乳酸鏈菌素概述
乳鏈菌素是一種天然、無毒的食品防腐劑受到世界許多國家的普遍重視。它是食品級乳酸菌--乳酸乳球菌乳酸亞種（Lactococcus lactis ）在受控條件下經發酵產生的一種細菌多肽，對革蘭氏陽性菌具有較強的抑制作用，對酵母菌、黴菌等真菌沒有作用。
1969年，FAO/WHO聯合食品添加劑專家委員會對乳酸鏈菌素的安全性進行了評估，並確定食品的使用範圍、使用量、使用方法，編號為：234。目前世界上超過50個國家允許作為食品防腐劑使用。我國與1998年批准行業標準（QB2394-1998）。
使用範圍及使用量：
1 GB 2760-90:罐裝、植物蛋白飲料 0.2g/kg; 乳製品、肉製品0.5g/kg
2 FAO/WHO, 1984: 乾酪、乾酪製劑12.5mg/kg.
3 FDA §184.1（b）（1）：乾酪及含水果、蔬菜、肉類的巴氏滅菌乾酪塗抹食品
- EEC 准用於乾酪、罐頭食品、包裝奶油
在澳大利亞和新西蘭，它被允許使用在乳酪（調味、攪拌和發酵乳酪）的生產中，最大用量為10mg/kg。在烘焙食品中的最大用量為250mg/kg。在乳酪、乳酪製品、含油量小於80%的乳化油、pH4.5的番茄、啤酒及其相關產品、蛋製品、乳製品、的餐後甜點、醬油、奶油、蛋黃醬、沙拉、調味品中普遍使用。
乳鏈菌素作為食品防腐劑具有以下優勢：1、無毒，由乳酸鏈球菌經發酵和多不提取工藝生產。2、沒有應用於臨床治療，沒有發現細菌產生抗性。3、能很快的被消化吸收。乳酸鏈球菌素與食品用食鹽和可溶性蛋白質混合，商品名：NISINPro。包括大約2.5%的乳鏈菌素。這個產品規格為每克一百萬個國際單位。在這篇文章中，乳鏈菌素的所有水準被表示成純的乳鏈菌素mg/kg或mg/L。含量檢驗方法採用抑菌圈的方式。檢測菌為藤黃微球菌（Micrococcus lactis）。
乳酸鏈球菌素的抑菌原理：
乳鏈菌素的作用效果由它的濃度所決定。因此在食物中存在的細菌越多，則需要的乳鏈菌素就越多。乳鏈菌素與細胞壁上的脂質體II形成一個複雜體。然後乳鏈菌素--脂質Ⅱ聯合體插入細胞膜構成細胞膜的小孔，並且使細胞內物質外泄，從而導致細菌死亡或受抑制。
乳酸鏈球菌素對革蘭氏陰性菌沒有作用的原因是乳酸鏈球菌素穿透革蘭氏陰性菌的細胞壁比穿透革蘭氏陽性菌更困難。但是其它的一些處理方式，如：鼇合劑、滲透壓、加熱、冷凍等，會使乳酸鏈球菌素對革蘭氏陽性菌的作用加強。雖然在緩衝體系中鼇合劑表現出一定的優勢，但在食品體系中主要歸功於鼇合劑於食品中二價金屬離子的交互作用。乳鏈菌素對孢子的抑制作用遠不像人們認為的那樣。乳酸鏈球菌素主要是殺死萌發時的孢子，對靜息狀態的孢子無致死作用。越多地孢子被熱破壞了，它們就越易受到乳鏈菌素的影響。並且乳鏈菌素看來可以綁住在孢子表面的巰基集團。
穩定性和溶解性
