肉制品因其營(yíng)養豐富、風(fēng)味獨特而一直受到人們的喜愛(ài)，同時(shí)因其有較高的營(yíng)養成分，為各種微生物的生長(cháng)提供了一個(gè)適宜的場(chǎng)所，從而導致肉品容易腐敗，貨架期縮短。為了達到更長(cháng)的貨架期，有必要在肉制品中適當添加一些食品級的防腐保鮮劑。隨著(zhù)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，乳酸鏈球菌素（Nisin）就是其中的一種。它是一種可作為防腐劑應用于食品的細菌素。據了解，目前，已有包括美國、英國及我國在內的50多個(gè)國家和地區，將乳酸鏈球菌素作為一種天然食品防腐劑加以應用。
乳酸鏈球菌素是什么
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)生的一種細菌素，首次發(fā)現于1928年。Nisin為白或略帶黃色的結晶粉末或顆粒，其相對分子質(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， Nisin的種類(lèi)共有A/B/C/D/E和Z六種，對NisinA和NisinZ研究較多，二者的區別僅在于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。
乳酸鏈球菌素有哪些特性
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4克/100毫升，pH在2.5時(shí)溶解度為12克/100毫升，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。所以在應用時(shí)，一般先用鹽酸溶解后再加入到食品中。
穩定性 Nisin的穩定性主要取決于溫度、pH值、基質(zhì)等因素，在酸性條件下呈現最大的穩定性，熱穩定性隨著(zhù)pH的增加而減弱。當Nisin溶于pH=3的稀鹽酸中，經(jīng)121℃、15分鐘高壓滅菌，仍能保持100%的活性。當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，其穩定性將會(huì )大大提高。
乳酸鏈球菌素有什么優(yōu)勢
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，特別是細菌芽孢。如對金黃色葡萄球菌、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烈的抑制作用。只要在食品中添加Nisin就可對革蘭氏陽(yáng)性菌具有強烈的抗菌活性。它與其他防腐劑聯(lián)合使用能增強其抑菌作用，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量，如Nisin與檸檬酸鹽、磷酸鹽合用也能提高其對革蘭氏陰性菌的抑菌效果。
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)反應過(guò)程。乳酸鏈球菌素對蛋白酶特別敏感，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，與其他抗生素不產(chǎn)生交叉抗性。
乳酸鏈球菌素如何抑菌
目前對Nisin的抑菌機理尚不完全清楚，人們普遍認為，Nisin的作用機理類(lèi)似于陽(yáng)離子表面活性劑，影響細菌胞膜以及抑制革蘭氏陽(yáng)性菌胞壁的形成?？锥礄C制和共價(jià)修飾機制學(xué)說(shuō)是解釋Nisin抑菌機理的兩種重要學(xué)說(shuō)。
孔洞機制學(xué)說(shuō)認為，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)性菌細胞壁上帶負電荷的陰離子如磷壁酸、糖醛酸、酸性多糖、磷脂。第二步是與細胞膜結合形成管狀結構，引起細胞膜的滲漏，導致小分子量的細胞成分如氫離子、鉀離子、氨基酸、核苷酸(ATP/ADP)等物質(zhì)迅速流出，引起膜內外能差的消失，并對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。
共價(jià)修飾機制學(xué)說(shuō)認為Nisin的活性位點(diǎn)（脫水丙氨酸和脫水丁氨酸）與靶細胞膜的-SH鍵發(fā)生反應，從而改變細胞膜的性質(zhì)，導致靶細胞的死亡。
乳酸鏈球菌素在肉制品中的應用
在國外，Nisin很早就已應用于肉制品中，同時(shí)廣泛應用于肉類(lèi)、魚(yú)類(lèi)的防腐保鮮。據研究，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。研究人員發(fā)現亞硝酸鹽同乳酸鏈球菌素結合使用具有協(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(cháng)，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)橘|(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。
在加工過(guò)程中，過(guò)分的熱處理會(huì )明顯改變肉制品的質(zhì)地及外觀(guān)，加入Nisin后僅需45%的熱處理即可延長(cháng)其貯存期。在傳統的香腸生產(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(cháng)，隨后亞硝酸鹽與肉毒素反應產(chǎn)生腌制紅色和腌制風(fēng)味。但亞硝酸鹽與體內的胺類(lèi)物質(zhì)作用會(huì )生成一種致癌物質(zhì)——亞硝胺化合物。此外，在豬肉絲等肉干制品的生產(chǎn)中，采用乳酸鏈球菌素代替常用的山梨酸鉀進(jìn)行試驗，其抑菌效果明顯。
另外，研究人員為了適當地延長(cháng)烤肉的貨架期，考慮在烤肉中添加適量的Nisin，并進(jìn)行了大量試驗。從實(shí)驗來(lái)看，在烤肉中添加適量的Nisin對抑制細菌生長(cháng)繁殖、延長(cháng)產(chǎn)品的保質(zhì)期確實(shí)起到了一定作用。
研究表明，Nisin添加在牛肉冷卻肉中，可用于牛肉的保鮮。因為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。
有研究人員為了延長(cháng)扒雞的貨架期，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。另外，火腿切片在加工過(guò)程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(cháng)了火腿切片的保質(zhì)期。
研究人員應用Nisin進(jìn)行紅腸保鮮時(shí)發(fā)現，可有效降低細菌總數，在一定程度上能延長(cháng)紅腸的保質(zhì)期，但單獨使用效果不是很理想，最好能與其他辦法結合使用。有試驗表明，在冷藏條件下的真空包裝鮮羊肉中加入Nisin，能夠有效抑制鮮羊肉中細菌總數和pH值的上升，從而達到保鮮的目的，但同時(shí)發(fā)現，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。
以上眾多應用表明，在肉制品加工過(guò)程中，添加Nisin都能有效延長(cháng)產(chǎn)品的貨架期，但要想使產(chǎn)品獲得理想的保鮮效果，還必須與其他食品防腐劑進(jìn)行科學(xué)合理的搭配。
在我國，對天然食品防腐劑的研究、開(kāi)發(fā)雖比較晚，但從其發(fā)展來(lái)看，天然食品防腐劑取代化學(xué)合成防腐劑是一種趨勢。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，應用前景將更加廣闊。研究認為，乳酸鏈球菌素在今后的研究方向是繼續加強Nisin與其他食品防腐劑、柵欄因子和現代技術(shù)的協(xié)同效應研究。
