納他霉素的特性及應(yīng)用

在乳制品、肉制品、果汁飲料等食品工業(yè)中，霉菌、酵母等絲狀真菌的污染和增殖給食品的生產(chǎn)和保藏帶來(lái)危害，特別是當(dāng)食品污染真菌后（如黃曲霉、寄生曲霉、儲(chǔ)曲霉等）產(chǎn)生的真菌毒素（如黃曲霉素、儲(chǔ)曲霉素、青霉酸等），具有強(qiáng)烈的致癌、致畸、致震顫、致出血、致皮炎等致病性，對(duì)人類的健康造成極大的傷害。因此，食品原料的收獲、存放以及食品加工、保藏中防治真菌污染，在20世紀(jì)80年代初即引起了全世界的重視。

為了延長(zhǎng)食品保藏期和防止食品被真菌污染，人們?cè)谑称芳庸み^(guò)程中需要添加防腐劑。隨著人們對(duì)化學(xué)合成食品防腐劑安全性認(rèn)識(shí)的提高，低毒、高效、廣譜以及經(jīng)濟(jì)實(shí)用的生物食品防腐劑的研究和開(kāi)發(fā)，愈來(lái)愈受到人們的重視，納他霉素進(jìn)入了人們的視野。

中文名：納他霉素；那他霉素；游霉素

CAS號(hào)：7681-93-8

英文名：Pimaricin; Natamycin

分子式：C33H47NO13

1、納他霉素發(fā)現(xiàn)史

1955年，Struyk等人從南非Natal州附近的土壤中分離到納塔爾鏈霉菌，并從中分離出一種新的抗真菌化合物。1957年，Struyk等稱這種新的抗真菌藥物為匹馬菌素；1959年，Burns等人在美國(guó)的田納西州Chattanooga的土壤中分離得到了恰塔努加鏈霉菌，并從其培養(yǎng)物中分離出田納西菌素（Temecetin）。在同一時(shí)期，從褐黃孢鏈霉菌中也分離得到了化合物A-5283。此后的研究證明，匹馬菌素、田納西菌素和A-5283是同一種物質(zhì)。60年代末，這三種名稱被世界衛(wèi)生組織統(tǒng)一命名為納他霉素。我國(guó)早期曾譯為游霉素。

2、納他霉素簡(jiǎn)介

納他霉素也稱游霉素，英文名稱為natamycin/pimaricin/tenecetin，屬于多烯大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，是納塔爾鏈霉菌、恰塔努加鏈霉菌或褐黃孢鏈霉菌等微生物的次級(jí)代謝產(chǎn)物，從發(fā)酵液中提取純化后獲得。納他霉素是一種高效、低毒的具有抑制霉菌、酵母及某些原生動(dòng)物及某些藻類生長(zhǎng)的功能，可以用于醫(yī)療、食品、飼料、糧儲(chǔ)防霉，特別是在食品原料保鮮、食品防腐等方面具有良好的使用效果。

1976年FAO/WHO專家委員會(huì)對(duì)納他霉素進(jìn)行了評(píng)價(jià)，編號(hào)為WHO報(bào)告系列559號(hào)、FAO報(bào)告營(yíng)養(yǎng)系列1號(hào)。1982年6月，美國(guó)FDA正式批準(zhǔn)納他霉素可以用作食品防腐劑。1996年，中國(guó)食品添加劑標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)技術(shù)委員會(huì)正式批準(zhǔn)納他霉素可作為食品防腐劑。FAO/WHO聯(lián)合食品添加劑專家委員會(huì)規(guī)定了人體可無(wú)條件接受每天攝入每公斤體重0.3mg的納他霉素。JECFA/EC也授權(quán)通過(guò)批準(zhǔn)。人體通常攝入量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于安全量以下，即使消費(fèi)量很大的奶酪和香腸也如此。1997年3月FAO/WHO羅馬食品添加劑專門(mén)委員會(huì)批準(zhǔn)納他霉素使用于乳酪制品，美國(guó)食品與藥品監(jiān)督管理局（FDA）于2001年3月份頒布法令解除了在食品尤其是乳酪中限制使用納他霉素的規(guī)定。該產(chǎn)品在歐洲已經(jīng)有35年的使用歷史。

現(xiàn)在在國(guó)際市場(chǎng)上還有多家公司在生產(chǎn)銷售該產(chǎn)品作為人類用藥，例如，5％納他霉素?zé)o菌溶液是世界上用于治療角膜真菌炎癥的首選抗生素，其商品名為NATACYN或PIMAFUCIN等。

