CN108157493A - 一种基于含ε-聚赖氨酸发酵液的复合生物防腐保鲜剂 - Google Patents

一种基于含ε-聚赖氨酸发酵液的复合生物防腐保鲜剂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于含ε‑聚赖氨酸发酵液的复合生物防腐保鲜剂。它是每100ml包括含ε‑聚赖氨酸微生物发酵上清液，其加入量为使ε‑聚赖氨酸含量为0.05‑0.3g、还含有L‑苹果酸0.5‑2g、L‑丙氨酸0.05‑0.5g、那他霉素0.05‑0.3g、余量为水。本发明的基于含ε‑聚赖氨酸发酵液的复合生物防腐保鲜剂，其直接使用含ε‑聚赖氨酸的发酵液上清去配制，省去了生物防腐剂ε‑聚赖氨酸分离提取的复杂工艺，大大降低了生物防腐剂的成本，并且方法简单容易操作。制成的复合生物防腐保鲜剂经试验证明，其抑菌效果优于直接添加纯品ε‑聚赖氨酸的对照。

Description

一种基于含ε-聚赖氨酸发酵液的复合生物防腐保鲜剂
技术领域：
本发明属于水果防腐保鲜技术领域，具体涉及基于一种含ε-聚赖氨酸发酵液的的复合生物防腐保鲜剂。
背景技术：
虽然因营养价值高和保健功能水果越来越受到人们的喜爱和关注，但水果极易腐烂变质，其中微生物是造成水果腐烂的最重要原因。水果防腐保鲜的安全问题仍未受到足够的重视。
目前，目前应用于各类水果的防腐保鲜剂主要为化学杀菌剂，由于化学杀菌剂对人体的危害，美国、日本等国家禁止在采后水果上使用化学杀菌剂。化学防腐保鲜剂虽然具有较好的防腐保鲜作用，但大多有不同程度的毒性和残留，特别是对葡萄、莲雾、番石榴这类粘皮的水果影响更大，对消费者健康产生严重不利影响。随着科学的不断发展以及人们生活水平的不断提高，对绿色食品的关注越来越强，对水果绿色保鲜有了更高的要求，生产出能够对水果防腐保鲜广谱、高效、无污染、绿色、环保的天然防腐剂迫在眉睫。天然生物防腐剂成本高、抑菌谱窄，限制了推广应用。
本课题组分离的不吸水链霉菌(Streptomyces ahygroscopic)Str-8(保存于中国典型物保藏中心，保藏号为CCTCC NO：M2011191)发酵液含ε-聚赖氨酸达28.2g/L，并申请了专利，不吸水链霉菌Str-8及利用其制备ε-聚赖氨酸及其盐的方法ZL 201110152802.0。
已报道的关于采后莲雾果实贮藏保鲜技术的研究尚处于初步探索阶段，冷藏依然是采后莲雾果实贮藏最主要的方法，专利200810220328.9茶皂素及其合剂在水果防腐保鲜方面的应用，一种槐糖脂类水果防腐剂及其在水果防腐中的应用201010191707.7，一种果蔬保鲜剂及其制备方法和应用201510828124.3。未见用微生物发酵液直接生产生物防腐剂的报道。用L-苹果酸、L-丙氨酸、纳他霉素均为微生物发酵生产的天然食品添加剂，含生物防腐剂ε-聚赖氨酸的微生物发酵液，添加L-苹果酸、L-丙氨酸为增效剂与纳他霉素复配，研究开发天然复合生物防腐剂，生产出能够对水果防腐保鲜广谱、高效、无污染、绿色、环保的天然防腐剂，操作简单，成本低。
发明内容：
本发明的目的是提供一种基于含ε-聚赖氨酸发酵液的复合生物防腐保鲜剂。
本发明的基于含ε-聚赖氨酸发酵液的复合生物防腐保鲜剂是以不吸水链霉菌S.ahygroscopicus GIM8发酵液上清，添加纳他霉素，L-苹果酸、L-丙氨酸等以增效剂的天然复合生物防腐剂，其对莲雾、番石榴等南方水果腐败微生物有较好的抑制作用。在果实7-8成熟时采摘后，先将果实进行挑选、清洗和晾干，然后用复合防腐保鲜剂将果实进行浸泡4分钟左右，晾干即可。
本发明的基于含ε-聚赖氨酸发酵液的复合生物防腐保鲜剂，每100ml包括含ε-聚赖氨酸微生物发酵上清液，其加入量为使ε-聚赖氨酸含量为0.05-0.3g、L-苹果酸0.5-2g、L-丙氨酸0.05-0.5g、那他霉素0.05-0.3g、余量为蒸馏水。
优选，所述的含ε-聚赖氨酸微生物发酵上清液是不吸水链霉菌S.ahygroscopicusGIM8发酵液上清。
