摘要：甘氨酸是一种典型的氨基酸，化学式为C6H11NO4，分子量为147.15，是人体必需氨基酸之一，具有很高的生物利用度。与其他氨基酸相比，甘氨酸有着较强的亲水性和较低的分子量，对抗氧化作用的强度较大。甘氨酸在水中易溶解，能增加水分子数量，从而延缓微生物的生长和繁

微生物天然防腐剂在面米制品及其淀粉制品中的应用

文‖杜德春焙烤食品工艺技术体系

甘氨酸

尼辛

霉克

1️⃣ε-聚赖氨酸（ε- Polylysine）

2️⃣ε-聚赖氨酸盐酸盐（ε-poly-L-lysine hcl）

△甘氨酸可以抑制与杀死食品中的哪些细菌菌落

天然清洁防腐剂抗菌保鲜剂——甘氨酸

一、甘氨酸的特性和作用

甘氨酸是一种典型的氨基酸，化学式为C6H11NO4，分子量为147.15，是人体必需氨基酸之一，具有很高的生物利用度。与其他氨基酸相比，甘氨酸有着较强的亲水性和较低的分子量，对抗氧化作用的强度较大。甘氨酸在水中易溶解，能增加水分子数量，从而延缓微生物的生长和繁殖，具有良好的保鲜效果。此外，甘氨酸具有调味作用，能增强食品的鲜味和口感。

二、甘氨酸的防腐原理

甘氨酸作为食品防腐剂的作用机理主要有以下几种：

1. 抗氧化作用

氧气是食品的主要氧化剂，长时间暴露在空气中，食品中的脂肪、蛋白质、碳水化合物等成分易被氧化，从而使食品腐败变质。甘氨酸能够通过捕捉自由基的反应来保护食品不被氧化，从而抑制微生物的繁殖和成长，起到延长食品保鲜期的作用。

2. 抑制细菌的生长

甘氨酸可改变食品中的pH值，使pH值下降，从而破坏细菌细胞壁和膜的结构和功能。同时，在甘氨酸的作用下，食品中的水分子数量增多，降低了微生物生长的温度，从而达到抗菌防腐的作用。

3. 提高食品的质量和口感

甘氨酸不仅能保持食品的颜色和外观，既是食品香料与香料辅料，还能提高食品的保湿性，使食品的口感更好更持久。

‌甘氨酸作为防腐剂的主要机制是通过与金属离子结合形成络合物，从而抑制细菌生长‌‌。

甘氨酸能够与金属离子结合，形成稳定的络合物，这种络合物能够阻止细菌利用这些金属离子进行代谢活动，进而抑制细菌的生长和繁殖‌。

甘氨酸的杀菌作用机制

甘氨酸通过抑制细菌的生长和繁殖来发挥其防腐作用。具体来说，甘氨酸与金属离子结合后，形成的络合物会干扰细菌的代谢过程，阻止细菌利用必要的营养物质进行生长和繁殖。这种机制使得甘氨酸在适当条件下能够起到一定的防腐效果‌。

甘氨酸在食品中的应用实例

甘氨酸在食品中常被用作防腐剂，尤其是在米制品和淀粉制品等食品中。在这些食品中，甘氨酸的添加量为1%～2%，与几种微生物复配『千分号‰』可以有效延长产品的保质期‌。

此外，甘氨酸还可以作为食品香料清洁标签添加剂『』注：清洁标签我原料：配方表中可不标出其名称』及其来调味，促进动物的饮食，并在一些食品中作为防腐剂使用‌。

△霉克可以抑制与杀死食品中的哪些细菌菌落

霉克的抑菌机理与抑菌活性

霉克是一种广谱抗生素，对霉菌、酵母菌、某些原生动物和某些藻类有抑制作用，但它没有抗细菌活性。

霉克的抑菌机理与大多数多烯大环内酯类抗生素类似，主要作用位点是真菌细胞膜，能选择性地与细胞膜中的麦角固醇结合，结合的程度与膜的固醇含量成正比，结合后形成膜-多烯化合物，引起细胞膜结构发生变化并导致细胞膜渗透性的改变，造成细胞内物质渗漏而致使菌体死亡。

