乳酸链球菌素

1、河南商业高等专科学校毕业论文题 目 乳酸链球菌素及在食品工业中的应用学号09050402021班级09食品02班专业食品加工技术系别食品系作者姓名吕丹丹完成时间2011-11-05指导教师邹建职称讲师乳酸链球菌素及其在食品工业中的应用摘要乳酸链球菌素，又称乳球菌肽或乳链菌肽，是目前 用于食品中为数较少的生物防腐剂之一。由于乳酸链球 菌素对许多革兰氏阳性菌，特别对产孢子的革兰氏阳性 菌有很强的活性，加之它对人体安全无毒，展示了乳酸 链球菌素在食品工业中的前景。本文介绍了乳酸链球菌 素的理化性质：分子结构、溶解性和稳定性、抑菌性以 及安全性。本文还介绍了乳酸链球菌素在酒精饮料、肉 制品、乳制品、等

2、食品中的应用。关键词：乳酸链球菌素；天然防腐剂；应用世界上每年约有 20%以上的粮食及食品因腐败变质而造成巨 大浪费和经济损失，变质食品还会危及人的身体健康，因食品变 质导致食物中毒的事件时有发生，所以，在食品工业中，防腐剂 是一个重要的添加剂。食品防腐剂按来源不同可分为三类：天然 防腐剂、化学合成防腐剂、生物防腐剂。由于化学防腐剂一般在 较低的 pH 介质中以分子状态存在，并有一定的副作用，在允许的 使用量下，对食品风味仍有一定的影响，所以难以满足现代食品 加工的需要。20 世纪 50 年代以后，生物防腐剂的出现，以高效 低毒、天然的特征弥补了化学合成防腐剂的不足，具有广阔的发 展前景。乳酸

3、链球菌素，又称乳球菌肽或乳链菌肽，英文名为 Nisin。 是目前用于食品中为数较少的生物防腐剂之一。乳酸链球菌素是 Rogers于1982年首次发现的。1914年，Mattick和Hirsch证明 该物质可抑制许多革兰氏阳性菌，并将这种活性物质称为 Nisin。 1969 年， FAO/WHO 联合食品添加剂专家委员会确认乳酸链球菌素 可作为食品防腐剂。由于乳酸链球菌素对许多革兰氏阳性菌，特 别对产孢子的革兰氏阳性菌有很强的活性，加之它对人体安全无 毒 ， 展 示 了 乳 酸 链 球 菌 素 在 食 品 工 业 中 的 前 景 。一、理化性质分子结构乳酸链球菌素的分子由 34 个氨基酸残基组成

4、，分子式为 C143H228N42037S7，分子量为3510道尔顿。Nisin分子结构中包 含5种稀有氨基酸，分别为氨基丁酸(ABA)、脱氢丙氢酸(DHA),R 一甲基脱氢丙氨酸(DHB)、羊毛硫氨酸(ALA-S-ALA)和已一甲基羊 毛硫氨酸(ALA-S-ABA),它们通过硫醚键形成五个内环，其活性体 为二聚体或四聚体，分子量分别为 7000 和 14000121。到目前为 止，已发现Nisin分子的类型有A,B,C,D,E和Z，其中以Nisin A 和Z两种类型的研究较多。NisinA与NisinZ的差异仅在于第27 位氨基酸的种类不同。前者为组氨酸(His)，后者为天冬酸胺 (Asn)

5、，其抗菌特性几乎无差别溶解性和稳定性Nisin 作为一种白色或略带黄色的结晶性粉末，其溶解度 随pH值的不同而异，易溶于酸性溶剂，在0.02mol/L的盐酸中具 有最大溶解度为118.伽g/L;随着碱性增强，生物活性也减弱7。 当pH为2.5时溶解度为12%;pH为5.0时降低到4%;中性和碱性 条件下几乎不溶解Nisin 热稳定性高，常受到不同加工温度、 pH, 蛋白质的保护作 用、本身的纯度等因素的影响。 Nisin 在酸性条件下呈现最大的 稳定性，随着 pH 的升高其稳定性大大降低。在 pH2.0 或更低时， 经115.6C灭菌不失活，但在pH5.0灭菌时40%失活，pH6, 8时 90

