天然食品防腐剂——乳酸链球菌素
2005-12-22
乳酸链球菌素(ninhibiforysubstance,缩写为Nisin),也叫乳酸链球菌肽或尼生素,是从链球菌属的乳酸链球菌发酵产物中提取的一类多肽化合物,主要用于乳品和罐头食品的防腐保鲜。由于Nisin是一种多肽,食入人体后被蛋白酶分解,因此是一种安全的天然食品防腐剂。
Nisin的性质
Nisin是一种多肽,吸附于细胞上。迄今研究表明它的分子量是3500,正常情况下以二聚体状态存在。在分子组成中,Nisin含有羊毛硫氨酸、β—甲基羊毛硫氨酸、脱氢丙氨酸、β—甲基脱氢丙氨酸4种不常见的氨基酸。
Nisin溶解性和稳定性依赖于溶液的pH,在中性pH或碱性条件下Nisin极难溶解,并且即使在室温下也会失活,因此添加Nisin防腐的食品必须是酸性的,而且在加工和贮存中这种酸性是稳定的。
Nisin抑菌活性表现在对许多革兰氏阳性菌具有抑制作用。如葡萄球菌、链球菌、乳酸杆菌等。这一特性使得它可广泛地用于经热处理的包装食品中作为防腐剂;另外,Nisin还可抑制产小芽孢的酣札而Nisin对革兰氏阴性菌几乎无抑制作用,因此它只用于防止革兰氏阳性菌属腐败食品。
Nisin作用方式在分子水平上与阳离子多肽类抑菌物质一样,它的初级作用点在细胞膜上,它的作用方式像是一种阳离子表面活性去污剂。它作用的第一步可能是被细菌细胞吸收,进而引起容菌作用和细胞质释放,或抑制肽聚糖的合成,从耐印制了革兰氏阳性细菌的生长。
Nisin的应用
大量的研究实验表明,Nisin对于实验动物没有毒性作用。人们很久以来食用含有产生Nisin的乳酸菌和乳酪没有出现明显的变态反应,因此,Nisin用于食品是安全的。FAO(世界粮农组织)和WHO(世界卫生组织)已于1969年允许Nisin在食品中使用。目前对Nisin在食品防腐应用方面的研究不断深入,它在许多国家得到广泛应用。
(1)大量应用于乳制品。由微生物引起的牛奶污染长期以来被认为是不可避免的,它直接影响到牛奶的食用安全,并缩短货架寿命。虽然采用巴氏消毒和冷藏是杀死有毒细菌、延长货架寿命的一种方法,但因其不能杀死细菌孢子,而这些细菌孢子在经过消毒过程后仍然能生存下来,并继续生长,从而限制了消毒后乳制品的保存期。
从目前的大量实验看,Nisin无疑是乳酪类制品的一种优良防腐剂,它可以有效地防止大量存在于这类食品中的厌氧梭菌的芽孢萌发和毒素的形成;也可用于含乳品的奶油糖果、巧克力类食品的防腐。
(2)在罐头食品中的应用。罐头食品中含有耐热芽孢菌,如嗜脂肪芽孢杆菌和解糖梭状芽孢杆菌等。由于一般罐头杀菌消毒处理不能将它们杀死,在温度条件适宜时这些芽孢还会萌发;导致罐头食品腐败变质,从而造成损失。而在罐头食品中应用Nisin,可有效地防止其腐败变质。
Nisin在碱性条件下不稳定,其活性随pH下降而升高,因而Nisin可成功用于高酸食品的防腐。对于非酸罐头食品也可添加Nisin而减轻罐头热处理,达到同样的防腐作用,并使产品的营养价值和风味得到提高。
(3)用于鱼、肉类的防腐保鲜。Nisin的一种潜在应用是用于鱼、肉类的防腐保鲜。据报道,在不影响火腿色泽和防腐效果的情况下加入一定量的Nisin,可使亚硝酸盐含量明显降低。在鱼类防腐方面,Nisin还具有延迟熏制鱼中存在的肉毒梭菌芽孢毒素形成的功能。
(4)在酒精饮料方面的应用。Nisin对革兰氏阴性菌、酵母或霉菌几乎无抑制作用,因此在生产啤酒、果酒、烈性酒精饮料时,一起加入Nisin与酵母,可抑制这些酒饮料中的革兰氏阳性菌。最近英国和德国进行的研究表明,Nisin在酒精饮料工业方面具有广阔的应用前景。在浓度达到100国际单位/毫升时,Nisin对乳酸杆菌及其他一些乳酸菌等主要腐败性细菌,均有较好的抑制作用。
另外,Nisin还可用于有机酸、多糖、氨基酸和维生素等工业发酵中,以防止革兰氏阳性生菌污染发酵过程。据此,目前人们已在考虑把Nisin作为发酵工业生产的一种辅剂,而不仅仅限于控制发酵中的杂菌。
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