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乳酸鏈球菌素
乳酸鏈球菌產(chǎn)生的一種多肽物質(zhì)
乳酸鏈球菌素（Nisin）亦稱乳酸鏈球菌肽或音譯為尼辛，是乳酸鏈球菌產(chǎn)生的一種多肽物質(zhì)，由34個氨基酸殘基組成，分子量約為3500Da。由于乳酸鏈球菌素可抑制大多數(shù)革蘭氏陽性細菌，并對芽孢桿菌的孢子有強烈的抑制作用，應(yīng)用于肉制品、乳制品、罐頭、海產(chǎn)品、飲料、果汁飲料、液體蛋及蛋制品、調(diào)味品、釀酒工藝、烘焙食品、方便食品、香基香料、化妝品等領(lǐng)域中。食用后在人體的生理pH條件和α—胰凝乳蛋白酶作用下很快水解成氨基酸，不會改變?nèi)梭w腸道內(nèi)正常菌群以及產(chǎn)生如其它抗菌素所出現(xiàn)的抗性問題，更不會與其它抗菌素出現(xiàn)交叉抗性，是一種高效、無毒、安全、無副作用的天然食品防腐劑。
基本信息
| 中文名 | 乳酸鏈球菌素 |
| 外文名 | NisinCAS:1414-45-5 |
| 別名 | 乳酸鏈球菌肽 |
| 化學(xué)式 | C143H230N42O37S7 |
| 分子量 | 3354.0705 |
| EINECS | 215-807-5 |
收起
簡介
乳酸鏈球菌素是由多種氨基酸組成的多肽類化合物，可作為營養(yǎng)物質(zhì)被人體吸收利用。1969年，聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織/世界衛(wèi)生組織(FAL/WHO)食品添加劑聯(lián)合專家委員會確認乳酸鏈球菌素可作為食品防腐劑。1992年3月中國衛(wèi)生部批準實施的文件指出：“可以科學(xué)地認為乳酸鏈球菌作為食品保藏劑是安全的”。它能有效抑制引起食品腐敗的許多革蘭氏陽性細菌，如肉毒梭菌，金黃色葡萄球菌，溶血鏈球菌，利斯特氏菌，嗜熱脂肪芽抱桿菌的生長和繁殖，尤其對產(chǎn)生孢子的革蘭氏陽性細菌有特效。乳酸鏈球菌素的抗菌作用是通過干擾細胞v膜的正常功能，造成細胞膜的滲透，養(yǎng)分流失和膜電位下降，從而導(dǎo)致致病菌和腐敗菌細胞的死亡。它是一種無毒的天然防腐劑，對食品的色、香、味、口感等無不良影響。現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于乳制品、罐頭制品、魚類制品和酒精飲料中。
基本物理信息
化學(xué)性質(zhì)
是乳酸鏈球菌分泌的多肽抗菌素，由34個氨基酸組成。在水中溶解度依賴于Ph值,Ph值2.5時溶解度為12%,Ph值5.0時下降到4%,在中性和堿性條件下不溶于水。Ph值為2時耐熱性好,Ph值大于5時，耐熱性下降。
應(yīng)用范圍
生產(chǎn)工藝
采用乳酸鏈球菌發(fā)酵生產(chǎn)Nisin，是唯一獲得Nisin的途徑。本文對本實驗室保存的乳酸鏈球菌MEN105菌株進行了培養(yǎng)基和發(fā)酵條件優(yōu)化。首先采用單因素試驗方法，找到了碳源、氮源、磷源和無機鹽等種類的較適因素水平，運用均勻設(shè)計進一步優(yōu)化Nisin發(fā)酵培養(yǎng)基，得到的Nisin最適發(fā)酵培養(yǎng)基(g/100mL)為：蔗糖2.93，大豆蛋白胨1.0，酵母膏0.43，Na_2HPO_4為1.89，MgSO_4·7H_2O 0.02。比出發(fā)培養(yǎng)基效價提高了35.8%。采用單因素實驗方法對培養(yǎng)條件進行了優(yōu)化，確定了最適的Nisin發(fā)酵條件：滅菌前培養(yǎng)基pH調(diào)至7.5，150mL三角瓶裝20mL，30℃培養(yǎng)24h。在3L自動控制發(fā)酵罐中，比較了自然pH分批發(fā)酵和恒pH 6.5分批發(fā)酵。通過控制pH發(fā)酵，削弱了發(fā)酵過程中產(chǎn)生乳酸導(dǎo)致pH下降對發(fā)酵的抑制作用，Nisin發(fā)酵效價比自然pH發(fā)酵提高了21.9%。
