世界上每年约有20%以上的粮食及食品因腐败变质而造成巨大浪费和经济损失，变质食品还会危及人的身体健康，因食品变质导致食物中毒的事件时有发生，所以，在食品工业中，防腐剂是一个重要的添加剂。食品防腐剂按来源不同可分为三类：天然防腐剂、化学合成防腐剂、生物防腐剂。由于化学防腐剂一般在较低的pH介质中以分子状态存在，并有一定的副作用，在允许的使用量下，对食品风味仍有一定的影响，所以难以满足现代食品加工的需要。20世纪50年代以后，生物防腐剂的出现，以高效、低毒、天然的特征弥补了化学合成防腐剂的不足，具有广阔的发展前景。
乳酸链球菌素，又称乳球菌肽或乳链菌肽，英文名为 Nisin。是目前用于食品中为数较少的生物防腐剂之一。乳酸链球菌素是Rogers于1982年首次发现的。1914年，Mattick和Hirsch证明该物质可抑制许多革兰氏阳性菌，并将这种活性物质称为Nisin。1969年，FAO/WHO联合食品添加剂专家委员会确认乳酸链球菌素可作为食品防腐剂。由于乳酸链球菌素对许多革兰氏阳性菌，特别对产孢子的革兰氏阳性菌有很强的活性，加之它对人体安全无毒，展示了乳酸链球菌素在食品工业中的前景。
一、 理化性质
乳酸链球菌素属于Ｎ型血清的某些乳酸链球菌产生的一种多肽物质，相对分质量为3348，分子式为Ｃ143Ｈ228Ｎ42Ｏ37Ｓ7。乳酸链球菌素为白色或略带黄色的易流动粉末，略带咸味。纯的乳酸链球菌素的等电点约为pH9，其中水中的溶解度随pH值的下降而显著提高，在pH值为2.5时，溶解度为12%；pH值为5.0时，溶解度为4%；在中性或碱性条件下几乎不溶解。将乳酸链球菌素溶于pH值为6.5HCL中时，可经121摄氏度加热30分钟而不丧失抑菌活性，在pH值为6.5时丧失90%以上的活性。乳酸链球菌素抗菌效果最佳的pH值是6.5—6.8，然而在这个范围内其稳定性最差。但当本品加入食品中后，由于受到牛奶、肉汤等大分子的保护，稳定性大大提高。Nisin 的稳定性与温度有紧密关系。 据Delevs－Hroughton 报道， 将添加 250 IU ／ g Nisin 的巴氏灭菌精制干酪（pH 5．6～6．0，含水量 54％～58％）贮藏于不同温度环境中，210 d 后， 在 20 ℃环境中贮存的干酪 Nisin 残留量为 90％左右， 在 25 ℃环境中贮存的干酪 Nisin 残留量为 55％， 在 30 ℃环境中贮存的干酪 Nisin 残留量降至 40％以下。有关研究表明，Nisin 的稳定性还与防腐的底物、 热处理条件等因素有关。
乳酸链球菌素抗菌谱比较窄，只能有效地抑制引起食品腐败的革兰氏阳性菌，如肉毒杆菌、金黄色葡萄球菌、溶血链球菌及李斯特氏菌的生长和繁殖，尤其对产生孢子的革兰氏阳性菌和枯草孢杆菌及嗜热脂肪芽孢杆菌等有很强的抑制作用。乳酸链球菌素对蛋白水解酶如胰蛋白酶、胰酶、唾液酶和消化酶特别敏感，但对粗制凝乳酶不敏感。
二、乳酸链球菌素在食品中的应用
1. 在酒精饮料中的应用
啤酒在生产中易受乳酸杆菌和啤酒片球菌的侵袭，发生浑浊、酸变、发黏等现象。 Ogden 等以不加Nisin 的啤酒为对照，探讨 Nisin 的保鲜作用，结果表明， 加入 10 IU／mL Nisin 的啤酒存放期延长了 1 倍。在啤酒工业中，Nisin 能使啤酒花对嗜热性细菌的杀菌作用增强，在发酵过程中，剩余的 Nisin 仍能抑制细菌繁殖，而对啤酒酵母的发酵特性无任何不良影响。
Radler 曾把 Nisin 应用于白酒制造中，试验表明，Nisin 能有效阻止长膜状明串球菌、啤酒片球菌和乳酸杆菌的生长，防止了杂菌侵袭。 刘月琴等从试验中得出结论：Nisin 可有效抑制啤酒制造过程中革兰氏阳性腐败菌的生长。对厌氧菌污染比较严重的啤酒厂，添加 Nisin 可保证啤酒质量和风味的一致性。
2．在肉制品中的应用
我们知道传统的肉质品（火腿、香肠等）中普遍使用亚硝酸钠、硝酸钠等发色剂来产生典型的腌制红色和腌制风味 ,并抑制肉毒梭状芽孢杆菌的生长 ,但这些添加剂同时对人体具有潜在的致癌危险，既产生了一种强烈的致癌物质——亚硝胺化合物。1980年，美国政府禁止在加工肉食品中使用硝酸盐， 这无疑是对肉品加工业的致命打击，很多的学者也试图尝试开发新的物质来替代硝酸盐。Rayman 等1981 年提出nisin可作为一种有效的替代物 ,减少火腿中发色剂的用量。实验表明火腿中硝酸盐含量由原来的 0.015 %降到 0.004 %,产品品质仍保持良好 。袁秋萍认为从生产成本和防
腐效果考虑 Nisin 在香肠中的适宜添加量为0.3g/ kg 。
