是赖氨酸。它含有五种异常氨基酸：脱氢丙氨酸(DHA)；-甲基脱氢丙氨酸(dhb)；氨基丁酸；羊毛蛋氨酸。甲基羊毛硫氨酸；并且具有由五个硫醚键形成的分子内环。2.1.2.2溶解度乳酸链球菌素的溶解度取决于溶剂的酸碱度。当酸碱度为2.5时，溶解度为12；当酸碱度为5.0时，则降至4%。当酸碱度高于7.0时，它几乎不溶解。乳酸链球菌素的最佳溶剂是0.02摩尔/升的盐酸溶液，在添加到食品中之前，应先用0.02摩尔/升的盐酸溶解。21.2.3热稳定性乳酸链球菌素的热稳定性与环境的酸碱度有关。在酸碱度为2.0或更低的酸性环境中，乳酸链球菌素可以在115.61下加热而不丧失其活性。当酸碱度为5.0

7、时，加热后抗菌效果下降40%。当酸碱度为6.8时，下降90%。高温和低酸是乳酸链球菌素失活的主要原因。在食品系统中，由于牛奶、肉汤和其他大分子的保护，乳酸链球菌素的稳定性大大提高。2.1.3抑菌机理和2.1.3.1抑菌范围乳酸链球菌素对许多革兰氏阳性菌(G)有很强的抑制作用，尤其是那些能产生芽孢的细菌。乳制品中的金黄色葡萄球菌和肉毒杆菌；啤酒中的乳酸菌和明串珠菌；嗜热脂肪芽孢杆菌、黑色芽孢杆菌等。罐头食品；李斯特菌。一般来说，400国际单位/毫升(10毫克/千克)乳酸链球菌素足以杀死大多数克细菌。乳酸链球菌素一般不能杀死细菌孢子，但孢子对乳酸链球菌素敏感，在萌发和膨胀时被杀死。21.3.2乳酸

8、链球菌素的抗菌机制目前尚不完全清楚。机理1:乳酸链球菌素的作用机理类似于阳离子表面活性剂，其作用部位是详细的膜。乳酸链球菌素首先被细菌吸收，导致质膜去极化，细胞内钾迅速流失，细胞呼吸受阻，三磷酸腺苷渗漏，膜内外质子动力电位(pmf)消失。流出细胞的三磷酸腺苷占细胞内三磷酸腺苷减少的20%，这表明乳酸链球菌素也能引起细胞内三磷酸腺苷的降解(如水解)。机理2:温考斯克(1994)和其他人认为乳酸链球菌素以细胞膜穿孔的形式而不是表面活性剂的形式起作用。机理3:然而，经过卡特等人的乳酸链球菌素处理后，细胞内容物泄漏出来，这是2.1.4安全的，并且天然存在于人们每天吃的牛奶中。它是一种多肽物质，食用后在

9、消化道内被-胰蛋白酶迅速消化成氨基酸。2.1.5乳酸链球菌素的应用1乳酸链球菌素在乳制品中的应用许多制造商都在酸奶中应用乳酸链球菌素。在罐头产品中的应用。其他肉制品：乳酸链球菌素可以部分替代亚硝酸盐，有效防止肉毒杆菌毒素的形成；饮料：乳酸链球菌素可与酵母一起生产啤酒、果酒、酒精饮料和工业酒精，防止杂菌污染；乳酸链球菌素还可用于奶油、巧克力、有机酸、多糖、氨基酸和维生素的发酵工业，以减少G菌的污染。酵母和一些丝状真菌一样，自然界中有一种杀手酵母，它在生长和繁殖过程中能在体外分泌毒素蛋白产毒素，杀死同一科和亲缘的酵母。酿酒酵母的K1毒素，其具有两个亚单位，并且被糖基化肽分离。其杀菌作用机理的主要原

10、因是细胞质膜的离子渗漏。一些酵母菌株(裂殖酵母和假丝酵母)可以通过富集培养产生蛋白质，对一些细菌有明显的抑制作用。(3)食用(药用)菌和竹荪菌丝对革兰氏阳性菌(乳酸菌、枯草芽孢杆菌)、革兰氏阴性菌(醋酸菌、谷氨酸菌等)有明显的拮抗作用。)，甚至酵母和霉菌。灵芝对大多数细菌和霉菌都有一定的抑菌作用。从平菇中分离出的平菇对革兰氏阳性菌、阴性菌、分枝杆菌和噬菌体具有广谱抗菌活性。蜜环菌中的亮菌甲素和亮菌乙素、曲霉素和马勃素具有抗菌和抗病毒作用。(4)霉菌和放线菌是巨大曲霉中一种小分子量的碱性蛋白，能抑制丝状真菌的生长。红曲发酵液也有抑菌作用。米曲霉发酵产生的曲酸能抑制一些细菌和真菌。由纳他霉素链霉菌

