乳酸链球菌素——天然抗菌素

肉类研究
5年第期总第5期
肉类研究
M EAT RES EARCH
w w w .c m r c.c om .c n
2008.
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乳酸链球菌素——天然抗菌素
周　莉1，刘明春2
（1.西南大学　食品科学学院，重庆　400716；2.重庆大学　生物工程学院　重庆　400044）摘　要:本文主要介绍了乳酸链球菌(N i si n)的性质，综述了乳酸链球菌(N i s i n)的防腐机理，及其在肉类工业中的应用，并提出了乳酸链球菌(Ni s i n)具有广阔的发展前景。

关键词：N i s i n 的性质；抑菌机理；应用
Nisin ——The Crude Pr eser vative
ZHOU Li,LIU Mingchun
(1.College of Food Science,So uthwest University,ChongQing 400716,China;2.College of Bioengineering,Chongqing University,Ch ongQin g 400044,China)
Ab str act :The article mainly introduced the character of an timicrobial Nisin,and th e preservative mechanism.The application in meat industry was reviewed and the development of Nisin was proposed.Key wo rds:Character of Nisin;Application;Preservative mechanisim
中图分类号：TS 202 文献标识码：A 文章编号:1001-8123(2008)09-0075-03收稿日期：作者简介：周莉（5）女(汉)，硕士研究生,研究方向：食品安全与质量控制。

z 53@63食品在贮藏过程中，极易受到外界微生物的污染而导致腐败变质，应用食品防腐剂通常是延长食品货架期的有效手段之一。

食品防腐剂一般分为合成防腐剂和天然防腐剂。

目前我国大量使用的还是苯甲酸及其盐、山梨酸及其盐、对羟基苯甲酸酯类等化学合成防腐剂。

但研究发现，人工合成的防腐剂对人体有一定的毒性作用，对人体健康有不利影响。

而乳酸链球菌素是一种天然防腐剂，高效、安全无毒、无副作用，对食品病源菌和腐败微生物有较强的抑制作用。

因此，近年来乳酸链球菌素越来越受到食品工业的重视，尤其是肉类工业。

那么，作者就乳酸链球菌素的特性,抑菌机理，安全性等方面作一个简要的综述。

1　N i sin 的性质1.1　N i si n 的结构特点
乳酸链球菌素,又称乳球菌肽或乳链菌肽,英文名为Ni s i n ,是由属于N 型血清的某些乳酸链球菌(l act ococcus l act i s )在代谢过程中合成和分泌的具
有很强杀菌作用的小肽。

它的成熟分子仅由34个氨基酸残基组成,分子式为C 143H 228N 42O 37S 7,相对分子质量为3510。

Ni s i n 含有4种异常氨基酸，分别是脱氢丙氨酸（D H A ）、β-甲基脱氢丙氨酸（DHB ）、羊毛硫氨酸（AL A-S -AL A ）和β-甲基羊毛硫氨酸（ABA-S -AL A ），它们通过硫醚键形成5个环。

到目前为止，已发现Ni s i n 的种类包括A 、B 、C 、D 、E 和Z ，对Ni s i n A 和N i s i n Z 研究较多，区别在于Ni s i n A 的第27位AA 为H i s ，而Ni s i n
Z 的第27位AA 为As n ，其抗菌特性几乎无
差别其分子结构见下图所示[1]。

图1N i s i n A 的结构（N i s i n Z 在27位H i s 位为A s n ）
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198-Em ai l :ho ul i 198801.co m
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1.2　N i s i n 的理化性质
N i s i n 是一种白色易流动的粉末,其溶解度随着pH 值的变化而变化,且易溶于酸性溶剂,在0.02m o l /L 的盐酸中具有最大溶解度为118.0m g /L;随着碱性增强,生物活性也减弱。

在p H6.5，85℃经15m i n 加热,其活性损失15%，而当Ni s i n 溶于p H3的盐酸中经121℃，15m i n 加热仍能保持100%的活性。

2　N i si n 的抑菌机理
Ni s i n 有较强的热稳定性,并耐酸,在天然状态下有N i s i n A 和N i s i n Z 两种形式,后者的抑菌能力比前者强。

关于Ni s i n 的作用机制,实验表明,N i s i n 分子首先与Li pi d Ⅱ结合,然后在细胞膜表面形成通透孔道,继而将目标细胞杀死。

虽然Ni s i n 抑菌图谱窄,只对革兰氏阳性菌起作用,但是许多研究证明,在一定条件下(如冷冻、加热、降低p H 值和经E DT A 及其它表面活性剂处理)对部分革兰氏阴性菌也有致死作用。

W i l f r e d 等人也通过实验证实,将Ni s i n 和溶菌酶按一定比例混合使用,其协同抑菌效果明显强于两者单独使用,这可能是由于它们互相加强两者的抑菌机制所致[2]。

从分子水平上探寻,Ni s i n 的抑菌机理一直是研究的热点,所得结论不一,归纳起来如下:ni s i n 吸附在微生物的细胞质膜上是杀菌的前提,这已为人们所共识,分歧在于,N i s i n 如何进一步作用[3]。

