Mécanisme d'action et sécurité de l'additif alimentaire streptococcine lactique

2024-04-26

Mécanisme d'action et sécurité de l'additif alimentaire streptococcine lactique

Streptococcine lactisine, également connu sous le nom de peptide de nisine, est un peptide antimicrobien biologique naturel produit par la fermentation de Streptococcus lactis naturellement présent dans le lait et le fromage, qui a un effet antibactérien à large spectre et peut inhiber efficacement la croissance et la reproduction de la plupart des bactéries à Gram positif et leurs spores. En particulier, il a un effet inhibiteur évident sur les bactéries courantes telles que Staphylococcus aureus, Streptococcus haemolyticus et Clostridium botulinum, et peut jouer un rôle dans la conservation et la conservation de nombreux aliments. De plus, la streptococcine lactique présente une bonne stabilité, une bonne résistance à la chaleur et aux acides, et a de bonnes perspectives d'application dans l'industrie alimentaire.

Streptococcus lactis est un conservateur alimentaire et un agent antibactérien biologique, sûr et naturel de renommée mondiale, principalement utilisé pour la conservation et la conservation du lait et des produits laitiers, de la viande et des produits carnés. La découverte de la streptococcine lactique remonte aux années 20 du siècle dernier, et en 1928, par des chercheurs américains comme LA. Rogers a été le premier à signaler que les métabolites de Streptococcus lactis peuvent inhiber la croissance d'autres bactéries lactiques. En 1947, ATR Mattick et al. a découvert que certains streptocoques d'acide lactique du groupe sérologique N peuvent produire des substances bactériostatiques protéiques et a préparé cette substance polypeptidique à partir du bouillon de fermentation de streptocoques d'acide lactique.

Poudre de streptococcine d'acide lactique blanche

La nisine est un produit naturel de Streptococcus lactis et des études de toxicité de Streptococcus lactis en excès par rapport aux applications alimentaires ont montré qu'elle n'est pas toxique. Parce qu'il est particulièrement sensible aux enzymes protéolytiques (α-trypsine), il est rapidement hydrolysé en acides aminés par les enzymes protéolytiques dans le tube digestif après consommation. En 1953, Nisaplin, un lot de produits commerciaux à base de streptococcine lactis, a été lancé au Royaume-Uni ; En 1969, le Comité mixte FAO/OMS d'experts sur les additifs alimentaires a approuvé la streptococcine lactis comme additif alimentaire ; En 1988, la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis a également officiellement approuvé l'utilisation de la streptococcine lactique dans les aliments ; En 1990, le Département de surveillance des aliments du ministère chinois de la Santé a délivré un certificat de conformité pour l'utilisation de la streptococcine lactique en Chine. Plus de 50 pays ont approuvé l’utilisation de la streptococcine lactique.
 

Plage bactériostatique de la streptococcine lactique

La streptocoque lactis peut inhiber ou tuer efficacement les bactéries à Gram positif qui provoquent la détérioration des aliments, et peut tuer la plupart des bactéries à Gram positif à une concentration de 100 ppm, et peut inhiber certaines espèces de staphylocoques, de streptocoques, de lactobacilles et de microcoques ; Il a également un effet inhibiteur significatif sur la plupart des Clostridia et Bacillus spp. et leurs spores. Hitchins, AD et al. ont montré que les spores de Bacillus thermophilus sont les plus sensibles à la nisine, et qu'une très petite quantité de nisine peut tuer ses spores, et que l'effet de la nisine sur les spores est d'inhiber leur germination au stade initial de l'expansion des spores, plutôt que tue-les.

En raison du spectre antibactérien étroit de la nisine, elle ne peut tuer ou inhiber que les bactéries Gram-positives, mais n'a aucun effet évident sur les bactéries Gram-négatives, les moisissures et les levures, son application est donc limitée et la combinaison de la nisine avec d'autres conservateurs peut compenser cette lacune, puis jouer un effet antibactérien à large spectre. Des études ont montré que la combinaison de nisine et d'autres conservateurs peut renforcer son propre effet antibactérien et qu'un large spectre antibactérien peut être obtenu. La combinaison de nisine et d'acide lactique peut inhiber Salmonella et Staphylococcus aureus dans la viande. La nisine est utilisée en association avec des agents chélateurs (tels que l'EDTA) pour avoir un certain effet inhibiteur sur Salmonella et peut réduire efficacement le nombre d'autres bactéries G. De plus, la combinaison de la nisine avec du phosphate et du citrate peut également améliorer son effet inhibiteur sur les bactéries G.

