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    1. 和食品

      和食品 · 天然鮮

      天然生物發酵食品添加劑

       

      焙烤食品/熟肉制品/果蔬汁類可用于壽司、飲料、米飯、糕點、面點、醬類、肉制品、罐頭等的防腐保鮮。

       

      新型廣譜殺菌抑菌劑——ε-聚賴氨酸
      ? ? 公司簡介:
      ? ? 樟樹市獅王生物科技有限公司總部坐落于中國藥都——樟樹,是一家以研制、開發、生產、經營天然綠色食品添加劑、醫藥中間體、化肥添加劑以及飼料天然添加劑為主的科技型企業。公司占地66000平方米,建有現代化生產基地,廠區綠草如茵,環境優雅。
      ? ? 產品簡介:
      ? ? ε-聚賴氨酸(ε-poly-L-lysine,簡稱ε-PL)是一種由白色鏈球菌(Streptomyces albulus)發酵生產的含有25~30個L-賴氨酸殘基的同型單體聚合物,由人體必需氨基酸L-賴氨酸的ε-氨基與另一L-賴氨酸的α-羧基形成ε-酰胺鍵連接而成,ε-PL最早是由日本科學家發現的。
      ? ? 食品添加劑使用標準(GB2760-2011)中聚賴氨酸已經是國家規定可添加的安全生物食品添加劑,它比化學性添加劑更安全,抑菌效果更好,在體內代謝為有益于人體的氨基酸。在日本、美國已經普遍使用,中國食品企業也已經開始使用并且逐年增加。由于國家越來越重視食品安全,如何選擇食品添加劑、選擇哪種才讓產品更安全、消費者更滿意,是我們做食品的企業關注的。
      ? ? 1.1 理化性質
      ? ? ε-聚賴氨酸為淡黃色粉末、吸濕性強,略有苦味,是賴氨酸的直鏈狀聚合物。它不受pH值影響,對熱穩定(120℃,20min),能抑制耐熱菌,故加入后可熱處理。與鹽酸、檸檬酸、蘋果酸、甘氨酸和高級脂肪甘油酯等合用有增效作用。分子量在3600—4300之間的ε-聚賴氨酸其抑菌活性最好,當分子量低于1300時,ε-聚賴氨酸失去抑菌活性。由于聚賴氨酸是混合物,所以沒有固定的熔點,250℃以上開始軟化分解。ε-聚賴氨酸溶于水,微溶于乙醇。對其表征進行紅外光譜分析表明:在1680~1640cm -1和1580—1520cm-1有強吸收峰。
      ? ? 1.2 ε-聚賴氨酸的特點
      ? ? ?-聚賴氨酸(ε-PL) 具有廣譜抑菌性,對革蘭氏陽性和陰性菌如枯草桿菌、乳酸菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌等的繁殖有強的抑制作用,對酵母菌和霉菌也有一定的抑制作用。作為防腐劑,ε-PL具有安全性能高、在水中的溶解性極強、熱穩定性好、使用范圍廣等優點,在中性和微酸性環境條件均有較強的抑菌性(表3)。由于對熱穩定,故加入后可熱處理(表4),因此還能抑制一些耐熱性芽孢桿菌等,另外,ε-PL對一些呈蝌蚪狀的非收縮性長尾噬菌體也有抑制作用 。
      表1 ?ε-PL和其它兩種天然防腐劑的比較
      抑菌劑 乳酸鏈球菌素 納他霉素 聚賴氨酸
      抗菌譜 比較窄,只能殺死或抑制G+,對G-和酵母菌無效 窄,只能霉菌和酵母菌有很強的抑制效果,對細菌無效 抗菌譜廣,能有效抑制G+/G-、霉菌和酵母菌等,對其他防腐劑不抑制的G-大腸桿菌、沙門菌的抑制效果很好,并且對一些耐熱性芽孢桿菌和病毒也有一定抑制作用
      熱穩定性 PH2.5時,?115℃高壓滅菌15min不失活性;PH5時,115℃失活40%;PH6.8時,115℃失活90% 能承受短暫高溫(100℃),對紫外線、陽光較為敏感,氧化劑和重金屬會影響其穩定性 可承受一般食品加工過程的熱處理,80℃,熱處理60min不失活性;?100℃,30min不失活性;?120℃,20min不失活性
      使用PH范圍 強酸性環境2-4 4-7 2-9
      溶解性 PH2.5時,溶解度12%;PH5時,溶解度4%在中性和堿性條件下不溶于水 微溶于水、甲醇等,難溶于大部分有機溶劑。常溫下在水中的溶解度為30-100mg/L 易溶于水和鹽酸,不溶于乙醇、乙醚等有機溶劑

       

