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防腐剂大概是食品添加剂中最受诟病的种类。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”。对很多食品而言,不进行“防腐”就无法长时间保存。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。虽然人类对它们的认识有可以算得上相当深入,不过要是与它们的复杂程度比起来,也就只能算是管中窥豹。

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,就象人类中不会有大同世界,细菌中也总还是有一些“不能名垂青史,也要遗臭万年”的恐怖分子。它们在各种地方出没: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。人们对细菌的印象,往往也就由这些“活跃分子”来产生。这就像喜欢“地图炮”的人们,会因为某个地区出小偷或者假货,而给那个地方贴上标签一样,细菌往往也就因为那一部分活跃分子而成了人们要“剿灭”的对象。

但是细菌的世界实在太大了,它们抵抗打击也各有神通。虽然人类很聪明,对任何一种具体的细菌都能对症下药,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”的浑不吝。在科学术语上,这样的浑不吝,被称为“广谱”。而能够杀灭细菌或者抑制细菌生长的物质,在食品上,通常称为“防腐剂”;而在医药上,杀菌也至关重要。

不过,再广谱的杀菌剂(或者抗菌剂),往往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。许多人很困惑:为什么会有那么多的防腐剂,有时候一种食品里还会用上不止一种?原因就象打仗:当敌人是立体防御的时候,你也只能进行立体攻击。

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。

除了细菌种类的不同导致的抗菌性,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,最后就对这种物质“魔高一丈”了。这个过程,就被称为“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”。

正如许多人担心的那样,杀菌剂(或者抑菌剂)既然能够对细菌有用,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,那么用起来就比较危险;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(或者抑菌剂)的好坏,最关心的指标就有了这几个:广谱性(能对付多少种细菌);安全性(有效剂量与安全剂量之间的差距),以及导致“抗性”的速度。

“以菌抑菌”:益生菌是忽悠还是蒙冤?

对于医药而言,人们对于成本和副作用的要求没有那么高,而对杀菌(或者抑菌)效果的要求则比较高。所谓两害相权取其轻,为了治病,多花点钱、适当承受点伤害,也可以接受。而在食品上,哪怕是“潜在的风险”,也会让人们不安。所以,防腐剂的特性,往往更加受公众关注。

前面说大量的细菌与人来相安无事,一小部分不安分的为细菌世界惹来杀身之祸。实际上,也还是有一些细菌愿意做替天行道的英雄。一二百年前,人们就猜测酸奶中的某些细菌有助肠道健康。这一猜测,后来成为了名震江湖的“益生菌”。

益生菌的理念相当于“以菌抑菌”。就是通过扶植或者吃下一些“好细菌”,让它们去改变细菌的世界,尤其是打击“坏细菌”。为了实现这个目标,科学家们几十年来孜孜不倦地寻找这样的英雄细菌,然后去摸清这些考察对象的特性,比如:如何保证活性?要用多大的量才有效?效果有多明显?等等。

但是,要证实食物对人体健康的作用并不是一件容易的事情。而且,在实验室里能够显示出效果的,生产成食品是否还能实现效果也很难说。关于益生菌的现实就是:一方面科学家们在热火朝天地进行研究;另一方面,商人们已经迫不及待地推出了产品。

缺乏科学的支持,也无法进行有效的监管,市场上的“益生菌产品”,也就更多的是炒作。面对公众“这个东西到底有用没用”的质问,科学界始终难以给出“黑”或者“白”的答案。于是乎,商人们可以肆无忌惮地宣称“有研究表明,我的益生菌有ABCDE……的功效”。而揭露商业欺骗的人们,也就言之凿凿地断言“益生菌是忽悠、是骗子”。

不过,以益生菌为旗号的商品是忽悠,并不意味这这个科学概念就是骗子。科学家们对这种“可能有效,但是结果会受到多因素影响”的食物的研究,通常会有两种方式:通过动物或者临床实验,验证它的效果;通过分离出“有效成分”,搞清楚它的有效剂量,然后检测它在食物中的含量。

在这两种思路之下,乳酸链球菌的“英雄特质”得到了证实。虽然它不足以使益生菌的“骗子罪名”沉冤昭雪,不过为人类提供了一种优秀的防腐剂——乳酸链球菌素。

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。他深挖下去,发现这种抑制作用不是乳酸菌提高环境酸度产生的。再经过一系列实验,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”。对于普通人来说,这个名字可能有点难记,于是也有人把它叫做“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。