通過不同初始糖濃度發(fā)酵過程的比較，發(fā)現(xiàn)高糖濃度會對乳酸鏈球菌發(fā)酵產(chǎn)生底物抑制作用，并且延長發(fā)酵周期。因此，確定對乳酸鏈球菌進行補糖發(fā)酵，以1%蔗糖濃度作為初始糖濃度，在以上基礎(chǔ)上，考察補糖發(fā)酵對Nisin產(chǎn)量的影響。對數(shù)中期的兩種補料方式顯示，2種模式均有效得縮短了發(fā)酵周期，提高了發(fā)酵產(chǎn)量，其中分2次等量補加蔗糖的模式比恒速連續(xù)流加蔗糖模式，效價提高了175IU，比恒pH分批發(fā)酵效價提高了19.2%，達到4673IU/mL。
發(fā)酵動力學(xué)的研究是對微生物發(fā)酵參數(shù)之間關(guān)系的深層次了解。利用Logistic等模型描述，恒pH條件下，乳酸鏈球菌ATCC11454的菌體生長、乳酸和Nisin的合成，以及蔗糖消耗的動力學(xué)。并使用遺傳算法(Genetic Algorithm，GA)對模型參數(shù)進行估算，確定了Nisin發(fā)酵過程的動力學(xué)數(shù)學(xué)模型，并通過實驗數(shù)據(jù)驗證了此模型的正確性。這將為進一步研究和預(yù)測Nisin發(fā)酵過程奠定了一定的理論基礎(chǔ)。
使用范圍
【應(yīng)用范圍】
可廣泛應(yīng)用于肉制品、乳制品、罐頭、海產(chǎn)品、飲料、果汁飲料、液體蛋及蛋制品、調(diào)味品、釀酒工藝、烘焙食品、方便食品、香基香料、化妝品領(lǐng)域等中。
1.Nisin在肉制品中的應(yīng)用；
適用范圍相當廣泛，適合于各類中、西式、高中低檔產(chǎn)品。如，烤肉、火腿、三文治、香腸、法蘭克福腸、高溫火腿腸、雞肉類產(chǎn)品及醬鹵制品。乳酸鏈球菌素能有效地抑制引起食品腐敗的革蘭氏陽性細菌，如：李斯特氏菌、金黃色葡萄球菌、肉毒梭菌及多種腐敗微生物等，它的防腐效果是很明顯的，能明顯延長2-3倍的貨架期。添加5g/100kg—15g/100kg的乳酸鏈球菌素復(fù)合少量其它防腐劑可使低溫肉制品保質(zhì)期在常溫條件下達三個月以上。
◆香腸 在香腸中添加Nisin，能抑制絕大多數(shù)的G陽性菌，且產(chǎn)品色、香、味不受影響，還可降低硝酸鹽或亞硝酸鹽的用量；豬肉絲產(chǎn)品生產(chǎn)中可取代山梨酸鉀作防腐劑，并能提高產(chǎn)品質(zhì)量和貨架期。
◆西式火腿 西式火腿是一類低溫肉制品，其加工過程營養(yǎng)損失少，且產(chǎn)品較嫩，能維持原汁原味。但未經(jīng)高溫滅菌，因此易受微生物污染變質(zhì)。加入適量nisin、乳酸鈉，再加亞硝酸鹽可有效延長產(chǎn)品貨架期，并且降低亞硝酸鹽的使用量。
◆即食臘肉制品 即食臘肉含水量較高，要保持其獨特的耐嚼感，殺菌強度就不能過高。添加Nisin能很好地解決這一問題，Nisin能增加一些細菌對熱的敏感性，且在小范圍內(nèi)也有輔助殺菌作用，可降低滅菌溫度、縮短滅菌時間，同時能保持很好的色澤和風(fēng)味。
◆扒雞 扒雞又名五香脫骨雞，有近百年的歷史，是山東的特色名吃，因肉質(zhì)軟爛，骨肉可以分離而得名。軟包裝扒雞，是選健康童子雞為原料，宰殺后經(jīng)蜜水澆灌，素油烹炸，再以豆蔻、砂仁、丁香等10多種名貴中藥調(diào)味增香、精工扒制而成，但與手工制作的散裝扒雞比較，有肉質(zhì)過于軟爛，咀嚼性差等缺陷，為提高軟包裝扒雞的質(zhì)量，在扒雞加工過程中添加Nisin，以降低其滅菌強度，改善扒雞的食用品質(zhì)。除殺菌溫度由121℃降為105℃外，其它工藝條件不變，保質(zhì)期可以達到半年以上，且口感也得到改善。
