nisin

Nisin，即乳酸鏈球菌素（亦稱乳鏈菌肽），是一種天然生物活性抗菌肽， 是利用生物技術提取的一種純天然、高效、安全的多肽活性物質。Nisin對包括食品腐敗菌和致病菌在內的許多革蘭氏陽性菌具有強烈的抑制作用，是目前世界上唯一被允許用作食品添加劑的細菌素。

基本介紹

• 中文名：乳酸鏈球菌素
• 外文名：nisin
• 特點：純天然、高效、安全
• 組成：34個胺基酸

簡介

Nisin，即乳酸鏈球菌素（亦稱乳鏈菌肽），是一種天然生物活性抗菌肽， 是利用生物技術提取的一種純天然、高效、安全的多肽活性物質。

Nisin由34個胺基酸組成，分子式是C143H228O37N42S7 ，分子量為3354.07 g/mol。Nisin分子結構中包含5種稀有胺基酸即ABA、DHA、DHB、ALA-S-ALA和ALA-S-ABA，它們通過硫醚鍵形成五個內環，其活性分子常為二聚體或四聚體。經過幾十年的研究，人們已發現Nisin分子有6種類型，它們分別是A、B、C、D、E、Z，其中以NisinA和Z兩種類型的研究最為活躍。NisinA與NisinZ的差異僅在於胺基酸順序上第27位胺基酸的種類不同。NisinA是組氨酸(His)，而NisinZ是天門冬醯胺(Asn)，同樣濃度下NisinZ的溶解度和抗菌能力都比NisinA強。

Nisin二級結構

理化指標

外觀：米白色粉末

效價：>1000 IU/mg

重金屬（以Pb計）：< 10 ppm

砷（以As計）： < 0.1 ppm

乾燥失重： < 3 %

*微生物指標：菌落總數（cfu/g） < 10

致病菌：不能檢出

溶解性：Nisin是一種固體粉末，使用時需溶於水或液體中，且於不同pH值下溶解度也不同。如在一般水中（pH=7）溶解度為49mg Nisin / ml；若在0.02M HCl中，溶解度增加為118mg Nisin / ml。

穩定性：耐酸、耐熱性能優良。

特點

1、安全性

Nisin是一種多肽物質，是一種天然防腐劑、抑菌劑，食用後在消化道中很快被蛋白水解酶消化成胺基酸。它不會改變腸道內的正常菌群，不會引起抗藥性問題，亦不會與其它抗生素出現交叉抗性，各國毒理學試驗證明YP-1000 Nisin是安全、無毒副作用的。

1969年聯合國糧食及農業組織/世界衛生組織（FAO/WHO）確認Nisin為安全、高效、可靠的食品防腐劑，到目前為止已在全世界50多個國家廣泛套用。1990年中國衛生部簽發的證明指出："可以科學的認定Nisin作為食品防腐劑是安全的。"並允許使用。1983年，美國食品藥物管理局（FDA）確定Nisin為-公認安全產品（GRAS），並批准使用。歐盟也認定其為天然及安全性(E-234)，Nisin並在歐洲各國廣泛使用。

純Nisin的活性約為40×1000000IU/g（一般食品中的有效濃度為25～500IU/g）。而Nisin產品是Nisin與氯化鈉等成分的復配品，其活性為1×1000000IU/g。

Nisin是乳製品中所含天然產物，若干年來，它隨著食品被人們攝入，並沒發現毒性問題。現在已對Nisin的安全性問題進行了系統的研究，大鼠經口服LD50約為7000mg/kg體重，ADI為0～0．875mg/kg體重。研究表明，Nisin對蛋白水解酶（如胰蛋白酶等）特別敏感，因此食用後在消化道中即可很快被蛋水解酶水解成胺基酸。人在攝入10min後，在唾液中就檢測不到Nisin的活性，故不會在體內殘留，也不會改變腸道正常菌群，是一種安全的防腐劑。

2、抑菌性

Nisin能有效地殺死或抑制引起食品腐敗的革蘭氏陽性菌，如乳酸桿菌、肉毒桿菌、葡萄球菌、李斯特菌、耐熱腐敗菌、棒桿菌、小球菌、明串球菌、分枝桿菌等。特別是對產生孢子的細菌，如芽孢桿菌、梭狀芽孢桿菌、嗜熱芽孢桿菌、致死肉毒芽孢桿菌、細菌孢子等有很強的抑制作用。在特定條件下，如較酸性條件，YP-1000 Nisin乳酸鏈球菌素也能殺滅革蘭氏陰性菌及其它菌。