11、产生的纳他霉素是一种多烯烃大环内酯化合物，能有效抑制和杀死霉菌、酵母和丝状真菌，但对细菌和病毒无效。它也是一种被许多国家认可的天然微生物防腐剂。SO1链霉菌产生的几丁质酶对真菌有广谱抑制作用，其抑制机制在于破坏真菌细胞壁(分解细胞壁中的几丁质)，导致细胞内含物溢出，阻止菌丝生长。2.动物来源的天然防腐剂，蛋白质，一种小而简单的蛋白质，存在于鱼类精子细胞中，通常由成熟的雄性鱼蛋白如鲤鱼、小鸭和鱼翅制成。鱼精蛋白是一种白色至浅黄色粉末，具有特殊的味道和良好的热稳定性。是强碱性蛋白质，因此它们的抑菌作用倾向于弱碱性(在pH79时最强)。碱性介质中的最小抑制浓度为70400毫克/毫升。对耐热芽孢杆菌、

12、乳酸菌、金黄色葡萄球菌、革兰氏阴性菌和霉菌、枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、植物乳杆菌、干酪乳杆菌等具有抗菌作用。加热稳定(120分钟和30分钟)，210分钟和90分钟后仍有抗菌能力，因此适合加热。它还与甘氨酸、乙酸钠和酿造醋有协同作用。在牛奶、鸡蛋和布丁中加入0.05%至0.1%的鱼精蛋白。延长鱼糕产品的有效保质期也是有效的。与甘氨酸配合使用，抗菌效果更好，食品保鲜范围更广。主要用于肉类、鱼糜、冷冻面团、大米等需要加热灭菌的中性物质。壳聚糖，脱乙酰甲壳素，是甲壳素的衍生物。一种从蟹壳和虾壳中提取的天然多糖。当浓度为0.4%时，对大肠杆菌、荧光假单胞菌、普通变形杆菌、金

13、黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌具有抗菌活性，可作为廉价高效的天然肉类防腐剂。壳聚糖不溶于水。0.1%或1%壳聚糖醋酸溶液能完全抑制金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌和热带假丝酵母的生长。氨基葡萄糖盐酸盐(GAH) GAH是壳聚糖的衍生物，可以从海洋甲壳类动物的壳中制备，是一种海洋生物制剂。对正常机体无有害影响，可作为食品添加剂用于预防和抗癌，可刺激婴儿肠道双歧杆菌的生长，参与肝、肾的解毒，对人体有重要的生理作用。贝壳提取物对根霉、枯草芽孢杆菌和白色念珠菌有较好的抑制作用，其最低抑制浓度分别为0.0215%、0.043%和0。043%。假单胞菌属。嗜热脂肪芽孢杆菌、大肠杆菌和毛霉对金黄色葡萄球菌、沙门氏菌

14、、副溶血弧菌和肠球菌也有良好的抑制作用。蜂胶是一种不透明的胶状固体，气味芳香，是蜜蜂从植物的花蕾和树干上采集的树脂，与鹦鹉的分泌物和蜂蜡混合而成。本品为黄褐色或灰褐色，味微苦，不溶于水，溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，成分复杂。蜂胶对肠道致病菌和条件致病菌有很强的抗菌能力，尤其是对沙门氏菌和福氏志贺氏菌。5抗菌肽，5.1柞蚕抗菌肽(天蚕抗菌肽)博曼，瑞典科学家，首次从竹荪蛹中诱导分离出天蚕抗菌肽。目前，已从鳞翅目和双翅目昆虫中分离出20多种天蚕素类似物，甚至在猪肠中也发现了类似的杀菌肽。它们能有效杀死革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌，但对真核细胞没有影响。然而，它对一些革兰氏阳性菌没有活性，如金黄色葡萄球

15、菌和芽孢杆菌。其作用机制是通过在细菌细胞膜上形成一个电压依赖性通道来改变细胞膜的通透性，从而使细胞内容物渗漏并杀菌。它含有35-37个氨基酸残基和分子量为4Kda的阳离子多肽。n-端和c-端都有一个螺旋结构，通常是碱性的，带正电荷，亲水的；c端苯甲酰胺，中性或微酸性，不带电荷或带负电荷，疏水。从家蚕中分离出一种新的抗菌肽缩宫素。它对革兰氏阳性菌有很强的抗菌活性。5.2防御素与柞蚕抗菌肽相似，也形成两性分子的螺旋结构，但含有半胱氨酸并在分子内形成二硫键。一种与昆虫中哺乳动物防御素高度同源的类似防御肽被称为昆虫防御素。首次从肉蝇中分离得到，这种抗菌肽也在麻蝇中发现。它被命名为sapecinso防御

16、素，是昆虫中诱导产生的最广泛存在的抗菌肽，见于双翅目、鞘翅目、膜翅目和半翅目。它们仅对革兰氏阳性菌具有抗菌活性，但对革兰氏阴性菌或真核细胞没有影响。能抑制细胞膜上的钙通道，激活钾通道。5.3富含甘氨酸的抗菌多肽，其中一种是分子量大于20Kda的攻击蛋白。从豚草中分离出6种attacin，其中4种为碱性，2种为中性或微酸性。碱性和酸性攻击素的同源性高达80%，攻击素仅对部分革兰氏阴性菌有抗菌作用。5.4富含脯氨酸的抗菌肽蜜蜂血淋巴中有四种富含脯氨酸的抗菌肽。其中3个由18个氨基酸残基组成，称为芹菜素，而另一个抗菌肽abaecin含有34个氨基酸残基，与芹菜素没有明显的同源性。然而，这些分子富含脯氨酸，它们都只对革兰氏阴性菌有