这是一段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lanthionine或者其甲基化的产物。这种氨基酸最初是在羊毛里面发现的,因而被命名为“羊毛硫氨酸”。而具有抗菌特性的这一类多肽也就被称为“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。尼生素是第一个被发现的羊毛硫抗生素。它对于革兰氏阳性细菌具有广谱的杀灭能力,比如乳酸杆菌、葡萄球菌以及芽孢杆菌等等。

1950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)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。比如革兰氏阴性菌有外膜的保护,它攻击起来就比较困难。后来人们发现,如果给它配备独门武器——一种简称为EDTA的化学试剂,它也可以搞定一些革兰氏阴性菌。不过,在食品中,添加任何东西都会带来新的疑虑。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

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”,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。双歧杆菌是一种著名的益生菌——也就是可以补充道人体内,通过杀灭坏细菌或者分泌有益成分帮助人体的英雄细菌。作为益生菌,它有助于肠道健康。不过,根据目前的实验结果,它不能在人体的肠道中安营扎寨,而只能“千里不留行”。所以,要发挥它的“益生”作用,就得不停补充。

奥沙利文和他的学生分离出了比辛,并且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。虽然明尼苏达大学的新闻稿只是说正在寻求商业开发,而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。媒体认为由于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,也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会同意把尼生素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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42 Responses to “从益生菌到比辛:“骗子”到“英雄”的转身?”

  1. test说道:

    heheh

  2. 说道:

    地图炮啊.~作者吐槽之力满满

  3. worldly_guest说道:

    嗯,我做葡萄酒及酒酿时,虽然气温都在三十几度,就是没有其它杂菌能生长!

  4. 松果。猪说道:

    EDTA?这玩意除了络金属离子还有这用?

  5. birny说道:

    尼生素是乳酸菌产生的,又能抑制乳酸杆菌,是自发的负反馈抑制本身数量过多?还是乳酸菌和乳酸杆菌不是一种细菌?求解答!

    • sail说道:

      乳酸链球菌素是一种变异的乳酸链球菌的产物,并不是所有的乳酸菌都能产乳酸链球菌素!

  6. 金色葡萄说道:

    Lantibiotic的专利:http://t.cn/anAXwm

    顺便问下,这种抗生素既然是多肽,那么能否可能作为口服的抗生素呢?如果肌注或者静脉输注,是否容易过敏?

    又看到“在常温下被胰蛋白酶攻击24小时也依然强劲”,有点恐怖了,让我想起另一种蛋白

  7. test9991说道:

    没发论文光有专利也能拿来说事?,不符合松鼠会的风格啊,云大是不是B稿B得急了,随便接两篇新闻草成此文?所谓急就章不过如此吧。益生菌已经老生长谈了,美国专利局时不时抽筋还会给永动机发专利,云大应该介绍公认的成熟的研究成果,不应该拿个连论文都没有的东西来说事,不然和炒作蒙牛的OMP有啥区别?难道因为国外的骗子就比较可靠?

    • te说道:

      云叔只是撰文介绍了这种新的源自双歧杆菌的抗生素可能会带来的前景,兄台何必上纲上线呢

    • sure说道:

      我觉得介绍一些现状也有利于普及科学知识。有些事情可能十年五十年都不会有公认的成熟的研究成果,但这不妨碍公众对现状有一个客观明确的认识,这样才不会被一些虚假广告忽悠嘛~

  8. Philip Tzou说道:

    test

  9. sonnyhcx说道:

    唉,常年腹泻却找不到原因的人飘过啊

  10. 乌里丹东说道:

    “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”
    ========
    对于这个,我感觉有点理解不了。比如说,中医猜测或发现灵芝孢子粉可能有某种药用效果,就先申请专利再慢慢研究,有结果就发表论文,若干年后没结果就拉倒不要这个专利了,但在专利期间,别人即使投入研究也只能为他人专利开路。是这样的吗?