3、納他霉素的理化性質(zhì)

3.1 分子結(jié)構(gòu)

納他霉素的CAS代碼為7681-93-8，分子式為C33H47NO13，分子量為665.75，化學(xué)名稱（IUPAC）為22-(3-amino-3，6-dideoxy-β-D-manno pyranosyl-oxy)-1, 3, 26-trihydroxy-12-methyl-10-oxo-6，11, 28-trioxatricyclo[22.3.1.05，7]octacosa-8, 14, 16, 18, 20-pentaene-25-carboxylic acid。

納他霉素屬于多烯大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，含有四個(gè)相聯(lián)的共軛烯鍵，主要化學(xué)結(jié)構(gòu)是由25個(gè)碳原子構(gòu)成的內(nèi)酯環(huán)，內(nèi)酯環(huán)C-15位置上以糖苷鍵連接著一個(gè)碳霉糖，即氨基二脫氧甘露糖。納他霉素的紫外最大吸收波長(zhǎng)位丁290，304，318nm處。

納他霉素是近白色至奶油黃色結(jié)晶粉末，幾乎無(wú)臭無(wú)味，可含3分子的結(jié)晶水，熔點(diǎn)為280℃（分解），120℃下1小時(shí)可完全失活。

3.2 溶解性

由于含有四個(gè)相連的雙鍵結(jié)構(gòu)，決定了納他霉素幾乎不溶于水，在水中的溶解度僅為52ug/mL。納他霉素也幾乎不溶于高級(jí)醇、醚、酯、二氧六環(huán)、環(huán)己醇及芳香族或脂肪族碳?xì)浠衔?。微溶于甲醇，溶于冰醋酸、二甲苯亞砜、二甲基甲酰胺、甘油、丙二醇?/p>

與內(nèi)酯環(huán)相連的三個(gè)羥基決定了納他霉素在大部分碳?xì)浠衔镏袠O低的溶解度。另外，在C-9和C-13位置上的縮酮結(jié)構(gòu)也解釋了納他霉素的不溶解性。而納他霉素在二甲亞砜和二甲基甲酰胺中的高溶解性則歸因于溶質(zhì)-溶劑之間的強(qiáng)相互作用。紅外研究表明在羥基、羧基、氨基之間存在著分子間氫鍵。

分子中有一個(gè)堿性基團(tuán)和一個(gè)酸性基團(tuán)，因此納他霉素是一種兩性物質(zhì)，等電點(diǎn)為pH6.5。當(dāng)pH值低于3或高于9時(shí)，可明顯增加其溶解度。納他霉素對(duì)氧化劑和紫外線較為敏感。1%w/v冰醋酸溶液的比旋度介于+250°至+295°之間。

3.3 穩(wěn)定性

結(jié)晶形式的納他霉素在室溫、避光條件下十分穩(wěn)定，且能耐受短暫的高溫（100℃，1-3h），但其環(huán)狀結(jié)構(gòu)能水解使其活性有所喪失，在50℃以上，24h后活性的衰減有明顯的升高。在氯化鈉、檸檬酸及蔗糖制劑中穩(wěn)定性會(huì)有所降低。

300～350nm紫外線會(huì)使納他霉素迅速失活，紫外線破壞四烯結(jié)構(gòu)，進(jìn)而使納他霉素失去生物活性。但是光降解并不改變納他霉素在最大吸收波長(zhǎng)279，290，304，318nm處的紫外吸收值。

納他霉素的水溶液在室溫下穩(wěn)定且活性最強(qiáng)。100℃條件下其水溶液也能穩(wěn)定1-3小時(shí)（中性溶液約為3小時(shí)，酸性溶液約為1小時(shí)）。納他霉素在pH值3-9中具有活性，在pH值5-7范圍內(nèi)活性最強(qiáng)。即使pH低于3或高于9，其活性損失也不會(huì)超過(guò)30％。納他霉素是內(nèi)酯結(jié)構(gòu)，在堿性條件下，可皂化降解。在強(qiáng)酸存在的條件下，納他霉素可水解失去碳霉糖，并從四烯變?yōu)槲逑┙Y(jié)構(gòu)，并引起納他霉素完全降解。