优选，所述的基于含ε-聚赖氨酸发酵液的复合生物防腐保鲜剂，每100ml包括含ε-聚赖氨酸微生物发酵上清液，其加入量为使ε-聚赖氨酸含量为0.2g、L-苹果酸1g、L-丙氨酸0.1g、那他霉素0.2g、余量为蒸馏水。
本发明的含ε-聚赖氨酸微生物发酵上清液优选通过以下方法制备：
将不吸水链霉菌Str-8用发酵培养基进行发酵培养获得发酵液，将发酵液离心，获得含ε-聚赖氨酸微生物发酵上清液；
所述的发酵培养基每升含有：酵母浸汁5.0g，葡萄糖20g，(NH4)2SO4 7.0g，K2HPO40.8g，KH2PO4 1.36g，MgSO4·7H2O 0.5g，ZnSO4·7H2O 0.04g，FeSO4·7H2O 0.3g，余量为水。
所述的用发酵培养基进行发酵培养优选是采用补料分批发酵的方式。
基于含ε-聚赖氨酸发酵液的复合生物防腐保鲜剂主要防治分离自水果的6种水果腐败菌：疣孢青霉、小孢拟盘多毛孢、浅黄隐球酵母、可可毛色二孢菌、胶孢炭疽菌或黄曲霉。
本发明的基于含ε-聚赖氨酸发酵液的复合生物防腐保鲜剂，其直接使用含ε-聚赖氨酸的发酵液上清去配制，省去了生物防腐剂ε-聚赖氨酸分离提取的复杂工艺，大大降低了生物防腐剂的成本，并且方法简单容易操作。制成的复合生物防腐保鲜剂经试验证明，其抑菌效果优于直接添加纯品ε-聚赖氨酸的对照。
本发明添加了苹果酸、L-丙氨酸、那他霉素等作为增效剂，与天然生产的含ε-聚赖氨酸的发酵液上清复合使用，扩大了抑菌谱，大大提高了生物防腐保鲜剂的防腐效果。
不吸水链霉菌(Streptomyces ahygroscopic)Str-8，保存于中国典型物保藏中心(CCTCC)，保藏号为CCTCC NO：M2011191，其公开与专利：发明名称：不吸水链霉菌Str-8及利用其制备ε-聚赖氨酸及其盐的方法，专利号：ZL 201110152802.0中。
具体实施方式：
以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例1：
一、不吸水链霉菌(Streptomyces ahygroscopic)Str-8的发酵
斜面培养基(g/L)：可溶性淀粉20，KNO3 1，NaCl 0.5，K2HPO4 0.5，MgSO4 0.5，FeSO40.01，琼脂20，溶剂为水，混合均匀，调pH 7.1～7.5，121℃灭菌20min。
发酵培养基(g/L)：
酵母浸汁5.0g，葡萄糖20g，(NH4)2SO4 7.0g，K2HPO4 0.8g，KH2PO4 1.36g，MgSO4·7H2O 0.5g，ZnSO4·7H2O 0.04g，FeSO4·7H2O 0.3g，余量为水。按上述组成和含量，将原料混合均匀，121℃灭菌20min。
将不吸水链霉菌Str-8接种到斜面培养基上，28～30℃培养72h，然后接一环此菌的孢子到装有50ml发酵培养基的250ml三角瓶中，30℃培养72h，摇瓶转速为150r/min，而获得种子液。
取150mL种子液接种于含灭菌的2.85L发酵培养基中(5L发酵罐)，温度为30℃，转速为300r/min，通气为1vvm，当发酵过程出现泡沫时，在线添加消泡剂自动消泡。
发酵罐接种种子液后，当培养体系中的发酵培养基pH下降至约为3.9时，此时施以质量分数10％氨水在线控制培养体系的pH维持在3.9的水平至发酵终点，即一阶段pH控制；并在pH降至3.9时始持续流加灭菌的酵母粉溶液(200g/L)(按每小时每升发酵培养基中补加0.042g酵母粉的量添加)至发酵结束，以提高细胞生长和活性。
发酵过程细胞生长及ε-聚赖氨酸生物合成利用大量葡萄糖，当培养体系的葡萄糖浓度下降至约为10g/L时，自动流加灭过菌的葡萄糖与硫酸铵的补料培养基(每升含800g葡萄糖和100g硫酸铵，余量为水)使培养体系的葡萄糖维持约为10g/L直至发酵结束。
