Die Anwendung von Nisin in Lebensmittelzusatzstoffen

Nisin, auch bekannt als Lactochainin oder Nisaplin, ist eine Polypeptidverbindung, die aus den Fermentationsprodukten von Milchsäurestreptokokken (Streptococcus lactis) extrahiert wird. Es ist derzeit das einzige Bakteriocin, das zur Verwendung als Lebensmittelkonservierungsmittel zugelassen ist. Die einzigartigen Eigenschaften und das breite Spektrum an antibakterieller Aktivität von Nisin haben es zu einer wichtigen Ergänzung für die Lebensmittelindustrie gemacht, da es die Lebensmittelsicherheit gewährleistet und die Haltbarkeit verlängert. Dieser Artikel befasst sich mit der Anwendung von Nisin in Lebensmittelzusatzstoffen und untersucht seine Eigenschaften, seinen antibakteriellen Mechanismus und verschiedene Verwendungsmöglichkeiten in verschiedenen Lebensmittelkategorien.

Eigenschaften und antibakterieller Mechanismus von Nisin

Nisin ist ein natürliches Lebensmittelkonservierungsmittel mit hoher Aktivität, Ungiftigkeit, Sicherheit und ohne Nebenwirkungen. Nach der Einnahme wird es unter den physiologischen pH-Bedingungen und der Chymotrypsin-Wirkung im menschlichen Körper schnell zu Aminosäuren hydrolysiert. Dieser Prozess verändert weder die normale Flora im menschlichen Darmtrakt und verursacht keine Probleme mit der Antibiotikaresistenz, noch kommt es zu einer Kreuzresistenz mit anderen Antibiotika.

Der antibakterielle Mechanismus von Nisin besteht hauptsächlich darin, die Zellmembran empfindlicher grampositiver Bakterien zu zerstören. Frühe Untersuchungen zeigten, dass nach der Einwirkung von Nisin auf vegetative Zellen zelluläre Substanzen, darunter ATP und andere Ionen, schnell austreten, was mit einem vollständigen Verlust des Membranpotentials einhergeht. Wenn die Zellmembran stark beschädigt ist, kann es zu einer vollständigen Zelllyse kommen. Gramnegative Bakterien sind gegen Nisin resistent, aber Behandlungen oder Reagenzien, die die Zellwandpermeabilität erhöhen, können ihre Empfindlichkeit gegenüber Nisin erheblich erhöhen.

Geschichte der Anwendung von Nisin in der Lebensmittelkonservierung

Die Verwendung von Nisin zur Lebensmittelkonservierung hat eine lange Geschichte. Im Jahr 1928 bemerkte Rogers, dass die Metaboliten von Milchsäurestreptokokken das Wachstum anderer Milchsäurebakterien hemmen können. Im Jahr 1951 stellten Hirsch et al. Nisin wurde erfolgreich eingesetzt, um den Verderb von Käse durch gasproduzierende Clostridium-Bakterien zu verhindern und so die Käsequalität zu verbessern. 1953 verkauften die britischen Unternehmen Aplin und Barrett dieses neue Konservierungsmittel erstmals als kommerzielles Produkt.

Im Jahr 1969 genehmigte der Gemeinsame Expertenausschuss für Lebensmittelzusatzstoffe (JECFA) der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) und der Weltgesundheitsorganisation (WHO) Nisin als Lebensmittelkonservierungsmittel für die Verwendung in der Lebensmittelindustrie. Im Jahr 1988 genehmigte auch die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) offiziell die Verwendung von Nisin in Lebensmitteln. Seitdem wird Nisin in verschiedenen Ländern auf der ganzen Welt häufig verwendet.

Anwendungen von Nisin in verschiedenen Lebensmittelkategorien

Fleischprodukte

 

Nisin hemmt wirksam viele grampositive Bakterien, die Lebensmittel verderben, wie Lactobacillus, Leuconostoc, Micrococcus, Staphylococcus, Listeria und Streptococcus. Es hat eine besonders starke hemmende Wirkung auf Sporen wie Bacillus und Clostridium. Beispielsweise kann die Zugabe von 0.03-0,05 g/kg Nisin zu Frischmilch die Keimung und Vermehrung von Bacillus- und Clostridium-Sporen hemmen.

In Fleischprodukten wie Braten, Schinken, Sandwiches, Würstchen und Frankfurter Würstchen kann Nisin die meisten grampositiven Bakterien hemmen, ohne die Farbe, das Aroma und den Geschmack des Produkts zu beeinträchtigen. Es kann auch den Einsatz von Nitrat oder Nitrit reduzieren und die Produktqualität und Haltbarkeit verbessern.

Milchprodukte

 

Nisin wird häufig in Milchprodukten verwendet, darunter Joghurt, Milchgetränke, Flüssigeier und Eiprodukte. Die Zugabe von 0,05 g/kg Nisin zu Joghurt mit einem pH-Wert von etwa 4 kann die Haltbarkeit des Produkts von 6 Tagen bei Raumtemperatur auf mehr als einen Monat nach 20-minütiger Sterilisation bei 90 Grad verlängern.