納他霉素溶液和懸浮液易氧化失活。高溫可加速失活，當(dāng)溫度高于37℃時(shí)，在化學(xué)氧化劑的存在下，失活速度明顯加快。能引起納他霉素失活的氧化劑主要有過(guò)氧化物、高氯化物、高錳酸鹽、碘、溴、亞硫酸鹽和酸酐等。與紫外失活不同的是化學(xué)氧化失活將引起在最大吸收波長(zhǎng)279nm、290nm、304nm、318nm處的紫外吸收值大幅度降低。與溫度影響類似，過(guò)低或過(guò)高的pH值也加速納他霉素的氧化失活?？寡鮿┤缛~綠素、抗壞血酸等可降低氧化失活的速度。

納他霉素在強(qiáng)鹽酸作用下瞬間顯示藍(lán)色，自身形成陽(yáng)離子。滴加一滴濃磷酸，顏色馬上變綠，幾分鐘后，會(huì)變成淺紅色。

納他霉素的活性受pH、溫度、光照強(qiáng)度和氧化劑及重金屬（如是鐵、鎳、鉛、汞等）的影響，所以產(chǎn)品應(yīng)避免與氧化物等接觸，同時(shí)應(yīng)存放在深色的玻璃、塑料和不銹鋼容器中。

4、作用機(jī)理及抑菌作用

作用機(jī)理是與真菌的麥角甾醇以及其他甾醇基團(tuán)結(jié)合，阻遏麥角甾醇生物合成，從而使細(xì)胞膜畸變，最終導(dǎo)致滲漏，引起細(xì)胞死亡。在焙烤食品用納他霉素對(duì)面團(tuán)進(jìn)行表面處理，有明顯的延長(zhǎng)保質(zhì)期作用。由丁細(xì)菌的細(xì)胞膜缺乏麥角固醇，所以對(duì)納他霉素很不敏感，已知納他霉素對(duì)細(xì)菌的MIC（最小抑菌濃度）很高（大于10，000ug/mL）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，絕大多數(shù)霉菌在0.5-6ppm的納他霉素濃度下就被抑制，極個(gè)別的菌種在10~25ppm的濃度下被抑制，多數(shù)酵母在10-50ppm的濃度下被抑制。

納他霉素對(duì)真菌的抑菌作用極強(qiáng)，大多數(shù)霉菌在質(zhì)量濃度為(0.5～6.0)×10-3g/L的納他霉素抑制，極個(gè)別的霉菌在質(zhì)量濃度為(1.0～2.5)×10-2g/L的納他霉素濃度下抑制；大多數(shù)酵母菌在納他霉素質(zhì)量濃度為（1.0~5.0）×10-3g/L時(shí)被抑制。

5、安全性

一般認(rèn)為納他霉素很難被消化吸收，因?yàn)樗y溶于水和油脂，大部分?jǐn)z入的納他霉素會(huì)隨糞便排出。經(jīng)衛(wèi)生學(xué)調(diào)查和皮膚斑點(diǎn)試驗(yàn)，表明納他霉素?zé)o過(guò)敏性反應(yīng)。經(jīng)降解處理后的納他霉素在急性毒理和短期毒性試驗(yàn)中均無(wú)對(duì)動(dòng)物的損害。

急性毒性試驗(yàn)表明，口服給藥方式下，小鼠和豚鼠的LD50分別為1.5g/kg和0.45g/kg。1966年，Levinskas等測(cè)定了鼠和兔子的LD50分別為2.7-4.7g/kg和1.4g/kg，同時(shí)Levinskas用鼠和狗進(jìn)行了慢性毒性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在飼料中添加0.2％的納他霉素飼喂二年，小鼠沒(méi)有明顯的不良反應(yīng)；在1％的濃度下觀察，僅有輕微的采食量減少和輕微的生長(zhǎng)減慢，對(duì)生殖沒(méi)有影響。世界衛(wèi)生組織（WHO）和世界糧農(nóng)組織（FAO）規(guī)定了納他霉素的最高日吸收量（ADI）為0.30mg/kg。由于WHO規(guī)定納他霉素的使用量為20ppm，因此只有約0.002mg/kg納他霉素被消費(fèi)者食用，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于規(guī)定ADI值的1％。

1977年，De Boer和Stolk Horsthuis研究了真菌對(duì)納他霉素形成抗性的可能性，他們?cè)谶B續(xù)數(shù)年使用納他霉素的乳酪倉(cāng)庫(kù)中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)真菌形成抗性的證據(jù)；經(jīng)過(guò)人為誘導(dǎo)，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)真菌對(duì)納他霉素形成抗性。納他霉素的強(qiáng)抑菌活性和穩(wěn)定性是真菌不對(duì)之產(chǎn)生抗性的原因。

