纳他霉素水溶液生物稳定性研究

高玉荣，王雪平，刘 洋

(黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江 大庆 163319)

纳他霉素水溶液生物稳定性研究

高玉荣，王雪平，刘 洋

(黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江 大庆 163319)

为更好地在食品中应用纳他霉素，研究温度、光照、pH值和无机盐对纳他霉素水溶液生物稳定性的影响。结果表明：在不超过100℃时，纳他霉素水溶液具有较强的生物稳定性，但经121℃处理，生物稳定性显著降低，在121℃条件下热处理15min后，抑菌活性残留率为62.15%，处理30min后完全失活。纳他霉素水溶液对紫外照射非常敏感，90min后完全失活；对日光灯照射比较敏感，10d后完全失活。在pH4～8之间，纳他霉素水溶液比较稳定。NaCl、MgSO4和CuSO4对纳他霉素水溶液的生物稳定性影响不显著(P＞0.05)，而FeCl3和MnSO4对其生物稳定性影响显著(P＜0.05)。

纳他霉素；水溶液；生物稳定性；环境条件；无机盐

纳他霉素是一种多烯烃大环内酯类的抗真菌物质[1]。纳他霉素很难被人畜的消化道吸收，目前研究表明它对人畜无致癌、致畸和致敏等有害作用[2]。美国食品药品管理局和我国卫生部分别于1982年和1997年正式批准纳他霉素可在食品中作为安全的生物防腐剂进行应用[3-4]。

在食品中使用纳他霉素，能有效地抑制和杀死霉菌和酵母菌，不仅可以解决由真菌引起的食品腐败问题，还能减少真菌毒素对人类的危害，提高食品的安全性[5]。纳他霉素在食品中的使用剂量低，抑菌效率高。

为了更好地在食品中应用纳他霉素，本实验以抑菌活性残留率为指标，研究食品加工及贮存过程中温度、光照、pH值和无机盐对纳他霉素水溶液生物稳定性的影响，以期为纳他霉素在食品中的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与培养基

葡萄酒酵母为黑龙江八一农垦大学食品学院保藏菌种。

纳他霉素(纯度50%) 上海奇泓生物科技有限公司。

指示菌上层培养基(YEPD)：葡萄糖20g/L、蛋白胨20g/L、酵母粉10g/L、琼脂粉8g/L[6]。

指示菌下层培养基：琼脂15g/L，其余成分同指示菌上层培养基。

1.2 方法

1.2.1 纳他霉素水溶液适宜质量浓度的确定

准确称取纳他霉素样品0.004g(50%纳他霉素纯品)，将其配制成0、10、20、30、40、50、60mg/L的纳他霉素水溶液。测定不同质量浓度纳他霉素水溶液的抑菌圈直径，选择适宜质量浓度的纳他霉素水溶液作为生物稳定性测定的初始质量浓度。

1.2.2 热处理对纳他霉素水溶液生物稳定性的影响

将适宜质量浓度的纳他霉素水溶液分别置于60、80、100℃条件下处理30min和60min，121℃处理15min和30min，以未处理的纳他霉素水溶液为空白对照，测定抑菌活性残留率。

1.2.3 紫外照射对纳他霉素水溶液生物稳定性的影响

吸取适宜质量浓度的纳他霉素水溶液5mL，置于无菌平皿中进行紫外照射处理(25W，30cm)，时间分别为0、15、30、45、60、75、90min，以不处理的样品为空白对照，测定抑菌活性残留率。

1.2.4 日光灯照射对纳他霉素水溶液生物稳定性的影响

吸取适宜质量浓度的纳他霉素水溶液5mL，置于无菌平皿中进行日光灯照射处理(10W，30cm)，时间分别为0、2、4、6、8、1 0 d，以不处理的样品为空白对照，测定抑菌活性残留率。

1.2.5 pH值对纳他霉素水溶液生物稳定性的影响

将适宜质量浓度的纳他霉素水溶液，分别调pH值为2、3、4、5、6、7、8、9、1 0，静置1 h，将pH值调回7，以不处理的样品为空白对照，测定抑菌活性残留率。

1.2.6 无机盐对纳他霉素水溶液生物稳定性的影响

将适宜质量浓度的纳他霉素水溶液，加入无机盐分别配成 0、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30mol/L的 NaCl、FeCl3、MgSO4、MnSO4和 CuSO4溶液，放置1h后，以加入相同体积蒸馏水的纳他霉素水溶液为空白对照，测定抑菌活性残留率。

