摘要：乳酸鏈球菌素(NISIN)是由乳酸鏈球菌產(chǎn)生的一種高效、無(wú)毒、安全、無(wú)副作用的天然食品防腐劑。本文簡(jiǎn)要介紹乳酸鏈球菌素的特性、優(yōu)越性、抑菌機(jī)理、抑菌效用以及在肉制品中的應(yīng)用，表明乳酸鏈球菌素是理想的食品防腐劑。

關(guān)鍵詞：乳酸鏈球菌素；特性；抑菌；肉制品；應(yīng)用

前言：肉制品由于營(yíng)養(yǎng)豐富，風(fēng)味獨(dú)特而一直受到人們的喜愛(ài)，同時(shí)因其有較高的營(yíng)養(yǎng)成分，為各種微生物的生長(zhǎng)提供了一個(gè)良好的場(chǎng)所，從而導(dǎo)致肉品容易腐敗，貨架期縮短。為了達(dá)到更長(zhǎng)的貨架期，有必要在肉制品中適當(dāng)添加一些防腐保鮮劑。隨著人們生活水平的提高和對(duì)食品安全意識(shí)的增加，肉制品中的防腐劑也必然將向天然、綠色的方向發(fā)展。隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展，利用動(dòng)植物或微生物的代謝產(chǎn)物等為原料經(jīng)提取、酶法轉(zhuǎn)化或者發(fā)酵等技術(shù)生產(chǎn)的天然生物性食品防腐劑逐漸受到人們的重視[1]。乳酸鏈球菌素（Nisin）是一種高效、無(wú)毒的天然防腐劑，也是唯一一種可作為防腐劑應(yīng)用于食品的細(xì)菌素。目前，已有包括中國(guó)、美國(guó)、英國(guó)在內(nèi)的50多個(gè)國(guó)家和地區(qū)將其作為一種天然食品防腐劑使用。

1、乳酸鏈球菌素簡(jiǎn)介

   乳酸鏈球菌素也稱(chēng)乳鏈菌肽或尼生素，是從乳酸乳球菌乳酸亞種一些菌株產(chǎn)生的一種細(xì)菌素，首次發(fā)現(xiàn)于1928年[2]。Nisin為白或略帶黃色的結(jié)晶粉末或顆粒，其相對(duì)分子質(zhì)量為3510，活性形式常是二聚體或四聚體，它是由34個(gè)氨基酸殘基組成的多肽，該多肽由羊毛硫氨酸、β–甲基羊毛硫氨酸、脫氫丙氨酸及β–甲基脫氫丙氨酸等不常見(jiàn)的氨基酸組成。到目前為止，我們發(fā)現(xiàn)Nisin的種類(lèi)共有A/B/C/D/E和Z六種，對(duì)NisinA和NisinZ研究較多，二者的區(qū)別僅在于A(yíng)的第27位氨基酸為組氨酸，而Z的第27位氨基酸為天冬氨酸，其抗菌特性幾乎無(wú)差別[3]。

2、 乳酸鏈球菌素的特性

2.1溶解性

    Nisin是一種白色或灰白色的固體粉末，使用時(shí)需溶于水或液體中，它的溶解度主要取決于溶液pH值，在水中的溶解度隨pH下降而升高,即pH在5.0時(shí)溶解度為4g/100ml，pH在2.5時(shí)溶解度為12g/100ml，pH等于或大于7.0時(shí)溶解度約為0，幾乎不溶解，產(chǎn)品中由于含有乳蛋白，其水溶液呈輕微的混濁。所以在應(yīng)用時(shí)，一般先用鹽酸溶解后再加入到食品中。

2.2穩(wěn)定性

    Nisin的穩(wěn)定性主要取決于溫度，pH值，基質(zhì)等因素，Nisin在酸性條件下呈現(xiàn)最大的穩(wěn)定性，其熱穩(wěn)定性隨著pH的增加而減弱[2]。當(dāng)Nisin溶于pH=3的稀鹽酸中，經(jīng)121℃、15min高壓滅菌，仍能保持100%的活性。當(dāng)pH超過(guò)4時(shí)，特別是加熱條件下，它在水溶液中的分解速度加快，活力降低；在pH等于5.0時(shí)，滅菌后喪失40%活力；pH等于6.8時(shí)，滅菌后喪失90%活力。但在乳酸鏈球菌素加入食品后，由于受到牛奶、肉湯等中的蛋白質(zhì)大分子的保護(hù)，其穩(wěn)定性將大大的提高。

