肉制品因其营养丰富、风味独特而一直受到人们的喜爱，同时因其有较高的营养成分，为各种微生物的生长提供了一个适宜的场所，从而导致肉品容易腐败，货架期缩短。为了达到更长的货架期，有必要在肉制品中适当添加一些食品级的防腐保鲜剂。随着生物技术的不断发展，利用动植物或微生物的代谢产物等为原料，经提取、酶法转化或者发酵等技术生产的天然生物性食品防腐剂逐渐受到人们的重视，乳酸链球菌素（Nisin）就是其中的一种。它是一种可作为防腐剂应用于食品的细菌素。据了解，目前，已有包括美国、英国及我国在内的50多个国家和地区，将乳酸链球菌素作为一种天然食品防腐剂加以应用。
乳酸链球菌素是什么
乳酸链球菌素也称乳链菌肽或尼生素，是从乳酸乳球菌乳酸亚种一些菌株产生的一种细菌素，首次发现于1928年。Nisin为白或略带黄色的结晶粉末或颗粒，其相对分子质量为3510，活性形式常是二聚体或四聚体，它是由34个氨基酸残基组成的多肽，该多肽由羊毛硫氨酸、β-甲基羊毛硫氨酸、脱氢丙氨酸及β-甲基脱氢丙氨酸等不常见的氨基酸组成。到目前为止， Nisin的种类共有A/B/C/D/E和Z六种，对NisinA和NisinZ研究较多，二者的区别仅在于A的第27位氨基酸为组氨酸，而Z的第27位氨基酸为天冬氨酸，其抗菌特性几乎无差别。
乳酸链球菌素有哪些特性
溶解性 Nisin是一种白色或灰白色的固体粉末，使用时需溶于水或液体中。它的溶解度主要取决于溶液pH值，在水中的溶解度随pH下降而升高,即pH在5.0时溶解度为4克/100毫升，pH在2.5时溶解度为12克/100毫升，pH等于或大于7.0时溶解度约为0，几乎不溶解，产品中由于含有乳蛋白，其水溶液呈轻微的混浊。所以在应用时，一般先用盐酸溶解后再加入到食品中。
稳定性 Nisin的稳定性主要取决于温度、pH值、基质等因素，在酸性条件下呈现最大的稳定性，热稳定性随着pH的增加而减弱。当Nisin溶于pH=3的稀盐酸中，经121℃、15分钟高压灭菌，仍能保持100%的活性。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；在pH等于5.0时，灭菌后丧失40%活力；pH等于6.8时，灭菌后丧失90%活力。但在乳酸链球菌素加入食品后，由于受到牛奶、肉汤等中的蛋白质大分子的保护，其稳定性将会大大提高。
乳酸链球菌素有什么优势
高效抑菌 Nisin不抑制革兰氏阴性菌、酵母和霉菌，专抑制革兰氏阳性菌，特别是细菌芽孢。如对金黄色葡萄球菌、溶血链球菌、肉毒梭菌、嗜热脂肪芽孢杆菌以及利斯特氏菌等多种腐败菌和食物病原菌有强烈的抑制作用。只要在食品中添加Nisin就可对革兰氏阳性菌具有强烈的抗菌活性。它与其他防腐剂联合使用能增强其抑菌作用，获得较宽的抑菌谱，如乳酸和Nisin合用能抑制肉中的金黄色葡萄球菌和沙门氏菌。Nisin和螯合剂合用时能有效地减少革兰氏阴性菌的数量，如Nisin与柠檬酸盐、磷酸盐合用也能提高其对革兰氏阴性菌的抑菌效果。
安全性高 Nisin是乳中存在的一种天然成分，千百年来被人们食用未见毒性问题，其生产菌种从奶中分离，采用发酵方法获得产物，物理方法提取，没有化学反应过程。乳酸链球菌素对蛋白酶特别敏感，进入人体后可被消化道α-胰凝聚蛋白酶降解为多种氨基酸，可吸收，无残留，不产生抗药性，不影响人体益生菌，与其他抗生素不产生交叉抗性。
乳酸链球菌素如何抑菌
目前对Nisin的抑菌机理尚不完全清楚，人们普遍认为，Nisin的作用机理类似于阳离子表面活性剂，影响细菌胞膜以及抑制革兰氏阳性菌胞壁的形成。孔洞机制和共价修饰机制学说是解释Nisin抑菌机理的两种重要学说。
