Nisin在食品保藏中的应用

王正琼

(铜仁职业技术学院，贵州铜仁 554300)

现今消费者对食物的要求越来越严格，不但要求食物安全、自然、新鲜、味美，而且要求营养不在加工过程中被破坏。因而，在不降低食品安全的前提下，能保留食品营养价值及风味的食品保藏方法是近年研究的热点。非加热杀菌技术如脉冲电场、超高静压、震荡磁场等新技术已经应用在食品保藏上［1］。另外，使用天然抗菌物质如乳酸菌细菌素来保藏食品也是一种重要的手段［2］。

乳酸菌(Lactobacillus delbrueckii)及发酵产物(细菌素)已经有数千年的使用历史［3］，现在不仅应用在食品制造方面，而且还应用在医疗、保健方面［4］。数千年的利用历史及无毒副作用的优良品质使乳酸菌被公认为安全的菌种［5］(GRAS菌)，乳酸菌细菌素被公认为安全的物质(GRAS物质)。然而，虽然现在分离鉴定出来的乳酸菌细菌素种类很多，但得到世界卫生组织批准并在世界范围内大规模使用的乳酸菌细菌素只有Nisin。Nisin是乳酸链球菌发酵时其核糖体产生的由34个氨基酸残基构成的多肽［6］，纯品为白色粉末，易溶于酸，其热稳定性与溶液的pH相关，在 pH小于2.0的稀盐酸中可经115.6℃灭菌而不失活，溶于pH值为3的稀盐酸中，经121℃、15 min高压灭菌，仍能保持100%的活力，当 pH超过4时，特别是加热条件下，它在水溶液中的分解速度加快，活力降低;pH等于5.0时，灭菌后丧失40%的活力;pH等于6.8时，灭菌后丧失90%的活力［7］。Nisin在低浓度下能抑制革兰氏阳性菌生长［8］，酸热稳定性、低温贮藏稳定性较高，有利于食品保藏，能大大延长食品的货架期;能降低灭菌温度，缩短灭菌时间，降低能耗，减少营养成分的损失，不破坏甚至改进食品的本来风味［9］。Nisin本身是GRAS物质，健康无毒，可取代化学防腐剂在食品中的使用;Nisin化学本质是多肽［10］，进入人体后能被蛋白酶消化，既不会改变人体肠道正常菌群的存活，也不会产生交叉感染［11］。本文就Nisin在食品保藏方面的应用进行了概述。

1 Nisin在食品保藏中的应用

1.1 Nisin 在发酵乳制品中的应用

奶制品中，乳酸菌作为发酵的起始菌，除了通过发酵给予奶制品丰富的营养价值外，其产生的代谢产物还可以用来保藏奶制品并给予奶制品独特的风味。乳酸菌发酵能够保藏奶制品是因为乳酸菌在发酵过程中会产生一些抗菌物质，比如有机酸、细菌素等。有机酸能够降低奶制品的酸度，对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产生的细菌素，其能抑制一些病原微生物及腐败菌［12－16］。

用Nisin来控制发酵乳制品中的微生物主要有两种形式:一种是利用产Nisin的发酵剂培养物来生产各种发酵乳品，在低pH条件下，能很好地控制病原微生物及腐败菌［17］。400 IU/g Nisin可以让奶酪的货架期达90 d［18］，但这种使用方式受其他因素影响较大［19］。例如，利用产Nisin发酵剂培养物来发酵羊乳酪和卡门贝尔奶酪以控制单核细胞增生李斯特菌，结果显示抑制效果不一多变，甚至有的对单核细胞增生李斯特菌没有抑制效果［20］;另外一种是往发酵乳制品产品中添加纯化的Nisin来控制微生物，Sonia Kykkidou研究了希腊的一种软酸凝乳奶酪在有氧环境和冰箱下保藏42 d的微生物变化。他设置了不添加Nisin、添加50 IU/g Nisin和150 lU/g Nisin 3种处理方式。结果显示，添加了50 lU/g Nisin的处理组比没添加Nisin的处理组其货架期延长了7 d，添加150 lU/g Nisin的处理组其货架期延长了21 d［21］。

1.2 Nisin在肉制品中的应用

肉制品加工过程中，为了防止肉毒梭状芽孢杆菌等病菌的生长和保持肉制品的独特风味，往往在肉制品中添加了硝酸盐。然而，硝酸盐经过硝酸盐还原菌的作用会转变成亚硝酸盐，再与体内的胺类物质作用，生成具有致癌的亚硝胺化合物，对人体十分有害。肉制品行业中寻找盐酸盐的替代品来减少使用甚至不使用硝酸盐是大势所趋［22］。

徐幸莲等用Nisin对盐水鸭腿做浸泡处理，并经真空包装后的微波(915 MHz，400 W微波间歇照射2次)处理，能使盐水鸭腿的货架期达20 d以上［23］。罗欣等通过实验证明Nisin在牛肉冷却肉的保鲜中起着明显的抑菌作用，且保鲜效果随质量分数的增加而增强［24］。在肉制品中添加乳酸菌细菌素如Nisin，既能减少硝酸盐类防腐剂的使用，又能延长肉制品的货架期，这对人体健康和肉制品行业都非常有利。目前市场上使用Nisin的肉制品有罐装火腿、熏猪肉、咸猪肉、香肠、真空包装新鲜牛肉等。