◆牛肉冷卻肉和醬牛肉 Nisin對牛肉冷卻肉有顯著的抑菌作用，細菌總數(shù)明顯降低，且保鮮效果隨Nisin 濃度的增加而增強，其有效保鮮濃度為7.5g/100kg。Nisin與食品保鮮劑丙酸鈣無交互作用，與乳酸鈉之間存在協(xié)同作用。醬牛肉是傳統(tǒng)的醬肉制品，其加工工藝獨特，產(chǎn)品濃香味厚，持久不變。使用復(fù)配后的nisin防腐液能有效降低醬牛肉的細菌總數(shù)，延長產(chǎn)品保質(zhì)期，提高產(chǎn)品品質(zhì)。
◆泡鳳爪制品 泡鳳爪屬于動物性泡菜，是將發(fā)酵工藝成功用于肉制品生產(chǎn)的新食品。雖然其生產(chǎn)歷史較短，由于其獨特的風(fēng)味，低脂高蛋白質(zhì)，膠原蛋白含量豐富，口感細膩，深受廣大消費者的喜愛。但由于水份活性高，膠原蛋白含量豐富，限制了其進行熱力殺菌，因此極易腐敗添加30g/100kg的Nisin對泡鳳爪的貯存、保鮮具有較好、較顯著的作用。
◆烤肉 烤肉常采用優(yōu)質(zhì)黃牛后腿肉，經(jīng)過若干工序制作而成的低溫肉制品。產(chǎn)品表層粘有辣椒或咖喱粉，外表干爽，口感鮮嫩，風(fēng)味獨特，深受消費者喜愛。由于未經(jīng)高溫滅菌，因此在常溫下不能長期保存。加入nisin后能有效地抑制細菌生長繁殖，28℃下產(chǎn)品保質(zhì)期從4～5天延長到了20天。
2.Nisin在乳制品中的應(yīng)用；
◆ 在 pH4 左右的酸奶、果奶中添加 0.05g/kg 乳酸鏈球菌素，經(jīng)90℃、20分鐘滅菌產(chǎn)品的保質(zhì)期由常溫下6天延長到一個月以上。 ◆ 經(jīng)超高溫滅菌、無菌灌裝奶，添加 0.05g/kg乳酸鏈球菌素產(chǎn)品變白率由0.04%降低0。 ◆ 添加0.08g/kg--0.1g/kg乳酸鏈球菌素于罐裝無糖煉乳中可抑制耐熱性孢子的生長，減少熱處理時間 10 分鐘?！?添加 0.08g/kg 乳酸鏈球菌素，經(jīng)121℃、3分鐘(F0=3)的熱處理能使低脂的牛乳，無鹽的奶油，無脂肪的牛乳，調(diào)味乳放置于40℃下，仍能保存至六周。 ◆ 在干酪中，添加0.05g/kg—0.1g/kg的乳酸鏈球菌素可解決在干酪加工過程中因耐熱性革蘭氏陽性菌孢子（如肉毒梭菌和其它厭氧梭菌、保加利亞乳桿菌等）引起的腐敗。
3.Nisin在罐頭食品中的應(yīng)用；
罐頭食品中經(jīng)常污染一些極為耐熱的細菌芽孢，如嗜熱脂肪芽孢桿菌和熱解糖梭菌的芽孢，一旦條件適宜，它們就會生長，引起產(chǎn)氣、產(chǎn)酸腐敗. 0.1g/kg的乳酸鏈球菌素添加于罐頭食品中，可以使罐頭食品在炎熱的條件下保存2年。并能減少熱處理強度1/2 ，節(jié)省能源，使罐頭食品保持良好營養(yǎng)價值、外觀、風(fēng)味、色澤，保持產(chǎn)品品質(zhì)、延長食品保質(zhì)期，其效果優(yōu)于山梨酸鉀。
4.Nisin在海產(chǎn)品中的應(yīng)用；
魚、鮮蝦等海鮮制品以其美味及高營養(yǎng)價值深受人們喜愛，且多冷食，因易腐敗變質(zhì)，易遭受李斯特菌和E-肉毒桿菌的污染，控制半成品、成品中的細菌數(shù)就顯得十分重要。加入0.1g/kg--0.15g/kg的Nisin就可抑制腐敗細菌的生長和繁殖，延長產(chǎn)品的新鮮度和貨架期。以生蝦肉為主料，加工的蝦肉糜，一般只有2d的保質(zhì)期，加入nisin后可使保質(zhì)期達到60~70天。
◆ 在豆奶、花生牛奶等中添加乳酸鏈球菌素0.1g/kg—0.15g/kg，保質(zhì)期延長3倍以上。 ◆內(nèi)酯豆腐中添加 0.1g/kg 的乳酸鏈球菌素，能使保質(zhì)期延長5倍以上?！?豆干中添加0.1g/kg的乳酸鏈球菌素、復(fù)合少量其它防腐劑，經(jīng)合適的滅菌，保質(zhì)期可達6個月。
6/Nisin在果汁飲料中的應(yīng)用；
