Nisin在食品保鲜中的应用

Nisin在食品保鲜中的应用Nisin是由乳酸链球菌产生的一种高效、无毒、安全、营养的天然食品防腐剂，能强烈地抑制许多引起食品腐败的革兰氏阳性菌的生长、繁殖，并对人体安全无害。

Nisin具独特的防腐性能，目前已被 50多个国家和地区被广泛地应用于奶制品、肉制品和蔬菜水果罐头食品等的防腐保鲜。

Nisin在人体消化道中能很快地被胰凝乳蛋白酶酶解不会引起像常用抗生素出现的抗药性问题，也不会改变人体肠道内的正常菌群。

联合国粮食及农业组织/世界卫生组织（FAO/WHO）食品添加剂联合专家委员会确认Nisin可作为食品防腐剂。

但在我国的食品行业中还没有得到广泛的应用。

1 Nisin的性质1.1 物理性质Nisin是一种固体易流动粉末，灰白或略带黄色，使用时需溶于水或液体中，且于不同pH值下溶解度[1，2]也不同，Nisin在中性和碱性条件下几乎不溶解。

如在一般水中（pH=7）溶解度为49mg Nisin / ml；若在0.02N HCl中，溶解度增加为118mg Nisin / ml。

Nisin的热稳定性与其溶解性相关，在pH2.0或更低的稀盐酸中可以经115.6℃灭菌时失活40%，pH6.8时将丧失90%的活力。

1.2化学性质Nisin是由Lactococcus Lactic菌株产生的一种无毒副作用，热稳定的小分子多肽，具有Nisin A 和Nisin Z两种形式[2]。

Nisin是由34个氨基酸组成，分子式是C143H228O37N42S7[3] ，分子量为3348。

Nisin分子结构中包含5种稀有氨基酸即ＡＢＡ、ＤＨＡ、ＤＨＢ、ＡＬＡ-Ｓ-ＡＬＡ和ＡＬＡ-Ｓ-ＡＢＡ,它们通过硫醚键形成五个内环,其活性分子常为二聚体或四聚体。

Nisin A与Nisin Z的差别在于氨基酸顺序上第27个氨基酸的种类不同，Nisin A是组氨酸，Nisin Z是天门天门冬酰胺。

1.3 Nisin生物性质Nisin是一种多肽物质，是一种天然防腐剂、抑菌剂，对多种革兰氏阳性菌，包括葡萄球菌、链球菌、棒杆菌、利斯特菌和乳杆菌均有抑制作用。

它能强烈地抑制许多引起食品腐败的革兰氏阳性菌的生长、繁殖，并对人体安全无害，食用后在消化道中很快被蛋白水解酶消化成氨基酸，不会改变肠道内的正常菌群，不会引起抗药性问题，亦不会与其它抗生素出现交叉抗性。

2 Nisin的作用机理Nisin的作用机制是通过吸附到微生物细胞质的磷脂膜上，它在压敏作用中方式，作为膜的去极化剂，从而导致细胞内新陈代谢基本物质的溢流（如 ATP渗出），严重时会引起细胞的裂解而死亡。

Nisin对革兰氏阳性菌营养细胞与孢子的作用模式[4]，细胞膜是其作用位点，它抑制了细胞壁中肽聚糖的生物合成，从而使胞壁质膜与磷脂化合物合成受阻，并引起细胞内含物和三磷酸腺苷等外泄，严重的甚至会引起细胞裂解。

Lin等（1999）[5]通过分子模型分析了Nisin与质膜之间的相互作用及其对磷脂的影响。

结果表明，Nisin吸附在质膜上，其N末端比C端更深入地插入脂肪层中，表明N末端和C末端具有不同的疏水特点。

对Nisin与不同的中性和负电性磷脂模型的研究结果表明，Nisin扰乱了膜中脂肪，尤其是磷脂酰甘油的正常排列。

Jastimi 等(1999)研究了Nisin对.卵磷脂模型的作用方式，Nisin可显著地改善二软脂酰-sn-甘油酰-3-卵磷脂的多层分散形态，而不会引起脂肪晶相的显著改变。

