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1、项目可行性研究报告项目名称： 新型生物保鲜剂的保鲜作用及其开发研究 计划类别： 科研攻关类 申报单位（盖章）： 江西师范大学 联 系 人： 龙中儿 联系电话： 0791-8120399 通讯地址： 南昌市紫阳大道99号 江西师大生命科学学院 报告编制单位： 江西师范大学生命科学学院 二六年十月十二日一、立项依据与研究内容1 引言随着人们生活水平的不断提高，生活模式与消费观念的改变，人们对果蔬的要求已不仅仅满足于传统上的色、香、味，而更加关注的是果蔬的安全与环保。果蔬的保鲜一直是人们普遍关注的问题。传统的、已广泛使用的化学防腐剂，如亚硝酸钠、苯甲酸钠等都具有一定的毒性；而辐射贮藏、低温贮藏等物理
2、方法又因使用范围、操作技术等限制,很难广泛推广。因此，寻找安全、无毒、无污染的生物保鲜技术取代传统的物理、化学保鲜方法已成为人们关注的热点。目前，生物保鲜技术主要包括菌体次生代谢产物保鲜、多糖类物质保鲜、抗菌肽保鲜、生物酶保鲜、直接用微生物菌体保鲜、生物体自身的天然成份提取物保鲜等。微生物在生物保鲜技术中具有特别重要的作用。2 研究的目的和意义采后腐烂是果蔬生产和流通过程中的主要问题之一。我国果蔬生产发展迅猛，但由于保鲜技术相对滞后，每年产后损耗率高达40左右。因此，果蔬的采后贮藏保鲜已被愈来愈多的人重视，它是保证果蔬旺季不烂、淡季不断和满足国内外市场需求、使市场周年均衡供应和确保农业增产增效
3、的重要环节。目前，我国果蔬贮藏保鲜方法主要应用物理的、或一些人工合成的化学保鲜剂，不仅效果差，而且化学保鲜剂的毒性较大，易引起毒性残留，危害人体健康；同时，也在一定程度上制约了国内果蔬在国际市场上的销售。天然、高效、无毒，适合果蔬保鲜的生物保鲜剂的研发已成为产、学、研各界关注的热点。课题小组基于前期从蔬菜表面分离到一株经实验证实对苹果具有良好保鲜作用的蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）（相关研究成果已投稿食品科学杂志，并被安排发表于该刊2006年第12期），但其使用范围和使用方式尚未能确定。本申请项目试图将该蜡样芽孢杆菌用于果蔬（以江西丰产的蔬菜、赣南脐橙、南丰蜜橘等为代表）的保鲜
4、，建立果蔬保鲜效果的评价体系，探讨蜡样芽孢杆菌的保鲜机理及其在果蔬保鲜中的应用方式、安全性（毒性），在此基础上利用蜡样芽孢杆菌制备果蔬生物保鲜剂，项目研究具有创新性。（详见所附江西省国防科技情报研究所科技查新报告）该项目的研究成功，可为开发利用蜡样芽孢杆菌这一生物保鲜剂奠定基础，同时为我国果蔬生物保鲜作出积极贡献。3 国内外研究现状及存在的问题在国外，生物活菌保鲜剂已成功地用于菠萝、草莓、菠菜、白菜等果蔬保鲜。如以色列DrChalutz等研究表明从柑桔表面分离出的两种酵母菌对柑橘果实具有保鲜作用；美国在苹果、柑橘等果实上应用分离的枯草杆菌已取得满意的商业效果；对细菌产生的抑菌类物质细菌素的研究
5、也较深入，如从枯草芽胞杆菌中提取的枯草菌素、从放线菌中提取的纳他菌素、以及乳酸链球菌素。国内生物保鲜技术的研究尚处起步阶段，但已引起学者的广泛关注，如赖健、张渭等研究了木霉发酵液对茄子的保鲜作用，张福星等用多种微生物菌种发酵提取液混合对草莓进行了保鲜研究；邱芳萍等研究了从吉林林蛙干皮中纯化得到的抗菌肽对香肠、草莓的保鲜作用；彭穗等研究了乳酸链球菌素与复合生物酶对辣椒的保鲜作用；欧体库尔玛合木提等人将从葡萄表面分离到一株链霉菌H2用于新疆甜瓜的防腐保鲜；江西德宇集团成功地利用蜡样芽孢杆菌能形成具有良好阻导性能的生物膜，结合限氧包装对茶叶进行保鲜（中国专利CN1145177），茅春林等则利用蜡样芽
