Nisin在食品保藏中的應用

王正瓊

(銅仁職業技術學院，貴州銅仁 554300)

現今消費者對食物的要求越來越嚴格，不但要求食物安全、自然、新鮮、味美，而且要求營養不在加工過程中被破壞。因而，在不降低食品安全的前提下，能保留食品營養價值及風味的食品保藏方法是近年研究的熱點。非加熱殺菌技術如脈沖電場、超高靜壓、震蕩磁場等新技術已經應用在食品保藏上［1］。另外，使用天然抗菌物質如乳酸菌細菌素來保藏食品也是一種重要的手段［2］。

乳酸菌(Lactobacillus delbrueckii)及發酵產物(細菌素)已經有數千年的使用歷史［3］，現在不僅應用在食品制造方面，而且還應用在醫療、保健方面［4］。數千年的利用歷史及無毒副作用的優良品質使乳酸菌被公認為安全的菌種［5］(GRAS菌)，乳酸菌細菌素被公認為安全的物質(GRAS物質)。然而，雖然現在分離鑒定出來的乳酸菌細菌素種類很多，但得到世界衛生組織批準并在世界范圍內大規模使用的乳酸菌細菌素只有Nisin。Nisin是乳酸鏈球菌發酵時其核糖體產生的由34個氨基酸殘基構成的多肽［6］，純品為白色粉末，易溶于酸，其熱穩定性與溶液的pH相關，在 pH小于2.0的稀鹽酸中可經115.6℃滅菌而不失活，溶于pH值為3的稀鹽酸中，經121℃、15 min高壓滅菌，仍能保持100%的活力，當 pH超過4時，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;pH等于5.0時，滅菌后喪失40%的活力;pH等于6.8時，滅菌后喪失90%的活力［7］。Nisin在低濃度下能抑制革蘭氏陽性菌生長［8］，酸熱穩定性、低溫貯藏穩定性較高，有利于食品保藏，能大大延長食品的貨架期;能降低滅菌溫度，縮短滅菌時間，降低能耗，減少營養成分的損失，不破壞甚至改進食品的本來風味［9］。Nisin本身是GRAS物質，健康無毒，可取代化學防腐劑在食品中的使用;Nisin化學本質是多肽［10］，進入人體后能被蛋白酶消化，既不會改變人體腸道正常菌群的存活，也不會產生交叉感染［11］。本文就Nisin在食品保藏方面的應用進行了概述。

1 Nisin在食品保藏中的應用

1.1 Nisin 在發酵乳制品中的應用

奶制品中，乳酸菌作為發酵的起始菌，除了通過發酵給予奶制品豐富的營養價值外，其產生的代謝產物還可以用來保藏奶制品并給予奶制品獨特的風味。乳酸菌發酵能夠保藏奶制品是因為乳酸菌在發酵過程中會產生一些抗菌物質，比如有機酸、細菌素等。有機酸能夠降低奶制品的酸度，對奶制品防腐有一定的作用，但起更重要防腐作用的是乳酸菌產生的細菌素，其能抑制一些病原微生物及腐敗菌［12－16］。

用Nisin來控制發酵乳制品中的微生物主要有兩種形式:一種是利用產Nisin的發酵劑培養物來生產各種發酵乳品，在低pH條件下，能很好地控制病原微生物及腐敗菌［17］。400 IU/g Nisin可以讓奶酪的貨架期達90 d［18］，但這種使用方式受其他因素影響較大［19］。例如，利用產Nisin發酵劑培養物來發酵羊乳酪和卡門貝爾奶酪以控制單核細胞增生李斯特菌，結果顯示抑制效果不一多變，甚至有的對單核細胞增生李斯特菌沒有抑制效果［20］;另外一種是往發酵乳制品產品中添加純化的Nisin來控制微生物，Sonia Kykkidou研究了希臘的一種軟酸凝乳奶酪在有氧環境和冰箱下保藏42 d的微生物變化。他設置了不添加Nisin、添加50 IU/g Nisin和150 lU/g Nisin 3種處理方式。結果顯示，添加了50 lU/g Nisin的處理組比沒添加Nisin的處理組其貨架期延長了7 d，添加150 lU/g Nisin的處理組其貨架期延長了21 d［21］。

1.2 Nisin在肉制品中的應用

肉制品加工過程中，為了防止肉毒梭狀芽孢桿菌等病菌的生長和保持肉制品的獨特風味，往往在肉制品中添加了硝酸鹽。然而，硝酸鹽經過硝酸鹽還原菌的作用會轉變成亞硝酸鹽，再與體內的胺類物質作用，生成具有致癌的亞硝胺化合物，對人體十分有害。肉制品行業中尋找鹽酸鹽的替代品來減少使用甚至不使用硝酸鹽是大勢所趨［22］。

徐幸蓮等用Nisin對鹽水鴨腿做浸泡處理，并經真空包裝后的微波(915 MHz，400 W微波間歇照射2次)處理，能使鹽水鴨腿的貨架期達20 d以上［23］。羅欣等通過實驗證明Nisin在牛肉冷卻肉的保鮮中起著明顯的抑菌作用，且保鮮效果隨質量分數的增加而增強［24］。在肉制品中添加乳酸菌細菌素如Nisin，既能減少硝酸鹽類防腐劑的使用，又能延長肉制品的貨架期，這對人體健康和肉制品行業都非常有利。目前市場上使用Nisin的肉制品有罐裝火腿、熏豬肉、咸豬肉、香腸、真空包裝新鮮牛肉等。