3、乳酸鏈球菌素的優(yōu)越性

3.1高效抑菌

    Nisin不抑制革蘭氏陰性菌、酵母和霉菌，專(zhuān)抑制革蘭氏陽(yáng)性菌，特別是細(xì)菌芽孢。如對(duì)金黃色葡萄球菌、溶血鏈球菌、肉毒梭菌、嗜熱脂肪芽孢桿菌以及利斯特氏菌等多種腐敗菌和食物病原菌有強(qiáng)烈的抑制作用。只要在食品中添加Nisin就可對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌具有強(qiáng)烈的抗菌活性，它與其他防腐劑聯(lián)合使用能增強(qiáng)其抑菌作用，獲得較寬的抑菌譜，如乳酸和Nisin合用能抑制肉中的金黃色葡萄球菌和沙門(mén)氏菌。Nisin和螯合劑合用時(shí)能有效地減少革蘭氏陰性菌的數(shù)量，如Nisin與檸檬酸鹽、磷酸鹽合用也能提高其對(duì)革蘭氏陰性菌的抑菌效果。

3.2安全性高

    Nisin是乳中存在的一種天然成分，千百年來(lái)被人們食用未見(jiàn)毒性問(wèn)題，其生產(chǎn)菌種從奶中分離，采用發(fā)酵方法獲得產(chǎn)物，物理方法提取，沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。乳酸鏈球菌素對(duì)蛋白酶特別敏感，進(jìn)入人體后可被消化道α­-胰凝聚蛋白酶降解為多種氨基酸，可吸收，無(wú)殘留，不產(chǎn)生抗藥性，不影響人體益生菌，與其它抗生素不產(chǎn)生交叉抗性。研究證明Nisin是安全的，LD50為7000mg屬實(shí)際無(wú)毒級(jí)。1992年3月，我國(guó)衛(wèi)生部在批準(zhǔn)實(shí)施的文件中就明確指出：“可以科學(xué)的認(rèn)為乳酸鏈球菌素作為食品保藏劑是安全的[ 4 ]。”

4、乳酸鏈球菌素的抑菌機(jī)理

    目前對(duì)Nisin的抑菌機(jī)理尚不完全清楚，人們普遍認(rèn)為Nisin的作用機(jī)理類(lèi)似于陽(yáng)離子表面活性劑，影響細(xì)菌胞膜以及抑制革蘭氏陽(yáng)性菌胞壁的形成�？锥礄C(jī)制和共價(jià)修飾機(jī)制學(xué)說(shuō)是解釋Nisin抑菌機(jī)理的兩種重要學(xué)說(shuō)。

    孔洞機(jī)制學(xué)說(shuō)認(rèn)為，Nisin的抑菌作用分兩步完成。第一步是乳酸菌素吸附于敏感細(xì)胞表面上。Nisin是一個(gè)疏水、帶正電荷的小肽，它作用于革蘭氏陽(yáng)性菌細(xì)胞壁上帶負(fù)電荷的陰離子如磷壁酸、糖醛酸、酸性多糖、磷脂。第二步是與細(xì)胞膜結(jié)合形成管狀結(jié)構(gòu)，引起細(xì)胞膜的滲漏，導(dǎo)致小分子量的細(xì)胞成分如氫離子、鉀離子、氨基酸、核苷酸(ATP/ADP)等物質(zhì)迅速流出，引起膜內(nèi)外能差的消失，并對(duì)DNA、RNA蛋白質(zhì)和多糖等物質(zhì)的生物合成產(chǎn)生抑制作用，從而起到抑菌的作用[5]。

    共價(jià)修飾機(jī)制學(xué)說(shuō)認(rèn)為Nisin的活性位點(diǎn)（脫水丙氨酸和脫水丁氨酸）與靶細(xì)胞膜的-SH發(fā)生反應(yīng)，從而改變細(xì)胞膜的性質(zhì)，導(dǎo)致靶細(xì)胞的死亡。