霉克对于正在生长繁殖的活细胞抑制效果好，对于休眠细胞则需要较高浓度。纳他霉素对真菌孢子也有一定的抑制效果。

比较了霉克、山梨酸、放线菌酮、制霉菌素和龟裂霉素等的抑菌效果，发现霉克对16种在肉汤和琼脂中培养的霉菌是最有效的抑制剂，绝大多数霉菌在0.5~6mg/kg的纳他霉素浓度下被抑制，极个别的种在10~25mg/kg的霉克浓度下被抑制，多数酵母菌在1.0~5.0mg/kg的霉克浓度下被抑制。

抑菌特点及机理:

霉克几乎对所有霉菌和真菌均具有抑制作用,但对细菌和病毒无抑制作用。

霉克抑菌机理在于它能与细胞膜上的麦角固醇及其他固醇基结合,阻遏麦角固醇的生物合成,由此引发细胞膜结构改变而破裂,导致细胞膜内容物的渗漏,最终使细胞死亡。

当某些微生物(如细菌)的细胞壁及细胞膜不存在这些固醇化合物时,霉克就不产生抗菌活性。此外,霉克对真菌孢子也有一定抑制作用,对于正在繁殖的活细胞抑制效果很好,而破坏休眠细胞则需要较高的浓度。

△尼辛可以抑制与杀死食品中的哪些细菌菌落

尼辛『乳酸链球菌素』抑菌作用机制

防腐剂的抑菌作用机制是近年的研究热点之一，并不断取得突破。乳酸链球菌素被微生物吸附是其杀菌作用所必需的，如果在体系中加入活性炭等吸附剂，会使抑菌时间显著延长。

乳酸链球菌素对敏感菌细胞的吸附作用很强烈，并受 pH影响，pH6.5时，吸附率达100%，pH4.5时，仅为43%。研究表明，乳酸链球菌素可以引起敏感菌细胞质的释放，从而造成细胞裂解。

由于乳酸链球菌素带有正电荷，经它处理后的细菌细胞的紫外吸收物质有泄漏现象。

因此，有人提出乳酸链球菌素对于敏感菌细胞膜的作用类似于阳离子表面活性剂。

又因为乳酸链球菌素中的DHA和DHB可以与敏感菌细胞膜中某些酶的硫基发生作用，因此，也有人认为乳酸链球菌素作用机制与这两个脱水氨基酸有关。乳酸链球菌素对营养细胞的作用主要在细胞膜上，它可以抑制细菌细胞壁中肽聚糖等的生物合成，使细胞膜和磷脂化合物的合成受阻，导致细胞内物质外泄，引起细胞裂解。

另外，有研究人员提出一种“孔道形成”理论，指出:

由于乳酸链球菌素是一个疏水的带正电荷的小肽，在一定的膜电位下，吸附于敏感菌的细胞膜上，并可通过其C末端的作用侵入膜内而形成通透孔道。

因此，有人认为乳酸链球菌素也属于孔道形成蛋白，由于其特殊的三级结构，可允许分子质量小于0.5ku的亲水分子通过，从而导致K*从胞浆中流出，细胞膜去极化及 ATP的泄漏，细胞外水分子流人，造成细胞自溶而死亡。

通过对乳酸链球菌素抑菌谱的研究，发现乳酸链球菌素主要杀灭或抑制革兰阳性菌及其芽孢，而对革兰阴性菌基本无影响。

对比革兰阳性细菌和阴性细菌的细胞壁，可知，革兰阳性细菌的肽聚糖层明显比革兰阴性细菌的厚，但革兰阴性细菌的细胞壁组成比较复杂，主要包括磷脂、蛋白质和脂多糖等，十分致密，仅能允许分子质量在600u以下的分子通过，而乳酸链球菌素的分子质量约为3510u，所以无法通过，因此，乳酸链球菌素不能达到细胞膜而发生作用。

同时还发现，经过处理而改变革兰阴性细菌的外壁的透过性质后，革兰阴性细胞也对乳酸链球菌素敏感，同时可以被抑制或杀死。

这也证明了革兰阴性细菌对乳酸链球菌素不敏感是由于细胞壁的作用。

在乳酸链球菌素杀菌过程中，其分子中所含的稀有氨基酸对乳酸链球菌素的作用方式影响很大，国外对这一问题的研究进行得相当活跃，主要是通过蛋白质工程的手段，定向改变乳酸链球菌素分子中的一个或一段氨基酸组成，以对其功能进行研究。