In Dosenmilch, die einer Ultrahochtemperatur-Sterilisation und aseptischen Abfüllung unterzogen wird, kann die Zugabe von 0.05 g/kg Nisin die Verderbnisrate des Produkts um 0,04 % senken.

Konserven

 

Konserven sind häufig mit hoch hitzebeständigen Bakteriensporen wie thermophilen Bazillus und thermosaccharolytischen Clostridien kontaminiert. Diese Sporen können unter geeigneten Bedingungen wachsen und zur Gas- und Säureproduktion führen, was zum Verderb führt. Durch die Zugabe von 0,1 g/kg Nisin zu Konserven können die Produkte bis zu 2 Jahre lang unter heißen Bedingungen gelagert werden, was die Intensität der Wärmebehandlung um die Hälfte reduziert, Energie spart und den Nährwert, das Aussehen und den Geschmack beibehält , Farbe und Qualität der Konserven.

Meeresfrüchteprodukte

 

Meeresfrüchteprodukte wie Fisch und Garnelen sind aufgrund ihres hohen Feuchtigkeitsgehalts und ihrer kalten Verzehrgewohnheiten anfällig für den Verderb und die Kontamination durch Bakterien wie Listeria und Clostridium botulinum. Die Zugabe von 0.1-0.15 g/kg Nisin kann das Wachstum und die Vermehrung verderbniserregender Bakterien hemmen und so die Frische und Haltbarkeit der Produkte verlängern.

Backwaren und Fertiggerichte

 

Nisin kann auch in Backwaren, Fertiggerichten und Gewürzen verwendet werden. Es kann chemische Konservierungs- und Farbstoffe (wie Nitrit) ganz oder teilweise ersetzen, um den Anforderungen bei der Herstellung gesunder und umweltfreundlicher Lebensmittel gerecht zu werden.

Getränke und Fruchtsäfte

 

Nisin kann Getränken und Fruchtsäften zugesetzt werden, um deren Haltbarkeit zu verlängern. Beispielsweise kann die Zugabe einer bestimmten Menge Nisin zu Getränken das Wachstum von Mikroorganismen hemmen und die Klarheit und den Geschmack der Getränke erhalten.

Sicherheit und Toxizität von Nisin

Die Sicherheit von Nisin als Lebensmittelzusatzstoff wurde über Jahrzehnte umfassend erforscht und bestätigt.

Erstens besteht Nisin aus 34 Aminosäureresten und hat ein Molekulargewicht von etwa 3500 Da. Aufgrund seiner Fähigkeit, die meisten grampositiven Bakterien und Sporen von Bacillus-Arten zu hemmen, wird es in der Lebensmittelindustrie häufig eingesetzt. Wichtig ist, dass Nisin nach dem Verzehr unter den physiologischen pH-Bedingungen des menschlichen Körpers und der Wirkung von Chymotrypsin schnell zu Aminosäuren hydrolysiert wird, ohne die normale Flora im menschlichen Darmtrakt zu verändern oder Antibiotikaresistenzprobleme zu verursachen.

Zweitens wurde Nisin von verschiedenen internationalen Organisationen als sicheres Lebensmittelkonservierungsmittel anerkannt. Der Gemeinsame Expertenausschuss für Lebensmittelzusatzstoffe (JECFA) der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) und der Weltgesundheitsorganisation (WHO) bestätigte 1969 seine Sicherheit. Auch die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) genehmigte seine Verwendung in Lebensmitteln im Jahr 1988. Das chinesische Gesundheitsministerium genehmigte 1992 ebenfalls seine Verwendung als Lebensmittelkonservierungsmittel.

Darüber hinaus haben umfangreiche toxikologische Studien gezeigt, dass Nisin ungiftig ist und keine schädlichen Auswirkungen auf den menschlichen Körper hat. Es wird vom menschlichen Körper leicht verdaut und absorbiert und reichert sich nicht im Gewebe an und schadet dem Körper nicht. Die Werte für die tödliche Dosis von 50 % (LD50) für Ratten sind relativ hoch, was auf eine geringe Toxizität hinweist.

Abschluss

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Nisin als natürliches Lebensmittelkonservierungsmittel aufgrund seiner hohen antibakteriellen Aktivität, Ungiftigkeit, Sicherheit und Abwesenheit von Nebenwirkungen breite Anwendungsaussichten in der Lebensmittelindustrie hat. Es kann das Wachstum und die Vermehrung von verderblichen Bakterien wirksam hemmen, die Haltbarkeit von Lebensmitteln verlängern und die Qualität und Sicherheit von Lebensmitteln aufrechterhalten. Mit dem kontinuierlichen Fortschritt der Extraktionstechnologie und der steigenden Nachfrage nach Lebensmittelsicherheit wird die Anwendung von Nisin in der Lebensmittelindustrie immer weiter verbreitet und tiefgreifender.