天然防腐剂之乳酸链球菌素

2022/10/27 13:22:49

历程

乳酸链球菌素(Nisin)亦称乳酸链球菌肽。

1947年A.T.R.Mattick从乳酸链球菌的发酵物中制备出了这种多肽,命名Nisin;

1951年,Hiish等人首先将其用于食品防腐,成功地控制了由肉毒梭菌引起的奶酪膨胀腐败。

1953年一种命名为Nisapin的商品化产品在英国面世;

1969年,FAO/WHO确认乳酸链球菌素为食品防腐剂。这是个被批准用于食品中的细菌素。

由于乳酸链球菌素可抑制大多数革兰阳性细菌,并对芽孢杆菌的孢子有强烈的抑制作用,因此被作为食品防腐剂广泛应用于食品行业。商品制剂常用国际单位(IU)标示。

国家标准:GB 1886.231-2016 食品安全国家标准 食品添加剂 乳酸链球菌素

性状

乳酸链球菌素,是一种多肽化合物,由34个氨基酸组成的浅棕色至乳白色粉末。

乳酸链球菌素不溶于非极性溶剂,在水中溶解度依赖于Ph值,Ph值2.5时溶解度为12%,Ph值5.0时下降到4%,在中性和碱性条件下不溶于水。乳酸链球菌素在天然状态下主要有2种形式,分别为NisinA和NisinZ,由乳酸链球菌发酵培养精制而成,后者的溶解度和抗菌能力均大于前者。

防腐性能

乳酸链球菌素(Nisin)能有效抑制引起食品腐败的许多革兰氏阳性细菌,如乳杆菌、明串珠菌、小球菌、葡萄球菌、李斯特菌等,特别是对产芽孢的细菌如芽孢杆菌、梭状芽孢杆菌有很强的抑制作用。通常,产芽孢的细菌耐热性很强,如鲜乳采用135℃、2秒钟超高温瞬时灭菌,非芽孢细菌的死亡率为100%,芽孢细菌的死亡率90%,还有10%的芽孢细菌不能杀灭。若鲜乳中添加0.03-0.05g/kg Nisin就可抑制芽孢杆菌和梭状芽孢杆菌孢子的发芽和繁殖。

它还可以与化学防腐剂结合使用,从而减少化学防腐剂的用量,还可与某些络合物(如EDTA或柠檬酸)等一起作用,可使部分细菌对之敏感。Nisin主要用于蛋白质含量高的食品的防腐,如肉类、豆制品等,不能用于蛋白质含量低的食品,否则,反而被微生物作为氮源利用。

防腐机理:乳酸链球菌素对微生物的作用首先是分子对细胞膜的吸附,在此过程中,分子能够通过细胞壁是一个关键因素。同时,PH、Mg2+、乳酸浓度、氮源种类等均可影响它对细胞的吸附作用。带有正电荷的乳酸链球菌素吸附在膜上后,利用离子间的相互作用及其分子的C末端、N末端对膜结构产生作用,形成“穿模”孔道,从而引起细胞内物质泄露,导致细胞解体死亡。

安全性

通过病理学家研究以及毒理学试验都证明乳酸链球菌素(Nisin)是完全无毒的。食用后在人体的生理PH条件和α-胰凝乳蛋白酶作用下很快水解成氨基酸,无残留,不会改变肠道正常菌群,不会引起药性,更不会产生与其他抗生素交叉的抗性。是一种高效、无毒、安全、无副作用的天然食品防腐剂。

应用

应用范围广泛,根据我国《食品添加剂使用标准》(GB 2760-2014),乳酸链球菌素作为防腐剂,其使用范围和使用量如下:

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世界上有不少国家如英、法、澳大利亚等,在包装食品中添加乳酸链球菌素(Nisin),通过此法可以降低灭菌温度,缩短灭菌时间,降低热加工温度,减少营养成份的损失,改进食品的品质和节省能源,并能有效地延长食品的保藏时间。还可以取代或部分取代化学防腐剂、护色剂(如亚硝酸盐),以满足生产保健食品、绿色食品的需要。

在不同食品中的应用

1.在肉制品中的应用

能有效地抑制引起食品腐败的革兰阳性细菌,如李斯特菌、金黄色葡萄球菌、肉毒梭菌及多种腐败微生物等,它的防腐效果明显,能显著延长2-3倍的货架期。添加5-15g/100kg的乳酸链球菌素,复合少量其他防腐剂,可使低温肉制品保质期在常温条件下达三个月以上。

