La nisine est un peptide antimicrobien biologique naturel produit par la fermentation de la nisine naturellement présente dans le lait et le fromage. Il a un effet antibactérien à large spectre et peut inhiber efficacement la plupart des bactéries à Gram positif. et la croissance et la reproduction de ses spores. En particulier, il a un effet inhibiteur significatif sur les bactéries courantes telles que Staphylococcus aureus, le streptocoque hémolytique et le Clostridium botulinum, et peut jouer un rôle de conservateur et de conservation dans de nombreux aliments. De plus, la nisine présente une bonne stabilité, une bonne résistance à la chaleur et aux acides et présente de bonnes perspectives d'application dans l'industrie alimentaire.
La nisine est un conservateur alimentaire biologique naturel et un agent antibactérien reconnu mondialement et sûr. Il est 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 nisine remonte aux années 1920. En 1928, des chercheurs américains comme LA. Rogers a été le premier à signaler que les métabolites de la nisine peuvent inhiber la croissance d'autres bactéries lactiques. En 1947, ATR Mattick et al. a découvert que certains streptocoques lactiques du groupe sérologique N pouvaient produire des substances bactériostatiques à base de protéines et a préparé cette substance polypeptidique à partir du bouillon de fermentation des streptocoques lactiques, car elle était produite par les bactéries lactiques du groupe N. Il s'agit d'une substance antibactérienne, c'est pourquoi elle est appelée substance N-inhibitrice, c'est-à-dire substance antibactérienne du groupe N, en abrégé Nisine.
Poudre de nisine blanche
La nisine est un produit naturel de la nisine. Des études sur la toxicité de la nisine en quantités dépassant largement les applications alimentaires ont montré qu'elle n'est pas toxique. Parce qu'il est particulièrement sensible aux enzymes protéolytiques (α-trypsine), il peut être rapidement hydrolysé en acides aminés par les enzymes protéolytiques dans le tube digestif après consommation. En 1953, Nisaplin, le premier produit commercial à base de nisine, a été lancé au Royaume-Uni ; en 1969, le Comité mixte d'experts FAO/OMS sur les additifs alimentaires a approuvé la nisine comme additif alimentaire ; en 1988, la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis a également officiellement approuvé l'utilisation de la nisine dans les aliments ; en 1990, le Département de surveillance des aliments du ministère de la Santé de mon pays a délivré un certificat de conformité pour l'utilisation de la nisine en Chine. Actuellement, plus de 50 pays ont approuvé l’utilisation de la nisine.
La nisine peut inhiber ou tuer efficacement les bactéries Gram-positives qui provoquent la détérioration des aliments. À une concentration de 100 ppm, il peut tuer la plupart des bactéries à Gram positif et inhiber les staphylocoques, les streptocoques et les lactobacilles. Il a également un effet inhibiteur significatif sur la plupart des genres Clostridium et Bacillus et leurs spores. Hitchins, AD et d'autres études ont montré que les spores de Bacillus stearothermophilus du genre Bacillus sont les plus sensibles à la nisine et qu'une très petite quantité de nisine peut tuer les spores. L'effet de la nisine sur les spores est d'inhiber leur germination au stade initial de l'expansion des spores. Au lieu de tuer.
Étant donné que la nisine a un spectre antibactérien étroit et ne peut tuer ou inhiber que les bactéries Gram-positives, elle n'a aucun effet évident sur les bactéries Gram-négatives, les moisissures et les levures, son application est donc limitée et la nisine est utilisée conjointement avec d'autres conservateurs. Il peut combler cette lacune et exercer alors un effet antibactérien à large spectre. Des études ont montré que la nisine peut renforcer son effet antibactérien lorsqu'elle est utilisée en combinaison avec d'autres conservateurs et peut obtenir un spectre antibactérien plus large. La combinaison de nisine et d'acide lactique peut inhiber Salmonella et Staphylococcus aureus dans la viande. La nisine, utilisée en association avec des agents chélateurs (tels que l'EDTA), a un certain effet inhibiteur sur les salmonelles 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 nisine
La recherche montre que la nisine est un petit peptide hydrophobe 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 les phospholipides). peut envahir la membrane cellulaire via la fonction C-terminale pour former des pores perméables, inhiber la synthèse de la paroi cellulaire des bactéries à Gram positif, modifier la perméabilité de la membrane cellulaire et provoquer l'écoulement de petites molécules dans la cellule. Dans le même temps, des molécules d’eau extracellulaires affluent, conduisant finalement à l’autolyse et à la mort des cellules.