NisnPro相當的穩定在溫度低於25度、避光條件下存儲兩年活性不會降低。乳鏈菌素在酸性環境下溶解度增加，當pH升高溶解度降低。乳鏈菌素的溶液在pH值3.0-3.5範圍內非常穩定，（121℃高溫滅菌15min失活15%）。pH值低於或高於這個範圍，活性會非常顯著的降低(在pH為1或7時，採用同樣方法處理活性喪失﹥90%)。在巴斯德滅菌溫度條件下活性的喪失可以忽略（在pH5.6-5.8條件下製作乾酪產品標準工藝過程中活性喪失20%）。加熱過程中食品中的其他成分與緩衝體系一樣在也能夠保護乳鏈菌素。
乳鏈菌素在食品存貯中穩定性由以下三種因素決定：溫度、時間和pH值。溫度越低活性保持越好。例如:用巴氏滅菌法處理的融化乾酪產品（pH 5.6-5.8,溫度85-105℃,時間5-10min）生產工藝過程中活性喪失20-30%。乳鏈菌素在存儲30個星期，當溫度為20℃時，保持大約80%的活性，25℃時為60%，30℃時為40%。因此，如果在較高溫度環境下使用，要添加較高濃度的乳鏈菌素。
在冷凍食品中，蛋白水解酶影響乳鏈菌素的穩定性。在食品添加劑中，二氧化鈦和偏亞硫酸氫鈉也能夠對乳鏈菌素的穩定性起反作用。
在表一中，概括了乳鏈菌素使用中食品主要的分類，在這些產品中一些典型的變質或致病菌能夠被乳鏈菌素所控制。
乳酪產品
乳酪產品應用的範圍非常廣，包括塊狀乾酪（含水量為44-46%）、切片乾酪（含水量46-50%）、塗抹乳酪（含水量52-60%），浸蘸調味乳酪（含水量56-65%）。所有的產品製作過程都需要加熱，並且都含有乳化鹽。乳酪產品為人們提供低脂肪和低食鹽食品，包含多種香味添加劑，比如植物性香料、魚肉、貝肉和其他肉類，原料中細菌的數量、溶化的方式、貨架期的要求等因素都對乳酪產品的微生物穩定性產生影響，因此需要性質穩定的乳鏈菌素。
生產這些產品所需要的原料是未加工的乳酪、黃油、脫脂奶粉、乳清粉、磷酸鹽或檸檬酸鹽和水。厭氧梭狀瑤胞桿菌的芽孢經常存在這些成份中，特別是乾酪中，在加熱85-105℃，6-10min的工藝條件下仍能夠生存。高pH值（5.6-6.0）、高含水量和低氧條件（厭氧條件）導致芽孢發芽和生長。梭菌屬種經常會使乾酪變質，這些梭狀芽胞菌屬種包括C.sporogenes、C.butyricum 和C.tyrobutyricum .將多種芽胞接種在乳酪產品上，大約每克接200個孢子。在溫度37℃條件下培養，濃度為6.25mg/kg的乳鏈菌素能夠防止變質。濃度為2.5mg/kg乳的鏈菌肽會部分變質，同時作為對照組不加乳鏈菌素的樣品很容易變質。
在乳酪產品中的C.butyricum的生長和細菌毒素的產生，特別是傳播會產生嚴重的後果。在乳酪中接種的C.butyricum A、B孢子，然後加入12.5mg/kg的乳鏈菌素，可有效抑制細菌的生長延長細菌毒素產生的時間。在乾酪產品中能夠引起變質的好氧菌也能夠被5-20mg/kg濃度的乳鏈菌素所抑制。
其它巴氏滅菌法處理的乳製品
其它巴氏滅菌法處理的乳製品如日常的餐後甜點、乳酪、凝結的奶油等，為了保持這些產品的品質在採用巴氏滅菌時微生物包子不能全部殺滅，需要使用乳鏈菌素以防止變質。巧克力乳製品餐後甜點加入濃度為3.75mg/kg乳鏈菌素，在7℃條件下儲存，貨架期增加了20天。同時在乳酪餐後甜點內，加入相同濃度的乳鏈菌素，在溫度為12℃時儲存使貨架期增加了30天。