2.在乳制品中的应用

在PH值为4左右的酸乳、果乳中添加0.05g/kg乳酸链球菌素,经90℃、20min灭菌产品的保质期由常温下6d延长到一个月以上;经超高温灭菌、无菌灌装乳,添加0.05g/kg乳酸链球菌素产品变败率由0.04%降至0;添加0.08-0.1g/kg乳酸链球菌素于罐装无糖炼乳中可抑制耐热性孢子的生长,减少热处理时间10min;添加 0.08g/kg 乳酸链球菌素,经121℃、3分钟(F0=3)的热处理能使低脂的牛乳,无盐的奶油,无脂肪的牛乳,调味乳放置于40℃下,仍能保存至六周;在干酪中,添加0.05g/kg—0.1g/kg的乳酸链球菌素可解决在干酪加工过程中因耐热性革兰氏阳性菌孢子(如肉毒梭菌和其它厌氧梭菌、保加利亚乳杆菌等)引起的腐败。 

3.在罐头食品中的应用

罐头食品中经常污染一些极为耐热的细菌芽孢,如嗜热脂肪芽孢杆菌和热解糖梭菌的芽孢,一旦条件适宜,它们就会生长,引起产气、产酸腐败。0.1g/kg的乳酸链球菌素添加于罐头食品中,可以使罐头食品在炎热的条件下保存2年。并能减少热处理强度1/2 ,节省能源,使罐头食品保持良好营养价值、外观、风味、色泽,保持产品品质、延长食品保质期,其效果优于山梨酸钾。

4.在海产品中的应用

鱼、鲜虾等海鲜制品以其美味及高营养价值深受人们喜爱,且多冷食,因易腐败变质,易遭受李斯特菌和E-肉毒杆菌的污染,控制半成品、成品中的细菌数就显得十分重要。加入0.1-0.15g/kg的乳酸链球菌素就可抑制腐败细菌的生长和繁殖,延长产品的新鲜度和货架期。以生虾肉为主料,加工的虾肉糜,一般只有2d的保质期,加入乳酸链球菌素后可使保质期达到60~70天。

5.在植物蛋白食品中应用

在豆奶、花生牛奶等中添加乳酸链球菌素0.1g/kg—0.15g/kg,保质期延长3倍以上; 内酯豆腐中添加 0.1g/kg 的乳酸链球菌素,能使保质期延长5倍以上; 豆干中添加0.1g/kg的乳酸链球菌素、复合少量其它防腐剂,经合适的灭菌,保质期可达6个月。 

6.在果汁饮料中的应用

引起果汁和果汁饮料酸败的原因来自酸土芽孢杆菌,该菌是一种耐酸且耐热的产芽孢杆状细菌。它是适于25℃-60℃,pH2.5-6.0 的环境下生长繁殖,在饮料生产和用水过程中均有酸土芽孢杆菌的存在,很容易被带入果汁和果汁饮料的产品中引起果汁类产品的腐败。添加0.05—0.1g/kg 乳酸链球菌素,经巴氏灭菌可以阻止存活的酸土芽孢杆菌孢子的生长和繁殖,防止产品的腐败,达保质要求。

7.在液体蛋及蛋制品中的应用

0.05g/kg—0.1g/kg 乳酸链球菌素添加到蛋制品中,可有效抑制引起产品腐败的耐热性孢子,将原来保存期 7 天的蛋制品的保质期延长到1个月以上。

8.在调味品中的应用

0.05g/kg—0.2g/kg 的乳酸链球菌素加入到沙拉酱等中,可有效抑制乳酸菌和孢子的生长,使低脂低盐产品的腐败性降低,延长保存期 3 倍以上。

9.在酿酒工艺中的应用

由于乳酸链球菌素不能抑制酵母菌,因而可用于啤酒、果酒及其它酒类产品来防止乳酸菌引起的腐败。

10.在烘焙食品中的应用

在发面烤饼、甜面包和煎饼等中添加Nisin,对引起产品腐败的耐热蜡状芽孢杆菌有很强的抑制作用,可延长制品的保质期。添加0.2g/Kg的乳酸链球菌素于产品中即可达到抑菌要求。

参考文献:

顾立众,吴君艳《食品添加剂应用技术》

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