引起果汁和果汁飲料酸敗的原因來自酸土芽孢桿菌，該菌是一種耐酸且耐熱的產(chǎn)芽孢桿狀細菌。它是適于25℃-60℃，pH2.5-6.0 的環(huán)境下生長繁殖，在飲料生產(chǎn)和用水過程中均有酸土芽孢桿菌的存在，很容易被帶入果汁和果汁飲料的產(chǎn)品中引起果汁類產(chǎn)品的腐敗。添加0.05—0.1g/kg 乳酸鏈球菌素，經(jīng)巴氏滅菌可以阻止存活的酸土芽孢桿菌孢子的生長和繁殖，防止產(chǎn)品的腐敗，達保質(zhì)要求。
7.Nisin在液體蛋及蛋制品中的應(yīng)用；
0.05g/kg—0.1g/kg 乳酸鏈球菌素添加到蛋制品中，可有效抑制引起產(chǎn)品腐敗的耐熱性孢子，將原來保存期 7 天的蛋制品的保質(zhì)期延長到1個月以上。
8.Nisin在調(diào)味品中的應(yīng)用；
9.Nisin在釀酒工藝中的應(yīng)用；
由于乳酸鏈球菌素不能抑制酵母菌，因而可用于啤酒、果酒及其它酒類產(chǎn)品來防止乳酸菌引起的腐敗?！?洗滌酵母：乳酸鏈球菌素可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的酸洗法清除酵母菌中污染的乳酸菌，保持酵母原有的生命力、發(fā)酵力和凝聚力。添加1g/kg-1.5g/kg的乳酸鏈球菌素于酵母漿中混合均勻后放置4-6小時即可?！?減少巴氏滅菌時間：在巴氏滅菌后，加入0.01g/kg—0.05g/kg乳酸鏈球菌素到成品中。◆ 抑制細菌：發(fā)酵前加入0.025g/kg—0.1g/kg的乳酸鏈球菌素，成品酒中殘留0.01g/kg—0.05g/kg即可。在葡萄酒的主發(fā)酵和后發(fā)酵中，加入0.1g/kg的乳酸鏈球菌素，可防止發(fā)酵過程中短乳桿菌、葡萄明串珠菌、干酪乳桿菌引起的污染。
10.Nisin在烘焙食品中的應(yīng)用；
在發(fā)面烤餅、甜面包和煎餅等中添加Nisin，對引起產(chǎn)品腐敗的耐熱蠟狀芽孢桿菌有很強的抑制作用，可延長制品的保質(zhì)期。添加0.2g/Kg的乳酸鏈球菌素于產(chǎn)品中即可達到抑菌要求。
11.Nisin在方便食品中的應(yīng)用；
12.Nisin在熱處理密封包裝食品中應(yīng)用；
許多經(jīng)熱處理密閉包裝的食品，在加工過程中，高強度的殺菌會影響食品的品質(zhì)，而低溫?zé)崽幚碛植荒軞缒蜔徭咦?，達不到保質(zhì)的要求。如在該類食品中添加0.05g/kg— 0.2g/kg 的乳酸鏈球菌素，就可以解決上述問題。
13.Nisin在香基香料領(lǐng)域的應(yīng)用；
在香基香料加工中，Nisin可降低滅菌溫度，減少滅菌時間，能有效殺死或抑制產(chǎn)品中各種有害微生物，如對細菌、大腸桿菌、革蘭氏陰性菌、李斯特氏菌等都有較強的抑制作用，延長產(chǎn)品保質(zhì)期，提高產(chǎn)品品質(zhì)。在膏狀香精中添加0.2g/Kg的乳酸鏈球菌素、0.1g/Kg的納他霉素和山梨酸鉀可抑制其中的各種有害微生物的生長。
14.Nisin在化妝品領(lǐng)域的應(yīng)用；
化妝品中含有的油脂、膠質(zhì)、多元醇、蛋白質(zhì)以及水分，為微生物的生長創(chuàng)造了條件。在制造過程、包裝過程、包裝物本身以及消費者使用化妝品時，都有可能使化妝品受到微生物污染。使用本產(chǎn)品，可使化妝品免受微生物污染，延長產(chǎn)品的貨架壽命和使用壽命，確保產(chǎn)品的安全性，防止消費者因使用受微生物污染的產(chǎn)品而引起可能的感染。
15.Nisin在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用；
為了保證藥品的安全性和有效性，藥品必須符合相應(yīng)的衛(wèi)生學(xué)要求。但有些藥品的有效組分沒有足夠的抗菌防腐能力，在這些成品制劑中加入適當?shù)谋酒房梢杂行Э刂莆⑸锏纳L，提高保質(zhì)期.