5、Nisin在肉制品中的應(yīng)用

    Nisin很早就已在國(guó)外應(yīng)用于肉制品中，并廣泛應(yīng)用于肉類(lèi)、魚(yú)類(lèi)的防腐保鮮。據(jù)研究，在不影響香腸、火腿色澤和防腐效果的情況下加入乳酸鏈球菌素，可使亞硝酸鹽含量明顯降低。在魚(yú)類(lèi)防腐方面，乳酸鏈球菌素還具有延遲熏制魚(yú)中存在的肉毒梭菌芽孢毒素形成的作用。Rayman(1981)發(fā)現(xiàn)亞硝酸鹽同乳酸鏈球菌素結(jié)合使用具有協(xié)同作用，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(zhǎng)，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?chē)�介質(zhì)的pH值，因而能降低殘留的亞硝酸鹽含量，減少亞硝胺的形成。另外，在加工過(guò)程中，過(guò)分的熱處理會(huì)明顯改變?nèi)庵破返馁|(zhì)地及外觀(guān)，加入Nisin后僅需45%的熱處理即可延長(zhǎng)其貯存期。Nisin在我國(guó)肉制品的應(yīng)用僅限于研究階段。

5.1在香腸中應(yīng)用

    在傳統(tǒng)的香腸生產(chǎn)中，普遍使用亞硝酸鹽等發(fā)色劑進(jìn)行發(fā)色并抑制肉毒梭狀芽孢桿菌的生長(zhǎng)，隨后亞硝酸鹽與肉毒素反應(yīng)產(chǎn)生腌制紅色和腌制風(fēng)味。當(dāng)人們食用香腸的同時(shí)，也食用一定量的亞硝酸鹽，與體內(nèi)的胺類(lèi)物質(zhì)作用生成一種強(qiáng)烈的致癌物質(zhì)--亞硝胺化合物，若添加Nisin到香腸中可降低亞硝酸鹽的用量，又能有效地延長(zhǎng)香腸的保質(zhì)期。據(jù)袁秋萍的試驗(yàn)表明，按傳統(tǒng)工藝制作的香腸，亞硝酸鹽的添加量為0.15g/kg，經(jīng)檢測(cè)菌落總數(shù)為12000個(gè)/g，若添加0.2g/kg Nisin，亞硝酸鹽的添加量減少到0.04g/kg，則香腸中的菌落總數(shù)降低到3200個(gè)/g，抑菌效果明顯，而且香腸的色、香、味與傳統(tǒng)的比較，沒(méi)有明顯的區(qū)別[6]。

5.2在豬肉絲中的應(yīng)用

    目前，在豬肉絲等肉干制品的生產(chǎn)中，普遍使用山梨酸鉀作為防腐劑，由于山梨酸鉀適用于pH5.5以下的食品防腐，而肉類(lèi)制品是中性食品，因此山梨酸鉀對(duì)肉類(lèi)制品的防腐效果不甚理想。袁秋萍采用乳酸鏈球菌素代替山梨酸鉀進(jìn)行試驗(yàn)，添加量為0.4 g/kg時(shí)，所有稀釋度均無(wú)菌落生長(zhǎng)[6]，這說(shuō)明革蘭氏陰性菌在煮制、加料燒干及烘培等工序中已被完全殺滅，受到熱損傷的耐熱芽孢桿菌此時(shí)也基本上完全被控制，其抑菌效果明顯優(yōu)于山梨酸鉀，在口感上，添加Nisin的樣品口味純正，有利于提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

5.3在烤肉中的應(yīng)用

    焦曉霞為了適當(dāng)?shù)难娱L(zhǎng)烤肉的貨架期，考慮在烤肉中添加適量的Nisin，進(jìn)行了大量試驗(yàn)。在其方案一中，Nisin的抑菌效果并不理想，樣品在28℃恒溫保存5-6d，就發(fā)生了質(zhì)變酸��；在方案二中，另加入了0.04%的山梨酸，效果比空白實(shí)驗(yàn)的保質(zhì)期延長(zhǎng)了一星期之久；在方案三中，找出了一種更有效便捷的添加方式，保質(zhì)期得到了大大的延長(zhǎng)。因此，從她的實(shí)驗(yàn)來(lái)看，在烤肉中添加適量的Nisin對(duì)抑制細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖，延長(zhǎng)產(chǎn)品的保質(zhì)期確實(shí)起到了一定作用，產(chǎn)品的保質(zhì)期可以從28℃的4﹣5d延長(zhǎng)到了20d[7]。