将指示菌斜面菌体接种于装有YEPD液体培养基的三角瓶中，30℃、120r/min培养18h。将指示菌下层培养基融化后，倒入无菌平皿中，冷却后摆放灭菌的牛津杯。将5mL融化并冷却到45～50℃的上层培养基中加入50μL指示菌培养液混匀，立即倾注于下层培养基上。冷却后拔出牛津杯。在孔中加入50μL样品，30℃恒温培养18～24h，用游标卡尺测量抑菌圈直径[7]。

1.2.8 抑菌活性残留率的计算

式中：r0为未经处理的纳他霉素抑菌圈直径/mm；rx为处理后的纳他霉素抑菌圈直径/mm；7.80为牛津杯的直径/mm。

2 结果与分析

2.1 纳他霉素水溶液适宜质量浓度的确定

资料报道纳他霉素在水溶液中的溶解度为3 0～100mg/L[8]，为了选择适宜的质量浓度来进行纳他霉素生物稳定性的研究，在0～60mg/L的范围内检测了不同质量浓度纳他霉素水溶液的抑菌圈直径，结果见表1。

表1 不同质量浓度纳他霉素水溶液的抑菌圈直径Table 1 Inhibition effect of natamycin solution with various concentrations on bacteria

由表1可以看出，当纳他霉素水溶液的质量浓度为60mg/L时，抑菌圈直径为22.71mm。抑菌圈清晰且大小适中，因此选择60mg/L的纳他霉素水溶液作为研究纳他霉素水溶液生物稳定性的起始质量浓度。

2.2 热处理对纳他霉素水溶液生物稳定性的影响

图1 热处理对纳他霉素水溶液生物稳定性的影响Fig.1 Effect of heating treatment on biological stability of natamycin solution

由图1可以看出，纳他霉素水溶液经60℃和80℃热处理30min和60min后，抑菌活性没有损失(抑菌活性残留率为100%)；经100℃处理30min后，抑菌活性没有损失，100℃处理60min后，抑菌活性残留率为94.07%。121℃处理15min后，抑菌活性残留率为62.15%，但处理30min后，抑菌活性残留率为0。因此在不超过100℃的条件下处理，纳他霉素具有很强的生物稳定性，而121℃条件下进行热处理纳他霉素抑菌活性损失较大。

股骨颈骨折手术治疗后,深静脉血栓形成率比较高,是一种常见的股骨颈骨折术后并发症。深静脉血栓形成对股骨颈骨折手术治疗效果会产生十分重要的影响,容易降低手术治疗的有效性,从而降低患者的生活质量[3]。通过有效的护理管理措施,对深静脉血栓的形成可以起到一定的预防性作用,降低其发生率[4]。

2.3 紫外照射对纳他霉素水溶液生物稳定性的影响

图2 紫外照射对纳他霉素水溶液生物稳定性的影响Fig.2 Effect of ultraviolet radiation on biological stability of natamycin solution

由图2可以看出，纳他霉素水溶液对紫外光照射非常敏感，照射15min后，抑菌活性残留率仅为44.74%，照射45min后，抑菌活性残留率仅为24.67%，照射75min后，抑菌活性残留率仅为8.89%，照射90min后则完全失去抑菌活性。这是由于纳他霉素在紫外光下分解失去其中的四烯结构所导致的。因此加入纳他霉素水溶液的食品应避免紫外光照射。

2.4 日光灯照射对纳他霉素水溶液生物稳定性的影响

图3 日光灯照射对纳他霉素水溶液生物稳定性的影响Fig.3 Effect of fluorescent light illumination on biological stability of natamycin solution

由图3可以看出，日光灯照射对纳他霉素水溶液的生物稳定性也有较大的影响，短时间照射影响较小，照射2d，抑菌活性残留率为90.52%，照射4d，抑菌活性残留率为81.85%，但照射6d后，抑菌活性损失较大，抑菌活性残留率为51.78%，照射8d后，抑菌活性残留率小于10%，照射10d后，纳他霉素水溶液完全失去抑菌活性。这是由于在纳他霉素的分子结构中，含有共轭不饱和的碳双键，容易自氧化，光照在一定程度上促进了这种氧化作用，因此加入纳他霉素水溶液的食品应避光保存。