通常，產芽孢的細菌耐熱性很強，如採用135℃、2秒鐘超高溫瞬時滅菌，非芽孢細菌的死亡率為100%，芽孢細菌的死亡率為90%，還有10%的芽孢細菌不能殺滅。若添加2-4 ppm Nisin或0.5-80 ppm Nisin就可完全抑制芽孢桿菌、梭狀芽孢桿菌孢子的發芽和繁殖。

作用機制

有關敏感的營養細胞和孢子的作用方式問題已有大量研究對營養細胞的研究作用點是細胞質膜，乳酸鏈球菌素起了破壞作用，造成最重要的細胞質如三磷酸腺苷的滲出。更重要的導致細胞溶解，對原生質作用方式的精細研究表明，由於乳酸鏈球菌素的破壞使細胞質中的基質失去活性。

Nisin乳酸鏈球菌菌素對細菌孢子作用是殺死孢子而不是靜止孢子活性，所以確信乳酸鏈球菌素與其它防腐劑不同，它是在孢子出現膨脹前就抑制了發芽過程，實例說明經加熱殺傷的孢子對乳酸鏈球菌素更敏感，這就是為什麼Nisin能在熱加工罐裝食品中能起很好的防腐保鮮作用並大量節省能源。

套用

1、在乳製品中的套用

乳製品營養豐富，微生物對乳製品加工和貯藏過程中的污染一般是難以避免的。其屬於熱敏性的物料，雖經巴氏滅菌但仍可能殘留部分細菌和耐熱芽孢，從而縮短乳製品的貨架期。如果結合Nisin的使用，可以彌補低溫殺菌的不足，提高乳製品質量。在乳製品方面Nisin一般用於巴氏消毒奶、脫脂奶、無糖煉乳、高溫滅菌奶、風味奶、罐裝牛奶點心、奶油製品、奶粉復原的奶製品。Nisin最早用於乾酪的防腐，也是目前奶製品套用中的一個主要方面。在於酪加工的過程中，雖經過高溫滅菌，但仍會有耐熱性的革蘭氏陽性菌孢子（如肉毒梭菌和厭氧梭菌芽孢）存在，乳鏈菌肽可有效阻止這些孢子的萌發及毒素的形成。有報導說，將乳鏈菌肽抗性菌和乳鏈菌肽產生菌混合用作乾酪發酵劑，可使優質品率達90%以上，而用常規的方法僅有41%。由於Nisin能抑制嗜熱耐熱細菌和芽孢的生長、繁殖，因此將nisin加入滅菌乳、煉乳、再制乳的加工中，均能抑制這些微生物的腐敗作用，從而減少高溫處理強度，改善產品品質，有效地延長產品的貨架壽命。Nisin還可用於防止優酪乳的後酸化。將乳鏈菌肽產生菌乳酸乳球菌乳酸亞種與其它乳酸菌聯合套用於優酪乳中，發酵過程中乳鏈菌肽的產生和積累可以抑制產酸菌株的生長，因而控制貯存和運輸過程中酸度的增加。乳鏈菌肽在乳製品中的有效防腐作用依賴於下列因素：1）被加工乳製品污染的菌類及程度。2）所含水分。3）pH值：有效 pH 值範圍為3.5-8.0。4）鹽的含量。5）添加的風味劑種類。6）使用的包裝材料、生產環境的衛生狀況和產品加工過程及條件（滅菌方式及滅菌溫度和時間）。7）貨架期的長短及貯藏溫度。