La nisine a une activité antibactérienne contre de nombreuses bactéries G+, mais n'a aucun effet sur les bactéries G-, les levures et les moisissures. En comparant les parois cellulaires des bactéries G+ et des bactéries G-, on peut constater que la couche de peptidoglycane des bactéries G+ est significativement plus épaisse que celle des bactéries G-, tandis que la composition de la paroi cellulaire des bactéries G- est plus complexe, comprenant principalement des protéines, phospholipides, lipopolysaccharides, etc., et est très dense. , ne peut laisser passer que de petites molécules d'un poids moléculaire inférieur à 600 Da, et la nisine a un poids moléculaire d'environ 3510 XNUMX Da, elle ne peut donc pas traverser la paroi cellulaire dense. La nisine ne peut donc pas atteindre la membrane cellulaire et exercer son effet bactéricide. Afin de confirmer davantage cette affirmation, Steven et Kordel et al. rapporté qu'après un traitement visant à modifier les propriétés de perméabilité de la paroi externe des bactéries G, les bactéries G 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 et les molécules de nisine ne peuvent pas y pénétrer. Lors du processus de stérilisation de la nisine, les acides aminés rares contenus dans la molécule ont un grand effet sur la nisine. La recherche sur cette question est très active, principalement grâce à des méthodes d'ingénierie des protéines pour modifier la direction d'un ou d'une section d'acides aminés dans la molécule de nisine. composition pour étudier ses fonctions. La recherche dans ce domaine permettra de mieux comprendre le mécanisme d'action de la nisine afin d'élargir son champ d'application ou d'améliorer son effet.
La nisine est une substance polypeptidique naturelle qui peut être digérée et décomposée en acides aminés par les protéases (telles que la trypsine, la trypsine, les enzymes salivaires, etc.) dans le corps humain après consommation. Il n’a aucune toxicité microbienne ni effets pathogènes, il est donc relativement sûr. haut.
En 1956, le British Food Preservatives Committee a confirmé que différentes quantités de nisine existent naturellement dans le lait et le fromage ; en 1962, l'étude japonaise Hara et al. a confirmé que la dose semi-létale DL50 de nisine chez la souris était d'environ 7 g/kg de poids corporel et a une valeur DL50 similaire à celle du sel ordinaire ; le secteur commercial au Royaume-Uni et dans l'ex-Union soviétique a mené des études approfondies de toxicité et biologiques sur la nisine produite par celle-ci, y compris la cancérogénicité, la viabilité, la régénération, la chimie du sang, la fonction rénale, la fonction cérébrale, la réponse au stress et la pathologie des organes animaux et de nombreux autres aspects de des recherches ont prouvé que la nisine est sans danger. Des tests toxicologiques ont prouvé la toxicité orale aiguë de la nisine chez la souris : la DL50 des souris femelles est de 6.81 g/kg de poids corporel et la DL50 des souris mâles est de 9.26 g/kg de poids corporel, ce qui est en réalité non toxique. Toxicité orale aiguë de la nisine chez le rat : la DL50 des rats femelles est de 6.81 g/kg de poids corporel et la DL50 des rats mâles est de 14.70 g/kg de poids corporel, ce qui est pratiquement non toxique. Les résultats montrent que la nisine est sans danger. La réglementation fédérale américaine a classé la nisine comme étant « généralement reconnue comme sûre (GRAS) ». En mars 1992, le ministère chinois de la Santé a clairement déclaré dans le document approuvant la mise en œuvre : « La nisine peut être scientifiquement considérée comme sûre en tant que conservateur alimentaire. » À l'heure actuelle, près de 50 pays à travers le monde ont formulé des lois stipulant la portée et les limites d'utilisation de la nisine comme conservateur alimentaire, tandis que plus de 20 pays comme le Royaume-Uni, la France et l'Australie n'ont aucune réglementation sur une utilisation limitée.
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 stérilisé instantanément à très haute température et emballé de manière aseptique sans ajout de conservateurs alimentaires. Cependant, pendant les étés chauds, la qualité du lait cru est souvent difficile à garantir. De ce fait, davantage de micro-organismes subsistent, ce qui entraîne une augmentation du taux de mauvais sacs (sacs acides, sacs gonflés, etc.). L'ajout de nisine peut réduire considérablement le taux de détérioration du lait UHT et prolonger la durée de conservation.
