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(shù)提取的一種純天然、高效、安全的多肽活性物質(zhì)。Nisin對包括食品腐敗菌和致病菌在內(nèi)的許多革蘭氏陽性菌具有強(qiáng)烈的抑制作用，是世界上唯一被允許用作食品添加劑的細(xì)菌素。

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(shù)提取的一種純天然、高效、安全的多肽活性物質(zhì)。

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(shù)提取的一種純天然、高效、安全的多肽活性物質(zhì)。

Nisin由34個(gè)氨基酸組成，分子式是C143H228O37N42S7，分子量為3354.07g/mol。Nisin分子結(jié)構(gòu)中包含5種稀有氨基酸即ABA、DHA、DHB、ALA-S-ALA和ALA-S-ABA，它們通過硫醚鍵形成五個(gè)內(nèi)環(huán)，其活性分子常為二聚體或四聚體。經(jīng)過幾十年的研究，人們已發(fā)現(xiàn)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的差異僅在于氨基酸順序上第27位氨基酸的種類不同。NisinA是組氨酸 - His，而NisinZ是天門冬酰胺 - Asn，同樣濃度下NisinZ的溶解度和抗菌能力都比NisinA強(qiáng)。

乳酸鏈球菌素活性易受到溫度、pH的影響，且抗菌時(shí)效短。為了提高其抑菌穩(wěn)定性及擴(kuò)展在食品工業(yè)中的應(yīng)用，本文以藤黃微球菌為指示菌，采用分光光度法考察了溫度、pH值、存放時(shí)間、不同金屬陽離子和陰離子、糖類和奶粉幾個(gè)因素對Nisin抗菌活性的影響，同時(shí)結(jié)合紅外光譜和差式掃描量熱分析，更深一步探討各種添加物對Nisin保護(hù)的作用機(jī)制。

理化指標(biāo)

外觀：米白色粉末

效價(jià)：>1000IU/mg

重金屬（以Pb計(jì)）：<10ppm

砷（以As計(jì)）：<0.1ppm

干燥失重：<3%

*微生物指標(biāo)：菌落總數(shù)（cfu/g）<10

致病菌：不能檢出

溶解性：Nisin是一種固體粉末，使用時(shí)需溶于水或液體中，且于不同pH值下溶解度也不同。如在一般水中（pH=7）溶解度為49mgNisin/ml；若在0.02MHCl中，溶解度增加為118mgNisin/ml。

穩(wěn)定性：耐酸、耐熱性能優(yōu)良。

特點(diǎn)

1、安全性

Nisin是一種多肽物質(zhì)，是一種天然防腐劑、抑菌劑，食用后在消化道中很快被蛋白水解酶消化成氨基酸。它不會改變腸道內(nèi)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(xiàn)交叉抗性，各國毒理學(xué)試驗(yàn)證明YP-1000Nisin是安全、無毒副作用的。

1969年聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織/世界衛(wèi)生組織（FAO/WHO）確認(rèn)Nisin為安全、高效、可靠的食品防腐劑，已在全世界50多個(gè)國家廣泛應(yīng)用。1990年中國衛(wèi)生部簽發(fā)的證明指出："可以科學(xué)的認(rèn)定Nisin作為食品防腐劑是安全的。"并允許使用。1983年，美國食品藥物管理局（FDA）確定Nisin為-公認(rèn)安全產(chǎn)品（GRAS），并批準(zhǔn)使用。歐盟也認(rèn)定其為天然及安全性 - E-234，Nisin并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(chǎn)品是Nisin與氯化鈉等成分的復(fù)配品，其活性為1×1000000IU/g。

Nisin是乳制品中所含天然產(chǎn)物，若干年來，它隨著食品被人們攝入，并沒發(fā)現(xiàn)毒性問題。已對Nisin的安全性問題進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，大鼠經(jīng)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，因此食用后在消化道中即可很快被蛋水解酶水解成氨基酸。

人在攝入10min后，在唾液中就檢測不到Nisin的活性，故不會在體內(nèi)殘留，也不會改變腸道正常菌群，是一種安全的防腐劑。在牦牛肉脯加工后期添加復(fù)配防腐劑,采用透明復(fù)合膜真空包裝,使制品達(dá)到常溫保質(zhì)期9個(gè)月以上。防腐劑配比:Nisin0.04％+山梨酸鉀0.01％;包裝材料為雙向拉伸尼龍-高壓聚乙烯復(fù)合膜。