2.5 pH值对纳他霉素水溶液生物稳定性的影响

由图4可见，当溶液中的pH＜4和pH＞8时，pH值对纳他霉素的生物稳定性影响很大，这主要也是由于在纳他霉素的分子结构中，含有共轭不饱和的碳双键，强酸性和强碱性易使其降解。在pH4～8的范围内，纳他霉素水溶液的抑菌活性残留率较高(大于80%)。大多数食品的pH值范围在4～7之间[9]，因而在大多数食品的pH值范围内，纳他霉素水溶液具有生物稳定性。

图4 pH值对纳他霉素水溶液生物稳定性的影响Fig.4 Effect of pH on biological stability of natamycin solution

2.6 无机盐对纳他霉素水溶液生物稳定性的影响

将60mg/L的纳他霉素水溶液，加入无机盐分别配成一定浓度的NaCl、FeCl3、MgSO4、MnSO4和CuSO4溶液，放置1h后，用双层平板法检测其抑菌圈直径，采用SAS9.0进行显著性分析，结果见表2。

表2 无机盐对纳他霉素水溶液抑菌圈直径的影响Table 2 Effect of metal ion on inhibition activity of natamycin solution to bacteria mm

由表2可以看出，无机盐浓度为0～0.3mol/L作用1h后，FeCl3和MnSO4对纳他霉素水溶液的生物稳定性有显著的影响(P＜0.05)，NaCl、MgSO4和CuSO4对纳他霉素水溶液的生物稳定性影响不显著。

图5 FeCl3和MnSO4对纳他霉素水溶液生物稳定性的影响Fig.5 Effect of FeCl3 and MnSO4 on biological stability of natamycin solution

由图5可以看出，FeCl3对纳他霉素水溶液生物稳定性的影响大于MnSO4，当浓度为0.3mol/L时，仅残留37.51%的抑菌活性，而MnSO4作用后可残留有75.67%的抑菌活性。

3 结 论

3.1 纳他霉素水溶液在食品的杀菌温度范围(≤100℃)和pH值范围内(pH4～7)，具有较强的生物稳定性。

3.2 纳他霉素水溶液对紫外照射非常敏感，对日光灯照射比较敏感，因此加入纳他霉素水溶液的食品应避光保存。

3.3 NaCl、MgSO4和CuSO4对纳他霉素水溶液的生物稳定性影响不显著，而FeCl3和MnSO4对其生物稳定性的影响显著。因此在应用过程中还应考虑食品中的无机盐对纳他霉素水溶液生物稳定性的影响。

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[2] 尤新. 功能性发酵制品[M]. 北京: 中国轻工业出版社, 2000: 350-361.

[3] The U.S. Government Printing Office. Natamycin[Z]. Code of Federal Regulations, Fed Regist, 2001, 66(46): 13846-13847.

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[9] 江汉湖. 食品微生物 [M]. 2版. 北京: 中国农业出版社, 2005: 473.

Biological Stability of Natamycin Solution

GAO Yu-rong，WANG Xue-ping，LIU Yang
(College of Food Science, Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319, China)

In order to better apply natamycin in food, effects of temperature, illumination, pH and inorganic salts on biological stability of natamycin solution were investigated. Results showed that natamycin solution at less than 100 ℃ exhibited strong biological stability. However, the heating treatment at 121 ℃ could result in the reduction of biological stability of natamycin solution. The inhibition activity of natamycin solution to bacteria was decreased to 62.15% while treated at 121 ℃ for 15 min and natamycin solution was completely inactivated after the treatment at 121 ℃ for 30 min. Natamycin solution was also sensitive to ultraviolet radiation and could be inactivated after UV treatment for 90 min. Moreover, fluorescent light radiation could also result in inactivation of natamycin solution to some extent and the complete inactivation of natamycin solution was observed under fluorescent light illumination for 10 days. Natamycin solution revealed relatively stable in the range of pH 4－8. No obvious effect of NaCl, MgSO4 and CuSO4 on biological stability of natamycin solution was observed, but FeCl3 and MgSO4 exhibited a significant effect on biological stability of natamycin solution.

natamycin；solution；biological stability；environment condition；inorganic salt

Q939.92

A

1002-6630(2010)09-0041-04

2009-08-28

黑龙江省科技厅科学研究基金资助项目(GA07B401)

高玉荣(1970—)，女，教授，博士，研究方向为微生物与发酵工程。E-mail：yurongg@163.com