據(jù)統(tǒng)計，全世界經(jīng)約有10％～20％的食品損失源于各種腐敗變質(zhì)。在食品工業(yè)中防腐劑是最重要的添加劑之一，食品防腐劑一般分為合成防腐劑和天然防腐劑。目前我國大量使用的還是苯甲酸及其鹽、山梨酸及其鹽、對羥基苯甲酸酯類等化學(xué)合成防腐劑。但經(jīng)長期的研究發(fā)現(xiàn)，一些合成防腐劑有誘癌性、致畸性和易引起食物中毒等問題。天然防腐劑具有抗菌性強、安全無毒、水溶性好、熱穩(wěn)定性好、作用范圍廣等合成防腐劑無法比擬的優(yōu)點。因此，近年來研究者把目光投向天然防腐劑的開發(fā)。經(jīng)多年精心研究，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾十種細菌素，已被鑒定的細菌素有Nisin、Lactacin、Lactocin、Helveticin、FerITienticin、Sakecin、Lacticin、Plantacin、Subiicin等，其中已被廣泛應(yīng)用的是Nisin，也稱尼生素。乳酸鏈球菌素又稱乳球菌肽或乳鏈菌肽，英文名為Nisin，是N型血清的某些乳酸鏈球菌在代謝過程中合成和分泌的具有很強殺菌作用的小肽。
早在1928年，美國Roger等人發(fā)現(xiàn)乳酸鏈球菌的代謝產(chǎn)物能抑制保加利亞乳桿菌，在其后的20多年里，許多科學(xué)家對其結(jié)構(gòu)、功能等進行了深入的研究。1989年聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO／WHO）、食品添加劑聯(lián)合國專家委員會對Nisin給予食品防腐劑的國際承認后，迄今為止，已有英、美、法等50多個國家和地區(qū)批準Nisin作為食品防腐劑，乳酸鏈球菌素（Nisin）作為一種安全的食品防腐劑在發(fā)達國家被應(yīng)用的歷史已達40余年，世界上有不少國家，如英國、法國、澳大利亞等對在食品中Nisin的添加量不做任何限制。1992年3月，我國衛(wèi)生部在批準實施的文件中也指出：“可以科學(xué)地認為，乳酸鏈球菌素作為食品保藏劑是安全的。
一、結(jié)構(gòu)和特性⒈結(jié)構(gòu)乳酸鏈球菌素（Nisin）的分子式為C143H228N42O37S7，由34個氨基酸殘基組成。隨著研究的深入，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)Nisin有6種類型，分別為A、B、C、D、E和Z，其中對NisinA和NisinZ的研究最活躍。
Nisin的一級結(jié)構(gòu)是由34個氨基酸組成的多肽，N末端為異亮氨酸，C端為賴氨酸，含兩種特殊氨基酸Dha和Dhb，有5個硫醚鍵形成的分子內(nèi)環(huán)，其中一個稱為羊毛硫氨酸，其他四個是β－甲基羊毛硫氨酸。相對分子質(zhì)量為3510，活性分子常為
二聚體或四聚體。NisinZ和NisinA僅在27位氨基酸殘基有差別，A為His，而Z為Asp。兩者的抗菌特性幾乎無差別。
2溶解度和穩(wěn)定性
Nisin的溶解度隨著pH值的下降而顯著增加，當(dāng)pH＝2．5時溶解度為12％，pH＝5．0時為4．0％，但當(dāng)pH為中性和堿性時Nisin則不溶解。