6、納他霉素的應(yīng)用

納他霉素是一種天然、廣譜、高效安全的酵母菌及霉菌等絲狀真菌抑制劑，它不僅能夠抑制真菌，還能防止真菌毒素的產(chǎn)生。納他霉素對(duì)人體無(wú)害，很難被人體消化道吸收，而且微生物很難對(duì)其產(chǎn)生抗性，同時(shí)因?yàn)槠淙芙舛群艿偷忍攸c(diǎn)，通常用于食品的表面防腐、生物防腐劑，由于納他霉素對(duì)細(xì)菌沒(méi)有抑制作用，因此它不影響酸奶、奶酪、生火腿、干香腸的自然成熟過(guò)程。

6.1 應(yīng)用特點(diǎn)

與其它常用的化學(xué)防腐劑如山梨酸鉀相比，納他霉素具有以下顯著的優(yōu)勢(shì)：

6.1.1 無(wú)色無(wú)味

納他霉素是白色、無(wú)味且溶解性低的結(jié)晶性粉術(shù)。它對(duì)產(chǎn)品的口感特性無(wú)任何影響，當(dāng)應(yīng)用于食品表面時(shí)，只停留在表面上，抑制容易生長(zhǎng)在表面的霉菌和酵母。

6.1.2 適用范圍廣

納他霉素和常用的山梨酸鉀等防腐劑相比，在pH3~9中具有活性，其適用pH范圍更寬。

6.1.3 使用劑量低

真菌對(duì)納他霉素極為敏感，使用微量即可起到作用。

6.1.4 專一性好

由于納他霉素對(duì)細(xì)菌沒(méi)有作用，可直接添加到酸奶等發(fā)酵制品中，只抑制其中的霉菌和酵母菌，卻不作用于酸奶中的細(xì)菌（如乳酸菌、雙歧桿菌等）。納他霉素可以抑制真菌毒素的產(chǎn)生，而其它的防腐劑則不具有這些功能。

6.2 在食品方面的應(yīng)用

6.2.1 乳酪

納他霉素可防止乳酪在成熟時(shí)發(fā)霉，以限制霉菌毒素的形成。因它很難透入乳酪，只停留在乳酪表面，所以在控制乳酪表面霉菌生長(zhǎng)很有優(yōu)勢(shì)，而且不影響乳酪的成熟過(guò)程。具體的應(yīng)用方法有三種：① 0.05%-0.28%納他霉素噴于乳酪制品的表面；②把鹽漬后的乳酪在0.05%-0.28%濃度懸浮液中浸泡2-4min；③把 0.05%納他霉素加到覆蓋乳酪的涂層中。

6.2.2 廣式月餅

月餅營(yíng)養(yǎng)豐富，餅皮餅餡以及咸蛋黃都常會(huì)發(fā)生霉變。納他霉素對(duì)月餅有良好的防霉效果。 使用時(shí)一般采用噴灑法: 將納他霉素產(chǎn)品配制成0.02%-0.04%的懸浮液，月餅烘烤后冷卻至常溫時(shí)，將 Natamycin的懸浮液噴涂在月餅的表面四周及底部，即可完成外部防霉。生咸蛋黃入爐烤至七八成熟，取出冷卻后浸泡于Natamycin懸浮液中約2 min，即可防止蛋黃餡的霉變。

6.2.3 面包糕點(diǎn)

將100~500ppm納他霉素溶液噴在烘焙食品如蛋糕、白面包、酥餅的表面，或?qū)⒓{他霉素噴灑在未烘烤的生面團(tuán)表面，其防霉保鮮效果是非常理想，對(duì)產(chǎn)品的口感不產(chǎn)生任何影響。

6.2.4 肉制品

采用浸泡或噴灑肉類食品的方法，使用4mg/cm2 納他霉素時(shí)即可達(dá)到安全而又有效的防霉目的。以0.05%- 0.2% (w/v)濃度的納他霉素懸浮液浸泡腸衣，或用來(lái)浸泡或噴灑已經(jīng)填好餡料的香腸表面，都可有效地防止香腸表面長(zhǎng)霉?？救?、烤鴨等烤制品、魚(yú)干制品，亦可通過(guò)噴灑 0.05%-0.1% (w/v) 濃度納他霉素懸浮液，延長(zhǎng)產(chǎn)品的貨架期。