孔洞机制学说认为，Nisin的抑菌作用分两步完成。第一步是乳酸菌素吸附于敏感细胞表面上。Nisin是一个疏水、带正电荷的小肽，它作用于革兰氏阳性菌细胞壁上带负电荷的阴离子如磷壁酸、糖醛酸、酸性多糖、磷脂。第二步是与细胞膜结合形成管状结构，引起细胞膜的渗漏，导致小分子量的细胞成分如氢离子、钾离子、氨基酸、核苷酸（ATP/ADP）等物质迅速流出，引起膜内外能差的消失，并对DNA、RNA蛋白质和多糖等物质的生物合成产生抑制作用，从而起到抑菌的作用。
共价修饰机制学说认为Nisin的活性位点（脱水丙氨酸和脱水丁氨酸）与靶细胞膜的-SH键发生反应，从而改变细胞膜的性质，导致靶细胞的死亡。
乳酸链球菌素在肉制品中的应用
在国外，Nisin很早就已应用于肉制品中，同时广泛应用于肉类、鱼类的防腐保鲜。据研究，在不影响香肠、火腿色泽和防腐效果的情况下加入乳酸链球菌素，可使亚硝酸盐含量明显降低。在鱼类防腐方面，乳酸链球菌素还具有延迟熏制鱼中存在的肉毒梭菌芽孢毒素形成的作用。研究人员发现亚硝酸盐同乳酸链球菌素结合使用具有协同作用，Nisin可作为一种有效的替代物，减少火腿中发色剂的用量。Nisin能有效控制肉制品中微生物的生长，尤其是抑制产生毒素的肉毒梭状芽孢杆菌的活性，并且Nisin本身呈酸性，能降低周围介质的pH值，因而能降低残留的亚硝酸盐含量，减少亚硝胺的形成。
在加工过程中，过分的热处理会明显改变肉制品的质地及外观，加入Nisin后仅需45%的热处理即可延长其贮存期。在传统的香肠生产中，普遍使用亚硝酸盐等发色剂进行发色并抑制肉毒梭状芽孢杆菌的生长，随后亚硝酸盐与肉毒素反应产生腌制红色和腌制风味。但亚硝酸盐与体内的胺类物质作用会生成一种致癌物质——亚硝胺化合物。此外，在猪肉丝等肉干制品的生产中，采用乳酸链球菌素代替常用的山梨酸钾进行试验，其抑菌效果明显。
另外，研究人员为了适当地延长烤肉的货架期，考虑在烤肉中添加适量的Nisin，并进行了大量试验。从实验来看，在烤肉中添加适量的Nisin对抑制细菌生长繁殖、延长产品的保质期确实起到了一定作用。
研究表明，Nisin添加在牛肉冷却肉中，可用于牛肉的保鲜。因为Nisin与食品常用保鲜剂丙酸钙间无交互作用，与乳酸钠具有协同作用，与山梨酸钾具有拮抗作用。
有研究人员为了延长扒鸡的货架期，将Nisin添加于扒鸡生产中，这样可以降低杀菌温度，使扒鸡的食用品质得到改善。另外，火腿切片在加工过程一般是先熟化后再切片包装。为防止二次污染，研究人员在切片中添加Nisin，在无菌化包装条件下，延长了火腿切片的保质期。
研究人员应用Nisin进行红肠保鲜时发现，可有效降低细菌总数，在一定程度上能延长红肠的保质期，但单独使用效果不是很理想，最好能与其他办法结合使用。有试验表明，在冷藏条件下的真空包装鲜羊肉中加入Nisin，能够有效抑制鲜羊肉中细菌总数和pH值的上升，从而达到保鲜的目的，但同时发现，经Nisin处理的样品存在液汁流失过多和口味偏酸等特点，有待进一步研究解决。
以上众多应用表明，在肉制品加工过程中，添加Nisin都能有效延长产品的货架期，但要想使产品获得理想的保鲜效果，还必须与其他食品防腐剂进行科学合理的搭配。
在我国，对天然食品防腐剂的研究、开发虽比较晚，但从其发展来看，天然食品防腐剂取代化学合成防腐剂是一种趋势。乳酸链球菌素作为一种天然、高效、安全、无毒副作用的食品防腐剂，应用前景将更加广阔。研究认为，乳酸链球菌素在今后的研究方向是继续加强Nisin与其他食品防腐剂、栅栏因子和现代技术的协同效应研究。