Nisin能显著地干扰PC膜的渗透性与膜结构。

各种保鲜剂有各自的抑菌谱，多种配合使用能使保鲜剂的抑菌谱扩大，有效地克服了单一保鲜剂不能抑制某些菌群或者需要提高浓度才能抑制的微生物的缺陷。

Nisin 是窄谱抗菌素[6]，它只能杀死或抑制革兰氏阳性菌，对阴性菌、酵母和霉菌均无作用。

对Nisin不敏感的革兰氏阴性菌经螯合剂处理，亚致死加热或冷冻以后将变得对Nisin敏感，主要认为革兰氏阴性菌的细胞壁对各种微生物介质的通透性远低于革兰氏阳性菌细胞，EDTA可去除革兰氏阴性菌细胞壁上的Mg 和Ga ，使释放的磷脂和脂蛋白增强了细胞壁的通透性，将Nisin与其它增强细胞壁通透性的介质和方法结合起来控制革兰氏阴性菌[5]。

3 Nisin在各类食品中的应用3.1 Nisin在乳制品中的应用。

3.1.1 Nisin在鲜乳中的应用乳牛的乳房内并不是处于无菌状态，即使是从健康的乳牛乳房刚挤下的牛乳中微生物数量极少（一般又500—1000cfu/ml的细菌是比较普遍的），但是由于挤乳环境和挤乳容器得接触或乳房疾病（细菌数会增加到5×105cfu/ml）等各种因素均能增加牛乳中微生物数量和种类，从而降低原料乳的储藏性能，并影响加工处理的效果和最终成品的质量；同时刚从乳房中挤出的牛乳，温度大约在37℃左右，极容易使乳中微生物大量生长繁殖、造成原料的酸败变质。

因此，生产中一般是采用挤乳后及时降温至10℃以下、最好4℃左右来保证原料乳的质量。

实验证明：添加Nisin 后，降低了原料乳中细菌总数，大大延长原料乳的保质期，如果结合低温保存，保质时间更长[7]。

3.1.2 Nisin在消毒乳中的应用消毒乳生产中巴氏杀死了引起人类疾病的致病微生物，但仍含有影响产品的味道和保质期的其它成分和微生物。

因此，为保证产品质量，就需要比巴氏杀菌更强的热处理，但牛奶属于热敏性物料，加工过程中加热温度过高或者加热时间过长，都会对消毒乳的外观、味道和营养价值产生不良影响。

在消毒乳中添加Nisin缩短杀菌时间或降低杀菌温度即可达到时间相同的杀菌效果，因而有利于减少营养成分损失、提高消毒乳的品质，节约能源，且大大延长了消毒乳的保质期[7]。

3.1.3 Nisin在酸奶中的应用。

酸奶属高水分食品, 水分活度Aw 约为0.9～0.95, 酵母菌、霉菌及细菌等各种微生物都能生长。

而最先导致酸奶腐败变质的微生物是细菌。

抑制细菌的繁殖, 就能有效地延长酸奶的保质期。

在实际生产中添加一定量的Nisin，不会影响稳定剂在酸奶中的作用, 即不会影响酸奶的食用品质、感官品质，还能有效地延长酸奶保质期4～8d[8]。

3.1.4 Nisin在奶酪、奶油巧克力中的应用奶酪中最常见的微生物为丁酸梭菌、酪丁酸梭菌、生孢梭菌，尤其是肉毒梭菌在加工的乳酪中产生毒素。

干酪生产过程中，原料经80-100℃巴氏消毒后，梭状芽孢杆菌仍能存活。

Taraka等（1986）研究表明，在经巴氏处理得干酪中，加入500-1000IU/mlNisin能阻止梭菌的生长和毒素的形成，同时还能降低食盐和磷酸盐的用量。

Shehata等用少量Nisin作为佐剂来生产奶油巧克力，能降低热消耗的80%，货架寿命大幅度延长，在37℃下只能保存3-7天的产品，添加Nisin后能存放21天，仍保持原风味[9]。

3.2 Nisin在肉制品中的应用3.2.1 Nisin在猪肉中的应用。

在张洪震[10]等人的实验中，Nisin在猪肉冷却肉保鲜中具有一定的抑菌作用 ,该作用随Nisin浓度的增加而增强。

当Nisin 的浓度为 200ppm时 ,可使猪肉保质期延长1 倍。

Nisin分别与乳酸钠、山梨酸钾配合使用抑菌效果增强。

3.2.2 Nisin在香肠中的应用亚硝酸盐是常用的肉制品发色剂，能够有效地抑制肉毒杆菌的生长和繁殖。

但含亚硝酸盐的食物有致癌的危险，故世界各地对其用量都有严格的限制，并有禁止使用的趋势。

添加Nisin 到香肠中可降低亚硝酸盐的用量，又能有效地延长香肠的保质期。

据袁秋萍[11]试验表明，按传统工艺制作的香肠，亚硝酸盐的添加量为0.15g/kg，经检测菌落总数为12 000个/g，若添加0.2g/kgNisin，亚硝酸盐的添加量减少到0.04 g/kg，则香肠中的菌落总数降低到3 200个/g，抑菌效果明显，而且香肠的色、香、味与传统的比较，没有明显的差别。

