酶制剂复配中的防腐剂及其作用机理

    液体酶制剂由于微生物污染很容易变得不稳定,造成此类污染的微生物主要包括:细菌、酵母和霉菌。对酶制剂造成污染的细菌主要有芽孢杆菌和假单胞菌;霉菌有曲霉属;酵母的污染则较少见。通常细菌或者霉菌在酶制剂中的存在很大程度上取决于水分子活度,细菌存在时水分活度在0.9以上,霉菌一般在0.7以上。因此酶制剂的抗菌需要通过降低水分活度来实现,当然直接添加抗菌剂也能起到作用。通过控制pH值和水分活度,以及添加防腐剂配合作用可以大大提高液体酶制剂的防腐作用。此外,由于在水溶液中添加电解质或者可溶性物质能够降低水的活度继而对防腐产生增益效能。

    常用的抗菌防腐剂包括羟基苯甲酸脂类(尼泊金)、苯甲酸钠、山梨酸钾等。

    张红艳等在果胶酶的防腐保藏技术的研究中采用了山梨酸钾、对羟基苯甲酸丙脂、氯化钠混合添加于酶液中,室温保存20天,酶活保存率达到94.6%[5]。毕瑞明等的研究表明,乙酸乙酯、苯甲酸钠对放线菌Z-6所产生的半纤维素酶液有防腐作用,而5%氯化钠对青霉素m8产生的半纤维素酶液有明显防腐作用[6]。

    文献资料[7-9]表明,山梨酸及其盐类是良好的防腐剂,不但低毒而且对于霉菌、酵母菌、好气性细菌均有抑制作用,是一种光谱抗菌剂,在酸性条件下有很好的抑菌效应。此类防腐剂目前已经广泛用于食品、化妆品、医药等行业,对于酶制剂的防腐当然也有一定的适用度。山梨酸的抗菌机理是其分子结构上的α、β位上的双键阻止了霉菌的脱氢,降低了微生物的新陈代谢继而阻止了微生物的生长。此外,山梨酸还能与微生物系统中的巯基结合,从而破坏许多酶系作用,达到抑制微生物增殖的目的。

    尼泊金是另一类广泛使用的防腐剂,运用于纺织用酶制剂的防腐也能产生不错的效果。尼泊金是复合脂类,即对羟基苯甲酸脂类,包括甲酯、乙脂、丙脂、异丙脂、丁酯、异丁酯、戊脂、庚脂、辛脂等。尼泊金的防腐效果不易随pH的变化而变化[10]。尼泊金脂的作用在于抑制微生物细胞的呼吸酶系与电子传递酶系的活性以及破坏微生物细胞膜结构,从而阻止霉菌、酵母菌、细菌的发育。

    对于碱性脂肪酶可以选择廉价易得的苯甲酸钠作为防腐剂,用量在0.05%~0.15%之间时对酶活的稳定性影响没有显著差别[1]。但与山梨酸类防腐剂相比较而言,苯甲酸钠的毒性更大一些。蔡为荣的研究表明,山梨酸钾或者苯甲酸钠作为香蕉泥的防腐剂时,添加柠檬酸、EDTA、抗坏血酸对防腐效果有显著的增效作用[11]。

    目前有研究[12-13]表明,一种新型的生物防腐剂——溶菌酶,作为天然的防腐剂具有广阔的应用前景。溶菌酶是一种无毒、无害、安全性很高的高盐基蛋白质,其发挥防腐作用的机理是其专一地作用于肽聚糖分子的N-乙酰胞壁酸和乙酰葡萄糖氨之间的β-1,4糖苷链断裂,使得细菌细胞壁变得松弛继而失去对细胞的保护,最后导致细菌溶解死亡。对于这类天然防腐剂应用于纺织用酶制剂的抗菌防腐方面尚未见诸报道。