比辛:化学防腐剂终结者?

2014/11/26 10:24:00作者:佚名来源:转载查看评论0条)字号:

    很多食品不进行防腐就无法长时间保存。但对于那些追求“纯天然”的人来说,“防腐剂”就意味着“有害”,而“化学防腐剂”更是“恶贯满盈”。于是,“天然防腐剂”就有了巨大的号召力。只要宣称“不含防腐剂”,就可以卖出很好的价钱来。最近发现的 “比辛(bisin)”,被称为“全天然的保鲜剂”,一经披露就引起了巨大关注。

    比辛到底是什么东西?它特殊在哪里?真的能终结“化学防腐剂”吗?为了回答这些问题,我们从细菌说起。

    细菌与杀菌剂:魔与道的斗争

    细菌在自然界中几乎无所不在。好在多数细菌与人类相安无事。哪怕是呆在人类的胃肠中,也基本上是“低调做菌”,让绝大多数人忘记了它们的存在。

    不过,细菌中总有些恐怖分子抱着“不能名垂青史,也要遗臭万年”的信条到处作怪:在食品中,让食品腐败变质;吃到人体内,就让人生病;遇到了伤口,就导致感染。

    人类虽能对任何一种具体的细菌对症下药,但是“多国细菌”联合来袭的时候,这种“一一化解”的方式就捉襟见肘。在跟细菌的斗争中,人类需要的是“见鬼打鬼,遇佛杀佛”这样浑不吝的杀菌剂,也就是“广谱杀菌剂”。杀菌剂,在医药上,叫作“抗生素”,而在食品上就通常称为“防腐剂”。

    不过,再广谱的杀菌剂,往往有还是只对一类细菌有效。遇到了对它的攻击力免疫的细菌,也就无能为力。这就是为什么会有那么多的防腐剂,有时候一种食品里会有不止一种防腐剂。其实就像打仗:当敌人立体进攻时,你也只能进行立体防御。

    细菌种类不同导致的抗菌性不同。对细菌有一个最粗略的分类,就是把细菌进行“革兰氏染色”。染完之后紫色的,称为“革兰氏阳性菌”;粉色或者红色的,称为“革兰氏阴性菌”。二者在细胞结构上最大的区别在于:前者有很厚的细胞壁,而后者有一层坚韧的外膜。这层外膜能够挡住一些抗生素和溶菌酶的袭击,使得它们更难杀灭。

    除此以外,细菌本身还是“适者生存”的典范。哪怕是受到有效抗菌剂的进攻,也会有一些细菌能够大难不死。这些劫后余生的细菌繁衍生息,最后就对这种杀菌剂“魔高一丈”了。这个过程就是“抗生素抗性”的产生。人类与细菌的斗争,也就是不停地去寻找“一丈”之上的那“一尺”。

    只是杀菌剂既然能够杀灭细菌,那么也可能对人类有危害。对于一种杀菌剂来说,杀菌需要一个“有效剂量”;不对人体产生危害,又会有一个“安全剂量”。如果有效剂量比安全剂量还高或者接近,用起来就比较危险;有效剂量比安全剂量小得越多,就越安全。

    所以,衡量一种杀菌剂的好坏,最关心的指标就有了这几个: 广谱性(能杀多少种细菌) ; 安全性 (有效剂量与安全剂量之间的差距),以及 导致“抗生素抗性”的速度 。

    乳酸链球菌素,“全天然防腐剂”的先驱

    1928年,在美国农业部的一个实验室工作的罗格斯(Rogers)发现乳酸菌能够抑制其他细菌的生长,而这种抑制作用不是乳酸菌提高环境酸度产生的。经过一系列实验,他得出结论:乳酸菌能够产生一种具有抑菌作用的物质。

    后来这种物质被命名为Nisin,正式的中文翻译是“乳酸链球菌素”,也有人把它叫做“尼生素”。1947年,英国科学家马锑克(Mattick)等人成功地把它分离了出来。对它的研究,也进入了一个新阶段。

    尼生素是一段34个氨基酸组成的多肽,有不同的种类。其中有一些非常规的氨基酸,比如羊毛硫氨酸(lanthionine,因最初发现于羊毛而得名)或者其甲基化的产物,这类具有抗菌特性的多肽也就被称为“羊毛硫抗生素(lantibiotic)”。

