[发明专利]生物防腐剂枯草芽孢杆菌素及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及肉、香肠、鱼及其制品保存用的防腐剂。特别是涉及用细菌代谢物提取细菌素类的防腐剂技术领域。

背景技术

随着食品工业的发展，传统防腐方法已不能满足其防腐需要，人们对食品防腐方法提出了更高的要求，要求操作更简单，保质期更长，防腐成本更低。基于此，化学产品用于食品防腐的做法开始流行。早期的化学防腐主要有甲醛、硝酸盐类等高毒产品，以后又研究出苯甲酸、苯甲酸钠、脱氢醋酸纳、双乙酸钠等数十种各类化学合成的食品防腐剂。随着科学技术的进步，人们逐步发现化学合成食品防腐剂的存在对人体健康的巨大威胁。近年来，随着人们生活和消费水平的提高，人们对食品的安全水平提出了更高的要求，食品加工企业为了顺应市场的变化，其产品也越来越向“绿色”和“天然”等方向转变，因此，天然、安全的功能性食品防腐剂的研究开发就成为必要。

肉制品以其营养丰富、风味独特而广泛受到人们的喜爱，但同时它也是各种微生物滋长的良好场所。随着人们饮食结构的改善，消费能力的加强对肉食的需求日渐增大，这就要求肉制品生产厂家在不断提高质量产量，增加品种的基础上，保证产品具有足够的保质期。目前食品行业对于鱼、肉等制品多采用传统的低温、低pH值、低Aw、化学贮藏等方法，虽然使得食品的保质期得到延长，但也存在着一些不足，如物理方法中的低温，消耗大量的能源的同时也增加了生产成本；化学方法贮藏效果显著，但也给食品安全带来了威胁，虽然现有的防腐剂向着低毒方向研究发展，却不能杜绝毒副作用。世界各国都一直致力于寻找广谱、安全、高效的食品防腐剂。至此，绿色防腐剂应运而生，从来源分主要有植物来源、动物来源、微生物来源三种。动植物来源的防腐剂，如甲壳素、壳聚糖、蒜氨酸、肉桂等生产周期长，成本较高。而微生物来源的防腐剂，主要是一些有机酸、多肽或前体肽。目前已被批准并在全球广泛应用的微生物防腐剂有乳酸链球菌肽、曲酸和纳他霉素，但它们对高温，极端环境的适应能力较差，并且只能对特定的菌种产生抑制作用，抑菌范围小，需要联合使用以达到理想的防腐效果。

细菌素是某些细菌在代谢过程中通过核糖体合成机制产生的一类具有抑菌活性的多肽或前体多肽，抑菌范围不局限于同源细菌，产生菌对其细菌素有自身免疫性。细菌素以生产菌而命名，如大肠杆菌产生的细菌素称大肠菌素，乳酸菌产生的称为乳酸链球菌素(乳链菌肽，Nisin)，绿脓杆菌产生的称绿脓菌素。

在芽孢杆菌细菌素中，枯草菌素(subtilin)[JohannW.G.-U.，Marie-Curie_Str..Bacillus subtilisantibiotics：structures，syntheses andspeci ficfunctions[J]..Molecular Microbiology，2005，56(4)：845～857]最早被Jansen，E.Petal.于1944年发现，它是由B.subtilisATCC 6633产生的一种羊毛硫抗生素，在生化、遗传特征以及作用方式上与nisin相似。在酸性条件下稳定，遇碱易分解，自然界中以双亲性的阳离子存在。它能抑制许多革兰氏阳性细菌。对胃蛋白酶和胰蛋白酶敏感，耐热性强，经121℃30～60min处理仍未失活。枯草菌素通过核糖体合成，包括34aa，形成的具有5个环状结构的的小肽，它是由一个54aa的前体脱去20aa的引导肽释放而来[别小妹，陆兆新，吕凤霞等.Bacillus subtilis fmbR抗菌物质的分离和鉴定[J].中国农业科学.2006，39(11)：2327~2334]。生产比nisin容易，可以用淀粉作为营养源，有很强的抗不良环境的能力，因此在食品上具有较好的应用前景，但在国内尚无生产，也无使用及相关规定。对枯草杆菌素的生物合成途径、结构与功能的研究表明大多数枯草杆菌素为多肽类物质，部分为具有特殊结构的蛋白类物质如结合有多糖、磷脂的蛋白[Norimasa T.，Susumu O.，Makoto U.，et al.Bacilysocin，a Novel phospholipidsantibiotic produced by Bacillus subtilis 168[J].Antimicrobial Agents and chemotherapy，2002，46(2)：315～320]。