综上所述，乳酸链球菌素对微生物的作用首先是乳酸链球菌素对细胞膜的吸附，在此过程中，乳酸链球菌素能否通过细菌细胞壁是一关键因素。同时，pH、 Mg2浓度、乳酸浓度、氮源种类等因素也影响乳酸链球菌素对细胞的吸附作用。带有电荷的乳酸链球菌素吸附在细胞膜上后，利用离子间相互作用及其分子的C末端、N末端对结构产生作用，形成穿膜“孔道”，从而引起胞内物质泄漏，细胞解体死亡。另外，乳酸链球菌素对于孢子的作用是杀死孢子，而不是抑制孢子活性。

它在孢子膨胀前就抑制了发芽过程。实验证明，经加热杀伤的孢子对乳酸链球菌素更敏感。

尼辛抑菌特点及机理:

能抑制大部分G*菌的生长,包括产芽孢杆菌(如肉毒芽孢杆菌),耐热腐败菌(如嗜热脂肪芽孢杆菌),生孢梭菌等,而对酵母菌和霉菌无效,但在一定的条件下(如冷冻、加热、降低pH和经EDTA及其他表面活性剂处理)对部分G菌也有致死作用。

对G*菌营养细胞的作用是在细胞膜上构建依靠膜电位的、短期存在的通道,使膜电位丧失,能量产生停止和细胞质中必需小分子组分流失，最后细胞解体;而对芽孢的作用是在芽孢萌发前期及芽孢膨胀期破坏其膜,以抑制其发芽过程。

尼辛的抑菌机理是它与敏感菌细胞膜膜脂相互作用,通过结合、插入、孔道形成等多步过程形成孔道复合物,从而导致细胞内溶质(氨基酸、核酸、ATP等)的迅速流失、质子动力势(PMF)的耗散,抑制细胞的生物合成(尤其肽聚糖的合成)途径,直接或者通过对其他细胞毒素的敏化作用引起细胞的死亡。

其对孢子的作用有两点值得注意:

①大多数情况下,对细菌孢子的作用方式是抑制孢子萌发而不是杀死孢子。它对于热加工食品防腐的重要意义在于必须在整个货架期中保持足够的乳酸链球菌肽残留量,以提供对任何存在孢子的连续作用;

②孢子受到热损伤越大,对乳酸链球菌肽越敏感。如经121℃热处理3min后存活下来的孢子比未经加热损伤的孢子对其敏感10 倍以上。这也是尼辛特别适用于热加工食品防腐保鲜的重要原因。

△ε-聚赖氨酸可以抑制与杀死食品中的哪些细菌菌落

ε-聚赖氨酸（ε- Polylysine）

ε-聚赖氨酸盐酸盐（ε-poly-L-lysine hcl）

ε-聚赖氨酸与ε-聚赖氨酸盐酸盐由于其提纯提取方法不同，及其菌株纯度等不同；其杀菌与应用食品范围不同。

中国GB2760-2024食品添加剂提示

ε-聚赖氨酸可以用于焙烤食品；熟肉制品；果蔬汁浆类饮料。

ε-聚赖氨酸盐酸盐可以用于——

04.4/果蔬等

06.02/大米类及其制品/大米制品

06.03/小麦粉及其制品

06.04.02/杂粮制品

08.0/肉及其肉制品

10.02.01/卤蛋

12.0/调味品香料盐及代盐制品

14.0/饮料类

ε-聚赖氨酸的抑菌特性

研究结果表明，ε-聚赖氨酸在酸性和微酸性环境中对革兰阳性菌、革兰阴性菌都有抑制作用，最低抑菌浓度低于100μg/mL,但对于霉菌和酵母菌的抑制浓度要高一些，最低抑菌浓度低于0.25g/L.ε-聚赖氨酸对其它天然防腐剂(如乳酸链球菌素)不易抑制的大肠杆菌和沙门菌抑菌效果非常好。

而且其对耐热性芽孢杆菌和一些病毒也有抑制作用。当ε-聚赖氨酸浓度为0.5g/L时,某些噬菌体也会明显失活，其存活率只有0-27%，并且发现当Fe存在时，可以显著提高抗噬菌体活性。

ε-聚赖氨酸抑菌谱广，对于酵母属的尖锐假丝酵母菌、深红酵母菌、产膜华氏酵母、玫瑰掷孢酵母;革兰阳性菌中的耐热脂肪芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌;革兰阴性菌中的产气节杆菌、大肠杆菌等引起食物中毒与腐败的菌有强烈的抑制作用。