Nisin的穩(wěn)定性亦與溶液的pH值有關(guān)，當(dāng)把Nisin溶于pH＝2的鹽酸中，Nisin可經(jīng)115．6℃高壓滅菌而不失活；而在pH＝5時，滅菌后喪失40％的活性；當(dāng)pH＝6．8時喪失90％以上活性。但把Nisin加入食品后，由于受到牛奶等大分子的保護，穩(wěn)定性大大提高。Nisin的穩(wěn)定性與溫度亦有緊密關(guān)系，將添加250IU／gNisin的pH＝5．6～6．0、含水量54％～58％的巴氏滅菌精干酪貯藏于不同溫度中，30個星期后，20℃中的Nisin殘留量為90％左右，25℃中的
Nisin殘留量為55％，30℃下降到小于40％。有關(guān)研究資料表明，Nisin的穩(wěn)定性與防腐的底物、熱處理條件等因素有關(guān)。
二、乳酸鏈球菌肽的防腐機理
Nisin能抑制大部分G＋菌及其芽孢的生長和繁殖，如葡萄球菌屬、鏈球菌屬、梭狀芽孢桿菌屬和芽孢桿菌屬的細菌，特別是對金黃色葡萄球菌、溶血鏈球菌、肉毒桿菌作用明顯。另外，Nisin還可以和某些絡(luò)合劑（如EDTA或檸檬酸）等一起作用，可是只有部分G－菌對之敏感。從分子水平上
探尋Nisin的抑菌機理一直是研究的熱點，所持觀點不一，但Nisin吸附在生物的細胞質(zhì)膜上是殺菌的前提，這已為人們的共識，分歧在于Nisin如何進一步作用。
有的研究認為，Nisin可以抑制營養(yǎng)細胞的肽聚糖等物質(zhì)的生物合成，是細胞膜和磷脂化合物的合成受阻，導(dǎo)致細胞內(nèi)物質(zhì)外泄，細胞裂解；有的研究認為Nisin單體中的DHA（脫氫丙氨酸）和DHB（β－甲基脫氫丙氨酸）可以與敏感型細胞膜中的某些酶的巰基發(fā)生作用；有的研究認為，Nisin能消耗敏感細胞的質(zhì)子驅(qū)動力；還有的研究顯示，Nisin屬于“孔道形成蛋白”，導(dǎo)致K＋從胞漿中流出，ATP泄漏，胞外水分子進入，引起細胞自溶。也有人認為，Nisin對微生物的作用機理是Nisin對細胞膜的吸附，然后在細胞膜上形成孔洞。
Nisin是一個帶正電荷的陽離子分子，在缺乏陰離子膜磷脂的情況下，Nisin起陰離子選擇載體的作用；當(dāng)存在陰離子膜磷脂時，Nisin吸附在膜上，利用離子間相互作用，其分子的C末端和N末端對膜結(jié)構(gòu)產(chǎn)生作用形成穿膜“孔道”，從而引起胞內(nèi)物質(zhì)泄漏，導(dǎo)致細胞解體死亡。
最近研究表明，Nisin與EDTA聯(lián)合使用對沙門氏菌和革蘭氏陰性菌也有抑制作用。Nisin對營養(yǎng)細胞的作用點是細胞質(zhì)膜，它能抑制細胞壁中肽聚糖的生物合成，使細胞壁質(zhì)膜和磷脂化合物合成受阻，引起細胞內(nèi)含物和ATP外泄，使細胞裂解。有人認為Nisin具有潛在的
跨膜序列及高的偶極矩，能使膜產(chǎn)生孔道，同時使膜內(nèi)外電位差和梯度喪失，破壞細胞通過電子傳遞鏈產(chǎn)生能量的能力。
Nisin對芽孢的作用可能是殺死芽孢。據(jù)研究，Nisin的作用方式是殺菌。事實表明，當(dāng)殺菌過程完成后，混合物中的Nisin仍保持一定的活力。在通常情況下，由于芽孢具有強烈的對熱敏感性，這些殘留的Nisin能抑制芽孢的發(fā)芽。
