生物防腐剂乳酸链球菌素在食品中的应用

生物防腐剂乳酸链球菌素在食品中的应用

乳酸链球菌素（Nisin）

Nisin是通过现代生物技术，从乳酸乳球菌发酵产物中提取的、具有抗菌活性的多肽物质。

Nisin的主要特点：

◤ Nisin进入人体即被体内蛋白酶分解为多种氨基酸，无残留，安全可靠。

◤ 可降低食品灭菌温度，缩短灭菌时间，减少食品营养破坏。

◤ 对引起食物腐败的阳性菌，尤其是耐热芽孢有强烈的抑制作用。

乳酸链球菌素是一种世界公认的、安全的天然生物性食品防腐剂和抗菌剂，主要用于乳和乳制品、肉和肉制品的防腐保鲜。乳酸链球菌素的发现要追溯到上世纪20年代，1928年，

LA.Rogers等美国研究人员首先报道了乳酸链球菌代谢产物能抑制其他乳酸菌的生长。1947年，A.T.R.Mattick等人发现血清学N群中的一些乳酸链球菌能产生蛋白类抑菌物质，并从乳酸链球菌发酵液中制备出了这种多肽物质，由于是N群中的乳酸菌所产生的抑菌物质，故命名为N- inhibitory Substance，即N群抑菌物质，简称为Nisin。

Nisin是乳酸链球菌的一种天然产物，对远超过食品应用量的乳酸链球菌素的毒性研究表明，它是无毒的。由于其对蛋白水解酶(α-胰蛋白酶)特别敏感，因此食用后在消化道内即可很快被蛋白水解酶水解成氨基酸。1953年，乳酸链球菌素的第一批商业产品Nisaplin在英国面市;1969年，FAO/WHO食品添加剂联合专家委员会批准乳酸链球菌素可作为一种食品添加剂;1988年，美国食品和药物管理局(FDA)也正式批准将乳酸链球菌素应用于食品中;1990年，我国卫生部食品监督部门签发了乳酸链球菌素在中国的使用合格证明书。目前已有50多个国家批注允许使用乳酸链球菌素。

法规安全

作为一种世界公认的安全的食品防腐剂，很多国家对Nisin 在食品中的添加量都不作任何限制。拟增加使用范围和用量：

▷ 04.02.02.03腌渍蔬菜、04.02.02.04蔬菜罐头、04.03.02加工食用菌和藻类，最大用量为

800mg/kg；

▷ 07.01面包、07.02糕点，最大用量为500mg/kg。

GB2760-2014规定Nisin 在食品中的最大使用量如下：

▷ 01.0 乳及乳制品（巴氏杀菌乳、灭菌乳除外）、08.02 预制肉制品、08.03 熟肉制品、09.04熟制水产品中，最大用量为500mg/kg；

▷ 06.04.02.02 其他杂粮制品、06.07 方便米面制品、10.03 蛋制品（改变其物理性状）中，最大用量为250mg/kg；

▷ 04.03.02.04 食用菌和藻类罐头、06.04.02.01 杂粮罐头、12.04 酱油、12.05 酱及酱制品、12.10 复合调味料、14.0 饮料（包装饮用水除外）中，最大使用量为200mg/kg；

▷ 12.03 醋中最大使用量为150mg/kg。

乳酸链球菌素的特性

1.溶解性

Nisin是一种白色或灰白色的固体粉末，使用时需溶于水或液体中，它的溶解度主要取决于溶液的pH值，在水中的溶解度随pH的下降而升高。即pH在5.0时溶解度为4g/100ml,pH在2.5时溶解度为12g/100ml，pH等于或大于7.0时溶解度约为0，几乎不溶解，产品中由于含有乳蛋白，其水溶液呈轻微的混浊。所以在应用时，一般先用盐酸溶解后再加入到食品中。

2.稳定性

Nisin的稳定性主要取决于温度，pH值，基质等因素，Nisin在酸性条件下呈现最大的稳定性，其热稳定性随着pH的增加而减弱[ 2 ]。当Nisin溶于pH=3的稀盐酸中，经121℃、15min高压灭菌，仍能保持100％的活性。当pH超过4时，特别是加热条件下，它在水溶液中的分解速度加快，活力降低；在pH等于5.0时，灭菌后丧失40％活力；pH等于6.8时，灭菌后丧失90％活力。但在乳酸链球菌素加入食品后，由于受到牛奶、肉汤等中的蛋白质大分子的保护，其稳定性将大大的提高。乳酸链球菌素的优越性

1.高效抑菌

Nisin不抑制革兰氏阴性菌、酵母和霉菌，专抑制革兰氏阳性菌，特别是细菌芽孢。如对金黄色葡萄球菌、溶血链球菌、肉毒梭菌、嗜热脂肪芽孢杆菌以及利斯特氏菌等多种腐败菌和食物病原菌有强烈的抑制作用。只要在食品中添加Nisin就可对革兰氏阳性菌具有强烈的抗菌活性，它与其他防腐剂联合使用能增强其抑菌作用，获得较宽的抑菌谱，如乳酸和Nisin合用能抑制肉中的金黄色葡萄球菌和沙门氏菌。Nisin和螯合剂合用时能有效地减少革兰氏阴性菌的数量，如Nisin与柠檬酸盐、磷酸盐合用也能提高其对革兰氏阴性菌的抑菌效果。

2.安全性高

Nisin是乳中存在的一种天然成分，千百年来被人们食用未见毒性问题，其生产菌种从奶中分离，采用发酵方法获得产物，物理方法提取，没有化学反应过程。乳酸链球菌素对蛋白酶特别敏感，进入人体后可被消化道α?胰凝聚蛋白酶降解为多种氨基酸，可吸收，无残留，不产生抗药性，不影响人体益生菌，与其它抗生素不产生交叉抗性。研究证明Nisin是安全的，LD50为7000mg属实际无毒级。1992年3月，我国卫生部在批准实施的文件中就明确指出：“可以科学的认为乳酸链球菌素作为食品保藏剂是安全的。”

乳酸链球菌素的抑菌范围

乳酸链球菌素能够有效抑制或杀死引起食品腐败变质的革兰氏阳性菌，浓度为100ppm时就可以杀死大多数的革兰氏阳性菌，能抑制葡萄球菌属、链球菌属、乳杆菌属及微球菌属的某些菌种; 对大部分的梭菌属和芽孢杆菌属及其芽孢也有明显的抑制作用。Hitchins，A.D等研究表明，杆菌属中的嗜热脂肪芽孢杆菌的芽孢对Nisin最为敏感，极少量的Nisin即能够杀死其芽孢，Nisin对芽孢的作用是在孢子膨胀起始阶段抑制其萌发，而不是杀死。

由于Nisin抗菌谱窄，仅能杀死或抑制革兰氏阳性菌，而对于革兰氏阴性菌、霉菌和酵母菌则无明显作用，故使其应用受到限制，将Nisin与其他防腐剂配合使用可以弥补这一缺点，进而发挥广谱抑菌作用。有研究表明，Nisin与其他防腐剂联合使用能增强自身的抑菌作用，可获得较宽的抑菌谱。Nisin和乳酸合用能抑制肉中的沙门氏菌和金黄色葡萄球菌。Nisin与螯合剂(如EDTA)联合使用，对沙门氏菌具有一定的抑制作用，并能够有效减少其他G-菌的数量。此外，Nisin与磷酸盐、柠檬酸盐合用也能提高其对G-菌的抑制效果。