几种新型生物防腐剂技术现状与发展趋势
孙志浩
由于人们对食品安全性的认识和要求日益提高，化学防腐剂受到
严重挑战，现在广泛使用的化学防腐剂如苯甲酸盐、尼泊金丙酯以及
亚硝酸盐和硝酸盐等，在限量范围内是安全的，但仍有一定的毒性。
日本等国家已禁止使用苯甲酸（钠），欧盟则禁止其用于儿童食品，
我国也提出了限用要求。
食品防腐剂的天然化已成为防腐剂技术的发展趋势，开发抗菌性
强、安全无毒的天然食品防腐剂已成为各国科技工作者的研究热点；
特别是用现代生物技术生产天然食品添加剂，不仅可以大幅度提高生
产能力，克服自然界植物、动物的生产周期长、效率低的缺点，而且
还可以生产一些新型的生物防腐剂，如乳酸链球菌素（Nisin）、ε-
聚赖氨酸、纳他霉素、曲酸、溶菌酶、枯草杆菌素(Subtilin)等。
乳酸链球菌素
乳酸链球菌素(Nisin)，亦称为乳链菌肽、乳酸链球菌肽或尼辛，
是乳酸乳球菌产生的小肽，分子结构中含有34个氨基酸。Nisin对
许多革兰氏阳性菌，包括引起食品腐败的梭菌、芽孢杆菌、葡萄球菌、
李斯特氏菌等有强烈抑制作用，加入量为10-5～10-4即可抑制腐败
菌生长和繁殖。
Nisin可被消化道中的α-胰凝乳蛋白酶降解，对人体安全无毒，
是联合国粮农组织和世界卫生组织（FAO/WHO）食品添加剂联合专家
委员会确认的1种安全、高效的天然食品防腐剂，现已在50多个国
家和地区应用，主要用于乳制品、肉制品、罐装食品及其他热加工食
品的防腐保鲜。英国、法国、澳大利亚等对Nisin的添加量不作任何
限制。我国于1992年批准使用，一般参考用量为0.1～0.2g/kg。
我国Nisin的研究始于1989年。中科院微生物研究所还连栋课
题组在国家自然科学基金支持下，完成了Nisin的基础研究。课题组
采用定向筛选法得到Nisin产生菌，经诱变育种获得高产突变株，而
且完成中试和工业化生产试验，在浙江天台建立了我国第一座25t/a
Nisin的工业化生产厂。
浙江银象生物工程有限公司制备的Nisin Z，与英国Aplin &
Barrett公司生产的Nisin A仅有一个氨基酸不同。两者抑菌谱相似，
但Nisin Z具有更好的扩散性，在pH高于6的溶液中溶解度更好。
近年，天然食品防腐剂Nisin的研究与开发已成为热点。国内除
中科院微生物研究所外，另有北京营养源研究所、山东大学、大连轻
工业学院、华南理工大学、南开大学等单位参与Nisin的研究，其中
南开大学与天津耀澎公司合作完成了1t/a发酵罐规模的中试研究。
目前国内Nisin的生产和应用开发已取得了一定成就，但与国外
相比还存在很大差距，主要是产品售价偏高（约1800元/kg），不能
适应国内食品加工的巨大需求。
Nisin的研发重点：大幅度降低生产成本，加强其在食品中添加
的应用研究。
ε-聚赖氨酸
ε-聚赖氨酸（ε-Polylysine）是20世纪80年代由日本人首先
发现的1种新型、安全、高效的防腐保鲜剂，为链霉菌的分泌产物，
含有25～30个残基的多肽，水溶性好，热稳定高，在中性和偏酸性
条件下对革兰氏阳性和阴性菌、酵母、真菌、病毒都有抑制作用，具
有抗菌谱广等特性。在发达国家ε-聚赖氨酸已被批准用于食品防腐，
主要用于肉制品、高盐食品、快餐、色拉、蛋糕和面点类食品。日本
是生物发酵法ε-聚赖氨酸的主要生产国（如智索股份有限公司），年
销售量约1000t，售价为2万日元/kg（折合人民币约1,500元/kg）。
聚赖氨酸可化学合成，但不能作为食品添加剂使用。食品用ε-
聚赖氨酸一般采用微生物发酵法，即采用白色链霉菌以葡萄糖为原料
发酵制取ε-聚赖氨酸，其技术关键点是筛选优良的ε-聚赖氨酸高产
菌株，这是实现工业化规模生产的基础，也是技术的难点。
国内ε-聚赖氨酸生物防腐剂的研究开发尚处于初级阶段，国家
也未批准ε-聚赖氨酸作为生物防腐剂，缺乏相应的使用规程和技术
标准。
天津科技大学贾士儒、南京工业大学徐虹等课题组的ε-聚赖氨
酸研究已有一定基础，进行了菌种诱变筛选工作，完成了从三角瓶到
小型自控罐发酵，并进行了提取精制的初步研究，正在进行中试研究，
具体技术与经济指标是发酵单位20g/L，提取收率60%。
ε-聚赖氨酸的研发重点:提高菌种的生产能力与改进工艺条件，
降低生产成本；加快制定技术标准，获得国家批准使用，为ε-聚赖
氨酸生物防腐剂在国内的推广应用铺平道路。
纳他霉素
纳他霉素(Natamycin)是1种多烯大环内脂类抗真菌剂,我国早期
曾译名为游霉素,匹马霉素(Pimaricin),能够专性地抑制酵母菌和霉
菌,具有良好的理化稳定性。1982年6月,美国FDA正式批准纳他霉
