Anvendelsen af ​​Nisin i fødevaretilsætningsstoffer

Nisin, også kendt som lactochainin eller nisaplin, er en polypeptidforbindelse ekstraheret fra fermenteringsprodukterne fra mælkesyrestreptokokker (Streptococcus lactis). Det er i øjeblikket det eneste bakteriocin, der er godkendt til brug som fødevarekonserveringsmiddel. Nisins unikke egenskaber og brede spektrum af antibakteriel aktivitet har gjort det til en vigtig tilføjelse til fødevareindustrien, hvilket sikrer fødevaresikkerhed og forlænger holdbarheden. Denne artikel dykker ned i anvendelsen af ​​nisin i fødevaretilsætningsstoffer, udforsker dens egenskaber, antibakterielle mekanismer og forskellige anvendelser i forskellige fødevarekategorier.

Karakteristika og antibakteriel mekanisme af Nisin

Nisin er et naturligt fødevarekonserveringsmiddel med høj aktivitet, ikke-toksicitet, sikkerhed og ingen bivirkninger. Efter indtagelse hydrolyseres det hurtigt til aminosyrer under de fysiologiske pH-forhold og -chymotrypsin-virkning i den menneskelige krop. Denne proces ændrer ikke den normale flora i den menneskelige tarmkanal eller forårsager problemer med antibiotikaresistens, og den udviser heller ikke krydsresistens med andre antibiotika.

Den antibakterielle mekanisme af nisin involverer primært at forstyrre cellemembranen af ​​følsomme gram-positive bakterier. Tidlig forskning viste, at efter nisin virker på vegetative celler, lækker cellulære stoffer hurtigt ud, inklusive ATP og andre ioner, ledsaget af et fuldstændigt tab af membranpotentiale. Hvis cellemembranen er alvorligt påvirket, kan fuldstændig cellelyse forekomme. Gram-negative bakterier er resistente over for nisin, men behandlinger eller reagenser, der øger cellevæggen permeabilitet, kan i høj grad øge deres følsomhed over for nisin.

Historien om Nisins anvendelse i fødevarekonservering

Brugen af ​​nisin til konservering af fødevarer har en lang historie. I 1928 bemærkede Rogers, at metabolitterne af mælkesyrestreptokokker kunne hæmme væksten af ​​andre mælkesyrebakterier. I 1951, Hirsch et al. med succes brugt nisin til at hæmme ødelæggelsen af ​​ost forårsaget af clostridium-gas-producerende bakterier og derved forbedre ostens kvalitet. I 1953 solgte de britiske virksomheder Aplin og Barrett først dette nye konserveringsmiddel som et kommercielt produkt.

I 1969 godkendte Joint Expert Committee on Food Additives (JECFA) under FN's Fødevare- og Landbrugsorganisation (FAO) og Verdenssundhedsorganisationen (WHO) nisin som et fødevarekonserveringsmiddel til brug i fødevareindustrien. I 1988 godkendte US Food and Drug Administration (FDA) også formelt brugen af ​​nisin i fødevarer. Siden da er nisin blevet meget brugt i forskellige lande rundt om i verden.

Anvendelser af Nisin i forskellige fødevarekategorier

Kødprodukter

 

Nisin er effektivt til at hæmme mange gram-positive bakterier, der forårsager fødevarefordærvelse, såsom Lactobacillus, Leuconostoc, Micrococcus, Staphylococcus, Listeria og Streptococcus. Det har en særlig stærk hæmmende effekt på sporer, såsom Bacillus og Clostridium. For eksempel kan tilsætning af 0.03-0.05g/kg nisin til frisk mælk hæmme spiringen og reproduktionen af ​​Bacillus- og Clostridium-sporer.

I kødprodukter som stegt kød, skinke, sandwich, pølser og Frankfurt-pølser kan nisin hæmme de fleste gram-positive bakterier uden at påvirke produktets farve, aroma og smag. Det kan også reducere brugen af ​​nitrat eller nitrit og forbedre produktkvaliteten og holdbarheden.

Mejeriprodukter

 

Nisin er meget udbredt i mejeriprodukter, herunder yoghurt, mælkedrikke, flydende æg og ægprodukter. Tilsætning af 0,05 g/kg nisin til yoghurt med en pH-værdi på ca. 4 kan forlænge produktets holdbarhed fra 6 dage ved stuetemperatur til mere end en måned efter sterilisering ved 90 grader i 20 minutter.

