天然食品防腐保鲜剂在生鲜湿面中的研究进展

李莹莹，李平，韦胜，屈廷啟，王伟平*

（1.湖北工业大学生物工程与食品学院，湖北 武汉 430068；2.湖北工业大学工程技术学院，湖北 武汉 430068）

面条是我国传统食品之一，距今已经有四千多年的历史[1]。我国的面条主要分为干面条和湿面条。目前，市场上的干面条主要以挂面和方便面为主。此类面条保质期长，但是口感不佳，营养价值不高。随着人们生活水平的提高，口感筋道、营养价值高的生鲜湿面越来越深受消费者的喜爱[2-3]。

生鲜湿面是没有经过其他二次加工的面条，其制作工艺简单、口感筋道、方便易煮，具有脂肪含量低、蛋白质和碳水化合物含量高等特点，符合消费者目前对于健康膳食的需要[4]。然而，其含水量高、营养丰富，在贮藏过程微生物极易生长繁殖，从而导致其腐败变质和食用品质下降，货架期短[5-6]。所以对生鲜湿面进行防腐保鲜具有重要意义。本文主要阐述生鲜湿面的劣变因素并归纳总结了几种常用在生鲜湿面保鲜中的天然食品防腐保鲜剂，为生鲜湿面的防腐保鲜研究提供一些理论参考。

1 生鲜湿面劣变的主要影响因素

生鲜湿面由于营养丰富，水分含量高，所以在常温下放置很容易腐败变质，会引起味道和白度变化，甚至导致面条变酸、发霉[7]。近年来关于生鲜湿面腐败变质的研究表明，生鲜湿面劣变主要受微生物、酶、水分及营养成分等因素的影响[8]。

1.1 微生物

微生物生长代谢对食品的品质影响较大。微生物的繁殖和代谢是导致生鲜湿面腐败变质的主要原因[9]。导致生鲜湿面腐败的微生物群体主要有细菌和霉菌[10]。周文化等[11]研究了存放24 h的生鲜湿面，其菌落总数可达5.8×104CFU/g，并分离鉴定出导致生鲜湿面霉变的霉菌主要是毛霉和青霉。肖付刚等[12]对生鲜湿面中腐败菌进行了分析，得出其中细菌种属为芽孢杆菌属和葡萄球菌属，枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌为主要的腐败菌。李洁等[13]分析生鲜湿面中的腐败优势细菌为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、表皮葡萄球菌和金黄色葡萄球菌等，霉菌主要有白曲霉、杂色曲霉和圆弧青霉。Tuersuntuoheti等[14]研究了青稞生鲜湿面中的腐败微生物，其中泛菌属、埃尔温氏菌属、芽孢杆菌属、霉菌的青霉菌属和曲霉菌属为主要的腐败菌。表1总结了生鲜湿面中的一些腐败优势菌。

表1 生鲜湿面中的腐败优势菌Table 1 Corruption advantage bacteria in fresh and wet noodles

1.2 酶

食品中的酶是引起食品劣变的主要因素。生鲜湿面中主要包含多酚氧化酶、α-淀粉酶和蛋白酶等[8]，多酚氧化酶主要影响生鲜湿面的色泽[17]，其在有氧环境下会催化面粉中酚类物质生成褐色色素，引起面制品发生褐变，从而导致生鲜湿面的白度和亮度显著降低。特别是生湿面制品，极易发生褐变[18-19]。李运通等[2]研究了生鲜湿面在常温储存下的品质变化，发现由于多酚氧化酶的褐变，生鲜湿面在贮藏36 h内，其白度和亮度显著降低。而蛋白酶和淀粉酶主要通过分解大分子物质蛋白质和淀粉来直接影响生鲜湿面的咀嚼性和弹性[8]。生鲜湿面中α-淀粉酶的含量较高，随着贮藏时间的增加会加速淀粉的水解，从而使生鲜湿面的口感发黏甚至出现断裂的现象。蛋白酶在生鲜湿面中会分解蛋白质，从而使面团中面筋蛋白的数量减少，面团的弹性下降，面条的质地变差。

1.3 水分

水分在面制品的加工和贮藏过程中起着至关重要的作用，水分会影响生鲜湿面的质地、色泽和内部结构，对贮藏稳定性也有极大的影响。

姜东辉等[20]研究发现随着生鲜湿面贮藏时间的延长，处于面筋网络及周围部分的水发生迁移，自由水所占的比例增大，水分自由度变大。水分的流动性和分布与生鲜湿面品质密切相关[21]。水分含量对于微生物增殖有很大的影响，随着水分的增加，微生物也会随之增殖，水分含量的微小变化都会导致微生物的急剧增加[22]。水分活度也会影响生鲜湿面的品质，水分活度可以影响食品中微生物的繁殖和代谢[23]，引起生鲜湿面腐败变质的微生物主要是细菌、霉菌和酵母，水分活度大于0.9时细菌才能生长繁殖；其次是酵母菌，水分活度大于0.87；再次是霉菌，在水分活度为0.8就开始繁殖。

