肉制品因其營養(yǎng)豐富、風味獨特而一直受到人們的喜愛，同時因其有較高的營養(yǎng)成分，為各種微生物的生長提供了一個適宜的場所，從而導致肉品容易腐敗，貨架期縮短。為了達到更長的貨架期，有必要在肉制品中適當添加一些食品級的防腐保鮮劑。隨著生物技術的不斷發(fā)展，利用動植物或微生物的代謝產物等為原料，經提取、酶法轉化或者發(fā)酵等技術生產的天然生物性食品防腐劑逐漸受到人們的重視，乳酸鏈球菌素（Nisin）就是其中的一種。它是一種可作為防腐劑應用于食品的細菌素。據了解，目前，已有包括美國、英國及我國在內的50多個國家和地區(qū)，將乳酸鏈球菌素作為一種天然食品防腐劑加以應用。
乳酸鏈球菌素是什么
乳酸鏈球菌素也稱乳鏈菌肽或尼生素，是從乳酸乳球菌乳酸亞種一些菌株產生的一種細菌素，首次發(fā)現于1928年。Nisin為白或略帶黃色的結晶粉末或顆粒，其相對分子質量為3510，活性形式常是二聚體或四聚體，它是由34個氨基酸殘基組成的多肽，該多肽由羊毛硫氨酸、β-甲基羊毛硫氨酸、脫氫丙氨酸及β-甲基脫氫丙氨酸等不常見的氨基酸組成。到目前為止， Nisin的種類共有A/B/C/D/E和Z六種，對NisinA和NisinZ研究較多，二者的區(qū)別僅在于A的第27位氨基酸為組氨酸，而Z的第27位氨基酸為天冬氨酸，其抗菌特性幾乎無差別。
乳酸鏈球菌素有哪些特性
溶解性 Nisin是一種白色或灰白色的固體粉末，使用時需溶于水或液體中。它的溶解度主要取決于溶液pH值，在水中的溶解度隨pH下降而升高,即pH在5.0時溶解度為4克/100毫升，pH在2.5時溶解度為12克/100毫升，pH等于或大于7.0時溶解度約為0，幾乎不溶解，產品中由于含有乳蛋白，其水溶液呈輕微的混濁。所以在應用時，一般先用鹽酸溶解后再加入到食品中。
穩(wěn)定性 Nisin的穩(wěn)定性主要取決于溫度、pH值、基質等因素，在酸性條件下呈現最大的穩(wěn)定性，熱穩(wěn)定性隨著pH的增加而減弱。當Nisin溶于pH=3的稀鹽酸中，經121℃、15分鐘高壓滅菌，仍能保持100%的活性。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；在pH等于5.0時，滅菌后喪失40%活力；pH等于6.8時，滅菌后喪失90%活力。但在乳酸鏈球菌素加入食品后，由于受到牛奶、肉湯等中的蛋白質大分子的保護，其穩(wěn)定性將會大大提高。
乳酸鏈球菌素有什么優(yōu)勢
高效抑菌 Nisin不抑制革蘭氏陰性菌、酵母和霉菌，專抑制革蘭氏陽性菌，特別是細菌芽孢。如對金黃色葡萄球菌、溶血鏈球菌、肉毒梭菌、嗜熱脂肪芽孢桿菌以及利斯特氏菌等多種腐敗菌和食物病原菌有強烈的抑制作用。只要在食品中添加Nisin就可對革蘭氏陽性菌具有強烈的抗菌活性。它與其他防腐劑聯(lián)合使用能增強其抑菌作用，獲得較寬的抑菌譜，如乳酸和Nisin合用能抑制肉中的金黃色葡萄球菌和沙門氏菌。Nisin和螯合劑合用時能有效地減少革蘭氏陰性菌的數量，如Nisin與檸檬酸鹽、磷酸鹽合用也能提高其對革蘭氏陰性菌的抑菌效果。
安全性高 Nisin是乳中存在的一種天然成分，千百年來被人們食用未見毒性問題，其生產菌種從奶中分離，采用發(fā)酵方法獲得產物，物理方法提取，沒有化學反應過程。乳酸鏈球菌素對蛋白酶特別敏感，進入人體后可被消化道α-胰凝聚蛋白酶降解為多種氨基酸，可吸收，無殘留，不產生抗藥性，不影響人體益生菌，與其他抗生素不產生交叉抗性。
乳酸鏈球菌素如何抑菌
目前對Nisin的抑菌機理尚不完全清楚，人們普遍認為，Nisin的作用機理類似于陽離子表面活性劑，影響細菌胞膜以及抑制革蘭氏陽性菌胞壁的形成?？锥礄C制和共價修飾機制學說是解釋Nisin抑菌機理的兩種重要學說。