1.3 Nisin在活性包裝中的應用

Nisin是一種高活性表面活性分子，能與其他物質比如磷質酸結合形成復合物，而且Nisin的殺菌活性不會因結合而喪失，這種特性使Nisin可以吸附在固體表面從而起到殺菌作用，利用這個特性Nisin可以應用在活性包裝材料中［25］。Danilo Ercolini評估了使用含有Nisin的活性包裝材料對包裝牛肉上的腐敗微生物的抑制效應:與沒使用活性包裝材料相比，使用了含有Nisin的活性包裝材料牛肉上的腐敗菌數量明顯要少(11 d內)［26］。Mauriello用連接了Nisin的低密度聚乙烯的活性包裝材料貯藏牛奶，以黃微球菌為指示菌測試這種活性包裝材料控制微生物的效應，結果表明，使用了這種活性包裝材料貯藏的牛奶，降低了黃微球菌的生長速度及最大生長量［27］。

1.4 Nisin與其他抗菌物質聯用在食品保藏中的應用

雖然Nisin的殺菌效果良好，但還是存在一些對Nisin有抗性的微生物［28］，或者環境條件(如中堿性環境)不利于Nisin發揮作用，在實際使用中，單純用Nisin來作為防腐劑并不完全能起到預計的防腐效果。因而，Nisin與其他抗菌物質如大蒜精油、其他細菌素等聯用在食品保藏中是常用的手段。

Seyed等分別考察了Nisin和大蒜精油以及兩者聯用對李斯特菌的抑制作用。結果顯示:Nisin和大蒜精油的最低抑菌濃度分別為12.5 IU/mL和100μg/mL，在不考慮溫度和NaCl濃度前提下，Nisin和大蒜精油的抗李斯特菌效應與pH關系密切;在相同溫度下，不考慮pH，兩者的抑菌效應與NaCl濃度也有關系;兩者聯用的情況下，抑菌效應與兩者的濃度及溶液 pH相關，在30℃、pH 5.6、NaCl濃度為0的情況下，顯示出明顯的抗李斯特菌活性［29］。

A.Govaris研究了貯藏溫度為4℃或者10℃下，貯藏時間為12 d的羊肉中薄荷精油和Nisin聯用的抗沙門氏菌效應。結果顯示，0.6%薄荷精油和500 IU/g Nisin聯用，其抑菌效果遠遠好于0.9%的薄荷精油抑菌效果，但比1 000 IU/g Nisin單獨作用差［30］。

1.5 Nisin與其他殺菌方法聯用(柵欄技術)在食品保藏中的應用

已知的防腐方法根據其防腐原理歸結為高溫處理(H)、低溫冷藏或凍結(t)、降低水分活性(aw)、酸化(pH)、降低氧化還原值和添加防腐劑等幾種，即可歸結為少數幾個因子。存在于肉制品中的這些起控制作用的因子被稱作柵欄因子(Hurdle Factor)。在實際生產中，運用不同的柵欄因子，科學合理地組合起來，發揮其協同作用，從不同的側面抑制引起食品腐敗的微生物，形成對微生物的多靶攻擊，從而改善食品質量，保證食品的衛生安全性。在實際處理過程中，Nisin常與其他因子聯合使用。

Murad A.Al－Holy考察了白奶酪中Nisin單獨和與加熱(63℃/5 min)聯用情況下對李斯特菌的抑制作用，凝乳前加入巴氏滅菌的Nisin(濃度分別為500、1 000、1 500 IU/mL)，凝乳后接種李斯特菌，63℃/5 min處理，貯藏溫度4或10℃下，12 d內每兩天計數殘存的李斯特菌。結果顯示“500 IU/mL Nisin單獨使用與對照組相比沒有明顯變化，但1 000和1 500 IU/mL Nisin與63℃/5 min加熱聯合使用，表現出明顯的殺菌效果［31］。

牛奶通常通過加熱來為消費者提供安全的食品，從柵欄技術來說，Nisin能夠對抗熱抗菌，牛奶中加入一定量的Nisin，加熱滅菌后，熱抗菌芽孢桿菌的D值減少了40%［32］。

趙春燕等研究了不同濃度的Nisin、納他霉素及Nisin、納他霉素、乳酸的復配保鮮劑對冷卻肉的作用效果。結果表明:不同濃度的Nisin及納他霉素處理冷卻肉，可起到不同程度的保鮮效果，復配的最優水平組為 Nisin(0.008%)+納他霉素(0.012%)+ 乳酸(3%)［33］。

2 Nisin在食品保藏中存在的問題

雖然Nisin在食品保藏方面有非常大的優勢，但目前還存在以下幾個問題:(1)Nisin的生產成本相對較高;(2)在堿性環境下活性較低［34］;(3)只對革蘭氏陽性菌有作用，對革蘭氏陰性致病菌、酵母、霉菌、病毒無抑制作用［35］;(4)活性受生物酶影響較大等限制了其使用。

3 展望

美國明尼蘇達大學微生物學家丹·奧沙利文博士在研究人類腸道菌群時首次發現了比辛(Bisin)的存在，這種由雙歧桿菌產生的細菌素，其化學結構與常用于奶酪制品保鮮的乳酸鏈球菌素類似:一些加入了比辛的食品無需放在冰箱里就可以存放幾年的時間，并且由于它是純天然的，不會破壞食品的營養價值，有望成為下一個Nisin，甚至超過Nisin。

隨著經濟的發展，人們生活水平的提高，食品安全衛生將日益受到重視，研究開發高效、安全、無毒的天然防腐劑來取代化學防腐劑是當今食品業迫切需要解決的問題。乳酸菌細菌素屬于GRAS物質，來源于GRAS菌且人類有悠久的利用歷史，再加上其優良的抗病原微生物和腐敗菌的特性，從而受到了研究者的青睞，Nisin這種GRAS物質，在將來會得到更好的利用。

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