2. Application dans du lait stérilisé deux fois. La majeure partie du lait stérilisé secondaire est produite par des petites et moyennes entreprises laitières, et les produits sont de taille moyenne et bas de gamme. Le lait frais doit être chauffé et stérilisé pendant une longue période, ce qui entraînera un brunissement non enzymatique et la couleur du produit deviendra plus foncée. 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 réussite du lait pasteurisé sur le marché de Shanghai n'était que de 73.37 %. Les produits qualifiés à la sortie de l'usine étaient ensuite distribués aux consommateurs via des stations de distribution. En raison du manque de soutien de la chaîne du froid (pas de statut de chaîne du froid (la durée la plus longue est de 8 heures), ce qui entraîne 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, l'ajout de conservateurs alimentaires au lait stérilisé à ultra haute température et au lait stérilisé secondaire n'est pas autorisé. À cette fin, la qualité du lait cru (lait frais) doit être améliorée et les indicateurs microbiens du lait cru doivent être strictement contrôlés. Selon les normes alimentaires sans pollution promulguées par le ministère de l'Agriculture, le nombre total de colonies bactériennes par millilitre de lait frais devrait être inférieur à 500,000 XNUMX. Cependant, selon une usine laitière du Shandong, outre le contrôle des fermes en propriété directe, le nombre total de colonies bactériennes dans le lait frais transporté par camions réfrigérés à 400 kilomètres et en 5 à 6 heures dépassera largement la norme. Selon un rapport d'une station laitière de Mongolie intérieure, même si le lait est collecté de manière intensive, refroidi mécaniquement et transporté par des camions réfrigérés, et que la température du lait est contrôlée entre 4 et 6°C et ne dépasse pas 10°C en été, le nombre total de colonies bactériennes par millilitre de lait cru se situe toujours entre 1 et 2 millions. À l'intérieur, les indicateurs spécifiés dans les normes ne peuvent pas être respectés.
De plus, les conservateurs chimiques ne peuvent pas être utilisés dans le lait cru. Afin d'éviter que le lait frais ne se détériore et ne se gâte, certains agriculteurs ajoutent du formaldéhyde comme conservateur, ce qui constitue une violation grave et un comportement illégal. Si de la nisine est ajoutée, la qualité du lait frais peut être maintenue et répondre aux normes (car la nisine existe naturellement dans certains laits frais).
5. Application dans le yaourt. Pendant la durée de conservation du yaourt contenant des bactéries lactiques actives, les bactéries lactiques peuvent également fermenter lentement, provoquant une augmentation continue de l'acidité du yaourt. En conséquence, le goût du yaourt se détériore et devient inacceptable pour les consommateurs. L'ajout de nisine peut inhiber l'augmentation continue de l'acidité de la fermentation du yaourt.
La méthode d'ajout au yaourt peut être avant la fermentation principale ou après la fermentation principale. Quelle est la manière appropriée de l’ajouter ? Cela dépend de la variété du produit et du processus. Si elle est ajoutée avant la fermentation principale, la quantité de nisine doit être strictement contrôlée. Parce que la nisine a un effet inhibiteur sur les souches productrices de yaourt, ce qui prolonge le temps de fermentation. Le critère de jugement est qu'après l'ajout de nisine, la période de fermentation principale du yaourt doit se terminer dans un délai de 3 à 6 heures, ce qui est normal. Si la durée de fermentation principale dépasse 6 heures, la quantité de nisine ajoutée doit être réduite. Puisqu’il existe de nombreuses variétés de yaourts, les applications spécifiques de chaque type de yaourt ne seront pas présentées une à 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, quel que soit le type d'emballage (emballage flexible, en conserve, en bouteille, remplissage de boyau), quel que soit le type de méthode de transformation (marinée, salée, en sauce, fumée, en saumure, aigre-douce, séchée), la volaille (poulet, canard, oie), viande (porc, bœuf, mouton, lapin), poisson et crevettes et autres produits ont obtenu des résultats idéaux.
Étant donné que les produits carnés sont riches en nutriments, ont une activité aqueuse élevée et ont un pH neutre, divers micro-organismes nocifs, tels que les bactéries, les moisissures et les levures, peuvent se développer et se reproduire. Afin d'élargir la gamme antibactérienne et d'améliorer l'effet antiseptique, des produits composés de nisine doivent être utilisés à la place de la nisine pure. Les additifs dits composites font référence à deux ou plusieurs types d’additifs mélangés par des méthodes physiques. Habituellement, il est fourni directement par l'unité de production, et les clients qualifiés peuvent également le composer eux-mêmes.
