乳酸链球菌素(Nisin)及其在食品工业中的应用

文章篇号:1007-2764(2003)增刊-0029-096

乳酸链球菌素（Nisin ）及其在食品工业中的应用

幸治梅 刘勤晋

（西南农业大学食品学院 重庆 400716）

摘 要: 介绍了乳酸链球菌素（Nisin）性质，综述了乳酸链球菌素（Nisin）在食品防腐中的应用，以及对微生物防腐剂的发展趋势进行展望。

关键词: Nisin 性质；应用；展望

食品极易受到微生物侵袭而导致腐败，采用防腐剂

延缓腐败是贮存食品的有效手段之一。但人们发现不少化学防腐剂影响着人体健康，因此寻求广谱、高效、低毒（无毒）、纯天然的食品防腐剂已成为当今食品贮存研究的热点。而在天然防腐剂中，微生物素防腐剂成为研究、应用的一个重要方面。其中应用得较广泛的是乳酸菌素（包括乳酸链球菌、乳酸杆菌、啤酒片球菌等产生的抗生素）中的乳酸链球菌素(Nisin)。

1 Nisin 的性质

1.1 Nisin 的结构特点

早在1970年Gross 和Morell 已阐明Nisin 分子的一级结构由34个氨基酸组成，分子式是C 143H 228N 42O 37S 7,平均分子量315Da ，其活性体为二聚体或四聚体，分子量分别为7000和14000。Nisin 含有4种异常氨基酸，分别是脱氢丙氨酸（DHA ）、β-甲基脱氢丙氨酸（DHB ）、羊毛硫氨酸（ALA-S-ALA ）和β-甲基羊毛硫氨酸（ABA-S-ALA ），它们通过硫醚键形成5个环。到目前为止，已发现Nisin 的种类包括A 、B 、C 、D 、E 和Z ，对Nisin A 和Nisin Z 研究较多，区别在于NisinA 的第27位AA 为His ，而Nisin Z 的第27位AA 为Asn ，其抗菌特性几乎无差别[1,2],其分子结构见下图所示。

1.2 Nisin 的理化性质

Nisin 作为一种白色易流动的粉末，其溶解度随pH 值的不同而不同，易溶于酸性溶剂，在0.02mol/L 的盐

酸中具有最大溶解度为118.0mg/L [3]；

随着碱性增强，生物活性也减弱。在pH6.5，85℃经15min 加热，其活性损失15%，而当Nisin 溶于pH3的盐酸中经121℃，15min 加热仍能保持100%的活性。

Nisin 作为一种多肽类物质，添加于食品中不会被其中的微生物分解，对人体无毒害作用，但对蛋白水解酶（胰酶、唾液酶、消化酶等）很敏感，人食后在消化道内很快被水解成氨基酸，并且不改变肠道内的正常菌落，也不会与常用的其他抗生素（如青霉素、链霉素等）产

生交叉抗性，是一种安全的防腐剂。

1.3 Nisin 的抑菌性

Nisin 能抑制大部分G +菌的生长，包括产芽孢杆菌（如肉毒芽孢杆菌），耐热腐败菌（如嗜热脂肪芽孢杆菌），生孢梭菌等，而对酵母菌和霉菌无效，但在一定的条件下（如冷冻、加热、降低pH 值和经EDTA 及其它表面活性剂处理）对部分G -菌也有致死作用。

Nisin 对G +菌营养细胞的作用是在细胞膜上构建依靠膜电位的、短期存在的通道，使膜电位丧失，能量产生停止和细胞质中必需小分子组分流失，最后细胞解体；而对芽孢的作用是在芽孢萌发前期及芽孢膨胀期破坏其膜，以抑制其发芽过程。 2 Nisin 在食品工业中的应用

Nisin 不含任何非天然物质，对人体健康无毒害作用，在食品中添加定量Nisin ，不但对食品的色、香、味、口感等无副作用，而且有助于增进食品营养价值，降低其加工能耗。

2.1 在肉制品中的应用

肉制品的主要污染菌是G +菌， Nisin 作为G +菌抑制剂广泛应用在肉类加工中。Rayman 等(1981)提出[4]，Nisin 可作为腌制肉制品中硝酸盐的替代剂或佐剂，以减少或避免亚硝胺类物质对人体健康的威胁。如在烟熏火腿时，加入3000IU/ml Nisin ，37℃能放56d 不变质，使