微生物對抗菌肽會產(chǎn)生適應(yīng)性，最主要的原因可能是微生物的分泌蛋白酶。推測桿菌對Nisin的適應(yīng)至少部分是由于其分泌一種可降解Nisin的蛋白酶。最近的研究表明，適應(yīng)性產(chǎn)生原因可能是防止微生物吸收抗菌肽。此外，在與有膜活性抗菌肽的接觸中，細胞可能改變其膜組成，因為不同膜磷脂組成會導(dǎo)致抗菌肽和細胞膜的親和性不同，從而使微生物對藥物的敏感性發(fā)生變化。研究發(fā)現(xiàn)對Nisin有抗性的單核細胞增生的李斯特菌菌株ScottA，相對于Nisin敏感株有不同的膜磷脂組成，Nisin抗性菌株膜中兩性離子磷脂酰乙醇胺有顯著增加，而陰離子二磷酸甘油的質(zhì)量分數(shù)則降低。
對作用于細胞壁的抗菌物質(zhì)，微生物同樣也會產(chǎn)生一系列應(yīng)激反應(yīng)。
早在1928年，美國Roger等人發(fā)現(xiàn)乳酸鏈球菌的代謝產(chǎn)物能抑制保加利亞乳桿菌，在其后的20多年里，許多科學(xué)家對其結(jié)構(gòu)、功能等進行了深入的研究。1989年聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO／WHO）、食品添加劑聯(lián)合國專家委員會對Nisin給予食品防腐劑的國際承認后，迄今為止，已有英、美、法等50多個國家和地區(qū)批準Nisin作為食品防腐劑，乳酸鏈球菌素（Nisin）作為一種安全的食品防腐劑在發(fā)達國家被應(yīng)用的歷史已達40余年，世界上有不少國家，如英國、法國、澳大利亞等對在食品中Nisin的添加量不做任何限制。1992年3月，我國衛(wèi)生部在批準實施的文件中也指出：“可以科學(xué)地認為，乳酸鏈球菌素作為食品保藏劑是安全的。
一、結(jié)構(gòu)和特性⒈結(jié)構(gòu)乳酸鏈球菌素（Nisin）的分子式為C143H228N42O37S7，由34個氨基酸殘基組成。隨著研究的深入，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)Nisin有6種類型，分別為A、B、C、D、E和Z，其中對NisinA和NisinZ的研究最活躍。
Nisin的一級結(jié)構(gòu)是由34個氨基酸組成的多肽，N末端為異亮氨酸，C端為賴氨酸，含兩種特殊氨基酸Dha和Dhb，有5個硫醚鍵形成的分子內(nèi)環(huán)，其中一個稱為羊毛硫氨酸，其他四個是β－甲基羊毛硫氨酸。相對分子質(zhì)量為3510，活性分子常為
二聚體或四聚體。NisinZ和NisinA僅在27位氨基酸殘基有差別，A為His，而Z為Asp。兩者的抗菌特性幾乎無差別。
2溶解度和穩(wěn)定性
Nisin的溶解度隨著pH值的下降而顯著增加，當(dāng)pH＝2．5時溶解度為12％，pH＝5．0時為4．0％，但當(dāng)pH為中性和堿性時Nisin則不溶解。
Nisin的穩(wěn)定性亦與溶液的pH值有關(guān)，當(dāng)把Nisin溶于pH＝2的鹽酸中，Nisin可經(jīng)115．6℃高壓滅菌而不失活；而在pH＝5時，滅菌后喪失40％的活性；當(dāng)pH＝6．8時喪失90％以上活性。但把Nisin加入食品后，由于受到牛奶等大分子的保護，穩(wěn)定性大大提高。Nisin的穩(wěn)定性與溫度亦有緊密關(guān)系，將添加250IU／gNisin的pH＝5．6～6．0、含水量54％～58％的巴氏滅菌精干酪貯藏于不同溫度中，30個星期后，20℃中的Nisin殘留量為90％左右，25℃中的