De nos jours, les produits composites sont généralement développés selon les trois principes suivants :
① Chaque composant du produit composite est une espèce dont l'utilisation est approuvée par l'État.
②Afin de faciliter l'utilisation et le transport par les clients, les variétés solides ne sont pas composées de variétés liquides et il n'y a pas de produits liquides composés. Ce sont généralement des additifs composites solides. Si le client réalise lui-même la composition, il n’est pas soumis à ce principe.
③Afin 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, il est fondamentalement identique aux acides gras insaturés naturels et 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 composant alimentaire. Il peut être considéré comme inoffensif pour le corps humain.
Certaines données montrent que la nisine agit en collaboration avec des agents chélateurs tels que l'EDTA pour inhiber les bactéries Gram-négatives. Le spectre antibactérien de la nisine est ainsi élargi. L'EDTA est le sel disodique de l'acide éthylènediaminetétraacétique, qui est produit par réaction d'éthylènediamine, de cyanure de sodium et d'une solution aqueuse de formaldéhyde, puis par réaction avec de l'hydroxyde de sodium. Les normes nationales stipulent que son utilisation n’est autorisée que dans certains aliments en conserve. Pour des raisons de sécurité, une certaine entreprise a refusé un jour d'utiliser des additifs composés contenant de l'EDTA, ce qui n'est pas déraisonnable. Si vous choisissez l'agent chélateur glucono-delta-lactone, il aura une plus grande sécurité et supériorité. Cet acide organique est un produit intermédiaire du métabolisme des sucres de l'organisme. On peut donc considérer qu’il est inoffensif pour le corps humain. La glucono-delta-lactone a également pour effet d’abaisser le pH des produits carnés et peut renforcer les effets des agents chromogènes et des conservateurs. De plus, il peut également réduire l’activité de l’eau des produits carnés et constitue en soi un excellent conservateur alimentaire.
3. Application dans les aliments en conserve
L'ajout de nisine aux aliments en conserve présente 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 un meilleur croustillant des tissus et une meilleure qualité gustative.
4. Application dans les aliments à base de protéines végétales
Le tofu lactone en boîte a une durée de conservation de moins de 12 heures pendant les étés chauds. En 12 heures, le produit deviendra déshydraté, acide et se détériorera. 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 et peut répondre aux besoins de ce type de produit prêt à consommer destiné à circuler sur le marché. Selon les recherches du professeur Wang Shaolin de l'Université agricole de Pékin, si les exigences en matière de durée de conservation sont plus élevées, l'ajout de nisine et sa combinaison avec une stérilisation par micro-ondes peuvent permettre d'obtenir une durée de conservation de 3 jours à une température ambiante de 18°C.
5. Application dans les boissons
L'ajout de nisine aux boissons peut inhiber la croissance et la reproduction de bactéries résistantes aux acides et à la chaleur (telles que Geobacillus acidophilum), prévenir le rancissement des boissons et prolonger la durée de conservation des produits. À l'heure actuelle, les types de boissons qui ont été utilisés 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 goji et au chrysanthème), etc.
6. Application dans le brassage du vin
Profitant du fait que 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 contenant de l'alcool pour empêcher les bactéries lactiques de provoquer le rancissement du vin et d'autres maladies. Dans le brassage de la bière et du vin de riz, il est actuellement principalement utilisé pour la culture élargie de levure de bière et de levure de vin de riz afin de prévenir l'infection de diverses bactéries. Pour le vin de riz à faible teneur en alcool, le vin de riz devient souvent aigre et se détériore pendant le stockage en raison d'une stérilisation incomplète, de contenants d'emballage sales, d'une mauvaise étanchéité, d'une faible teneur en alcool, etc. L'ajout de nisine peut prévenir efficacement le rancissement du vin de riz et prolonger sa durée de conservation.
7. Application dans les plats cuisinés
Les petits snacks emballés prêts à servir, tels que les cuisses de poulet, les pattes de poulet, la viande séchée et d'autres produits à base de volaille, ont été résumés dans la section « Application aux produits carnés » et ne seront pas répétés ici. Les plats préparés à base de légumes, tels que la moutarde marinée à faible teneur en sel, les lamelles de citrouille, etc., sont également couramment utilisés dans la production.
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