3.2.3 Nisin在软包装扒鸡中的应用铝箔袋真空包装的扒鸡，经高温高压灭菌，在常温下销售，保质期可达8个月。

但与手工制作的散装扒鸡比较，有肉质过于软烂，咀嚼性差等缺陷。

如果在扒鸡加工过程中添加0.1g/kg Nisin，降低其灭菌强度，软包装扒鸡从原杀菌温度121℃降为105℃，其他工艺条件不变，可以改善扒鸡的食用品质。

货架期可以达到半年以上，口感与手工制作的散装扒鸡接近[3]。

3.2.4 Nisin在其他肉制品中的应用虾肉糜用Nisin保鲜剂处理后，罗水忠[12]等人的在实验中添加0.01%~0.05%的nisin或0.03%nisin+0.03%山梨酸钾，在25℃下贮存，活菌总数、嗜冷菌、总挥发性碱基氮值的上升得到有效的控制，保质期由2天延长至56天，而虾肉糜的感官没有受到影响。

3.3 Nisin在蔬菜水果中的应用3.3.1 Nisin蔬菜罐头中应用:王莉平[4]等人的实验中表明，在蘑菇罐头添加加0.1g/kgNisin，开罐后蘑菇滋味好,色泽好,组织弹性好,并且蘑菇固形物显著提高。

在清水笋罐头、清水胡萝卜罐的配汤中加入一定量的Nisin 水悬液，搅拌均匀，装入罐头，杀菌时间不变，降低杀菌温度；在绿豆芽罐头汤中加Nisin水悬液, 缩短杀菌时间，其它杀菌条件不变；在咸菜笋丝罐头调味时加入一定量的Nisin水悬液，拌匀后装罐，缩短杀菌时间，降低杀菌温度，同样可以达到商业无菌要求，而且开罐检验成品色泽好、硬度增加、品质提高。

3.3.2在酱菜中的应用瓶装酱菜是贮存期较长的方便食品。

瓶装酱菜一般采用巴氏灭菌，残存的细菌主要为梭状芽孢菌及少数耐热的革兰氏阳性菌。

传统的抑制杂菌的方法主要依赖于产品的高渗透压(高盐、高糖)、低氧环境及添加化学防腐剂。

目前，各类酱菜中含盐量偏高，约在 10%～20%之间，但高盐食品易诱发高血压等疾病。

加入 Nisin100mg/kg,可抑制杂菌生长，并使盐的浓度下降为7%～9% 。

3.3.3 Nisin在果汁饮料的应用在果汁饮料中添加Nisin，不仅可以降低产品巴氏杀菌的加热强度，而且能有效抑制引起果汁饮料酸败的细菌——酸土芽孢杆菌的生长繁殖，防止果汁饮料的酸败[14]。

3.4 Nisin在其它食品中的应用3.4.1 Nisin在酿造酒的应用将Nisin加入啤酒发酵醪中[14],可以控制发酵过程中乳酸菌等杂菌的生长。

对于生啤酒，添加Nisin可延长其保质期1~2倍。

对于熟啤酒，可缩短巴氏灭菌时间；在葡萄酒酿造过程中添加Nisin，可以有效制乳酸菌产生不必要的苹果酸——乳酸发酵，消除乳酸菌对葡萄酒的不利影响。

3.4.2 Nisin在焙烤食品的应用在发面烤饼、甜面包和煎饼中添加Nisin，对引起产品腐败的耐热蜡状芽孢杆菌有很强的抑制作用，可延长制品的保质期。

3.4.3 Nisin在豆腐中的应用在石小琼[15]等人对新泉豆腐研究中结果表明，在豆腐加工时加入1.0g/kg浆的Nisin，产品在浓度1.0%（以水重计）、pH6.0 的水溶液中浸或泡，可使豆腐达到良好的保鲜效果，室温下存放2d或4~7℃冷藏7d ，风味正常，不出水，微生物指标符合标准，有利于延长保质期。