Structure moléculaire de la streptococcine d'acide lactique

Mécanisme antibactérien de la streptococcine lactique

Des études ont montré que la nisine est un petit peptide hydrophobe et chargé positivement, qui peut être adsorbé sur la membrane cellulaire des bactéries sensibles à Gram positif et interagir avec des substances chargées négativement dans la paroi cellulaire (telles que l'acide teichoïque, l'acide uronique, les polysaccharides acides). ou phospholipides), et peuvent envahir la membrane cellulaire pour former des trous perméables grâce à l'action de l'extrémité C-terminale, inhiber la synthèse de la paroi cellulaire des bactéries à Gram positif, modifier la perméabilité de la membrane cellulaire, provoquer l'écoulement de petites molécules substances dans la cellule, et en même temps, l'afflux de molécules d'eau extracellulaires, et finalement conduire à l'autolyse et à la mort de la cellule.

La nisine a une activité antimicrobienne contre de nombreuses bactéries G+, mais n'a aucun effet sur les bactéries G, les levures et les moisissures. En comparant la paroi cellulaire des bactéries G+ et des bactéries G, on peut constater que la couche de peptidoglycane des bactéries G+ est beaucoup plus épaisse que celle des bactéries G-, et que la composition de la paroi cellulaire des bactéries G est plus complexe, comprenant principalement des protéines, les phospholipides et les lipopolysaccharides, etc., qui sont très denses et ne peuvent laisser passer que de petites molécules d'un poids moléculaire inférieur à 600 Da, tandis que la nisine a un poids moléculaire d'environ 3510 Da, elle ne peut donc pas traverser la paroi cellulaire dense, donc , La nisine ne peut pas atteindre la membrane cellulaire et jouer un rôle bactéricide. Pour corroborer davantage cette affirmation, Steven et Kordel et al. rapporté qu'après que le traitement ait modifié la perméabilité de la paroi externe des bactéries G, celles-ci devenaient également sensibles à la nisine et pouvaient également être inhibées ou tuées. Cela prouve clairement que les bactéries G ne sont pas sensibles à la nisine car la paroi cellulaire est trop épaisse pour que les molécules de nisine puissent y pénétrer. Dans le processus de stérilisation de la nisine, les acides aminés rares contenus dans sa molécule ont un grand effet sur la nisine, et la recherche sur ce problème est très active, principalement grâce à l'ingénierie des protéines et à la composition d'un ou d'une section d'acides aminés. Les acides contenus dans la molécule de nisine sont modifiés de manière directionnelle pour étudier sa fonction. Les recherches dans ce domaine permettront de mieux comprendre le mécanisme d'action de la nisine afin d'élargir le champ d'application ou d'améliorer l'effet de l'action.

Sécurité de la streptococcine lactique

La streptocoque lactique est une substance peptidique naturelle, qui peut être digérée et décomposée en acides aminés par les protéases du corps humain (telles que la trypsine, les enzymes pancréatiques, les sialases, etc.) après consommation, sans toxicité microbienne ni effets pathogènes, sa sécurité est donc élevée. .