2、在肉製品中的套用

傳統的火腿、燻肉和香腸產生中，普遍使用亞硝酸鹽、硝酸鹽等發色劑進行發色並抑制肉毒梭狀芽孢桿菌的生長，其中硝酸鹽通過硝酸鹽還原菌作用轉化為亞硝酸鹽，隨後亞硝酸鹽與肉色素反應產生醃製紅色和醃製風味。當人們食用火腿的同時，也食入一定量的亞硝酸鹽，與體內的胺類物質作用，生成一種強烈的致癌物質一亞硝胺化合物。Nisin 可作為一種有效的替代物，減少火腿中發色劑的用量。Nisin 能有效控制肉製品中微生物的生長，尤其是抑制產生毒素的肉毒梭狀芽孢桿菌的活性，並且Nisin本身呈酸性，能降低周圍介質的pH值，因而能降低殘留的亞硝酸鹽的含量，減少亞硝胺的形成。另外，在加工過程中，過分的熱處理會明顯改變肉製品的質地及外觀，加入Nisin後僅需45%的熱處理即可延長其貯存期。值得注意的是，用大量的Nisin代替亞硝酸鹽的防腐作用是不經濟的，另外由於在肉製品中Nisin溶解度低，不易分布均勻等原因，防腐效果相對不如亞硝酸鹽。Nisin還可以套用於鮮肉、牛肉冷卻肉、扒雞以及海鮮製品等多種肉製品的保藏中，但是目前 Nisin 在我國肉製品的套用僅限於研究階段。

3、在罐藏食品中的套用

常規的罐頭殺菌消毒處理難以將耐熱芽孢菌，如嗜熱脂肪芽孢桿菌和熱解糖梭菌的耐熱芽孢徹底殺死。一旦條件適宜，這些芽孢便會導致罐頭食品腐敗。而添加Nisin可有效地減少這方面的損失。在酸性條件下，Nisin的穩定性、溶解度、活性均提高，因而它可成功地用於高酸食品（pH<4.5）的防腐。對於低酸和非酸性罐頭食品添加 Nisin後，也能起到減輕熱處理強度的作用。如添加到番茄醬、罐頭湯汁、蔬菜和蘑菇產品中，能減弱殺菌條件，保證食品的營養風味。Nisin 套用於醬菜罐頭可以降低醬菜中食鹽含量，而衛生質量與產品風味不受影響，這符合低鹽醃製的發展要求。另外，Nisin 還可有效控制罐頭食品在貯藏期由於高溫引起的腐敗，延長貨架壽命。同時由於一些國家在食品中不準使用一般用於醬菜罐頭防腐的苯甲酸鈉，所以將Nisin用於醬菜罐頭出口，具有現實意義。

4、在啤酒中的使用

利用Nisin不抑制酵母菌這一特性亦可套用於啤酒、果酒、蒸餾酒等含酒精飲料的釀造，以防止乳酸菌引起的酸敗。在啤酒釀造中的套用，在國內已取得滿意的結果。在啤酒釀造中添加 Nisin 的作用。1）在擴培啤酒酵母所用的冷麥汁中添加Nisin，可保證酒母不受革蘭氏陽性細菌的污染。將Nisin直接加入發酵醪中，可以控制發酵過程中乳桿菌、片球菌等雜菌的生長。2）代替傳統的酸洗法清除酵母菌中污染的乳酸菌。傳統的酸洗法對酵母的生命力、發酵力和凝聚性都有不良的影響，用Nisin代替酸洗酵母則無此後果。3）對於生啤酒，在清酒缸中添加 Nisin可延長未經巴氏滅菌的桶裝或瓶裝啤酒的貨架期1倍-2倍。4）對於熟啤酒，在清酒缸中添加Nisin可以降低滅菌的溫度和時間，改善啤酒的口味和節省能源。因為啤酒酵母的殺滅溫度為52℃，巴氏滅菌溫度為63℃-65℃，添加Nisin後可以在52℃-65℃之間選擇溫度進行殺菌，減少啤酒因殺菌帶來的“熟味”和降低蒸汽消耗量。

5、在果汁飲料中的套用

果汁及果汁類飲料的酸敗經常是由酸土芽孢桿菌（酸土脂環酸桿菌）引起的。酸土芽孢桿菌是一種耐酸且耐熱的產孢子菌，其最適於在25℃-60℃、pH2.5-6.0的環境下生長、繁殖。據資料報導，在花園、森林土壤以及生產飲料的用水中均有酸土芽孢桿菌的生長。因此，酸土芽孢桿菌很容易被帶入果汁及果汁類飲料的生產加工過程中，引起果汁類產品的腐敗。Nisin對大多數革蘭氏陽性菌，尤其是產孢子菌有很強的抑制作用。