5.4在冷卻牛肉中的應(yīng)用

    山東農(nóng)大的羅欣[8]（2000）將Nisin首次添加于牛肉冷卻肉中，用于牛肉的保鮮。探討了不同濃度的乳酸鏈球菌素對(duì)高檔牛肉的保鮮效果，以及與其他類(lèi)型的防腐保鮮劑之間的相互作用。羅欣將鮮牛肉在2℃條件下經(jīng)24h預(yù)冷，用不同濃度的Nisin溶液浸漬30s，瀝干，真空包裝，80℃熱水浸漬2s，4℃下貯存觀(guān)察。結(jié)果表明，75mg/L的Nisin在牛肉冷卻肉的保鮮中起到明顯的抑菌作用，細(xì)菌總數(shù)明顯降低，且保鮮效果隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增強(qiáng)。Nisin與食品常用保鮮劑丙酸鈣間無(wú)交互作用，與乳酸鈉具有協(xié)同作用，與山梨酸鉀具有拮抗作用。

5.5在扒雞中的應(yīng)用

    為了提高扒雞的質(zhì)量，延長(zhǎng)貨架期，還連棟[9]（2000）等將Nisin添加于扒雞生產(chǎn)中，這樣可以降低殺菌溫度，使扒雞的食用品質(zhì)得到改善，保質(zhì)期達(dá)半年以上。銀象生物化工廠(chǎng)提供的肉用型Nisin，用量為0.1 g/kg，軟包裝扒雞從原殺菌溫度121℃降為105℃，其他工藝條件不變，貨架期也可以達(dá)到半年以上，口感與散裝扒雞接近，被消費(fèi)者認(rèn)可。

5.6在西式切片火腿中的應(yīng)用

    火腿切片，一般是先熟化后再切片包裝。為防止二次污染，研究人員在切片中添加Nisin，在無(wú)菌化包裝條件下，延長(zhǎng)火腿切片的保質(zhì)期。孫京新在試驗(yàn)中添加Nisin300IU/g，延長(zhǎng)貨架期達(dá)到28天，若與1.5%乳酸鈉聯(lián)合使用則能達(dá)到70天，并且降低了亞硝酸鹽的含量[10]。

5.7在其他的肉制品中的應(yīng)用

    孔保華應(yīng)用Nisin進(jìn)行紅腸保鮮，顯著地降低了細(xì)菌總數(shù)，在一定程度上能延長(zhǎng)紅腸的保質(zhì)期，但單獨(dú)使用效果不是很理想，最好能與其他辦法結(jié)合使用[11]。楊瑞得出即食臘肉制品中Nisin的最佳用法為：1g/L溶液浸漬，加熱至80℃，時(shí)間8分鐘[12]。武運(yùn)通過(guò)試驗(yàn)表明，在冷藏條件下的真空包裝鮮羊肉中加入Nisin能夠有效地抑制鮮羊肉中細(xì)菌總數(shù)和pH值的上升，從而達(dá)到保鮮的目的，但也發(fā)現(xiàn)，經(jīng)Nisin處理的樣品存在液汁流失過(guò)多和口味偏酸等特點(diǎn)，有待進(jìn)一步研究解決。

    以上眾多應(yīng)用表明，在肉制品加工過(guò)程中，添加Nisin都能有效延長(zhǎng)產(chǎn)品的貨架期。但要想獲得理想的效果，Nisin必須與其他防腐劑進(jìn)行科學(xué)合理的搭配，這樣才能使產(chǎn)品達(dá)到更為理想的保鮮效果。