    这一类抗生素的作用途径有两种:跟组成细菌膜的前体脂分子结合,阻止细菌膜的形成,从而抑制细菌生长;或者直接破坏细菌膜,导致细胞破裂。而尼生素是第一个被发现的羊毛硫抗生素。

    20世纪50年代,人们开始琢磨把它作为杀菌剂使用。相对于化学杀菌剂,它具有相当的优势:能被消化、有效剂量杀菌所需的剂量远远低于可能有害的剂量。1969年,国际食品添加剂联合专家委员会(JECFA ,The Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives )批准了它作为防腐剂使用。到目前,世界上有超过50个国家使用它。

    除了上面所说的安全、高效,它在避免抗生素抗性方面也表现优异。在被广泛使用了40余年之后,还没有发现细菌抗性的产生。作为“纯天然防腐剂”,其使用范围也就越来越广泛。目前,中国允许它用于奶制品、熟肉制品、罐头食品、方便米面制品、即食水产品、酱油醋以及复合调味品、饮料等食品中。

    不过,尼生素也并不完美。虽然它对于革兰氏阳性细菌具有广谱的杀灭能力,但有一些革兰氏阴性细菌它攻击起来就比较困难。所以,尼生素虽然可以算是杀菌世界一方豪杰,到底还是无法一统江湖。

    实际上,后来还发现过许多羊毛硫抗生素。不过,由于各有局限,没有在现实应用中抢到地盘,或者还没有去逐鹿防腐剂的中原。

    比辛:阴阳通吃的抗菌多肽

    终于说到最受大家关注的比辛。最近,明尼苏达大学发布了一条新闻:该校食品科学与营养系教授丹奥沙利文(Dan O’sullivan)及其学生,发现一种高效安全的天然抗生素,称为“比辛”(Bisin),并已经获得专利。

    根据他们的专利,比辛是一种来自于双歧杆菌的羊毛硫抗生素。奥沙利文和他的学生分离出比辛后,还测定出了它的氨基酸序列。他们进一步发现,与尼生素相比,比辛更具有超级英雄的潜质。首先,它不管是革兰氏阴性菌还是阳性菌,一律通杀。在食品中,引发安全事故最多的是沙门氏菌和大肠杆菌。它们都是革兰氏阴性。比辛对它们的打击能力,让它一下子超越了前辈。

    此外,作为食品防腐剂,还需要有相当的稳定性。而比辛在开水中煮10分钟也不失活,在常温下被胰蛋白酶攻击24小时也依然强劲。

    阴阳通杀的功力,加上良好的稳定性,使得比辛一出世就备受瞩目。而它来自于双歧杆菌的“纯天然”出生,又让它具有了格外的号召力。

    展望明天:“终结旧时代”还是“泯然众人矣”

    实际上,奥沙利文并没有发表关于比辛的论文。目前关于比辛的信息,都是来自于他们的专利和明尼苏达大学的新闻稿。而媒体对新闻的解读,似乎给人们描绘了一个旧时代的终结和新时代的来临:一种完美的“纯天然的防腐剂”,将会使得食品防腐不成问题,而且不会再有安全性的担心。明尼苏达大学的新闻稿只是说正在寻求商业开发,媒体报道就已经预测出“一年”(也有媒体预测“三年”)就会进入市场。

    对于一些“钱景广阔”的发现,研究者先申请专利而不是发表学术论文,也算是常规。不过,需要注意的是,专利的要求跟学术论文并不相同。专利的核心是“新”,并不要求实验的完备、深入,以及数据精准。

而媒体认为它与尼生素同属羊毛硫抗生素,所以不需要安全验证就能上市,很可能只是一厢情愿。比辛与尼生素的氨基酸序列与杀菌特性都有实质差别,很难想象美国FDA会同意把尼生的安全数据直接适用于比辛。

    不过无论如何,这都是一个令人欣喜的发现。它最终会象媒体期待的那样成为“终结旧时代”的超级英雄,还是跟这个家族中的许多前辈一样最后“泯然众人矣”?只能说:让我们耐心等待。

 

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