Nisin殘留量為55％，30℃下降到小于40％。有關(guān)研究資料表明，Nisin的穩(wěn)定性與防腐的底物、熱處理條件等因素有關(guān)。
二、乳酸鏈球菌肽的防腐機理
Nisin能抑制大部分G＋菌及其芽孢的生長和繁殖，如葡萄球菌屬、鏈球菌屬、梭狀芽孢桿菌屬和芽孢桿菌屬的細菌，特別是對金黃色葡萄球菌、溶血鏈球菌、肉毒桿菌作用明顯。另外，Nisin還可以和某些絡(luò)合劑（如EDTA或檸檬酸）等一起作用，可是只有部分G－菌對之敏感。從分子水平上
探尋Nisin的抑菌機理一直是研究的熱點，所持觀點不一，但Nisin吸附在生物的細胞質(zhì)膜上是殺菌的前提，這已為人們的共識，分歧在于Nisin如何進一步作用。
有的研究認為，Nisin可以抑制營養(yǎng)細胞的肽聚糖等物質(zhì)的生物合成，是細胞膜和磷脂化合物的合成受阻，導(dǎo)致細胞內(nèi)物質(zhì)外泄，細胞裂解；有的研究認為Nisin單體中的DHA（脫氫丙氨酸）和DHB（β－甲基脫氫丙氨酸）可以與敏感型細胞膜中的某些酶的巰基發(fā)生作用；有的研究認為，Nisin能消耗敏感細胞的質(zhì)子驅(qū)動力；還有的研究顯示，Nisin屬于“孔道形成蛋白”，導(dǎo)致K＋從胞漿中流出，ATP泄漏，胞外水分子進入，引起細胞自溶。也有人認為，Nisin對微生物的作用機理是Nisin對細胞膜的吸附，然后在細胞膜上形成孔洞。
Nisin是一個帶正電荷的陽離子分子，在缺乏陰離子膜磷脂的情況下，Nisin起陰離子選擇載體的作用；當(dāng)存在陰離子膜磷脂時，Nisin吸附在膜上，利用離子間相互作用，其分子的C末端和N末端對膜結(jié)構(gòu)產(chǎn)生作用形成穿膜“孔道”，從而引起胞內(nèi)物質(zhì)泄漏，導(dǎo)致細胞解體死亡。
最近研究表明，Nisin與EDTA聯(lián)合使用對沙門氏菌和革蘭氏陰性菌也有抑制作用。Nisin對營養(yǎng)細胞的作用點是細胞質(zhì)膜，它能抑制細胞壁中肽聚糖的生物合成，使細胞壁質(zhì)膜和磷脂化合物合成受阻，引起細胞內(nèi)含物和ATP外泄，使細胞裂解。有人認為Nisin具有潛在的
跨膜序列及高的偶極矩，能使膜產(chǎn)生孔道，同時使膜內(nèi)外電位差和梯度喪失，破壞細胞通過電子傳遞鏈產(chǎn)生能量的能力。
Nisin對芽孢的作用可能是殺死芽孢。據(jù)研究，Nisin的作用方式是殺菌。事實表明，當(dāng)殺菌過程完成后，混合物中的Nisin仍保持一定的活力。在通常情況下，由于芽孢具有強烈的對熱敏感性，這些殘留的Nisin能抑制芽孢的發(fā)芽。
微生物對抗菌肽會產(chǎn)生適應(yīng)性，最主要的原因可能是微生物的分泌蛋白酶。推測桿菌對Nisin的適應(yīng)至少部分是由于其分泌一種可降解Nisin的蛋白酶。最近的研究表明，適應(yīng)性產(chǎn)生原因可能是防止微生物吸收抗菌肽。此外，在與有膜活性抗菌肽的接觸中，細胞可能改變其膜組成，因為不同膜磷脂組成會導(dǎo)致抗菌肽和細胞膜的親和性不同，從而使微生物對藥物的敏感性發(fā)生變化。研究發(fā)現(xiàn)對Nisin有抗性的單核細胞增生的李斯特菌菌株ScottA，相對于Nisin敏感株有不同的膜磷脂組成，Nisin抗性菌株膜中兩性離子磷脂酰乙醇胺有顯著增加，而陰離子二磷酸甘油的質(zhì)量分數(shù)則降低。
對作用于細胞壁的抗菌物質(zhì)，微生物同樣也會產(chǎn)生一系列應(yīng)激反應(yīng)。