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(chǎn)生孢子的細(xì)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(xì)菌孢子等有很強(qiáng)的抑制作用。在特定條件下，如較酸性條件，YP-1000Nisin乳酸鏈球菌素也能殺滅革蘭氏陰性菌及其它菌。

通常，產(chǎn)芽孢的細(xì)菌耐熱性很強(qiáng)，如采用135℃、2秒鐘超高溫瞬時(shí)滅菌，非芽孢細(xì)菌的死亡率為100%，芽孢細(xì)菌的死亡率為90%，還有10%的芽孢細(xì)菌不能殺滅。若添加2-4ppmNisin或0.5-80ppmNisin就可完全抑制芽孢桿菌、梭狀芽孢桿菌孢子的發(fā)芽和繁殖。

作用機(jī)制

有關(guān)敏感的營養(yǎng)細(xì)胞和孢子的作用方式問題已有大量研究對營養(yǎng)細(xì)胞的研究作用點(diǎn)是細(xì)胞質(zhì)膜，乳酸鏈球菌素起了破壞作用，造成最重要的細(xì)胞質(zhì)如三磷酸腺苷的滲出。更重要的導(dǎo)致細(xì)胞溶解，對原生質(zhì)作用方式的精細(xì)研究表明，由于乳酸鏈球菌素的破壞使細(xì)胞質(zhì)中的基質(zhì)失去活性。

Nisin乳酸鏈球菌菌素對細(xì)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(xiàn)膨脹前就抑制了發(fā)芽過程，實(shí)例說明經(jīng)加熱殺傷的孢子對乳酸鏈球菌素更敏感，這就是為什么Nisin能在熱加工罐裝食品中能起很好的防腐保鮮作用并大量節(jié)省能源。

1928年Rogers等人在美國首次報(bào)道乳酸鏈球菌的代謝產(chǎn)物能抑制乳酸桿菌的生長;1933年Witehead等人進(jìn)一步證明了這種抑制效果源于代謝產(chǎn)物中的一種多肽;1947年Matlick等人分離制備了這種多肽;因乳酸鏈球菌在分類上屬血清學(xué)N群,所以以“Nisin”冠之,由GroupNinhibitorysubstance而來 - N群抑菌物質(zhì)之意

應(yīng)用

1、在乳制品中的應(yīng)用

乳制品營養(yǎng)豐富，微生物對乳制品加工和貯藏過程中的污染一般是難以避免的。其屬于熱敏性的物料，雖經(jīng)巴氏滅菌但仍可能殘留部分細(xì)菌和耐熱芽孢，從而縮短乳制品的貨架期。如果結(jié)合Nisin的使用，可以彌補(bǔ)低溫殺菌的不足，提高乳制品質(zhì)量。在乳制品方面Nisin一般用于巴氏消毒奶、脫脂奶、無糖煉乳、高溫滅菌奶、風(fēng)味奶、罐裝牛奶點(diǎn)心、奶油制品、奶粉復(fù)原的奶制品。Nisin最早用于干酪的防腐，也是奶制品應(yīng)用中的一個(gè)主要方面。

在于酪加工的過程中，雖經(jīng)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(fā)及毒素的形成。有報(bào)道說，將乳鏈菌肽抗性菌和乳鏈菌肽產(chǎn)生菌混合用作干酪發(fā)酵劑，可使優(yōu)質(zhì)品率達(dá)90%以上，而用常規(guī)的方法僅有41%。由于Nisin能抑制嗜熱耐熱細(xì)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(qiáng)度，改善產(chǎn)品品質(zhì)，有效地延長產(chǎn)品的貨架壽命。

Nisin還可用于防止酸奶的后酸化。將乳鏈菌肽產(chǎn)生菌乳酸乳球菌乳酸亞種與其它乳酸菌聯(lián)合應(yīng)用于酸奶中，發(fā)酵過程中乳鏈菌肽的產(chǎn)生和積累可以抑制產(chǎn)酸菌株的生長，因而控制貯存和運(yùn)輸過程中酸度的增加。乳鏈菌肽在乳制品中的有效防腐作用依賴于下列因素：1）被加工乳制品污染的菌類及程度。2）所含水分。3）pH值：有效pH值范圍為3.5-8.0。4）鹽的含量。5）添加的風(fēng)味劑種類。6）使用的包裝材料、生產(chǎn)環(huán)境的衛(wèi)生狀況和產(chǎn)品加工過程及條件（滅菌方式及滅菌溫度和時(shí)間）。7）貨架期的長短及貯藏溫度。