6、%失活s1在pH6.5，850C经15min加热，其活性损失15%;在 pH3的盐酸中经121C加热15min，仍能保持100%的活性。据研究, Nisin 的(三 )抑菌性Nisin主要抑制大部分G+菌，特别是细菌的芽抱oNisin能抑 制葡萄球菌属、链球菌属、小球菌属和乳杆菌属的某些菌种; 抑制 大部分梭菌属和芽孢杆菌属的芽孢。例如能有效抑制肉毒梭状芽 孢杆菌、金黄色葡萄球菌、溶血性链球菌、枯草芽孢杆菌、嗜热 脂肪芽孢杆菌等引起的食品腐败。早期的研究认为, Nisin 一般 对霉菌、酵母菌和G-菌是无效的，但近期的研究表明，在一定条件 下（如冷冻、加热、降低PH和EDTA处理），一些G-菌

7、（如沙门 氏菌、大肠杆菌、假单胞菌等）对Nisin敏感。Nisin对G+菌营 养细胞和芽孢有不同的抗菌机理。 Nisin 对营养细胞的抗菌机理 有不同的看法。一种观点认为,Nisin吸取于细胞膜上，可以抑制 细胞壁中肽聚糖的生物合成，使细胞膜和磷脂化合物的合成受阻， 导致细胞内物质外泄，引起细胞裂解。另一观点认为Nisin的抗菌 机理与DHA和DHB密切相，因为Nisin中的DHA和DHB能够与敏感 菌株细胞膜中某些酶的巯基发生作用，释放细胞质， 造成敏感细胞 裂解。Nisin对芽抱的作用是在其萌发前期及膨胀期破坏其膜，以 抑制其发芽过程。（四）安全性Nisin对蛋白酶特别敏感，在消化道中很快

8、被a_胰凝乳蛋 白酶分解。它对人体基本无毒性， 也不与医用抗生素产生交叉抗药 性，能在肠道中无害的降解。对Nisin的毒性、致癌性、存活性、 再生性、血液化学、肾功能、应激反应以及动物器官病毒学等生 物学研究证明，Nisin是安全的。1994年,FAO/WHO规定其ADI为 33000IU/ kg，LD50 为 7 g/kgo二、乳酸链球菌素在食品中的应用（一）在酒精饮料中的应用腐败乳酸菌对 Nisin 敏感 ， 但酵母几乎不受其影响 ， 因此 Nisin 可与酵母一起在生产啤酒、果酒、烈性乙醇等酒精饮料时 加入 ， 用于抑制革兰氏阳性菌。啤酒在生产中易受乳酸杆菌和啤酒片球菌的侵袭，发生浑浊、

9、 酸变、发黏等现象。 Ogden 等以不加 Nisin 的啤酒为对照，探 讨 Nisin 的保鲜作用，结果表明， 加入 10IUmLNisin 的啤 酒存放期延长了 1倍。在啤酒工业中，Nisin能使啤酒花对嗜热 性细菌的杀菌作用增强，在发酵过程中，剩余的 Nisin 仍能抑制 细菌繁殖， 而对啤酒酵母的发酵特性无任何不良影响。Radler曾把Nisin应用于白酒制造中，试验表明，Nisin能 有效阻止长膜状明串球菌、 啤酒片球菌和乳酸杆菌的生长，防止 了杂菌侵袭。刘月琴等从试验中得出结论:Nisin可有效抑制啤 酒制造过程中革兰氏阳性腐败菌的生长。对厌氧菌污染比较严重 的啤酒厂，添加 Nis

10、in 可保证啤酒质量和风味的一致性。（二）在肉制品中的应用我们知道传统的肉质品（火腿、香肠等）中普遍使用亚硝酸 钠、硝酸钠等发色剂来产生典型的腌制红色和腌制风味 ,并抑制 肉毒梭状芽孢杆菌的生长 ,但这些添加剂同时对人体具有潜在的 致癌危险，既产生了一种强烈的致癌物质亚硝胺化合物。1980 年，美国政府禁止在加工肉食品中使用硝酸盐， 这无疑是对肉品 加工业的致命打击，很多的学者也试图尝试开发新的物质来替代 硝酸盐。Rayman等1981年提出Nisin可作为一种有效的替代物, 减少火腿中发色剂的用量。实验表明火腿中硝酸盐含量由原来的 0.015 %降到 0.004 %,产品品质仍保持良好 。袁