      從表1可以看出,乳酸鏈球菌素和納他霉素的抑菌譜都較窄,兩者必須配合使用才能達到較好的抑菌效果。而聚賴氨酸在酸性和微酸性環境中對G+、G-、酵母菌、霉菌均有抑菌效果,對其他天然防腐劑不易抑制的G-的大腸桿菌、沙門氏菌抑菌效果非常好(表2),而且其對耐熱性芽孢桿菌和一些病毒也有抑制作用。

       

      表2 ε-PL抑制微生物生長的最小抑菌濃度
      不同類型的微生物 菌  種 MIC?/?mg·L-1 環境pH
      真菌(fungi) Aspergillus?niger?IFO4416??黑曲霉 250 5.6
        Trichophyton?mentagrophytes?IFO7522?須癬毛癬菌 60 5.6
      酵母菌(yeast) Candida?acutus?IFO1912??假絲酵母 6 5.0
        Phaffia?rhodozyma?IFO10129??紅發夫酵母 12 5.0
        Pichia?anomala?IFO0146?異常畢赤酵母 150 5.0
        Pichia??membranaefaciens?IFO0577?膜醭畢氏酵母 <?3 5.0
        Rhodotorula?lactase?IFO1423??紅酵母 25 5.6
        Sporobolomyces?roseus?IFO1037?擲胞酵母 <?3 5.0
        Saccharomyces?cerevisiae??釀酒酵母 50 5.0
        Zygosaccharomyces?rouxii?IFO1130?魯氏結合酵母 150 5.6
      革蘭氏陽性細菌(G+) Geobacillus?stearothermophilus?IFO12550?嗜熱脂肪芽孢桿菌 5 7.0
        Bacillus?coagulans?IFO12583?凝固芽孢桿菌 10 7.0
        Bacillus?subtilis?IAM1069??枯草芽孢桿菌 <?3 7.3
        Clostridium?acetobutylicum?IFO13948?丙酮丁醇桿菌 32 7.1
        Leuconostoc?mesenteroides?IFO3832?腸系膜明串珠菌 50 6.0
        Lactobacillus?brevis?IFO3960?短乳桿菌 10 6.0
        Lactobacillus??plantarum?IFO12519??植物乳桿菌 5 6.0
        Micrococcus?luteus?IFO12708?藤黃微球菌 16 7.0
        Staphylococcus?aureus?IFO13276?金黃色葡萄球菌 12 7.0
        Streptococcus?lactis?IFO12546?乳鏈球菌 100 6.0
      革蘭氏陰性細菌(G-) Raoultella?planticola?IFO3317?植生克雷伯菌 8 7.0
        Campylobacter?jejuni?空腸彎曲菌 100 7.0
        Escherichia?coli?IFO13500?大腸桿菌 50 7.0
        Pseudomonas?aeruginosa?IFO3923?銅綠假單胞菌 3 7.0
        Salmonella?typhymurium?鼠傷寒沙門氏菌 16 7?0
      ? ? 可以看出,ε-PL 具有廣譜抗菌性,其對細菌的最小抑菌濃度(MIC) 均小于100μg/mL ,對真菌其MIC相對要高一些。
      表3 pH 對ε-PL的MIC的影響
      試驗菌種 MIC/?mg·L?-1
        pH?=5.0 pH?=6.0 pH?=7.0 pH?=8.0
      Bacillus?subtilis 3.0 3.0 3.0 3.0
      Bacillus?cereus 25.0 100.0 50.0 12.5
      Escherichia?coli 25.0 25.0 50.0 50.0
      Staphylococcus?aureus 12.5 25.0 12.5 <?6.3
      表4 熱處理對ε- PL的MIC的影響
      熱處理方式 MIC/?mg·L-1
      未處理 50
      80?℃,60?min 50
      100?℃,30?min 50
      120?℃,20?min 50
      *?用大腸桿菌(?E.coli)?進行試驗
      ? ? 因此,聚賴氨酸在抗菌譜和穩定性方面均優于其它兩種防腐劑,而且使用成本低,已經成為新一代的天然抑菌劑。
      抑菌機理
      ? ? ε-PL呈高聚合多價陽離子態,它能破壞微生物的細胞膜結構,引起細胞的物質、能量和信息傳遞中斷,還能與胞內的核糖體結合影響生物大分子的合成,最終導致細胞死亡。
      安全性