6、孢杆菌和其他菌的混合物制备了果蔬保鲜剂（中国专利CN1419832）；在细菌素方面，我国已批准使用的微生物防腐剂只有乳酸链球菌素和纳他菌素。尽管如此，经查新，没有发现单独利用蜡样芽孢杆菌制备果蔬保鲜剂的报道。（详见所附江西省国防科技情报研究所科技查新报告）另外，人们对生物保鲜机理的了解不多。一般认为，生物保鲜技术的机理可能是隔离果蔬与空气的接触、延缓氧化作用，或是生物保鲜物质本身具有良好的抑菌作用，这种模糊认识状态，不利于生物保鲜剂的开发。生物保鲜机理研究成为开发生物保鲜剂的关键。4 研究内容、方法与技术路线4.1 研究内容与方法(1) 蜡样芽孢杆菌的发酵培养物对果蔬的保鲜效果A 根据国家质量
7、标准，建立果蔬保鲜效果的评价体系B 利用蜡样芽孢杆菌发酵培养物对不同待保鲜果蔬进行浸泡、涂抹、喷雾等处理，观察保鲜效果，探讨蜡样芽孢杆菌对果蔬保鲜作用的应用范围及应用方式，重点考察喷雾使用的效果。(2) 探索蜡样芽孢杆菌的发酵培养物对果蔬的保鲜作用机理分别利用蜡样芽孢杆菌发酵液、蜡样芽孢杆菌菌悬液、除菌发酵液作为保鲜剂，观察它们对果蔬的保鲜效果，确定具有保鲜作用的是菌体或是发酵液，进而确定保鲜机理。(3) 蜡样芽孢杆菌作为生物保鲜剂应用的安全性采用常规方法（如急性毒性实验）进行。(4) 利用蜡样芽孢杆菌制备生物保鲜剂的工艺A若保鲜作用需要菌体的存在，则可利用发酵培养物直接作为保鲜剂使用；B若保
8、鲜作用不需要菌体的存在，说明菌体培养物中含有抗菌活性产物具有保鲜作用，根据安全性及成本要求可利用发酵培养物直接作为保鲜剂使用，也可从中分离具有保鲜效果的保鲜剂（抗菌物质）。4.2 技术路线5 项目的特色与创新之处生物保鲜技术具有无毒、无害、无污染和不影响风味等特点，是现代保鲜技术的发展方向。本申请项目基于课题小组前期从蔬菜表面分离到一株经实验证实对苹果具有良好保鲜作用的蜡样芽孢杆菌，研究蜡样芽孢杆菌的保鲜机理，在此基础上利用蜡样芽孢杆菌培养物制备果蔬保鲜剂，经查新检索，未发现有相关文献报道，具有创新性。（详见所附江西省国防科技情报研究所科技查新报告）6 项目的立论依据生物保鲜剂可以从植物、动物
9、和微生物中获得，但最具有潜力的是微生物资源，因为它们具有生长周期短、易培养等特点。微生物成为现代学者研究开发新型生物保鲜剂的首选。江西德宇集团成功地利用蜡样芽孢杆菌能形成具有良好阻导性能的生物膜，结合限氧包装对茶叶进行保鲜（中国专利CN1145177），茅春林等则利用蜡样芽孢杆菌和其他菌的混合物制备了果蔬保鲜剂（中国专利CN1419832）。课题小组前期研究已从蔬菜表面分离到一株经实验证实对苹果具有良好保鲜作用的蜡样芽孢杆菌（相关研究成果已投稿食品科学杂志，并被安排发表于该刊2006年第12期）。总之，利用蜡样芽孢杆菌制备果蔬生物保鲜剂的设想具备理论及实验依据。7 研究达到的目标（预期成果）1
10、）建立利用蜡样芽孢杆菌制备果蔬生物保鲜剂的工艺；2）申报一项国家发明专利，并积极申报省级、国家级重点新产品计划；3）发表蜡样芽孢杆菌保鲜作用的相关学术论文35篇。8 项目主要技术、经济指标和社会与环境效益8.1 技术指标1）建立果蔬保鲜效果的评价体系；2）阐明蜡样芽孢杆菌对果蔬保鲜作用的应用范围及应用方式；3）阐明蜡样芽孢杆菌生物保鲜剂的保鲜机理；4）建立利用蜡样芽孢杆菌制备果蔬生物保鲜剂的工艺。8.2 经济指标蜡样芽孢杆菌生物保鲜剂广泛应用于食品、水果、蔬菜等方面，减少果蔬采后腐烂，降低经济损失，由此产生经济效益。8.3 社会与环境效益蜡样芽孢杆菌生物保鲜剂的开发成功，将为我国生物保鲜技术做
11、出积极贡献。蜡样芽孢杆菌生物保鲜剂广泛应用于食品、水果、蔬菜等方面，减少果蔬采后腐烂，减少损失，由此产生经济效益，进而产生社会效益。同时，蜡样芽孢杆菌生物保鲜剂具有无毒、无污染等特点，应用过程中不产生环境污染。9 项目工作进度安排第一阶段：2007.01-2007.03 进一步查阅文献，完善实验研究方案，准备相关仪器设备与试剂；第二阶段：2007.04-2008.03 研究蜡样芽孢杆菌的发酵培养物对果蔬的保鲜效果及保鲜作用机理研究；第三阶段：2008.04-2008.10 蜡样芽孢杆菌生物保鲜剂的制备及其安全性研究；第四阶段：2008.11-2008.12 整理材料，成果鉴定。二、研究基础与工