有些國家允許將乳鏈菌素作為添加劑使用在巴氏滅菌法處理的牛奶中。在英國reading大學的實驗中，在72℃，15s巴氏滅菌或者115℃，2s巴氏滅菌之前加入濃度為1mg/L的乳鏈菌素，在10℃條件下儲存，對延長牛奶的貨架期發揮了重要作用。
天然乾酪
乳鏈菌素首先的應用是防止半硬的成熟乾酪的漏氣問題。如在豪達乾酪和瑞士乾酪（Emmenthal and Gouda ）中抑制C.butyricum和C.tyrobutyricum的生長。雖然得到了預期的結果，但是發酵液培養物受抑制，推遲了成熟時間。採用基因重組技術生產NISIN產品，或者採用抗NISIN的起始培養基以獲得期望品質的乳酪產品已經具備條件能。在製作乾酪時，加入足夠的乳鏈菌素能夠抑制梭菌屬，金黃葡萄球菌和李斯特氏菌的生長。
優酪乳
乳鏈菌素加入攪拌攪拌性優酪乳生產過程的最後工序，（發酵液培養菌為：乳酸菌亞種、嗜熱鏈球菌系、保加利亞菌）能夠抑制繼續發酵，從而防止產品過度酸化，延長貨架期，並且保持優酪乳的口味和阻止了脫水收縮。典型的添加濃度為0.5-1.25mg/kg。
蛋製品
將巴氏滅菌的液體蛋製品（完整的蛋、蛋黃或蛋白）和精加工的蛋製品（例如煎蛋、炒蛋、薄烤餅）經熱處理以殺死沙門氏菌屬。例如在英國，液體蛋必須受2.5min，溫度64.4℃巴氏殺菌處理。但是這種熱處理對殺死細菌的芽孢和非常耐熱的無芽孢的革蘭氏陽性菌像Enterococcus faecali是無效的。濃度為2.5-5mg/L的乳鏈菌素，能起到有效的增加貨架期，並且能夠抑制引起食品中毒的細菌如蠟狀芽孢桿菌和李斯特氏菌的生長。
巴氏滅菌的湯
在湯類製品中，近年來的趨勢是生產新鮮的巴氏滅菌的產品，然後冷凍保存。抗熱的芽孢桿菌屬的孢子經巴氏滅菌後仍能夠生存。濃度為2.5-5.0mg/kg的乳鏈菌素在延長存貯期中能夠有效的抑制或延緩腐敗菌芽孢桿菌屬的產物。
面製品
在英國、澳大利亞和新西蘭，烤餅是非常大眾化的麵食。它是用麵粉、牛奶雞蛋和酵母或酥鬆劑或兩者都加，調成糊狀，放入盤中熱加工成一定的外形，吃前需要烤。烤餅是非酸性（pH6），高含水量(48-54%)和高水分活度（0.95-0.97）食品，在常溫下出售，貨架期為5天。有很大數量的食品導致人中毒。由於在烤餅中的蠟狀芽孢桿菌的生長，特別是在澳大拉西亞，用來製作烤餅的麵粉總是含有少量的蠟狀芽孢桿菌的孢子，這些孢子在熱的烹調過程中，不能夠被殺死。在常溫下，產品的貨架期為3-5天內。蠟狀芽孢桿菌能夠從很低的濃度增加到大於1015cfu/g——足夠多的細菌能引起食物中毒。濃度為大於3.75mg/kg的乳鏈菌素添加劑混合在牛奶雞蛋麵糊中，能夠抑制蠟狀芽孢桿菌的生長。在澳大利亞和新西蘭乳鏈菌素已經被正式批准使用。
罐裝食品