发酵7d结束时ε-聚赖氨酸发酵终浓度达5.23g/L，由此得到发酵液。将发酵液8000r/min离心10min，测定ε-聚赖氨酸含量并经浓缩，制备得到含ε-聚赖氨酸30.0g/L微生物发酵上清液M。
取含ε-聚赖氨酸30.0g/L微生物发酵上清液M 3L，加入蒸馏水27L，制备含ε-聚赖氨酸0.3％(W/V)混合液30L；称取600克(2.0％，W/V)L-苹果酸加入混合液中，搅拌充分溶解后，再加入90克(0.3％，W/V)那他霉素搅拌溶解，然后加入150克(0.5％，W/V)L-丙氨酸，溶解后制备成30L复合生物防腐剂A。
对照1：取蒸馏水30L，加入90克ε-聚赖氨酸，制备混合液30L，含即含ε-聚赖氨酸0.3％(W/V)。称取600克(2.0％，W/V g/ml)L-苹果酸加入混合液中，搅拌充分溶解后，再加入90克(0.3％，W/V)那他霉素搅拌溶解，然后加入150克(0.5％，W/V)L-丙氨酸，溶解后制备成30L复合生物防腐剂B。
对照2：取蒸馏水27L，加入3L含ε-聚赖氨酸30.0g/L微生物发酵上清液M，制备混合液30L。
对照3：取蒸馏水27L，加入3L含ε-聚赖氨酸30.0g/L微生物发酵上清液M，称取入90g(0.3％，W/V g/ml)那他霉素搅拌溶解，搅拌充分溶解后制备混合液30L。
对照4：蒸馏水30L。
将制备好的复合生物防腐剂A和以上四个对照，同时用从腐烂水果上分离的6株水果腐败菌作为指示菌，进行抑菌效果的测定，每个试验进行三次重复进行平均。结果见表1：
表1 微生物源生物复合生物防腐剂及对照水果腐败菌的抑菌圈直径
抑菌圈直径单位：mm
注：本试验采用牛津杯法进行，牛津杯直径6mm，表中“6”表示阴性无抑制作用
菌株来源见表2：
表2
菌株名称 菌株拉丁名及编号 分离来源
疣孢青霉 Penicillium verrucosm FL1 番石榴
小孢拟盘多毛孢 Pestalotiopsis microspora FL2 番石榴
浅黄隐球酵母 Cryptococcus flavescens LW1 莲雾
可可毛色二孢菌 Lasiodiplodia theobromae LW2 莲雾
胶孢炭疽菌 Colletotrichum gloeosporioides HP1 黄皮
黄曲霉 Asperigills flavus HP2 黄皮
从表1中结果可以看出复合生物防腐剂A优于对照1抑菌效果，说明含ε-聚赖氨酸微生物发酵上清液可以代替分离提取的ε-聚赖氨酸使用，获得更好的抑菌作用，且对6种水果腐败菌均具有一定的抑制作用。样品复合生物防腐剂A抑菌效果均比对照2和对照3好，说明增效剂对生物防腐剂的防腐效果有增强作用。
实施例2
取实施例1的含ε-聚赖氨酸30.0g/L微生物发酵上清液M 0.5L，加入取蒸馏水29.5L，制备含ε-聚赖氨酸0.05％(W/V g/ml)的混合液30L；称取150克(0.5％，W/V)L-苹果酸加入混合液中，搅拌充分溶解后，再加入15克(0.05％，W/V)那他霉素搅拌溶解，然后加入15克(0.05％，W/V)L-丙氨酸，溶解后制备成30L复合生物防腐剂A。
对照1：取蒸馏水30L，加入15克ε-聚赖氨酸，制备混合液30L，含即含ε-聚赖氨酸0.05％(W/V)。称取150克(0.5％，W/V)L-苹果酸加入混合液中，搅拌充分溶解后，再加入15克(0.05％，W/V)那他霉素搅拌溶解，然后加入15克(0.05％，W/V)L-丙氨酸，溶解后制备成30L复合生物防腐剂B。
对照2：取蒸馏水29.5L，加入0.5L含ε-聚赖氨酸30.0g/L微生物发酵上清液M，制备混合液30L。
对照3：取蒸馏水29.5L，加入0.5L含ε-聚赖氨酸30.0/L微生物发酵上清液M，称取15克(0.05％，W/V)那他霉素搅拌溶解，搅拌充分溶解后制备混合液30L。
对照4：蒸馏水30L。
将制备好的复合生物防腐剂A和以上四个对照，同时用从腐烂水果上分离的6株水果腐败菌作为指示菌，进行抑菌效果的测定，每个试验进行三次重复进行平均。结果见表3：
表3 微生物源生物复合生物防腐剂及对照水果腐败菌的抑菌圈直径