    • 斯年说道:

      同求解答啊~

    • yunwuxin说道:

      光有“猜测”是申请不了专利的,“可能有药效”能否获得专利还得看实验证据和专利申请的具体内容是什么。在现实世界里,不同的机构研究同一个东西,后出结果的竹篮打水很平常。

      • elements说道:

        申请人在申请专利的时候,也需要公开技术方案的内容和所述效果并以实施例记载的实验数据为佐证的,否则就是公开不充分,在各国都拿不到授权。如果猜测效果,各国专利审查部门都不予认可,在美国可能还会被认为有意欺瞒专利局,导致严重的法律后果。专利是法律文件,不是申请了就能授权的,更何况是药物这种必须经过实审的专利。所谓“先申请专利再慢慢研究”也需要在提申请之日之前就把技术发明完成了,之后不能就该申请做补充,如果有新发明的话再申请就不能享受先前的申请日,而且先前的申请会成为在后申请的现有技术,可以用来评述新颖性和创造性。

  11. 夜风过耳说道:

    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。这让“高效”的酶情何以堪

  12. 零余子说道:

    那喝酸奶是不是真有益还是只是骗子??

  13. 陶罐子说道:

    呃。。。没懂~ 如果说防腐剂是以菌制菌,为嘛现在国人谈之色变?难道说尼生素只是防腐剂的一种,而咱们常接触滴都是非‘原生态’滴?

  14. 拼音佳佳说道:

    借地方提问:
    FDA认为肉中的亚硝酸盐在200ppm以下还是安全的。中国的标准比这个要严得多,是30ppm
    一般认为发展中国家的食品卫生安全标准低于发达国家(比如中国的乳制品),这是个挺有意思的话题.中美,各国,对待食品安全的态度,各方面的残留检测标准对比?

  15. 计算机毕业设计说道:

    骗子与英雄????????

  16. 张大胡子说道:

    “广泛使用四十余年后,还没有细菌抗性的产生。”是不是从另一个侧面说明选择压力不足?

    • 中子豆说道:

      也有可能是抗性的进化难度大。比如几千年下来,恐怕也没有多少细菌病毒进化出对抗100度高温的能力。

  17. tangle说道:

    学习

  18. 中子豆说道:

    如果这种益生菌不难培养的话,那么价格应该很容易降低吧。

  19. 什么样的枕头好说道:

    不错啊。。

  20. 石头说道:

    能否科普一下食物腐败的机理? 肉长在鸡身上时,没有腐败的问题。但如果脱离活鸡,几天就腐败了。这到底是为什么?

  21. crackerjohn说道:

    奥沙利文和它的学生...这里的它是他?

  22. luna_zhang说道:

    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。它深挖下去,发现这种抑制作用不是乳酸菌提高环境酸度产生的。再经过一系列实验,他得出结论:乳酸菌能够产生一种具有抑菌作用的物质。
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    这段中间有个它也写错了吧……
    话说我也不太能理解乳酸菌产生的nisin为啥能抑制乳酸杆菌?而且做酸奶的话不是一定要有乳酸杆菌么,难道是我记错了?

    • 云无心说道:

      啊。。。是的,改了。
      后面那个问题,引用一句生物松鼠们的共识:生物是个黑盒子。很多东西,只是发现和确认了现象存在。至于“为什么”,有些若干年后会弄清楚,有些若干年后依然中说纷纭。

  23. ligand说道:

    美国的专利制度与中国不同,申请专利时不能先行发表论文。如果作者在美资大公司搞过研发就能明白这个规定。

  24. 哎嗨说道:

    嗯呢,不知道啦,是有好的一面,可是才开始啊,在使用后长期的见证下,结果会清楚吧!自古不就有天然的防腐植物吗,是没有研究价值还是不可批量生产啊,还是不可添加在食物中呢??不解

  25. ZKL47说道:

    全能是个伪命题,正邪斗争进化(更正确是变异)是不会中断的。

  26. airbaby说道:

    收藏看看~~

  27. histone说道:

    大胆猜测下,之前出过事的动车盒饭是不是用到了最新的防腐剂?

    网友爆料动车盒饭保质期20多天
    http://finance.nen.com.cn/finance/384/4150884.shtml

  28. histone说道:

    大胆猜测下,前段时间动车盒饭保质期半年是因为用了新型防腐剂?

  29. [...] 转载于:科学松鼠会  https://songshuhui.net/archives/58350 [...]

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