12、作条件1 研究工作基础本项目组成员长期从事微生物发酵工程研究，具有丰富的微生物发酵和发酵产物分离的经验，熟悉发酵工程学科研究及其产品开发的一般规律，这将为本项目的研究奠定人力技术基础。项目组成员前期研究从蔬菜表面分离到一株蜡样芽孢杆菌，经实验证实该菌对苹果具有良好保鲜作用（相关研究成果已投稿食品科学杂志，并被安排发表于该刊2006年第12期），为申请项目的研究成功奠定了现实基础。2工作条件江西师范大学生命科学学院拥有一个教育部重点实验室，一个省属重点实验室，科研仪器设备先进，水、电等辅助设施齐全，能保证实验研究的顺利进行。3项目负责人及主要成员简历龙中儿，男，1970年5月生，江西崇仁人；博士
13、，副教授。1992年7月毕业于江西大学生物系，获学士学位，1992年8月至1994年8月在江西南昌桑海制药厂从事微生物发酵生产抗生素工作，1994年9月考入南昌大学中德联合研究院学习，1997年1月获硕士学位，同年分配至江西师范大学工作，2000年9月考入中国科学院研究生院（中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室）学习，2004年3月获博士学位。现为江西师范大学生命科学学院教师，长期从事基础和应用微生物学方面的教学和研究工作。先后参与研究国家自然科学基金项目2项，江西省自然科学基金项目2项，江西省科技攻关项目2项，江西省教育厅重点项目1项。发表论文20余篇，近年发表的论文主要有：1 Z
14、hong-er Long, Yunhong Huang, Zhaoling Cai, Wei Cong, Fan Ouyang. Immobilization of Acidithiobacillus ferrooxidans by PVA-boric acid method for ferrous sulfate oxidation. Process Biochemistry, 2004, 39(12): 2129-21332 Zhong-er Long, Yunhong Huang, Zhaoling Cai, Wei Cong, Fan Ouyang. Kinetics of conti
15、nuous ferrous iron oxidation by Acidithiobacillus ferrooxidans immobilized in poly (vinyl alcohol) cryogel carriers. Hydrometallurgy, 2004, 74 (3/4): 181-1873 Zhong-er Long, Yunhong Huang, Zhaoling Cai, Wei Cong, Fan Ouyang. Biooxidation of ferrous iron by immobilized Acidithiobacillus ferrooxidans
16、in Poly(vinyl alcohol) cryogel carriers. Biotechnology letters, 2003，25 (3): 245-249 4 龙中儿，黄运红，蔡昭铃，丛威，欧阳藩. 细胞固定化载体比表面的测定. 生物技术，2003, 13(4): 21-235 龙中儿，黄运红，蔡昭铃，丛威，欧阳藩. 耐低pH的氧化亚铁硫杆菌选育及其氧化硫酸亚铁的初步研究. 过程工程学报，2002，2(5): 415-4206 黄运红，王俊明，龙中儿. 蜡样芽孢杆菌发酵培养物对苹果保鲜作用的初步研究. 食品科学，2006（待刊于第12期）付鸣佳：男，1964年2月生，江西高安人，