6.2.5 沙拉醬

沙拉醬是一種高脂肪食品，每年入夏以后品常有霉變發(fā)生。文獻(xiàn)報(bào)道沙拉醬中加入10ppm納他霉素，試驗(yàn)期間未發(fā)現(xiàn)變質(zhì)現(xiàn)象，微生物數(shù)量無(wú)顯著變化。沙拉醬與乳酪相似，脂肪含量較高，試驗(yàn)說(shuō)明納他霉素對(duì)高脂肪食品抑菌效果確切。

6.2.6 醬油

在室溫較高的夏季，在醬油中添加 15ppm的納他霉素，可有效抑制酵母菌的生長(zhǎng)與繁殖，防止白花的出現(xiàn)。將納他霉素和乳酸鏈球菌素結(jié)合起來(lái)應(yīng)用于醬油防霉，可以更有效的抑菌，并降低抑菌濃度。

6.2.7 飲料

由于各種果汁中含糖量、有機(jī)酸的含量均較高，很適合酵母菌的生長(zhǎng)繁殖，引起果汁的腐敗變質(zhì)。使用納他霉素可以增加非酒精飲料的貯存穩(wěn)定性。葡萄汁應(yīng)用20ppm的納他霉素即可防止因酵母的污染而導(dǎo)致的果汁發(fā)酵，添加100 ppm可完全終止發(fā)酵活性。橙汁由于在自然條件下受到真菌的污染，橙汁一般放置一周便會(huì)變壞，加入納他霉素后，即使其劑量低至1.25ppm，存放在2-4℃下，保質(zhì)期可長(zhǎng)達(dá)8周。納他霉素的抑菌效果與存放溫度有一定的關(guān)系，10℃存放的濃縮橙汁，10ppm即可抑制其中的酵母生長(zhǎng)；存放在室溫下，則需 20ppm納他霉素才有抑菌作用。 蘋(píng)果汁30ppm的納他霉素，其防止蘋(píng)果汁發(fā)酵的時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)6周之久，且果汁的原有風(fēng)味絕無(wú)改變。番茄汁70mg/kg濃度的納他霉素對(duì)番茄汁有很好的防霉保鮮效果。

6.2.8 水果保鮮

用納他霉素的懸浮液浸泡蘋(píng)果、梨、李子、桔子、草莓、櫻桃、栗子等可有效防止水果變壞。

6.2.9 其他

在年糕和饅頭中的使用，可防止霉變，有效地延長(zhǎng)貨架期。在食醋等調(diào)味品中，使用的納他霉素，可防止霉菌和酵母菌引起的變質(zhì)。在啤酒、葡萄酒中，2.5mg/kg的納他霉素可使保質(zhì)期大大延長(zhǎng)。此外,在酸奶中添加5-10ppm的納他霉素，可以使產(chǎn)品的貨架期延長(zhǎng)4周以上。

6.3 其它用途

6.3.1 醫(yī)藥方面的應(yīng)用

納他霉素被用于治療真菌感染，包括假絲酵母、曲霉菌、鐮刀霉等，也被用作眼藥水或者口腔藥劑中，在這些應(yīng)用中，人體對(duì)納他霉素的吸收較少?？诜r(shí)，基本沒(méi)有從胃腸道被吸收，因此使它不適用為系統(tǒng)傳染的藥物。納他霉素在眼藥水中也有應(yīng)用，其5%的納他霉素含量適用于治療微生物引起的真菌性瞼炎、結(jié)膜炎和角膜炎，包括腐皮鐮刀菌角膜炎。

6.3.2 飼料行業(yè)中的應(yīng)用

用0.00055-0.0011%的納他霉素與動(dòng)物飼料混在一起可有效地防止飼料發(fā)霉，減少動(dòng)物疾病的發(fā)生。美國(guó)食品與藥品監(jiān)督管理局（FDA）已經(jīng)批準(zhǔn)了納他霉素用于小雞飼料的防霉。

7、使用方法

FDA推薦用含納他霉素200-300mg/kg的水溶液或噴霧于干酪切面或乳酪、肉制品、肉湯、西式火腿、廣式月餅、糕點(diǎn)表面、果汁原漿、易發(fā)霉食品、加工器皿表面等，也可以用200-300mg/kg混懸液噴霧或浸泡，可有效地抑制酵母菌、真菌的生長(zhǎng)。FDA規(guī)定納他霉素在食物中的殘留量應(yīng)小于10mg/kg。

中國(guó)國(guó)標(biāo)GB2760規(guī)定的該產(chǎn)品應(yīng)用范圍、最大用量及使用方法如下表：