2、在肉制品中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的火腿、熏肉和香腸產(chǎn)生中，普遍使用亞硝酸鹽、硝酸鹽等發(fā)色劑進(jìn)行發(fā)色并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(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，隨后亞硝酸鹽與肉色素反應(yīng)產(chǎn)生腌制紅色和腌制風(fēng)味。當(dāng)人們食用火腿的同時(shí)，也食入一定量的亞硝酸鹽，與體內(nèi)的胺類物質(zhì)作用，生成一種強(qiáng)烈的致癌物質(zhì)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(fā)色劑的用量。Nisin能有效控制肉制品中微生物的生長，尤其是抑制產(chǎn)生毒素的肉毒梭狀芽孢桿菌的活性，并且Nisin本身呈酸性，能降低周圍介質(zhì)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?nèi)庵破返馁|(zhì)地及外觀，加入Nisin后僅需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(jīng)濟(jì)的，另外由于在肉制品中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還可以應(yīng)用于鮮肉、牛肉冷卻肉、扒雞以及海鮮制品等多種肉制品的保藏中，但是目前Nisin在我國肉制品的應(yīng)用僅限于研究階段。

3、在罐藏食品中的應(yīng)用

常規(guī)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(dǎo)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(wěn)定性、溶解度、活性均提高，因而它可成功地用于高酸食品（pH<4.5）的防腐。對于低酸和非酸性罐頭食品添加Nisin后，也能起到減輕熱處理強(qiáng)度的作用。如添加到番茄醬、罐頭湯汁、蔬菜和蘑菇產(chǎn)品中，能減弱殺菌條件，保證食品的營養(yǎng)風(fēng)味。

Nisin應(yīng)用于醬菜罐頭可以降低醬菜中食鹽含量，而衛(wèi)生質(zhì)量與產(chǎn)品風(fēng)味不受影響，這符合低鹽腌制的發(fā)展要求。另外，Nisin還可有效控制罐頭食品在貯藏期由于高溫引起的腐敗，延長貨架壽命。同時(shí)由于一些國家在食品中不準(zhǔn)使用一般用于醬菜罐頭防腐的苯甲酸鈉，所以將Nisin用于醬菜罐頭出口，具有現(xiàn)實(shí)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應(yīng)用于啤酒、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。在啤酒釀造中的應(yīng)用，在國內(nèi)已取得滿意的結(jié)果。在啤酒釀造中添加Nisin的作用。1）在擴(kuò)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(xì)菌的污染。將Nisin直接加入發(fā)酵醪中，可以控制發(fā)酵過程中乳桿菌、片球菌等雜菌的生長。2）代替?zhèn)鹘y(tǒng)的酸洗法清除酵母菌中污染的乳酸菌。

傳統(tǒng)的酸洗法對酵母的生命力、發(fā)酵力和凝聚性都有不良的影響，用Nisin代替酸洗酵母則無此后果。3）對于生啤酒，在清酒缸中添加Nisin可延長未經(jīng)巴氏滅菌的桶裝或瓶裝啤酒的貨架期1倍-2倍。4）對于熟啤酒，在清酒缸中添加Nisin可以降低滅菌的溫度和時(shí)間，改善啤酒的口味和節(jié)省能源。因?yàn)槠【平湍傅臍鐪囟葹?2℃，巴氏滅菌溫度為63℃-65℃，添加Nisin后可以在52℃-65℃之間選擇溫度進(jìn)行殺菌，減少啤酒因殺菌帶來的“熟味”和降低蒸汽消耗量。

5、在果汁飲料中的應(yīng)用

果汁及果汁類飲料的酸敗經(jīng)常是由酸土芽孢桿菌（酸土脂環(huán)酸桿菌）引起的。酸土芽孢桿菌是一種耐酸且耐熱的產(chǎn)孢子菌，其最適于在25℃-60℃、pH2.5-6.0的環(huán)境下生長、繁殖。據(jù)資料報(bào)道，在花園、森林土壤以及生產(chǎn)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(chǎn)加工過程中，引起果汁類產(chǎn)品的腐敗。Nisin對大多數(shù)革蘭氏陽性菌，尤其是產(chǎn)孢子菌有很強(qiáng)的抑制作用。