有的研究认为,Ni s i n 可以抑制营养细胞的肽聚糖等物质的生物合成,使细胞膜和磷脂化合物的合成受阻,导致细胞内物质外泄,细胞裂解[
4]。

有的研究认为
N i s i n 单体中的DHA (脱氢丙氨酸)和DHB(β-甲基脱氢丙氨酸)可以与敏感性细胞膜中的某些酶的巯基发生作用[5]。

有的研究认为,Ni s i n 能消耗敏感细胞的质子驱动力(prot on m ot i ve f or ce)
[6,7]
;还有的
研究表明Ni s i n 属于“孔道形成蛋白”,导致K+从胞浆中流出,AT P 泄漏,胞外水分子进入,引起细胞自溶[8-10]。

3　N i si n 的安全性
Ni s i n 是一种多肽物质,对蛋白酶特别敏感,食用后在消化道中很快被α-胰凝乳蛋白酶分解成氨基酸,不会改变肠道内的正常菌群,也不会引起由于常用其它医用抗菌素所出现的抗药性,更不会与其它抗菌素出现交叉抗性,且能在肠道中无害的降解。

对N i s i n 的毒性、致癌性、存活性、再生性、血液化学、肾功能、应激反应和动物器官病毒学等生物学特性多年的研究表明,N 是一种对人体安
全的天然防腐剂,它对蛋白水解酶特别敏感，在消化道中很快被α-胰凝乳蛋白酶分解。

它对人体基本无毒性，也不与医用抗生素产生交叉抗药性，能在肠道中无害地降解成氨基酸，并且不改变肠道内的正常菌落，也不会与常用其他抗生素（如青霉素、链霉素等）产生交叉性。

同时对乳酸链球菌素的微生物毒性研究表明,其无微生物毒性或致病作用。

1969年,F AO/W HO 食品添加剂联合专家委员会批准其为食品添加剂。

1994
年,F AO/W HO 规
定其ADI 为33000I U/kg ,LD50为7g /kg 。

我国
根据国际食品添加剂使用标准并结合我国产品的实际情况制定了《食品添加剂使用卫生标准》(G B2760-1996),
在标准中限定了N i s i n 的最大使
用量,规定Ni s i n 用于罐装食品、植物蛋白食品、乳制品、肉制品中,一般参考用量为:0.1～0.2g /kg 。

至1990年,包括中、美、英等国在内的50多个国家和地区已批准Ni s i n 作为一种天然食品防腐剂[11]。

4　N i si n 在肉制品中的应用
传统的肉制品生产中,普遍使用亚硝酸钠、硝酸钠等发色剂来产生腌制红色和腌制风味，并抑制肉毒梭状芽胞杆菌的生长,但研究表明这些添加剂对人体具有潜在的致癌危险。

Ni s i n 作为天然防腐剂，具有安全无毒，抗菌能力强等特点，被广泛应用于肉类工业，目前使用Ni s i n 的肉制品有罐装火腿、熏猪肉、咸猪肉、香肠、真空包装新鲜牛肉等。

徐幸莲[12]等用N i s i n (400m g/kg)和N aI (3.5%,质量分数)对盐水鸭腿做浸泡处理,并经真空包装后的微波(915M Hz ,400W 微波间歇照射两次)处理,能使盐水鸭腿的货架期达20d 以上。

罗欣[13]等通过实验证明75×10-6的N i s i n 在牛肉冷却肉的保鲜中起到明显的抑菌作用,且保鲜效果随质量分数的增加而增强
还有研究表明[14],在冷藏条件下的真空包装鲜羊肉中加入Ni s i n 能够有效地抑制鲜羊肉中T VB-N 值、细菌总数和p H 值的上升,从而达到保鲜的目的。

但也发现,经Ni s i n 处理的样品存在液汁流失过多和口味偏酸等缺点,这有待进一步地研究解决。

G r a ci el a M 等研究发现，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N i s i n 在香肠中的适宜添加量为0.3g /kg [15]。

Scanel l 将Ni s i n 和乳酸钠应用于鲜猪肉肠显著地降低了产品中的细菌总数。

单独使用10u g/g N i s i n 或者N 与山梨酸、5%()聚磷
专题综述
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酸盐合用能延迟香肠的腐败。

6.25u g /g ～25u g /g 的Ni s i n 能有效地抑制8℃贮藏香肠中混合乳酸菌的生长。

孙经新在切片乡村火腿中添加N i s i n 300I U/g ，延长货价期达到28天，与1.5%乳酸钠合用则能达到70天。

孔保华应用N i s i n 进行红肠保鲜，显著降低了细菌总数。

Ray m a n 提出,Ni s i n 可作为一种有效的替代物,减少火腿中发色剂的用量。

实验表明火腿中硝酸盐含量由原来的0.015%降到0.004%,产品品质仍保持良好。

我国的武运通过实验表明,在冷藏条件下的真空包装鲜羊肉中加入Ni s i n 能够有效地抑制鲜羊肉中T VB-N
值、细菌总数和p H 值的上升,从而达
到保鲜的目的。

但也发现,经N i s i n 处理的样品存在液汁流失过多和口味偏酸等缺点,有待进一步研究解决。

5　前景展望
N i s i n 作为一种高效、安全无毒的天然食品添加剂符合未来食品防腐剂的要求,不仅有较好的防腐抑菌作用,而且能减弱热处理强度,降低加工成本,改善食品风味、外观和营养价值[16]。

但是，Ni s i n 在实际应用中还存在很多问题，如Ni s i n 的作用机理、抗菌谱研究不够深刻，使用范围，使用量不够具体等，这些问题会在一定程度上影响Ni s i n 的开发利用。

然而，尽管如此，Ni s i n 以它独特的优点在食品工业上越来越引起关注和重视，具有非常广阔的发展前景。

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