      ? ? ε- PL 作為食品的保鮮劑已有將近二十年的時間了, 研究表明,它具有較強的安全性。
      ? ? 經慢性毒性和致癌性聯合試驗表明,每日攝取食物中的ε-PL含量在6500mgk/g,屬于極安全的水平;在20000mg/kg,無明顯的組織病理變化,也觀察不到可能的致癌性。Hiraki等更用非常詳細的毒理試驗證實了ε-PL作為食品保鮮劑的高度安全性。他們用雄性或雌性老鼠進行急性毒性試驗,實驗分兩組,均用ε-PL連續喂養14d,一組喂養量為每日5g/kg(ε-PL質量/老鼠體重),5min后,所有老鼠的情緒只受到輕微的影響,3~6h后恢復正常;而喂養量為每日1125~215g/kg的另一組老鼠,則觀察不到任何毒性反應,兩組老鼠的體重也沒有差別,顯示ε-PL對生長沒有任何影響,急性毒性試驗后進一步觀察很長一段時間,發現所有老鼠的體重均沒有受到影響,主要器官的病理檢查也沒有任何異常。用代謝活力缺陷的鼠傷寒沙門氏菌( Salmonella typhimurium) 等細菌進行回復試驗也表明ε-PL 沒有致突變性。90d喂養慢性毒理試驗表明,每日攝取的食物中ε-PL 含量在10,000μg/ g (相當于895mg ε- PL /kg 雄鼠和995 mg/kg 雌鼠) 以下,屬于極安全的水平。用14C 標志的ε-PL 進行ADME 試驗(動物的吸收性、分布性、代謝性和排泄性試驗) 也表明ε-PL 的安全性。根據美國FDA的標準,ε-PL 作為食品保鮮劑在米飯或壽司中的添加量為5~50μg/g ,以每人每天進食300g 米飯(加有50mg/kg 的ε-PL) ,一個60 kg 體重的人每天進食的ε-PL 量只有15mg ,因此ε-PL 作為食品保鮮劑是極安全的。
      使用范圍
      ? ? ε- PL 具有水溶性好、熱穩定性和pH 使用范圍廣等特點,在各種不同條件下均可使用。
      對食品風味的影響
      ? ? ε-PL 作為食品保鮮劑不影響食品風味,Yu-TingHo 等發現,由于耐熱性好,ε-PL 加入食品中經過高溫消毒能與右旋糖苷發生美拉德反應,且不僅能夠保持抗菌效力,還有很強的乳化特性,甚至食品在pH7 和 1 mol/L NaCl 的環境下,這種乳化特性也不受影響,因此ε-PL 是具有乳化和保鮮雙功能的食品添加劑。
      ε-聚賴氨酸的應用
      1、在食品上的應用
      ? ? ε-PL 最突出的特點在于廣譜抗菌性而可用作食品保鮮劑,從肉類、家禽、海產品到面包、餅干等各種各樣的食品,由于它天然又安全,符合消費者的健康需求。
      ? ? ε- PL 作為一種新型食品防腐劑除了單獨使用外,還可以與其它食品添加劑混合使用, 如氨基乙酸、醋、乙醇、維生素、甘氨酸、十二磺酸硫胺素等, 并且混合使用后可以大大提高ε- PL 的抑菌能力。使用時加入食品或噴淋到食品表面, 均具有顯著抗菌保鮮作用, 能殺死或抑制食品內部或表面致病微生物。如,酒精制劑:以含質量分數50%聚賴氨酸的糊精粉末為基礎原料,添加體積分數30%~70%的酒精的制劑,主要用于各種蛋制品;醋酸制劑:添加體積分數0.5%~5.0%的醋酸,主要用于米飯,色拉等食品;甘油制劑:添加量為體積分數0.01%~5%,主要用于含有動物性蛋白乳蛋白較多的食品;甘氨酸制劑:添加量為質量分數0.01%一10%,和聚賴氨酸復合使用,協同抑菌效果更佳。
      ? ? 1989 年日本在添加劑目錄表中把ε- PL 歸屬于一種天然添加劑,并允許使用。以后韓國也允許作為食品添加劑使用。在美國和歐洲,主要是使用山梨酸作為防腐劑,但自2003 年7 FDA 已正式批準ε- PL 作為天然食品添加劑。
      ? ? 另外,ε-PL還可以作為食品加工企業食品機械及容器較好的清洗殺菌劑。

       

      表2 ?ε-聚賴氨酸在各種食品中的推薦使用量

       

      食品種類 推薦用量
      熟肉制品 香腸 0.25g/kg
      西式火腿 0.25g/kg
      生鮮畜肉 冷鮮肉 殘留量小于0.05g/kg(表面處理)
      冷凍肉 殘留量小于0.05g/kg(表面處理)
      飲料類 飲用純凈水 0.075g/l
      果蔬飲料 0.2g/l
      蛋白類飲料 0.15g/l
      水基調味飲料 0.15g/l
      茶、咖啡、植物飲料 0.2g/l
      海水產品 鮮水產品 殘留量小于0.1g/kg(表面處理)
      冷凍水產品及其制品 殘留量小于0.1g/kg(表面處理)
      預制水產品 0.25g/kg
      熟制水產品 0.25g/kg
      焙烤食品 面包 0.1g/kg
      中式糕點 0.15g/kg
      西式糕點 0.15g/kg
      乳及乳制品 純乳 0.15g/l
      稀奶油 0.2g/kg
      干酪 0.2g/kg

       

      建議用量
      100ppm-500ppm
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