I dåsemælk, der er udsat for sterilisering ved ultrahøj temperatur og aseptisk påfyldning, kan tilsætning af 0.05 g/kg nisin reducere produktfordærvningsraten fra 0,04 %.

Konserves

 

Konserves er ofte forurenet med meget varmebestandige bakteriesporer, såsom termofile baciller og termosaccharolytiske clostridium. Disse sporer kan vokse under passende forhold, hvilket forårsager gas- og syreproduktion, hvilket fører til fordærv. Tilsætning af 0,1 g/kg nisin til konserves kan tillade, at produkterne opbevares under varme forhold i op til 2 år, hvilket reducerer varmebehandlingsintensiteten til det halve, sparer energi og opretholder næringsværdien, udseendet, smagen , farve og kvalitet af dåsemaderne.

Fisk og skaldyrsprodukter

 

Fisk og skaldyrsprodukter som fisk og rejer er tilbøjelige til at blive fordærvet og forurenet med bakterier som Listeria og Clostridium botulinum på grund af deres høje fugtindhold og kolde forbrugsvaner. Tilføjelse af 0.1-0.15g/kg nisin kan hæmme væksten og reproduktionen af ​​fordærvede bakterier, hvilket forlænger produkternes friskhed og holdbarhed.

Bagværk og convenience fødevarer

 

Nisin kan også bruges i bagværk, færdigretter og krydderier. Det kan erstatte eller delvist erstatte kemiske konserveringsmidler og farvestoffer (såsom nitrit) for at opfylde behovene for at producere helsekost og grønne fødevarer.

Drikkevarer og frugtjuice

 

Nisin kan tilsættes drikkevarer og frugtjuice for at forlænge deres holdbarhed. For eksempel kan tilsætning af en vis mængde nisin til drikkevarer hæmme væksten af ​​mikroorganismer og opretholde klarheden og smagen af ​​drikkevarerne.

Sikkerhed og toksicitet af Nisin

Nisins sikkerhed som fødevaretilsætningsstof er blevet grundigt undersøgt og verificeret gennem årtier.

For det første er Nisin sammensat af 34 aminosyrerester og har en molekylvægt på cirka 3500 Da. Det er meget udbredt i fødevareindustrien på grund af dets evne til at hæmme de fleste gram-positive bakterier og sporer af Bacillus-arter. Det er vigtigt, at Nisin efter indtagelse hurtigt hydrolyseres til aminosyrer under de fysiologiske pH-forhold i den menneskelige krop og virkningen af ​​-chymotrypsin uden at ændre den normale flora i den menneskelige tarmkanal eller forårsage problemer med antibiotikaresistens.

For det andet er Nisin blevet anerkendt som et sikkert fødevarekonserveringsmiddel af forskellige internationale organisationer. Den Joint Expert Committee on Food Additives (JECFA) under De Forenede Nationers Fødevare- og Landbrugsorganisation (FAO) og Verdenssundhedsorganisationen (WHO) bekræftede dets sikkerhed i 1969. Den amerikanske fødevare- og lægemiddeladministration (FDA) godkendte også brugen heraf. i fødevarer i 1988. Kinas sundhedsministerium godkendte på samme måde dets brug som et fødevarekonserveringsmiddel i 1992.

Ydermere har omfattende toksikologiske undersøgelser vist, at Nisin er ugiftigt og ikke har nogen skadelige virkninger på den menneskelige krop. Det er let fordøjet og absorberes af den menneskelige krop og akkumuleres ikke i væv eller forårsager skade på kroppen. De letale dosis 50 % (LD50) værdier for rotter er relativt høje, hvilket indikerer lav toksicitet.

Konklusion

Sammenfattende har nisin, som et naturligt fødevarekonserveringsmiddel, brede anvendelsesmuligheder i fødevareindustrien på grund af dets høje antibakterielle aktivitet, ikke-toksicitet, sikkerhed og ingen bivirkninger. Det kan effektivt hæmme væksten og reproduktionen af ​​fordærvelsesbakterier, forlænge fødevarens holdbarhed og opretholde fødevarernes kvalitet og sikkerhed. Med de fortsatte fremskridt inden for ekstraktionsteknologi og den stigende efterspørgsel efter fødevaresikkerhed, vil anvendelsen af ​​nisin i fødevareindustrien blive mere udbredt og dybdegående.