【限量】
GB2760-2011規(guī)定: 單位：g/kg
01.0 乳及乳制品（ 01.01.01 、01.01.02、13.0 涉及品種除外）0.5
04.03.02.04 食用菌和藻類罐頭0.2
06.04.02.02 其他雜糧制品（僅限雜糧灌腸制品）0.25
06.07 方便米面制品 0.25
08.02 預(yù)制肉制品0.5
08.03 熟肉制品0.5
09.04 熟制水產(chǎn)品（可直接食用） 0.5
10.03 蛋制品（改變其物理性狀） 0.25
12.03 醋0.15
12.04 醬油0.2
12.05 醬及醬制品0.2
乳酸鏈球菌素NISIN作為防腐劑的優(yōu)點
乳酸鏈球菌素的毒性可以忽略
乳酸鏈球菌素的穩(wěn)定性極高
乳酸鏈球菌素可被人體消化吸收
乳酸鏈球菌素天然、綠色
安全性極好
安全性
特性
溶解性
乳酸鏈球菌素（Nisin）是一種淺棕色固體粉末，使用時需溶于水或液體中，且于不同pH值下溶解度不同。如在水中（pH=7），溶解度為49.0mg/ml（Nisin）；若在0.02M鹽酸中，溶解度為118.0mg/ml（Nisin）；在堿性條件下，幾乎不溶解。
穩(wěn)定性
乳酸鏈球菌素（Nisin）的穩(wěn)定性也與溶液的PH值有關(guān)。如溶于PH=6.5的脫脂牛奶中，經(jīng)85℃ 巴氏滅菌15分鐘后，活性僅損失15%，當溶于PH=3的稀鹽酸中，經(jīng)121℃15分鐘高壓滅菌仍保持100%的活性，其耐酸耐熱性能優(yōu)良。
抑菌性
乳酸鏈球菌素（Nisin）能有效抑制引起食品腐敗的許多革蘭氏陽性細菌，如乳桿菌、明串珠菌、小球菌、葡萄球菌、李斯特菌等，特別是對產(chǎn)芽孢的細菌如芽孢桿菌、梭狀芽孢桿菌有很強的抑制作用。通常，產(chǎn)芽孢的細菌耐熱性很強，如鮮乳采用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90%，還有10%的芽孢細菌不能殺滅。若鮮乳中添加0.03-0.05g/kg Nisin就可抑制芽孢桿菌和梭狀芽孢桿菌孢子的發(fā)芽和繁殖。
安全性
通過病理學(xué)家研究以及毒理學(xué)試驗都證明乳酸鏈球菌素（Nisin）是完全無毒的。乳酸鏈球菌素（Nisin）可被消化道蛋白酶降解為氨基酸，無殘留，不影響人體益生菌，不產(chǎn)生抗藥性，不與其它抗生素產(chǎn)生交叉抗性。世界上有不少國家如英、法、澳大利亞等，在包裝食品中添加乳酸鏈球菌素（Nisin），通過此法可以降低滅菌溫度，縮短滅菌時間，降低熱加工溫度，減少營養(yǎng)成份的損失，改進食品的品質(zhì)和節(jié)省能源，并能有效地延長食品的保藏時間。還可以取代或部分取代化學(xué)防腐劑、發(fā)色劑（如亞硝酸鹽），以滿足生產(chǎn)保健食品、綠色食品的需要。
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