1.4 营养成分

生鲜湿面中富含蛋白质、淀粉和脂质等大分子营养物质，它们的结构性质的变化会影响生鲜湿面的感官品质。姜东辉等[20]研究发现，生鲜湿面储藏过程中蛋白质降解，淀粉的黏度降低。

生鲜湿面中的蛋白质主要是面筋蛋白，面筋蛋白赋予面团黏性与弹力，面筋蛋白的结构对面团的黏性和加工特性发挥着重大作用[24]。面筋蛋白主要分为麦醇溶蛋白和麦谷蛋白。在贮藏过程中，蛋白质会作为微生物的营养物质被分解为游离的氨基酸，导致游离氨基酸的含量增多，面筋网络结构被破坏，从而导致生鲜湿面弹性不佳，口感不筋道[8]。

生鲜湿面中的淀粉影响着其外观品质和口感[25]，在贮藏过程中，生鲜湿面中含有淀粉酶，会水解淀粉，主要表现为直链淀粉和支链淀粉比例、支链淀粉结构、淀粉黏度特性、淀粉膨胀等的变化，从而直接影响了生鲜湿面的弹性和咀嚼性[8]。

生鲜湿面中的脂肪在贮藏过程中会发生氧化酸败生成有毒物质，脂类的反应主要有两方面：一是氧化分解生成过氧化物以及不饱和脂肪酸氧化生成羰基化合物，主要为醛、酮类物质。另一种反应是脂肪酶水解产生甘油和脂肪酸。在贮藏期间，脂肪的分解使生鲜湿面的脂肪酸值增加，导致生鲜湿面口感发酸、发苦[8]。

2 天然食品防腐保鲜剂在生鲜湿面中的应用

目前，开发安全有效的防腐保鲜方式是生鲜湿面生产工艺中的重点。生鲜湿面的保鲜方式应该遵循不影响生鲜湿面的品质和口感、不破坏生鲜湿面的营养价值、不对人体产生伤害、成本低和操作简单的原则。

食品防腐保鲜剂是指为了抑制微生物的活动，防止食品在生产、运输、贮藏、流通过程中因微生物的繁殖污染而引起的腐败变质以及提高食品保存性、延长食品货架期，而在食品加工过程中添加的一类物质[26]。食品防腐保鲜剂可以分为化学食品防腐保鲜剂和天然食品防腐保鲜剂[27]。

通过化学反应合成的防腐剂为化学防腐剂，主要包括酸型、酯型和无机盐防腐剂。天然食品防腐保鲜剂一般是从动物、植物和微生物或其代谢产物中分离提取出来的一类具有抗菌防腐保鲜作用的物质[28]。一些调查表明[29]，有些化学防腐剂具有诱癌性、致畸性以及某些潜在的危害。Mamur等[30]研究发现，山梨酸钠对人外周血淋巴细胞具有毒性。目前各国都严格控制化学食品防腐保鲜剂的添加剂量，并且重新审视对化学合成食品防腐剂的使用。天然防腐保鲜剂具有价格低、来源广、毒性低、安全的特点，而且容易被生物降解，不易残留，同时还具有抗菌性强、作用范围广、热稳定性好等优点，符合消费者的需求，逐渐成为目前的研究热点[31-32]。

针对生鲜湿面腐败变质的影响因素，目前应用在生鲜湿面中的天然食品防腐保鲜剂有动物来源壳聚糖、植物来源茶多酚、微生物来源乳酸链球菌素和纳他霉素等。

2.1 壳聚糖

壳聚糖，又称为脱乙酰甲壳素，是甲壳素去乙酰化的产物[33-34]。甲壳素是自然界中一种生物多糖，主要来源于虾、蟹等动物的外壳。通常情况下，脱乙酰度达到50%及以上的甲壳素，被称为壳聚糖。壳聚糖是目前唯一的纯天然阳离子聚合物，通过对壳聚糖的基团进行修饰，可以得到多种衍生物，其中水溶性壳聚糖及其各类衍生物已经广泛应用在食品工业中，壳聚糖及其衍生物可作为食品添加剂、保鲜剂、抑菌剂和包装膜原料[34-35]。