素可用作食品防腐剂,归类为GRAS产品。1997年3月,我国卫生部也
正式批准纳他霉素作为食品防腐剂。其与Nisin是目前国际上普遍批
准使用的2种生物食品防腐剂,已在30多个国家广泛使用,商品名称
有霉克(Natamaxin TM,荷兰,科特公司);Myprozine(美国Cyanamid公
司);Delvocid(美国GB发酵公司);Natafucin,Pimafucin(美国
Aldrich公司)等。
纳他霉素对500余种霉菌有抑制作用,抑菌作用比山梨酸强50倍
(但对细菌和病毒无效)。对大多数霉菌的抑制浓度为(1.0～6.0)×
10-3g/L,极个别霉菌的抑制浓度为(1.0～2.5)×10-2g/L,大多数酵母
菌的抑制浓度为(1.0～5.0)×10-3g/L,是1种高效、无毒抗真菌制剂,
用途极其广泛。用于食品防霉,不仅可以防止食品腐败,还能减少真菌
毒素对人类的毒害;用于医药,可以防止皮肤和粘膜组织(如眼部)的真
菌感染;用于仓贮,可使粮食不受真菌污染,减少化学制剂的使用;用于
家禽饲科、饮水及生长环境,能有效地预防和治疗由真菌引起的疾病。
纳他霉素安全性良好,慢性毒理和致突变繁殖试验未发现不良影
响。维他霉素的ADI值为0.3mg/kg,即按60kg体重计算,每天可摄入
18mg。对家畜家禽的研究表明,摄入的纳他霉素通常不被吸收,最终随
粪便排出,不会残留在动物肉产品中;给奶牛喂养高剂量纳他霉素的研
究结果表明,90%的纳他霉素及其分解产物可从体内排出。
纳他霉素发酵的菌种为Streptomyces natalensis和
Streptomyces gilvosporeus,目前专利报道的最高产率可达
8.5g/L(250h)。
国内北京市营养源研究所李东等率先进行了发酵法生产纳他霉素
的研究,1999年北京市自然基金项目“纳他霉素产生菌选育和研究”
结题,据悉已正常生产和应用,有产品销售。天津科技大学何艳玲等、
江南大学余晓斌等也先后开展了发酵法生产纳他霉素的研究,发酵水
平为2g/L左右。
国内纳他霉素存在的问题:尽管纳他霉素在食品、医药、饲料、
粮储,尤其在食品保鲜、防腐方面的应用显示了良好的前景,但发酵水
平太低、生产成本太高则很大程度上限制了它的应用。
曲酸
曲酸（Kojic acid）是发酵中常见的1种有机酸，存在于许多酿
造食品（如酱油、豆酱、酒类等）中，长时间实践证明适量摄入曲酸
对人体无害。
目前曲酸主要用于化妆品，作为美白增亮因子抑制黑色素形成和
紫外线吸收功能材料；此外其还可抑制化学及微生物导致的变质，延
长化妆品货架期。
由于化妆品和药用领域的用量不大，国外大型生物技术公司已将
曲酸的应用瞄向食品添加剂，如防止虾蟹等外壳变黑、切花保鲜、肉
制品的护色保鲜。曲酸作为食品的防腐剂、保鲜剂、护色剂效果明显，
不会影响食品口味和质感，而且其还可抑制熏肉中的亚硝酸钠转变为
致癌性亚硝胺。
与目前广泛使用的苯甲酸、山梨酸及其盐相比，曲酸具有以下优
点：易溶于水，不为细菌所利用，抗菌力能更强，热稳定性好，pH
改变对抗菌力影响小，无刺激性，可抑制亚硝酸盐转变为致癌物。曲
酸具有与糖相似的代谢途径，哺乳动物体内的显性致死检验呈阴性，
一般食品中所含曲酸的剂量不存在任何安全性问题。
曲酸还有许多其他用途，可作为食品增香剂麦芽酚和乙基麦芽酚
的生产原料，用于生产头孢类抗生素的中间体，用作对人畜无毒、无
公害的杀虫剂等农药，用作铁分析试剂、胶片去斑剂等。
日本20世纪70年代开始生产曲酸，现已经批准作为食品添加剂，
在众多食品中得到应用。我国同期也展开了类似研究与生产，但因产
品应用开发和市场问题停产。近年随着市场需求增加，特别是化妆品
和食品果蔬防腐保鲜等领域的需求越来越大，曲酸发酵的研究再次引
起人们的重视和关注。
国内经过多年研究开发，发酵曲酸生产处于国际先进水平，产品
大量出口。尤其是江南大学陶文沂课题组，选育出产曲酸高而不产黄
曲霉毒素的米曲霉菌株，按食品添加剂要求进行研究和生产，达到国
际领先水平。
目前国内曲酸研究存在的问题：我国尚未制定曲酸的食品添加剂
标准，关于曲酸安全性尚有争议；在食品中添加的应用研究不足。
尽管目前已开发出数十种天然食品防腐剂，但有些天然食品防腐
剂还存在抗菌能力较差、抗菌谱较窄、价格偏高等缺点，有些存在异
味和杂色等问题，实际使用的并不多。
国内对天然食品防腐剂已做了大量研究和开发工作，并取得了一
定成绩。但与国外相比，由于起步较晚，仍然存在一些问题，如消费
者对天然食品防腐剂的误解和价格偏高等，这些都是天然食品防腐剂
应用中急待解决的。