孔洞機制學說認為，Nisin的抑菌作用分兩步完成。第一步是乳酸菌素吸附于敏感細胞表面上。Nisin是一個疏水、帶正電荷的小肽，它作用于革蘭氏陽性菌細胞壁上帶負電荷的陰離子如磷壁酸、糖醛酸、酸性多糖、磷脂。第二步是與細胞膜結合形成管狀結構，引起細胞膜的滲漏，導致小分子量的細胞成分如氫離子、鉀離子、氨基酸、核苷酸（ATP/ADP）等物質迅速流出，引起膜內外能差的消失，并對DNA、RNA蛋白質和多糖等物質的生物合成產生抑制作用，從而起到抑菌的作用。
共價修飾機制學說認為Nisin的活性位點（脫水丙氨酸和脫水丁氨酸）與靶細胞膜的-SH鍵發(fā)生反應，從而改變細胞膜的性質，導致靶細胞的死亡。
乳酸鏈球菌素在肉制品中的應用
在國外，Nisin很早就已應用于肉制品中，同時廣泛應用于肉類、魚類的防腐保鮮。據研究，在不影響香腸、火腿色澤和防腐效果的情況下加入乳酸鏈球菌素，可使亞硝酸鹽含量明顯降低。在魚類防腐方面，乳酸鏈球菌素還具有延遲熏制魚中存在的肉毒梭菌芽孢毒素形成的作用。研究人員發(fā)現亞硝酸鹽同乳酸鏈球菌素結合使用具有協(xié)同作用，Nisin可作為一種有效的替代物，減少火腿中發(fā)色劑的用量。Nisin能有效控制肉制品中微生物的生長，尤其是抑制產生毒素的肉毒梭狀芽孢桿菌的活性，并且Nisin本身呈酸性，能降低周圍介質的pH值，因而能降低殘留的亞硝酸鹽含量，減少亞硝胺的形成。
在加工過程中，過分的熱處理會明顯改變肉制品的質地及外觀，加入Nisin后僅需45%的熱處理即可延長其貯存期。在傳統(tǒng)的香腸生產中，普遍使用亞硝酸鹽等發(fā)色劑進行發(fā)色并抑制肉毒梭狀芽孢桿菌的生長，隨后亞硝酸鹽與肉毒素反應產生腌制紅色和腌制風味。但亞硝酸鹽與體內的胺類物質作用會生成一種致癌物質——亞硝胺化合物。此外，在豬肉絲等肉干制品的生產中，采用乳酸鏈球菌素代替常用的山梨酸鉀進行試驗，其抑菌效果明顯。
另外，研究人員為了適當地延長烤肉的貨架期，考慮在烤肉中添加適量的Nisin，并進行了大量試驗。從實驗來看，在烤肉中添加適量的Nisin對抑制細菌生長繁殖、延長產品的保質期確實起到了一定作用。
研究表明，Nisin添加在牛肉冷卻肉中，可用于牛肉的保鮮。因為Nisin與食品常用保鮮劑丙酸鈣間無交互作用，與乳酸鈉具有協(xié)同作用，與山梨酸鉀具有拮抗作用。
有研究人員為了延長扒雞的貨架期，將Nisin添加于扒雞生產中，這樣可以降低殺菌溫度，使扒雞的食用品質得到改善。另外，火腿切片在加工過程一般是先熟化后再切片包裝。為防止二次污染，研究人員在切片中添加Nisin，在無菌化包裝條件下，延長了火腿切片的保質期。
研究人員應用Nisin進行紅腸保鮮時發(fā)現，可有效降低細菌總數，在一定程度上能延長紅腸的保質期，但單獨使用效果不是很理想，最好能與其他辦法結合使用。有試驗表明，在冷藏條件下的真空包裝鮮羊肉中加入Nisin，能夠有效抑制鮮羊肉中細菌總數和pH值的上升，從而達到保鮮的目的，但同時發(fā)現，經Nisin處理的樣品存在液汁流失過多和口味偏酸等特點，有待進一步研究解決。
以上眾多應用表明，在肉制品加工過程中，添加Nisin都能有效延長產品的貨架期，但要想使產品獲得理想的保鮮效果，還必須與其他食品防腐劑進行科學合理的搭配。
在我國，對天然食品防腐劑的研究、開發(fā)雖比較晚，但從其發(fā)展來看，天然食品防腐劑取代化學合成防腐劑是一種趨勢。乳酸鏈球菌素作為一種天然、高效、安全、無毒副作用的食品防腐劑，應用前景將更加廣闊。研究認為，乳酸鏈球菌素在今后的研究方向是繼續(xù)加強Nisin與其他食品防腐劑、柵欄因子和現代技術的協(xié)同效應研究。