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硝酸盐用量由原来的150ppm减为40ppm，同时也能抑制其中杂菌的生长[5]。Graciela M等(1991)研究发现，乳酸菌发酵剂能抑制香肠中乳杆菌、李斯特菌、金黄色葡萄球菌和广泛G+菌的生长繁殖。袁秋萍认为从生产成本和防腐效果考虑Nisin在香肠中的适宜添加量为0.3g/kg[6]。

2.2 在乳及乳制品中的应用

经巴氏消毒的乳制品中仍存在肉毒梭菌，贮存中会产生一定毒素。Taraka等(1986)研究表明：在巴氏处理后的干酪中加入500~1000IU/ml Nisin能抑制肉毒梭菌的生长和毒素的产生，同时还能降低食盐和磷酸盐用量。Shehata等研究表明，少量Nisin添加于奶油巧克力生产中，能降低能耗，延长货架期。在新鲜奶中加入Nisin 30~50 IU/ml， 35℃下可使其货架期延长一倍[7]；罐装炼乳中添加80~100IU/ml Nisin能减少10min灭菌时间。UHT奶中添加20IU/ml Nisin能完全抑制嗜热细胞菌芽孢的生长；在冷冻乳类甜点食品中添加50~100IU/mlNisin后可延长货架期4~6倍[8]。

2.3 在酸性罐头中的应用

Nisin在酸性下稳定性、抑菌性好，所以适用于酸性罐头食品的防腐。使用100～200IU/ml Nisin能有效阻止抗热微生物的生长繁殖，降低杀菌温度和缩短杀菌时间，同时保证酸性罐头食品的营养、风味和外观。

2.4 在啤酒酿造中的应用

乳杆菌和啤酒片球菌是啤酒酿造中常见的污染菌，Ogden K(1985)实验得出，只需在啤酒中加入1000IU/ml Nisin，则可除去杂菌，延长货架期，降低巴氏消毒强度，增强啤酒的品质和风味[9]。Radle F(1981)也曾报道，把Nisin应用于白酒酿造中，有效阻碍了肠膜状明串珠菌、啤酒片球菌和乳酸杆菌的生长，防止了杂菌污染。为了能提高葡萄酒的稳定性，建议向1000L 葡萄汁中添加30～50g Nisin，预先经充分搅拌，将它溶解于少量的果汁中。

2.5 方便食品中的应用

添加少量的Nisin于色拉酱、冷盘、面点和汤类等方便食品中，能有效抑制酵母菌、细菌的生长繁殖，效果可以和山梨酸盐等化学防腐剂媲美,且能使盐浓度下降为7%~9% 。

3 展望

Nisin发酵活力低，成本高，大力进行Nisin的基础研究和开发应用，可以从以下几方面着手:

3.1 采用基因重组技术构建高产、广谱抗性菌株，以期获得抗菌效果更好的天然防腐剂。

3.2 通过分子改造技术来改变微生物细胞的分子结构，使之具有更强的适应新环境的能力，生产出抗菌性能强、抗菌谱更大的天然防腐剂。

3.3 将微生物防腐剂与动植物或矿物防腐剂配合使用，以增强抗菌作用。如将Nisin与EDTA或其他表面活性剂配合使用，可扩大其抗菌谱，能抑制G-菌；将Nisin 与纳他霉素配合使用可使抑菌谱互补。

参考文献

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5袁秋萍.乳酸链球菌素在肉制品中的应用.食品工业科技[J].

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6Berwal J S, et al. Molds as protective cultures for raw dry sausages. Journal of food protection[J]. 1994,57(10):928

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in emulsifying oil in water. Food Sci[J].2000, 65(3):502

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9丁燕,杜金华.乳酸链球菌素(Nisin)的特性及其在啤酒工业中的应用. 酿酒[J]. 2002,29(1):41～44

Antimicrobial Additive And Its Application In Food Industry

Xing Zhimei, Liu Qinjin

(Department of Food Science, Southwest Agriculture University, Chongqing, 400716)

Abstract: This article introduced the character of antimicrobial Nisin and expatiated Nisin antisepticising to food, as well as prospected the development of microorganism anticorrosive additive.

Keywords: character of Nisin; application; expectation

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