En 1956, la British Food Preservatives Commission a confirmé que différentes quantités de streptococine lactis sont naturellement présentes dans le lait et le fromage ; En 1962, Hara et coll. du Japon a confirmé que la DL50 semi-létale de la streptococcine lactique chez la souris était d'environ 7 g/kg de poids corporel, ce qui était similaire à la valeur DL50 du sel ordinaire. Le secteur commercial au Royaume-Uni et dans l'ex-Union soviétique a mené des études toxicologiques et biologiques approfondies sur la toxicité et la biologie de la streptococcine lactique produite, notamment sur la cancérogénicité, la survie, la régénération, la chimie du sang, la fonction rénale, la fonction cérébrale, la réponse au stress, et la pathologie des organes animaux, et de nombreuses autres études ont prouvé que la nisine est sans danger. Les tests toxicologiques ont prouvé la toxicité orale aiguë des souris à streptococcine lactate : la DL50 des souris femelles était de 6.81 g/kg de poids corporel et la DL50 des souris mâles était de 9.26 g/kg de poids corporel, ce qui était en réalité non toxique. Toxicité orale aiguë des rats streptococciques lactiques : la DL50 des rats femelles était de 6.81 g/kg de poids corporel et la DL50 des rats mâles était de 14.70 g/kg de poids corporel, ce qui était en réalité non toxique. Les résultats ont montré que la streptococcine lactique était sans danger. La réglementation fédérale américaine a classé la streptococcine lactique comme « généralement reconnue comme sûre » (GRAS). En mars 1992, le ministère chinois de la Santé a clairement souligné dans le document dont la mise en œuvre a été approuvée : « La streptococcine lactique peut être scientifiquement considérée comme sûre en tant qu'agent de conservation des aliments ». À l'heure actuelle, près de 50 pays dans le monde ont adopté des lois pour réglementer la portée et les limites de l'utilisation de la streptococcine lactique comme conservateur alimentaire, tandis que plus de 20 pays comme le Royaume-Uni, la France et l'Australie n'ont aucune réglementation sur l'utilisation de la streptococcine lactique comme conservateur alimentaire. utilisation de quantités limitées.

Utilisations de la streptococcine lactique

1. Application dans le lait et les produits laitiers
1. La nisine domestique a été appliquée pour la première fois avec succès dans le lait stérilisé à haute température (UHT). Habituellement, le lait UHT est instantanément stérilisé par UHT et emballé de manière aseptique sans qu'il soit nécessaire d'ajouter des conservateurs alimentaires. Cependant, lors des chaudes journées d'été, la qualité du lait cru est souvent difficile à garantir, et de ce fait, il y a plus de résidus microbiens, ce qui entraîne une augmentation du taux de mauvais sacs (sachets d'acide, sacs gonflés, etc.). L'ajout de nisine peut réduire considérablement le taux d'altération du lait UHT et prolonger la période de rétention.
2. Application dans le lait stérilisé secondaire. La majeure partie du lait stérilisé secondaire est produite par des petites et moyennes entreprises laitières et les produits sont de qualité moyenne et inférieure. Le lait frais doit être stérilisé par chauffage secondaire pendant une longue période, ce qui entraîne un brunissement et un assombrissement non enzymatiques du produit. L'ajout de nisine peut réduire l'intensité de la stérilisation, réduire le processus de brunissement non enzymatique et prolonger la durée de conservation du produit.
3. Application dans le lait pasteurisé. Selon les rapports, en août de l'année dernière, le taux de lait pasteurisé qualifié sur le marché de Shanghai n'était que de 73.37 % et les produits qualifiés au moment de la livraison étaient distribués aux consommateurs via la station de distribution, en raison du manque de support de la chaîne du froid. (la période la plus longue sans chaîne du froid était de 8 heures), ce qui a entraîné une grave baisse de la qualité du lait transformé et un excès de bactéries coliformes. L'ajout de nisine peut améliorer la sécurité du lait pasteurisé.
4. Application dans du lait frais. Selon la nouvelle norme internationale GB5408.2-1999, les conservateurs alimentaires ne doivent pas être ajoutés au lait UHT et au lait stérilisé secondaire. Pour y parvenir, il est nécessaire d'améliorer la qualité du lait cru (lait frais) et de contrôler strictement les indicateurs microbiologiques du lait cru. Selon la norme alimentaire sans pollution émise par le ministère de l'Agriculture, le nombre total de colonies dans chaque millilitre de lait frais devrait être inférieur à 500,000 400. Toutefois, selon une usine laitière du Shandong, outre le contrôle des pâturages directs, le nombre total de colonies de lait frais transportées par camions réfrigérés à 5 kilomètres et en 6 à 4 heures dépassera largement la norme. Selon un rapport d'une station laitière de Mongolie intérieure, même si le lait est collecté de manière centralisée, refroidi mécaniquement et transporté par camion réfrigéré, la température du lait est contrôlée entre 6 et 10 °C et ne dépasse pas 100 °C en été. , et le nombre total de colonies par millilitre de lait cru se situe toujours dans la fourchette de 2 à XNUMX millions, ce qui ne peut pas répondre aux indicateurs spécifiés dans la norme.
De plus, les conservateurs chimiques ne peuvent pas être utilisés dans le lait cru et les agriculteurs individuels ajoutent du formaldéhyde pour empêcher le lait frais de se détériorer et de pourrir, ce qui constitue une violation grave et un comportement illégal. Si de la nisine est ajoutée, le lait frais peut conserver sa qualité et répondre à la norme (car la nisine est naturellement présente dans certains laits frais).
5. Application dans le yaourt. Le yaourt contenant des bactéries lactiques actives peut fermenter lentement pendant la durée de conservation, ce qui entraîne une augmentation supplémentaire de l'acidité du yaourt. En conséquence, le yaourt a un goût pire et est inacceptable pour les consommateurs. L'ajout de nisine peut inhiber l'augmentation supplémentaire de l'acidité lors de la fermentation du yaourt.
La méthode d’ajout du yaourt peut être avant ou après la fermentation principale. Quelle est la manière appropriée de l’ajouter ? Cela dépend de la variété et du processus de production du produit. Si l'ajout est effectué avant la fermentation principale, la quantité de nisine ajoutée doit être strictement contrôlée. En effet, la nisine a un effet inhibiteur sur les cultures productrices de yaourt, ce qui prolonge le temps de fermentation. Le critère de jugement est qu'après l'ajout de nisine, le temps de fermentation principal du yaourt doit se terminer dans un délai de 3 à 6 heures. Si la durée de fermentation principale est supérieure à 6 heures, la quantité de nisine doit être réduite. En raison de la grande variété de yaourts, les applications spécifiques des différents yaourts ne seront pas présentées une par une.