壳聚糖具有广泛的抗菌作用，对细菌、酵母和霉菌都有较好的抑制作用，尤其对细菌中革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌均有较好的抑菌作用[36-38]。壳聚糖带正电荷，会与带有负电荷的细菌细胞膜结合，从而破坏细菌的细胞壁和细胞膜[34]。同时，壳聚糖可以与细菌中的遗传物质DNA或RNA结合，通过干扰细菌的生理功能而导致细菌死亡[34]。Huang等[39]研究了壳聚糖对生鲜湿面货架期的影响，试验得出壳聚糖对于生鲜湿面中枯草芽孢杆菌有明显的抑制效果，添加壳聚糖的生鲜湿面的货架期延长了6 d。孟可心等[40]在25℃下探究了不同添加量的壳聚糖对生鲜湿面保质期的影响，发现壳聚糖对于生鲜湿面具有有效的抑制作用，添加0.3%的壳聚糖抑菌效果最佳。王学东等[41]研究了几种常用防腐剂在生鲜湿面防腐中的应用，得出壳聚糖对细菌和霉菌的抑制作用较好，添加量为0.5%时抑菌效果最佳。

2.2 茶多酚

茶多酚是茶叶中多酚类物质的总称，茶多酚具有抗氧化、抗炎和防癌等保健功效，广泛应用于食品、药品等领域，在食品领域中通常被作为食品防腐保鲜剂使用[42-44]。

茶多酚具有广谱的抗菌效果，对金黄色葡萄球菌、蜡样芽孢杆菌、霍乱弧菌、弯曲杆菌、单增李斯特菌、致病性大肠杆菌、沙门氏菌、假单胞菌等多种食品腐败菌和致病菌有抑制作用[45-46]。茶多酚的抗菌机理主要分为3个方面，一是破坏细胞膜的功能；二是对于细菌特定靶蛋白的抑制作用；三是抗氧化作用，具有较强的自由基清除效果，起到氧化抑制作用[42，45]。

茶多酚具有良好的抗菌性和抗氧化性，广泛应用于食品防腐保鲜中，在生鲜湿面的防腐保鲜中，应用也十分广泛。姚月华等[47]添加0.5%茶多酚于生鲜湿面中，结果表明，添加茶多酚后生鲜湿面中的菌落总数明显降低，并随着茶多酚添加量的增加，生鲜湿面的抗氧化活性逐渐增强。俞凤香等[48]将0.4%的茶多酚添加到生鲜湿面中，发现能有效控制其酸败，而0.6%的茶多酚能有效延缓其褐变。胡思等[49]将茶多酚用于生鲜湿面的制作中，发现添加茶多酚的生鲜湿面有效改善了面条品质，其添加量为0.9%时，生鲜湿面具有较高的亮度且褐变速率相对缓慢，4℃的条件下保质期由9.1 d延长到17.0 d左右，在25℃条件下由8.5 h延长到30.5 h左右。Li等[50]添加0.9%的茶多酚于生鲜湿面中，添加茶多酚的面条货架期比未添加茶多酚的面条货架期长。

2.3 乳酸链球菌素

乳酸链球菌素（nisin）是乳酸链球菌发酵产生的一种天然多肽，被批准为食品防腐剂，且是唯一一种经美国食品药品监督管理局/世界卫生组织批准的细菌素[51-52]。由于其具有良好的抗菌性，能够有效地抑制有害微生物的生长，被广泛应用于食品工业生产中，是一种世界公认的安全无毒的天然食品防腐保鲜剂[52]。

乳酸链球菌素主要是对葡萄球菌、乳球菌、乳杆菌、明串珠菌、李斯特菌和微球菌等革兰氏阳性菌有较强的抗菌性，尤其是对于芽孢形成菌的抗菌性强，能够抑制其营养形态和孢子的生长，但对于革兰氏阴性菌、酵母、病毒的抑制活性弱[53-54]。马小明等[55]研究乳酸链球菌素在延长生鲜湿面保质期上的效果，nisin对G+菌有强力抑制作用，但对G-菌如大肠杆菌、沙门氏菌等无抑制作用。徐俐等[56]研究冷冻后的玉米生鲜湿面，发现添加0.01%的乳酸链球菌素，有效地延长了玉米生鲜湿面的保质期，在室温（25℃）下保质期12d。王学东等[41]添加不同量的乳酸链球菌素（0.01%、0.02%、0.05%、0.10%）在生鲜湿面中，结果表明，乳酸链球菌素的抑菌效果显著，并且发现添加0.10%的乳酸链球菌抑菌效果最佳。