1.3 Nisin在活性包装中的应用

Nisin是一种高活性表面活性分子，能与其他物质比如磷质酸结合形成复合物，而且Nisin的杀菌活性不会因结合而丧失，这种特性使Nisin可以吸附在固体表面从而起到杀菌作用，利用这个特性Nisin可以应用在活性包装材料中［25］。Danilo Ercolini评估了使用含有Nisin的活性包装材料对包装牛肉上的腐败微生物的抑制效应:与没使用活性包装材料相比，使用了含有Nisin的活性包装材料牛肉上的腐败菌数量明显要少(11 d内)［26］。Mauriello用连接了Nisin的低密度聚乙烯的活性包装材料贮藏牛奶，以黄微球菌为指示菌测试这种活性包装材料控制微生物的效应，结果表明，使用了这种活性包装材料贮藏的牛奶，降低了黄微球菌的生长速度及最大生长量［27］。

1.4 Nisin与其他抗菌物质联用在食品保藏中的应用

虽然Nisin的杀菌效果良好，但还是存在一些对Nisin有抗性的微生物［28］，或者环境条件(如中碱性环境)不利于Nisin发挥作用，在实际使用中，单纯用Nisin来作为防腐剂并不完全能起到预计的防腐效果。因而，Nisin与其他抗菌物质如大蒜精油、其他细菌素等联用在食品保藏中是常用的手段。

Seyed等分别考察了Nisin和大蒜精油以及两者联用对李斯特菌的抑制作用。结果显示:Nisin和大蒜精油的最低抑菌浓度分别为12.5 IU/mL和100μg/mL，在不考虑温度和NaCl浓度前提下，Nisin和大蒜精油的抗李斯特菌效应与pH关系密切;在相同温度下，不考虑pH，两者的抑菌效应与NaCl浓度也有关系;两者联用的情况下，抑菌效应与两者的浓度及溶液 pH相关，在30℃、pH 5.6、NaCl浓度为0的情况下，显示出明显的抗李斯特菌活性［29］。

A.Govaris研究了贮藏温度为4℃或者10℃下，贮藏时间为12 d的羊肉中薄荷精油和Nisin联用的抗沙门氏菌效应。结果显示，0.6%薄荷精油和500 IU/g Nisin联用，其抑菌效果远远好于0.9%的薄荷精油抑菌效果，但比1 000 IU/g Nisin单独作用差［30］。

1.5 Nisin与其他杀菌方法联用(栅栏技术)在食品保藏中的应用

已知的防腐方法根据其防腐原理归结为高温处理(H)、低温冷藏或冻结(t)、降低水分活性(aw)、酸化(pH)、降低氧化还原值和添加防腐剂等几种，即可归结为少数几个因子。存在于肉制品中的这些起控制作用的因子被称作栅栏因子(Hurdle Factor)。在实际生产中，运用不同的栅栏因子，科学合理地组合起来，发挥其协同作用，从不同的侧面抑制引起食品腐败的微生物，形成对微生物的多靶攻击，从而改善食品质量，保证食品的卫生安全性。在实际处理过程中，Nisin常与其他因子联合使用。

Murad A.Al－Holy考察了白奶酪中Nisin单独和与加热(63℃/5 min)联用情况下对李斯特菌的抑制作用，凝乳前加入巴氏灭菌的Nisin(浓度分别为500、1 000、1 500 IU/mL)，凝乳后接种李斯特菌，63℃/5 min处理，贮藏温度4或10℃下，12 d内每两天计数残存的李斯特菌。结果显示“500 IU/mL Nisin单独使用与对照组相比没有明显变化，但1 000和1 500 IU/mL Nisin与63℃/5 min加热联合使用，表现出明显的杀菌效果［31］。

牛奶通常通过加热来为消费者提供安全的食品，从栅栏技术来说，Nisin能够对抗热抗菌，牛奶中加入一定量的Nisin，加热灭菌后，热抗菌芽孢杆菌的D值减少了40%［32］。

赵春燕等研究了不同浓度的Nisin、纳他霉素及Nisin、纳他霉素、乳酸的复配保鲜剂对冷却肉的作用效果。结果表明:不同浓度的Nisin及纳他霉素处理冷却肉，可起到不同程度的保鲜效果，复配的最优水平组为 Nisin(0.008%)+纳他霉素(0.012%)+ 乳酸(3%)［33］。

2 Nisin在食品保藏中存在的问题

虽然Nisin在食品保藏方面有非常大的优势，但目前还存在以下几个问题:(1)Nisin的生产成本相对较高;(2)在碱性环境下活性较低［34］;(3)只对革兰氏阳性菌有作用，对革兰氏阴性致病菌、酵母、霉菌、病毒无抑制作用［35］;(4)活性受生物酶影响较大等限制了其使用。

3 展望

美国明尼苏达大学微生物学家丹·奥沙利文博士在研究人类肠道菌群时首次发现了比辛(Bisin)的存在，这种由双歧杆菌产生的细菌素，其化学结构与常用于奶酪制品保鲜的乳酸链球菌素类似:一些加入了比辛的食品无需放在冰箱里就可以存放几年的时间，并且由于它是纯天然的，不会破坏食品的营养价值，有望成为下一个Nisin，甚至超过Nisin。

随着经济的发展，人们生活水平的提高，食品安全卫生将日益受到重视，研究开发高效、安全、无毒的天然防腐剂来取代化学防腐剂是当今食品业迫切需要解决的问题。乳酸菌细菌素属于GRAS物质，来源于GRAS菌且人类有悠久的利用历史，再加上其优良的抗病原微生物和腐败菌的特性，从而受到了研究者的青睐，Nisin这种GRAS物质，在将来会得到更好的利用。

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