11、秋萍认为从生产 成本和防腐效果考虑 Nisin 在香肠中的适宜添加量为 0.3g/ kg 。但是用大量的 Nisin 代替亚硝酸盐的防腐作用是不经济的 , 另外由于在肉制品中 Nisin 溶解度低 ，不易分布均匀等原因 , 防腐效果相对不如亚硝酸盐。（三）在乳制品中的应用Nisin 已成功应用于硬质干酪、巴氏灭菌干酪、巴氏灭菌奶、 罐装浓缩牛奶、高温灭菌牛奶、高温处理风味奶、乳制甜点等制 品中。在干酪加工过程中，Nisin是最有效的保护剂。乳酪中 的微生物为丁酸梭菌、酪丁酸梭菌和生抱梭菌。干酪原料经80 100 C巴氏消毒后，梭菌芽抱仍能存活。TaylorS等研究表明， 在经巴氏处理的干酪中加

12、入 5001000IUmLNisin 后，能阻 止梭菌生长和毒素形成，同时还能降低食盐和磷酸盐用量。Vanini和Moro （1967）的实践证明，在巴氏菌奶中添加低 浓度的 Nisin 可减少细菌数。 Argentinian 认为质量分数 30 50 mgL 的 Nisin 可以使巴氏消毒奶的货架期延长 2 倍。 郭 清泉等通过试验证明， 添加 40 IU mL Nisin 至酸奶中， 可 使酸奶的后酸化延长3d,且菌数保持在107以上，感官质量优 异。（四）在酸性罐头食品中的应用在酸性条件下， Nisin 的稳定性、溶解度、活性均提高，因 此可作为高酸性食品（pHV4. 5）防腐剂。在低酸

13、或非酸性罐头 食品中添加Nisin，能起到减轻热处理强度的作用。钱平等采用 沸水杀菌和添加 Nisin 相结合的方式，对蔬菜罐头进行杀菌，结 果表明，处理后的罐头感官特性大为改善。张小东等通过试验证 明， Nisin 可作为一种天然食品防腐剂应用于瓶装酱菜，能够降 低酱菜中食盐用量，效果优于化学防腐剂苯甲酸钠和山梨酸钾。 Nisin 能有效地抑制乳酸菌再发酵和葡萄球菌、芽孢菌的生长繁 殖，且自身安全可靠。据国外文献报道，Nisin的LD50值与食盐 相当，是新一代的食用防腐剂。由于某些国家禁止在食品中使用 苯甲酸钠，所以 Nisin 的瓶装酱菜卫生质量符合国家标准，且对 产品风味无影响。（五）

14、在焙烤食品中的应用 焙烤食品大多数以高湿面粉为原料，经发酵、焙烤、冷却、 包装而成。如面包、蛋糕、烤饼等。焙烤食品腐败的原因，多数 是因产气菌和霉菌的繁殖而引起的。采用真空或气调包装，降低 贮存温度，添加山梨酸盐等方法，可以延长制品的保质期。但是， 有耐热细菌如蜡状芽孢杆菌等引起的腐败常被忽视。事实上，这 种污染菌在焙烤食品中生长而引起食物中毒的事故屡见不鲜。若 在焙烤食品加工过程中添加乳酸链球菌素（Nisin）,可以防止这 类事故的发生。（六）在植物蛋白食品中的应用盒装内酯豆腐，在炎热的夏季，保质期不到12h。超过12h, 产品就会脱水、变酸、变质。添加Nisin，保质期可以延长到24h。

15、1d 的保质期，安全可以满足这种即食产品在市场上流通的需要。 如对保质期还有更高的要求，根据北京农大王绍林老师的研究， 添加Nisin再配合微波杀菌,在室温18C下，保质期可以达到3d。（七）在大豆以及大豆制品中的应用豆奶和豆腐是主要的大豆食品。豆奶是大豆加水浸泡磨浆去 腥后的一种液体食品，含水量很高，非常容易腐败变质，造成经 济损失。在豆奶保鲜中，可将豆奶的保鲜期由4天延长到 10天。添加 300IU/g的处理组储存10天其菌落比对照组低3.5个对数。在豆 腐保鲜中，添加Nisin可在一定程度上延长保鲜期，但效果不够 理想。 孔宝华等提出，在豆腐和豆奶的储存过程中， pH 值均成 下降趋势，说明引起豆腐和豆奶腐败的细菌主要是乳酸菌。三、总结天然食品防腐剂取代化学合成防腐剂是一种必然的趋势，乳 酸链球菌素的开发和利用将对促进我国绿色食品的发展和保障人 民身体健康具有重要的意义。随着食品行业的加大，乳酸链球菌 素的发展前景将更为广阔。参考文献万素英，李琳，王慧君食品防腐与食品