ε-聚赖氨酸对革兰阳性的微球菌、保加利亚乳杆菌、热链球菌;革兰阴性的大肠杆菌、沙门菌以及酵母菌的生长有明显抑制效果，ε-聚赖氨酸与醋酸及其酸味剂复合制剂对枯草芽孢杆菌抑制作用明显增强。

ε-聚赖氨酸的结构

1977年，日本学者S.shima和H.sakai从放线菌培养过滤液中提取出一种含有25~30个ε-ε-赖氨酸残基的同型单体聚合物。

这种ε-赖氨酸聚合物是ε-赖氨酸残基通过a一般基和s-氨基形成的酰胺键连接而成的，故称为ε-聚赖氨酸(s- poly-lysine，简称ε-聚赖氨酸。

2.ε-聚赖氨酸的理化性质

ε-聚赖氨酸为淡黄色粉末，吸湿性强，略有苦味，是赖氨酸的直链状聚合物。

它不受pH影响，对热稳定(120℃，20min)，能抑制耐热菌,故加入后可热处理。但遇酸性多糖类、盐酸盐类、磷酸盐类、铜离子等可能因结合而使活性降低。与盐酸、柠檬酸、苹果酸、甘氨酸和高级脂肪酸甘油酯等合用，有增效作用。

相对分子质量在3600-4300的ε-聚赖氨酸其抑菌活性最好，当相对分子质量低于1300时，ε-聚赖氨酸失去抑菌活性。

由于ε-聚赖氨酸是混合物，所以没有固定的熔点，250℃以上开始软化分解。6-聚赖氨酸溶于水，微溶于乙醇。对其表征进行红外光谱分析表明:在1680~1640cm-和1580~1520cm有强吸收峰。

3.ε-聚赖氨酸的生物学性质

ε-聚赖氨酸是一种具有抑菌功效的多肽，20世纪80年代初由日本学者腾井正弘和平木纯首次将这种生物防腐剂应用于食品防腐。

ε-聚赖氨酸能在人体内分解为赖氨酸，而赖氨酸是人体必需的8种氨基酸之一，也是世界各国允许在食品中强化的氨基酸。

因此，ε-聚赖氨酸是一种营养型抑菌剂，安全性高于化学防腐剂。

其热稳定性好,120℃加热10min仍有抑菌特性,能够承受一般食品加工过程中的热处理,而在pH5~8内抑菌效果相对比较稳定。

6-PL抑菌活性不受pH影响，但遇酸性多糖类、盐酸盐类、磷酸盐类、铜离子等可能因结合而使活性降低,与盐酸、醋酸、果酸、富马酸、葡萄糖酸、甘氨酸和高级脂肪甘油酯等合用又有增效作用。

ε-聚赖氨酸的生物学性质

ε-聚赖氨酸是一种具有抑菌功效的多肽，这种生物防腐剂在20世纪80年代就首次应用于食品防腐。

ε-聚赖氨酸能在人体内分解为赖氨酸,而赖氨酸是人体必需的8种氨基酸之一,也是世界各国允许在食品中强化的氨基酸。因此s-聚赖氨酸是一种营养型抑菌剂,安全性高于其他化学防腐剂,其急性口服毒性为5g/kg。

抑菌特点及机理:

ε-聚赖氨酸对酵母、真菌、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都有抑制作用,能杀死各种细菌,不同种类细菌对ε-聚赖氨酸的敏感性不同,分枝杆菌对其最敏感,大肠杆菌对其抗性最大;葡萄球菌和链球菌也具有不同抗性;s-聚赖氨酸对革兰氏阳性的微球菌、保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、革兰氏阴性的大肠杆菌、沙门氏菌以及酵母菌的生长有明显抑制效果。

