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乳酸链球菌素及其在食品中的应用研究进展

发布日期:2021/11/29 13:09:15

背景及概述

乳酸链球菌素又称为乳链菌肽,简称为乳酸链球菌素 ,它是由34个氨基酸残基组成的抗菌多肽,可以有效地抑制革兰氏阳性菌,尤其是细菌芽孢[1]。乳酸链球菌素是一种新型多肽,摄入后可被人体中的蛋白酶降解为各种氨基酸,没有毒副作用,因此被认为是一种天然、高效、安全的生物防腐剂。而当今的食品工业中,防腐剂是最重要的一种食品添加剂,防腐剂一般分为合成防腐剂和天然防腐剂,而我国大量使用的是化学合成的防腐剂,如苯甲酸及其盐、山梨酸及其盐等,虽然控制在一定的安全范围内,但是随着人们生活水平的提高以及食品安全问题的时有出现,生物防腐剂的天然以及安全性备受人们的青睐,天然防腐剂除了如乳酸链球菌素外,还有诸如纳他霉素、ε - 聚赖氨酸、鱼精蛋白等,但是我国允许使用的是乳酸链球菌素和纳他霉素,因此研究天然防腐剂中的乳酸链球菌素具有一定的意义。

1969年联合国粮食及农业组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)食品添加剂联合专家委员会确认乳酸链球菌素为食品防腐剂,这也是第一个被批准用于食品中的细菌素[2]。而我国于1990年开始批准使用乳酸链球菌素,并在GB2760-2010《食品添加剂使用卫生标准》中规定乳酸链球菌素作为食品添加剂的最大允许使用量。

图1乳酸链球菌素性状图

1乳酸链球菌素的结构以及分类

分子结构

乳酸链球菌素属羊毛硫抗生素线型分子的一种,研究发现成熟的乳酸链球菌素分子由34个氨基酸残基组成,分子量为3510。乳酸链球菌素分子结构中包含5种稀有的氨基酸,分别为双脱氢丙氨酸、双脱氢丁氨酸、羊毛硫氨酸、3-甲基羊毛硫氨酸和氨基丁酸,它们通过硫醚键形成5个内环,其活性分子常为二聚体或四聚体。采用原子力显微镜分析乳酸链球菌素的结构,发现乳酸链球菌素的分子呈现大小不一的螺旋缠绕形状,并且在三维形貌图上可以看出乳酸链球菌素的不规则环上有很多明显的峰状突起,以此来推测乳酸链球菌素有很多分支,并且乳酸链球菌素 是新型多肽,其组成可能是通过肽键形成双螺旋,再缠绕形成较大的聚集体,并且为后续的研究提供了理论依据。

分类

由文献可知,乳酸链球菌素 分子常见的是6种类型,其中乳酸链球菌素A和乳酸链球菌素Z是研究的热点,但是在2010年,研究发现乳酸链球菌素分子还存在着其余的类型,如乳酸链球菌素Q,乳酸链球菌素F。乳酸链球菌素A和乳酸链球菌素Z之间的差异仅仅是氨基酸顺序上的第27位氨基酸的种类不同,乳酸链球菌素Z第27位上的天冬酰胺取代了乳酸链球菌素A相同位置上的组氨酸。

2乳酸链球菌素的特性

Nisin是一种白色易流动的粉末,使用时需要溶于水或者溶液中,不同pH值下的溶解度不同.影响乳酸链球菌素稳定性的主要因素是温度、pH。食品成分、结构和微生物等。

溶解性

乳酸链球菌素溶解度与溶液的 pH 值有关,在 pH 较低时(pH 为2左右),溶解度较好,而随着 pH 值变大,乳酸链球菌素的溶解度降低,在中性以及碱性中几乎不溶解,因此应用时,一般用酸溶解添加在食品中[3]。

稳定性

影响乳酸链球菌素稳定性的因素中,pH 值对其稳定性影响最大,pH为2时的乳酸链球菌素溶液中高温灭菌时呈现稳定性,而在中性条件下,其活性损失大于90%,乳酸链球菌素的活性基本不受杀菌的影响,而且食品中的一些大分子可以增强对乳酸链球菌素的稳定性[4]。

抑菌性

乳酸链球菌素对大部分的革兰氏阳性菌,比如金黄色葡萄球菌、李斯特菌、小球菌,特别是芽孢杆菌、梭状芽孢杆菌等具有明显的抑制作用。早期的研究认为,乳酸链球菌素一般对革兰氏阴性菌、霉菌、酵母菌是无效的,但近期的研究表明,在一定条件下(如冷冻、加热、降低pH等),一些革兰氏阴性菌(如沙门氏菌、大肠杆菌等)对乳酸链球菌素 敏感。

安全性

对乳酸链球菌素的毒性研究发现,其结果表明半致死剂量与普通食盐相近。作为一种新型多肽,食用后会在消化道中被蛋白酶降解成氨基酸,因此是世界上公认的无毒、天然的食品防腐剂。而且目前乳酸链球菌素已在60多个国家及地区被用作防腐剂,全球乳酸链球菌素的产量保持高速增长,因此乳酸链球菌素 作为新型的防腐剂其行业的利润前景以及市场需求仍然向好。其中乳制品和预制肉制品是乳酸链球菌素摄入量的主要来源。

应用

乳酸链球菌素应用于肉制品、乳制品、罐头、海产品、饮料、果汁饮料、液体蛋及蛋制品、调味品、酿酒工艺、烘焙食品、方便食品、香基香料、化妆品等领域中。

综述全文,乳酸链球菌素是一种理想的天然、高效、安全的食品防腐剂,独有的抑菌特性、低pH值的热稳定性以及无毒副作用,使其能够代替化学防腐剂应用在特定的食品加工生产中,不仅延长货架期,还能保持食品原有的风味和品质,大部分的研究着重于乳酸链球菌素在食品中的应用,虽然乳酸链球菌素 有许多优点,但是其市场价格昂贵,在使用时,一般与其余的化学防腐剂复配使用,这种复配既降低了生产成本,又减少了化学合成防腐剂的用量,同时抑菌范围增大。乳酸链球菌素是一种新型多肽,随着未来的发展,可以通过基因工

程的手段,改良乳酸链球菌素的特性,使其抑菌谱变广,制造出更适合企业应用在食品行业中的产品,人们生活水平不断提高,绿色、天然的生物添加剂将备受关注,其前景更加广阔。

参考文献

1陈智理,李健,郭静婕,等.乳酸链球菌素在食品中的应用研究[J].广西轻工业,2011(8):6-7.

2黄现青,张建威,高晓平,等.乳酸链球菌素检测及其在肉品中的应用[J].肉类工业,2011(3):38-40.

3杜琨.乳酸链球菌素的稳定性及抑菌特性研究[J].食品工业,2012(1):99-101.

4姜爱丽,胡文忠,崔晓亭,等.温度及乳酸链球菌素对单增李斯特菌的抑制作用[J].食品工业科技,2015(15):157-160.

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