2. Application dans les produits à base de viande
La nisine domestique a été la première à être appliquée avec succès dans les produits carnés à haute température. Ensuite, il est également utilisé efficacement dans les produits carnés à basse température. Jusqu'à présent, quelle que soit la forme d'emballage (emballage flexible, conserve, bouteille, boyau), quelle que soit la méthode de transformation (marinage, cirage, sauce, fumage, marinade, aigre-douce, séchée), la volaille (poulet, canard , oie), la viande (porc, bovin, mouton, lapin), le poisson et les crevettes et d'autres produits ont obtenu des résultats relativement idéaux.
Étant donné que les produits carnés sont riches en nutriments, ont une activité aqueuse élevée et un pH neutre, toutes sortes de micro-organismes nocifs, tels que les bactéries, les moisissures et les levures, peuvent croître et se multiplier. Afin d'élargir la gamme antibactérienne et d'améliorer l'effet antiseptique, les produits composites à base de Nisine doivent être sélectionnés plutôt que la Nisine pure. Les additifs dits composés font référence au mélange de deux ou plusieurs variétés d’additifs par des méthodes physiques. Habituellement, il est fourni directement par l'unité de production, et les clients qui en ont la possibilité peuvent également le composer eux-mêmes.
A l’heure actuelle, les produits composites sont généralement développés selon les trois principes suivants :
(1) Chaque composant du produit composite est une variété approuvée par l'État.
(2) Pour la commodité des clients et du transport, les variétés solides ne sont pas composées de variétés liquides et il n’existe pas de produits liquides composites. Il s'agit généralement d'un additif composé solide. Si le client se réinscrit de son propre chef, il n'est pas soumis à ce principe.
(3) Afin d'améliorer la sécurité et la qualité des aliments, les conservateurs alimentaires naturels ne sont pas mélangés à des conservateurs chimiques, à l'exception de l'acide sorbique. L’acide sorbique étant un acide gras insaturé, fondamentalement identique aux acides gras insaturés naturels, il peut être assimilé dans l’organisme pour produire du dioxyde de carbone et de l’eau. Par conséquent, l’acide sorbique peut être considéré comme un ingrédient alimentaire. Il peut être considéré comme inoffensif pour le corps humain.
Il a été démontré que la nisine agit avec des agents chélateurs tels que l'EDTA pour inhiber les bactéries Gram-négatives. Le spectre antimicrobien de la nisine est ainsi élargi. L'EDTA est un sel disodique de l'acide éthylènediaminetétraacétique, qui est préparé par la réaction d'éthylènediamine, de cyanure de sodium et d'une solution aqueuse de formaldéhyde, puis réagit avec l'hydroxyde de sodium. La norme nationale stipule que son utilisation n'est autorisée que dans certains aliments en conserve. Pour des raisons de sécurité, une entreprise a refusé d’utiliser des additifs composés contenant de l’EDTA, ce qui n’est pas déraisonnable. Si l'agent chélateur gluconate-δ-lactone est sélectionné, il présente une plus grande sécurité et supériorité, et cet acide organique est un produit intermédiaire du métabolisme du glucose dans l'organisme. On peut donc considérer qu’il est inoffensif pour le corps humain. Le gluconate-δ-lactone a également pour effet d'abaisser le pH des produits carnés, ce qui peut renforcer l'effet des colorants et des conservateurs. En outre, il peut également réduire l’activité de l’eau des produits carnés, ce qui constitue en soi un excellent conservateur alimentaire.