乳鏈菌素使用在灌裝食品中，主要是抑制由嗜熱菌引起的變質。在大部分國家的低酸罐頭食品（pH>4.5）將強制接受F0=3的最低熱處理，以保證殺死肉毒梭狀菌的孢子。低酸食品在F0≥3加工，易受未死的抗熱的嗜熱菌種嗜熱脂肪芽孢桿菌（引起產酸不產氣的腐敗）和熱解糖梭菌孢子（引起脹罐）的影響，引起食品腐敗。乳鏈菌素添加劑能夠延長常溫下保存灌裝蔬菜的貯存期，抑制這些嗜熱微生物的孢子長出，並且能夠減少F0=3的最低熱處理而不增加嗜熱腐敗的風險。乳鏈菌素在低酸罐裝蔬菜中的使用濃度為2.5-5.0mg/kg，罐裝食品經高溫處理後，殘留的乳鏈菌素濃度降低2%。 但是事實上具有抗熱性的嗜熱孢子對乳鏈菌素高度敏感，並且加熱提高了它們的敏感性。意味著殘留的濃度非常低的乳鏈菌素，在應用中仍然有效。檸檬酸鹽的前酸化使加工後蔬菜的pH影響最小，因此可以提高乳鏈菌素的抑菌能力。
使用的例子如：豌豆、胡蘿蔔、胡椒、馬鈴薯、蘑菇、秋葵、小型甜玉米和蘆筍。乳鏈菌素也被使用在奶制布丁罐頭上，罐頭中包含粗小麥粉和木薯粉。
高酸食品罐頭（pH<4.5）的腐敗菌對非致病的腐敗菌的抑制是有限的，像巴氏芽孢梭菌，軟化芽孢桿菌和凝結芽孢桿菌。乳鏈菌素在高酸番茄製品中的使用濃度為1.25-2.5mg/kg.
肉製品：
在薰制好的肉中由於亞硝酸鹽含量很高，因此在研究中使用少量乳鏈菌素代替亞硝酸鹽。只有高濃度的乳鏈菌素對肉毒梭狀芽孢桿菌能起到很好的控制作用。在實驗前需要證明在真空包裝的烹調早餐型香腸中乳酸菌能夠引起變質。將濃度為1.25-6.25mg/kg的乳鏈菌素混合到或將濃度為5.0-25.0mg/L乳鏈菌素溶液蘸塗在烹調香腸的表面，在6-12℃條件下儲存可增加貨架期。乳鏈菌素在低脂肪的香腸中對乳酸菌具有較好的抑制作用，這種應用在美國得到正式的認可。
海產食品
在真空包裝或改進的氣體包裝海產食品，存在潛在的危險——波特淋菌中毒。在英國Torry研究所對乳鏈菌素的應用進行研究。將乳鏈菌素噴在鱈魚片、鯡魚和薰制鯖魚上，並接種肉毒梭狀芽孢桿菌E型孢子，在10和26℃條件下貯存，結果發現毒素產物產生明顯的延遲。在薰制魚中存在另外一個問題是病原體李斯特氏菌的生長，特別是在新鮮的和略微醃製品中。乳鏈菌素在薰制鮭魚中是一種有效的防腐劑，特別是當使用二氧化碳氣體包裝時。
乳鏈菌素使用濃度為25mg/kg時，降低熱處理，不會引起龍蝦肉產品變質，達到了殺死李斯特氏菌的效果。比用加熱或單純用乳鏈菌素的效果好。用乳鏈菌素洗滌的螃蟹肉可以降低李斯特氏菌生長的量。
沙拉調味品
降低酸度可以改良沙拉調味品的口感，但把pH由3.8升高到4.2沙拉調味品易在乳酸菌的作用下引起變質。濃度為2.5-5.0mg/L的乳鏈菌素能成功的抑制乳酸菌的生長。
酒精飲料
耐酸的乳酸菌、微球菌（Lactobacillus, Pediococcus）和乳桿菌（Leuconostoc）能夠導致啤酒和葡萄酒變質。濃度為0.25-2.5mg/L的乳鏈菌素能夠有效的抑制這種變質。酵母菌不受乳鏈菌素的影響，因此這種防腐劑能在發酵中直接添加。在發酵液中加入乳鏈菌素能夠抑制或控制染菌，並且也能夠增加未經高溫消毒和散裝啤酒的貨架期。而且，濃度為25.0-37.8mg/kg的乳鏈菌素能夠作為一種選擇的酸性洗滌劑使用在酒花酵母的洗滌中，用來控制乳酸菌。
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