6、乳酸鏈球菌素的效用

    乳酸鏈球菌素最主要的效用是有效抑制引起食品腐敗的細(xì)菌、孢子和毒素的產(chǎn)生，延長(zhǎng)食品貨架期；同時(shí)它又是一種食品品質(zhì)改良劑，降低滅菌溫度，縮短熱處理時(shí)間，減少營(yíng)養(yǎng)成分的損失，提高制品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值；它也能改進(jìn)食品的品質(zhì)、風(fēng)味、結(jié)構(gòu)、顏色等性狀，促進(jìn)良好風(fēng)味的形成，它對(duì)食品的色、香、味、口感不產(chǎn)生副作用；可取代或部分取代化學(xué)防腐劑，以滿(mǎn)足生產(chǎn)健康食品、綠色食品的需要；節(jié)省能源，節(jié)省工時(shí)，降低生產(chǎn)成本，增加有效工作時(shí)間；它是一種多肽，可被人體內(nèi)的酶降解、消化，乳酸鏈球菌素對(duì)蛋白水解酶如胰蛋白酶、胰酶、唾液酶和消化酶特別敏感，但對(duì)粗制凝乳酶不敏感；降低pH值，減少腐敗，改良肉制品結(jié)構(gòu)；促進(jìn)發(fā)色，降低亞硝酸鹽殘留量，減少亞硝胺的形成。

    Nisin既可以延長(zhǎng)食品的保藏時(shí)間，又可以降低滅菌溫度，具有這樣雙重作用的食品防腐劑是不多見(jiàn)的，可以降低滅菌溫度，這在食品加工中具有很大的使用價(jià)值。Nisin的問(wèn)世，最重要的貢獻(xiàn)是解決了食品行業(yè)短時(shí)間低溫滅菌的難題，并從根本上改善了食品的口味。

7、展望

    天然食品防腐劑取代化學(xué)合成防腐劑是一種必然的趨勢(shì)，乳酸鏈球菌素作為一種天然、高效、安全、無(wú)毒副作用的食品防腐劑，應(yīng)用前景十分廣闊。乳酸鏈球菌素在今后的研究方向是繼續(xù)加強(qiáng)Nisin與其它防腐劑、柵欄因子和現(xiàn)代技術(shù)的協(xié)同效應(yīng)研究。在我國(guó)天然防腐劑的研究、開(kāi)發(fā)雖比較晚，但隨著人們生活水平和綜合素質(zhì)的提高，天然防腐劑將會(huì)在21世紀(jì)的中國(guó)大展宏圖，必將對(duì)人類(lèi)健康發(fā)揮巨大的作用。

參考文獻(xiàn)
[1]王歲樓，食品生物技術(shù)[M]，北京：海洋出版社，1998：12
[2]郝利平，食品添加劑，中國(guó)農(nóng)業(yè)，2004，3
[3]萬(wàn)素英，食品防腐與食品防腐劑[M]，北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社1998：147
[4]凌天庭，天然食品添加劑手冊(cè)[M]，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000
[5]湯鳳霞，蔡慧農(nóng)，微生物防腐劑Nisin的研究與應(yīng)用[J]食品科技，2002(11)：46-47.
[6]袁秋萍，乳酸鏈菌素在肉制品中的應(yīng)用[J]，食品工業(yè)科技，1998，⑷：27-28
[7]焦曉霞，乳酸鏈球菌素在烤肉中的應(yīng)用研究，肉類(lèi)工業(yè)，2000，⑻：23-24
[8]羅欣， Nisin在牛肉冷卻肉保鮮中的應(yīng)用研究，食品科學(xué)，2000，⑶：53-57
[9]還連棟，乳酸鏈球菌素在扒雞生產(chǎn)中的應(yīng)用，肉類(lèi)工業(yè)，2000，⑿：27-28
[10]孫京新，Nisin，乳酸鈉添加于西式火腿延長(zhǎng)貨架期壽命的研究，中國(guó)畜產(chǎn)與食品，1999，⑵：56-58
[11]孔保華，Nisin在紅腸中的應(yīng)用，1997，⑴：42-45
[12]楊瑞，乳酸鏈球菌素在即食臘肉制品保藏應(yīng)用中的研究.食品工業(yè)科技，2000，⑵：48-58