目前对其抗菌机理最认同的理论是孔道理论，乳酸链球菌素具有疏水性、带正电荷，它能吸附在革兰氏阳性菌的细胞膜上，与细胞壁中带负电荷的物质作用，通过C端作用侵入细胞膜中形成可渗透的孔，抑制革兰氏阳性菌细胞壁的合成，改变细胞膜的通透性，引起细胞中的小分子物质流出如三磷酸腺苷、核苷酸以及氨基酸，细胞外水分子流入，从而导致细胞自溶死亡[57-58]。

2.4 纳他霉素

纳他霉素是由生链霉菌、查塔努加链霉菌和褐黄孢链霉菌等生物发酵分离出的一种天然的多肽物质[59]，无毒安全，化学稳定性良好，并且具有良好的抗菌性，因此在食品工业中常被用于食品防腐保鲜剂[60]。

纳他霉素对真菌具有较强的抗菌性，能够抑制真菌生长以及真菌毒素的产生，对酵母菌和真菌如念珠菌、青霉、镰刀菌、头孢菌、曲霉菌等均有抑制作用[61-62]，其抑菌作用比山梨酸强50倍左右[63]。在霉菌和酵母菌中，纳他霉素多烯平面大环内酯结构中的共轭双键与麦角甾醇通过范德华力结合，形成甾醇-纳他霉素的复合物，从而引起细胞膜变形，改变细胞膜的通透性，降低细胞质pH值，最终导致细胞死亡[59]。由于细菌和病毒中不含有这类甾醇化合物，故纳他霉素对其几乎没有抗菌性。李昌文等[64]探究在鲜湿面中纳他霉素对微生物的抑制作用，结果表明，纳他霉素对霉菌与酵母菌有较好的抑菌效果，而对细菌抑制作用较弱。王学东等[41]研究发现纳他霉素添加量为0.002%时，对生鲜湿面就有良好的防霉作用，在28℃下，抑菌时间可达24 h，且使用量极低。王二蕾[65]研究不同保鲜剂对于鲜湿面保质期的影响，发现添加0.05%的纳他霉素保质期可达10 d左右，对霉菌的抑制作用最强。Tsiraki等[66]研究发现，添加壳聚糖和纳他霉素制作的生鲜湿面条，能够有效抑制酵母菌、霉菌、嗜冷菌、乳酸菌和大肠杆菌等微生物的生长，可使鲜湿面条保藏10 d。

表2对这几种天然食品防腐保鲜剂的抗菌机理、抑菌性，在生鲜湿面应用中的添加量及生鲜湿面保质期进行了归纳总结。

表2 几种天然防腐保鲜剂在生鲜湿面中的应用比较Table 2 Comparison of several natural antiseptics and preservatives in fresh and wet noodles

3 结论与展望

近年来，生鲜湿面越来越受到人们的喜爱，其防腐保鲜也受到重视，安全有效的防腐保鲜剂对生鲜湿面的防腐保鲜至关重要。本文从生鲜湿面劣变影响因素出发，归纳几种目前使用在生鲜湿面防腐保鲜方面的天然防腐保鲜剂，为生鲜湿面的防腐保鲜提供一些理论参考。

从生鲜湿面劣变影响因素来看，生鲜湿面劣变主要受微生物、酶反应、水分和其它营养物质的影响，在生鲜湿面的防腐保鲜上应该通过控制这几个因素来达到防止生鲜湿面劣变的目的。

通过对壳聚糖、茶多酚、乳酸链球菌素和纳他霉素这几种天然食品防腐保鲜剂在生鲜湿面中的应用研究现状对比发现，在生鲜湿面的防腐保鲜上，不同天然防腐保鲜剂添加量差别较大，在常温（25℃）下，壳聚糖的添加量在0.3%，保质期一般在6 d左右；茶多酚的添加量在0.4%，保质期一般在2 d左右；乳酸链球菌素的添加量在0.1%，保质期一般在12 d左右；纳他霉素的添加量在0.05%，保质期一般在10 d左右。纳他霉素的添加量是极低的，所以使用纳他霉素作为生鲜湿面防腐保鲜剂最佳。

天然食品防腐保鲜剂安全，符合消费者对于食品安全的要求。但是有一些天然食品防腐保鲜剂在生鲜湿面上并没有得到广泛的应用，主要因为天然防腐保鲜剂抑菌效果稍弱，并且不同来源的防腐剂抑菌活性和范围都不尽相同，所以复配天然防腐保鲜剂可作为目前生鲜湿面防腐保鲜的重点研究方向。同时不同的天然防腐保鲜剂对食品本身品质和感官特性有一定的影响，所以在生鲜湿面防腐保鲜中研究或应用复合天然防腐保鲜剂需综合考虑防腐效果和食品品质。