3. Application dans les aliments en conserve Ajout de nisine
les conserves présentent de nombreux avantages :
(1) Il peut réduire l’intensité du traitement thermique, réduire la perte de nutriments alimentaires et améliorer la qualité gustative du produit.
(2) Inhibe la croissance et la reproduction des spores bactériennes résistantes à la chaleur et prolonge la durée de conservation des aliments. À l'heure actuelle, il est principalement utilisé dans certains fruits et légumes en conserve pour réduire l'intensité de la stérilisation et donner aux fruits et légumes en conserve une meilleure fragilité des tissus et une meilleure qualité gustative.

Quatrièmement, la demande
dans les aliments à base de protéines végétales Tofu lactoné en boîte, qui a une durée de conservation de moins de 12 heures par une chaude journée d'été. Après 12 heures, le produit deviendra déshydraté, acide et gâté. Avec l'ajout de nisine, la durée de conservation peut être prolongée jusqu'à 24 heures. La durée de conservation de 1 jour est sûre pour répondre aux besoins de ce produit prêt à consommer circulant sur le marché. S'il existe des exigences plus élevées en matière de durée de conservation, selon les recherches de Wang Shaolin, de l'Université agricole de Pékin, en ajoutant la stérilisation au nisine et aux micro-ondes, à température ambiante de 18 °C, la durée de conservation peut atteindre 3 jours.
5. Application dans les boissons Ajout de nisine
aux boissons peut inhiber la croissance et la reproduction de bactéries résistantes aux acides et à la chaleur (telles que Bacillus acidus), prévenir le rancissement des boissons et prolonger la durée de conservation des produits. À l'heure actuelle, les variétés de boissons utilisées dans la production de boissons comprennent les boissons à base de jus de fruits, les boissons à l'acide acétique, les boissons à l'aloe vera, les boissons contenant du lait, les boissons santé (telles que les boissons au ginseng, les boissons au chrysanthème de goji), etc.
6. Application au brassage du vin
Utilisant la propriété selon laquelle la nisine n'inhibe pas la fermentation des levures, elle peut être utilisée dans le brassage de la bière, du vin de riz, du vin et d'autres boissons alcoolisées pour prévenir le rancissement et d'autres maladies causées par les bactéries lactiques. Dans le brassage de la bière et du vin de riz, à l'heure actuelle, il est principalement utilisé dans l'expansion de la levure de bière et de la levure de vin de riz pour prévenir l'infection de diverses bactéries. Pour le vin de riz à faible teneur en alcool, cela est souvent dû à une stérilisation incomplète, à des contenants d'emballage sales ou à une mauvaise étanchéité, à une faible teneur en alcool, etc., qui provoquent une acidité et une détérioration pendant le stockage. L'ajout de nisine peut prévenir efficacement le rancissement et prolonger la durée de conservation du vin de riz.
7. Application aux plats cuisinés
Dans les petits emballages d'aliments préparés pour les loisirs, tels que les cuisses de poulet, les pattes de poulet, la viande séchée et d'autres produits à base de volaille, la section « Application des produits à base de viande » est résumée et ne sera pas répétée ici. Les plats préparés à base de légumes, tels que la moutarde à faible teneur en sel et la courge râpée, sont également utilisés normalement dans la production.


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