但是用大量的 nisin 代替亚硝酸盐的防腐作用是不经济的 ,另外由于在肉制品中 nisin 溶解度低 ，不易分布均匀等原因 ,防腐效果相对不如亚硝酸盐。
3. 在乳制品中的应用
Nisin 已成功应用于硬质干酪、巴氏灭菌干酪、巴氏灭菌奶、罐装浓缩牛奶、高温灭菌牛奶、高温处理风味奶、乳制甜点等制品中。在干酪加工过程中，Nisin是最有效的保护剂。 乳酪中的微生物为丁酸梭菌、酪丁酸梭菌和生孢梭菌。 干酪原料经 80～100 ℃巴氏消毒后，梭菌芽孢仍能存活。 Taylor S 等研究表明，在经巴氏处理的干酪中加入 500～1 000 IU／mL Nisin 后，能阻止梭菌生长和毒素形成，同时还能降低食盐和磷酸盐用量。
Vanini 和 Moro（1967）的实践证明，在巴氏菌奶中添加低浓度的 Nisin 可减少细菌数。 Argentinian 认为质量分数 30～50 mg／L 的 Nisin 可以使巴氏消毒奶的货架期延长 2 倍。 郭清泉等通过试验证明， 添加40 IU ／ mL Nisin 至酸奶中， 可使酸奶的后酸化延长3d，且菌数保持在 107 以上，感官质量优异。
4．在酸性罐头食品中的应用
在酸性条件下，Nisin 的稳定性、溶解度、活性均提高，因此可作为高酸性食品（pH＜4．5）防腐剂。 在低酸或非酸性罐头食品中添加 Nisin， 能起到减轻热处理强度的作用。 钱平等采用沸水杀菌和添加 Nisin 相结合的方式，对蔬菜罐头进行杀菌，结果表明，处理后的罐头感官特性大为改善。张小东等通过试验证明，Nisin 可作为一种天然食品防腐剂应用于瓶装酱菜，能够降低酱菜中食盐用量，效果优于化学防腐剂苯甲酸钠和山梨酸钾。 Nisin 能有效地抑制乳酸菌再发酵和葡萄球菌、芽孢菌的生长繁殖，且自身安全可靠。据国外文献报道，Nisin 的 LD50 值与食盐相当，是新一代的食用防腐剂。由于某些国家禁止在食品中使用苯甲酸钠，所以 Nisin 的瓶装酱菜卫生质量符合国家标准，且对产品风味无影响。
5．在焙烤食品中的应用
焙烤食品大多数以高湿面粉为原料，经发酵、焙烤、冷却、包装而成。如面包、蛋糕、烤饼等。焙烤食品腐败的原因，多数是因产气菌和霉菌的繁殖而引起的。采用真空或气调包装，降低贮存温度，添加山梨酸盐等方法，可以延长制品的保质期。但是，有耐热细菌如蜡状芽孢杆菌等引起的腐败常被忽视。事实上，这种污染菌在焙烤食品中生长而引起食物中毒的事故屡见不鲜。若在焙烤食品加工过程中添加乳酸链球菌素（Nisin），可以防止这类事故的发生。
6．在植物蛋白食品中的应用
盒装内酯豆腐，在炎热的夏季，保质期不到12h。超过12h，产品就会脱水、变酸、变质。添加Nisin，保质期可以延长到24h。1d的保质期，安全可以满足这种即食产品在市场上流通的需要。如对保质期还有更高的要求，根据北京农大王绍林老师的研究，添加Nisin再配合微波杀菌，在室温18℃下，保质期可以达到3d。
7.在大豆以及大豆制品中的应用
豆奶和豆腐是主要的大豆食品。豆奶是大豆加水浸泡磨浆去腥后的一种液体食品，含水量很高，非常容易腐败变质，造成经济损失。
在豆奶保鲜中，可将豆奶的保鲜期由4天延长到10天。添加300IU/g的处理组储存10天其菌落比对照组低 3.5个对数。在豆腐保鲜中，添加Nisin可在一定程度上延长保鲜期，但效果不够理想。孔宝华等提出，在豆腐和豆奶的储存过程中，pH值均成下降趋势，说明引起豆腐和豆奶腐败的细菌主要是乳酸菌。
以上只是大量应用的个别例子，2008年6月1日，全新的食品添加剂使用标准GB2760-2007开始实施，其中规定，乳酸链球菌素已经可适用于乳及乳制品、食用菌及藻类罐头、八宝粥罐头、预制肉制品、熟肉制品、饮料类、醋、酱油、酱及酱制品、复合调味料、方便米面制品等，可见乳酸链球菌素已经广发应用于食品工业中。主要原因是乳酸链球菌素是一种高效、无毒的天然食品防腐剂，符合未来食品防腐剂的要求，它能有效地抑制引起食品腐败的革兰氏阳性菌，特别对耐热芽孢杆菌、肉毒梭菌及李斯特氏菌有强烈的抑制作用，可降低食品灭菌温度、缩短灭菌时间、改善食品风味、外观和提高食品营养价值、延长保藏时间，符合国家农业行业标准NY/T392-2000绿色食品食品添加剂使用准则。天然食品防腐剂取代化学合成防腐剂是一种必然的趋势，乳酸链球菌素的开发和利用将对促进我国绿色食品的发展和保障人民身体健康具有重要的意义。随着食品行业的加大，乳酸链球菌素的发展前景将更为广阔。
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