天然食品防腐剂——乳酸链球菌素VIP专享VIP免费

天然食品防腐剂——乳酸链球菌素WWW.SFNCC.ORG.CN©2009-3-23国家食物与营养咨询委员会缪存影（浙江师范大学化学与生命科学学院，金华321004）摘要：本文介绍了乳酸链球菌素的理化性质、抗菌机理、安全性及检测方法的研究进展，综述了乳酸链球菌素在食品工业中的应用现状。关键词：食品防腐剂；乳酸链球菌素；抗菌机理；检测方法；应用防腐剂作为食品保鲜和贮藏的重要食品添加剂，其安全性日益受到食品加工行业的关注与重视。在食品加工中采用纯天然的食品防腐剂、保鲜剂，生产出满足消费者需求的绿色食品，这将是防腐剂研究开发领域的重点。乳酸链球菌素（Nisin）是一种乳酸菌代谢所产生的具有很强杀菌作用的天然代谢产物，被认为是一种高效、天然、绿色食品防腐剂。1乳酸链球菌素的研究开发动态早在1928年，美国学者Rogers和Whitter首先发现乳酸链球菌的代谢产物能抑制乳酸杆菌的生长；1933年，Whitehead及其合作者观察到，野生乳酸链球菌能抑制干酪制作中乳酸菌的生长和酸的产生，并发现抑制乳酸菌生长的乳酸链球菌代谢产物实质上是一种多肽，并分离出这种物质；1947年，Mattick和Hirsch研究发现血清学N群中的一些乳酸链球菌产生具有蛋白质性质的抑制物，证明该物质可抑制许多革兰氏阳性菌，并将其命名为“NISIN”，取自“Ninhibitorvsubstance”。1953年乳酸链球菌素的第一批商业产品——Nisaplin在英国面市，Nisin作为商品进入市场；1969年联合国粮农组织和世界卫生组织（FAO／WHO）食品添加剂联合专家委员会确认Nisin可作为食品添加剂；1971年，Gross和Morell阐明了Nisin分子的完整结构；1988年，Buchman等克隆了编码Nisin前体的结构基因并测定了DNA序列；1991年，Mulders等发现Nisin有2个天然变异体——NisinA和NisinZ。我国于1990年开始批准使用Nisin。到目前为止，全世界约有50多个国家和地区广泛使用Nisin，英国已有40多年的应用历史，并实现了工业化生产。2乳酸链球菌素的性质2.1乳酸链球菌素的理化性质乳酸链球菌素是一种高分子多肽，它的分子式为C143H228N42O37S7，由34个氨基酸组成，其氨基末端为异亮氨酸，羧基末端为赖氨酸，分子量为3510Da。一些研究表明，乳酸链菌素活性形式经常出现二聚体和四聚体，相对分子量分别为7000Da和14000Da。Nisin在天然状态下主要有两种形式，分别为NisinA和NisinZ。Nisin的溶解性、稳定性都与溶液的pH值密切相关。Nisin的溶解度随pH值的下降而提高，pH值2.5时溶解度为12％，pH值为5.0时下降到4％，在中性及碱性条件下几乎不溶解。实验结果表明，Nisin在酸性条件下极为稳定，pH为2.0条件下可耐受高温处理（12l℃，15min），无活力损失，而在中性或碱性条件下即发生失活。2.2乳酸链球菌素的抑菌特质与机理乳酸链球菌素能有效地杀死或抑制引起食品腐败变质的革兰氏阳性菌，特别是细菌孢子。如葡萄球菌、链球菌、乳杆菌、小球菌、明串珠菌、芽抱杆菌等均对乳酸链球菌素很敏感。通常细胞孢子耐热性很强，一般杀菌条件难以将其杀灭，如鲜乳135℃，2s超高温瞬时灭菌，芽孢死亡率为90％，若同样条件下再添加2.0～4.0IU／mlNisin，则芽孢死亡率100％［1］。而对革兰氏阴性菌、酵母和霉菌均无作用，但在一定条件下，如冷冻、加热降低pH值EDTA处理等，乳酸链球菌素亦可抑制一些革兰阴性菌，如沙门氏菌、大肠杆菌、假单胞菌等的生长。目前人们普遍认为Nisin的抑菌机理类似于阳离子表面活性剂，其抑菌作用主要是杀菌，而非抑菌或溶菌，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，从而使细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，甚至导致细胞裂解。2.3乳酸链球菌素的安全性英国Aplin公司从251份牛奶样品中检测到其中的109份样品含有可产生Nisin的乳酸链球菌，说明Nisin天然存在于人们日常饮用的牛奶中。乳酸链球菌素是多肽，食用后在消化道中很快被蛋白酶水解成氨基酸，不会引起常用其他抗菌素出现的抗药性，也不会改变人体肠道内的正常菌群。病理学研究以及毒理学试验证明，Nisin对人体安全无毒。3乳酸链球菌素的检测方法Nisin定量分析的最初测定的方法为1934年CoxGA等人建议采用的甲基蓝还原法，后来...