抑菌圈直径单位：mm
注：本试验采用牛津杯法进行，牛津杯直径6mm，表中“6”表示阴性无抑制作用
从表3中结果可以看出复合生物防腐剂A优于对照1抑菌效果，说明含ε-聚赖氨酸微生物发酵上清液可以代替分离提取的ε-聚赖氨酸使用，获得更好的抑菌作用，且对6种水果腐败菌均具有一定的抑制作用。样品复合生物防腐剂A抑菌效果均比对照2和对照3好，说明增效剂对生物防腐剂的防腐效果有增强作用。
实施例3
取实施例1的含ε-聚赖氨酸30.0g/L微生物发酵上清液M 2.0L，加入取蒸馏水28L，制备含ε-聚赖氨酸0.2％(W/V)的混合液30L；称取300克(1.0％，W/V)L-苹果酸加入混合液中，搅拌充分溶解后，再加入60克(0.2％，W/V)那他霉素搅拌溶解，然后加入30克(0.1％，W/V)L-丙氨酸，溶解后制备成30L复合生物防腐剂A。
对照1：取蒸馏水30L，加入60克ε-聚赖氨酸，制备混合液30L，含即含ε-聚赖氨酸0.2％(W/V)。称取300克(1.0％，W/V)L-苹果酸加入混合液中，搅拌充分溶解后，再加入60克(0.2％，W/V)那他霉素搅拌溶解，然后加入30克(0.1％，W/V)L-丙氨酸，溶解后制备成30L复合生物防腐剂B。
对照2：取蒸馏水28L，加入2.0L含ε-聚赖氨酸30.0g/L微生物发酵上清液M，制备混合液30L。
对照3：取蒸馏水28L，加入2.0L含ε-聚赖氨酸30.0/L微生物发酵上清液M，称取60克(0.2％，W/V)那他霉素搅拌溶解，搅拌充分溶解后制备混合液30L。
对照4：蒸馏水30L。
将制备好的复合生物防腐剂A和以上四个对照，同时用从腐烂水果上分离的6株水果腐败菌作为指示菌，进行抑菌效果的测定，每个试验进行三次重复进行平均。结果见表4：
表4 微生物源生物复合生物防腐剂及对照水果腐败菌的抑菌圈直径
抑菌圈直径单位：mm
注：本试验采用牛津杯法进行，牛津杯直径6mm，表中“6”表示阴性无抑制作用
从表3中结果可以看出复合生物防腐剂A优于对照1抑菌效果，说明含ε-聚赖氨酸微生物发酵上清液可以代替分离提取的ε-聚赖氨酸使用，获得更好的抑菌作用，且对6种水果腐败菌均具有一定的抑制作用。样品复合生物防腐剂A抑菌效果均比对照2和对照3好，说明增效剂对生物防腐剂的防腐效果有增强作用。

Claims (5)

1.一种基于含ε-聚赖氨酸发酵液的复合生物防腐保鲜剂，其特征在于，每100ml包括含ε-聚赖氨酸微生物发酵上清液，其加入量为使ε-聚赖氨酸含量为0.05-0.3g、还含有L-苹果酸0.5-2g、L-丙氨酸0.05-0.5g、那他霉素0.05-0.3g、余量为水。
2.根据权利要求1所述的复合生物防腐保鲜剂，其特征在于，所述的基于含ε-聚赖氨酸发酵液的复合生物防腐保鲜剂，每100ml包括含ε-聚赖氨酸微生物发酵上清液，其加入量为使ε-聚赖氨酸含量为0.2g、含含有L-苹果酸1g、L-丙氨酸0.1g、那他霉素0.2g、余量为水。
3.根据权利要求1或2所述的复合生物防腐保鲜剂，其特征在于，所述的含ε-聚赖氨酸微生物发酵上清液是不吸水链霉菌S.ahygroscopicus GIM8的发酵液上清。
4.根据权利要求3所述的复合生物防腐保鲜剂，其特征在于，所述的含ε-聚赖氨酸微生物发酵上清液是通过以下方法制备：
将不吸水链霉菌Str-8用发酵培养基进行发酵培养获得发酵液，将发酵液离心，获得含ε-聚赖氨酸微生物发酵上清液；
所述的发酵培养基每升含有：酵母浸汁5.0g，葡萄糖20g，(NH4)2SO4 7.0g，K2HPO4 0.8g，KH2PO4 1.36g，MgSO4·7H2O 0.5g，ZnSO4·7H2O 0.04g，FeSO4·7H2O 0.3g，余量为水。
5.根据权利要求4所述的复合生物防腐保鲜剂，其特征在于，所述的用发酵培养基进行发酵培养是采用补料分批发酵的方式。
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