ε-聚赖氨酸与乳酸菌发酵物，酸类，及其啤酒花浓度液ppm等复合试剂对细菌霉菌菌菌落团队有较强抑制作用。

微生物防腐剂在面米及其淀粉制品中的应用与杀菌强度与复配技术

文/杜德春焙烤食品工艺体系

第一层复配技术

溶菌酶

迷迭提取物

L-抗坏血酸

复配保鲜绿色防腐剂设计——

一、面米制品保鲜防腐协同作用

溶菌酶

迷迭提取物

L-抗坏血酸

蔗糖酯

卵磷脂

乳酸链球菌素

发酵丙酸

甘氨酸

二、淀粉制品保鲜防腐协同作用

溶菌酶

迷迭提取物

L-抗坏血酸

葡聚糖

乳酸菌提取物

单甘酯

琼脂粉

甘氨酸『粉圆，虾味片』

三、速冻面米制品保鲜防腐协同作用

溶菌酶

迷迭提取物

L-抗坏血酸

戊聚糖酶

可溶性多糖

羟丙基变性淀粉

四、焙烤食品保鲜防腐协同作用

溶菌酶

迷迭提取物

L-抗坏血酸

发酵丙酸

葡萄糖酸-δ-内酯

异构糖醇粉

丙三醇粉

山梨糖醇粉等。

第二层复配技术

鱼精蛋白

红曲红

曲酸

茶多酚

复配保鲜天然绿色防腐剂设计——

一、面米制品保鲜防腐协同作用

鱼精蛋白

红曲红

曲酸

茶多酚

聚赖氨酸

卵磷脂

乳酸链球菌素

双乙酰酒石酸单甘酯

发酵丙酸

甘氨酸

载体玉米淀粉

二、淀粉制品保鲜防腐协同作用

鱼精蛋白

红曲红

曲酸

茶多酚

L-抗坏血酸

葡聚糖

乳酸菌提取物

乳酸链球菌素

单甘酯

琼脂粉

甘氨酸『粉圆，虾味片』

填充剂变性淀粉

三、速冻面米制品保鲜防腐协同作用

鱼精蛋白

红曲红

曲酸

茶多酚

聚赖氨酸

卵磷脂

海藻多糖

L-抗坏血酸

戊聚糖酶

羟丙基变性淀粉

填充剂玉米淀粉

四、焙烤食品保鲜防腐协同作用

鱼精蛋白

红曲红

曲酸

茶多酚

发酵丙酸

葡萄糖酸-δ-内酯

异构糖醇粉

柠檬酸

丙三醇粉

载体木薯淀粉

山梨糖醇粉等。

第三层复配技术

甘氨酸

尼辛

霉克

微生物防腐剂复配应用面米制品、淀粉制品、焙烤食品技术

一、面米制品保鲜防腐协同作用

甘氨酸

尼辛

霉克（外用）

食用乙醇75°/纯

丙三醇粉

山梨糖醇粉

氯化钠

氯化钾

乳酸

单,双甘油脂肪酸酯/米制品

木聚糖酶（‰）/米制品

戊聚糖酶（‰）/米制品

溶菌酶/米制品/速冻包子

二、淀粉制品保鲜防腐协同作用

甘氨酸

尼辛

霉克（外用）

食用可食乙醇

维生素C

发酵丙酸

葡萄糖酸-δ-内酯

三、速冻面米制品保鲜防腐协同作用

甘氨酸

尼辛（外用）

霉克

1️⃣ε-聚赖氨酸（ε-

醋酸

乳酸菌发酵物

葡聚糖

磷酸盐

单甘酯

卡拉胶

四、焙烤食品保鲜防腐协同作用

甘氨酸

尼辛

霉克（外用）

ε-聚赖氨酸

L-抗坏血酸

山梨酸

杜老师相关原创——

《2025.2.8脱氢禁用后，16类加工食品，用啥防腐保鲜》、《日本欧美用啥绿色防腐剂做淀粉制品，面米制品，焙烤食品的保鲜剂》、《本草纲目中的天然绿色防腐剂有哪些》、《为何香料与香料辅料也是香料也是防腐剂》、《为何又是香料又是防腐剂配方表无需标明》、《微生物防腐剂有那些》、《天然绿色防腐剂有哪些》、《日本大米制品为何放180天新鲜如初》、《深度揭秘日本天然防腐剂的复配清洁标签》、《日本的米制品剂及其淀粉制品为何几个月都新鲜如初》、《面米制品如何复配防腐剂与添加剂》、《米制品如何复配防腐剂与添加剂》、《淀粉制品如何复配防腐剂与添加剂》、《焙烤制品如何复配防腐剂与添加剂》、《面制品如何复配防腐剂与添加剂》、《速冻面米制品如何复配防腐剂与添加剂》等。

杜德春：焙烤食品，面米制品，淀粉制品，原粮谷物制品首席工程师博士，垂直度50载。

＃微生物防腐剂在面米及其淀粉制品中的应用与杀菌强度与复配技术

来源：焙烤工艺博士杜德春