17、汉族，博士，教授。1986年7月毕业于江西农业大学植保系，获学士学位；1996年6月毕业于华南农业大学资环学院，获硕士学位；2002年6月毕业于福建农林大学植物病毒研究所，获博士学位，2002年8月至2004年6月在华南师范大学生命科学学院从事博士后研究，现为江西师范大学生命科学学院教师。主要从事资源生物学与分子生物学研究，先后参与国家自然科学基金项目、福建省科技厅重点项目、福建省教育厅重点项目和江西省教育厅科技计划项目等多项国家及省级科研项目的研究工作，发表学术论文20余篇，近期发表的论文主要有：1 付鸣佳，王小菁. 蓝光诱导的胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporio
18、ides) 类胡萝卜素积累. 微生物学报，2005, 45(5): 795-7972 付鸣佳，王小菁，黄文芳. 蓝光诱导蛹虫草菌丝类胡萝卜素的积累. 微生物学通报，2005, 32(5): 24-283 付鸣佳，吴祖建，林奇英，谢联辉. 金针菇中蛋白质含量的变化和其中一个蛋白质的生物活性. 应用与环境生物学报, 2005, 11(1): 40-444 付鸣佳. 蛹虫草产类胡萝卜素的研究. 食品与生物技术学报，2005，24(5): 107-1105 付鸣佳，谢荔岩，吴祖建，林奇英，谢联辉. 抗病毒蛋白抑制植物病毒的应用前景. 生命科学研究，2005, 9(1): 1-56 付鸣佳，吴祖建，林奇
19、英，谢联辉. 杏鲍菇抗烟草花叶病毒蛋白的筛选. 微生物学报，2003, 43(1): 29-347 付鸣佳，吴祖建，林奇英，谢联辉. 金针菇中一种抗病毒蛋白的纯化及其抗烟草花叶病毒特性. 福建农林大学学报（自然科学版），2003, 32(1): 84-888 付鸣佳，吴祖建，林奇英，谢联辉. 榆黄蘑中一种抗病毒蛋白的纯化及其抗TMV和HBV的活性. 中国病毒学，2002,17(4): 350-3539 付鸣佳，吴祖建，林奇英，谢联辉. 美洲商陆抗病毒蛋白研究进展. 生物技术通讯，2002, 13(1): 66-7110 付鸣佳，高乔婉，范怀忠. 烟草花叶病毒株系鉴定研究进展. 华南农业大学学报
20、，1997，18(4): 113-11711 付鸣佳，高乔婉，范怀忠. 广东烟草花叶病毒株系研究. 中国病毒学， 1997,12(3): 254-259陈雪岚，女，1970年1月出生，江西南昌人；博士，副教授。 2001年7月毕业于南昌大学食品与生命科学学院，获硕士学位；2005年6月毕业于江南大学生物工程学院，获博士学位。博士论文为国家“十五”攻关氨基酸项目钝齿棒杆菌精氨酸生物合成基因簇的研究，论文根据保守序列设计特异性引物扩增了钝齿棒杆菌精氨酸生物合成基因簇，并对其进行了生物信息学分析，通过敲除调控基因和构建表达载体表达调控基因，并通过发酵来考察其对精氨酸产量的影响，据此分析了这个调控基因
21、的调控机制。参加了江西省农业重点项目酶联免疫吸附法检测赭曲霉毒素A试剂盒的研制项目研究。近期发表的论文主要有：1 陈雪岚，许正宏，陶文沂. 产L-精氨酸基因工程菌的研究. 食品与发酵工业， 2003, 29(12): 97-1022 陈雪岚，陶文沂，许正宏，王正祥. 钝齿棒杆菌产精氨酸代谢途径中argB基因的扩增及其序列分析. 无锡轻工大学学报，2004, l23(5): 1-53 陈雪岚，许正宏，陶文沂. 谷氨酸棒杆菌ArgB基因全长的序列分析以及在原核系统中的初步表达. 食品科学，2005, 26(1): 31-354 陈雪岚，许正宏，陶文沂. 钝齿棒杆菌产精氨酸代谢途径关键酶分析. 食品科学，2005, 26(3): 35-38
