Mecanismo de acción y seguridad del aditivo alimentario estreptococina del ácido láctico.

2024-04-26

Mecanismo de acción y seguridad del aditivo alimentario estreptococina del ácido láctico.

Estreptococina lactisina, también conocido como péptido de nisina, es un péptido antimicrobiano biológico natural producido por la fermentación de Streptococcus lactis que se encuentra naturalmente en la leche y el queso, que tiene un efecto antibacteriano de amplio espectro y puede inhibir eficazmente el crecimiento y la reproducción de la mayoría de las bacterias grampositivas y sus esporas. En particular, tiene un efecto inhibidor obvio sobre bacterias comunes como Staphylococcus aureus, Streptococcus haemolyticus y Clostridium botulinum, y puede desempeñar un papel en la conservación y conservación de muchos alimentos. Además, la estreptococina del ácido láctico tiene buena estabilidad, resistencia al calor y a los ácidos, y tiene buenas perspectivas de aplicación en la industria alimentaria.

La estreptococina lactes un agente antibacteriano y conservante de alimentos biológico natural, seguro y reconocido mundialmente, que se utiliza principalmente para la conservación y conservación de leche y productos lácteos, carne y productos cárnicos. El descubrimiento de la estreptococina del ácido láctico se remonta a los años 20 del siglo pasado, y en 1928, investigadores estadounidenses como LA. Rogers informó por primera vez que los metabolitos de Streptococcus lactis pueden inhibir el crecimiento de otras bacterias del ácido láctico. En 1947, ATR Mattick et al. Descubrió que algunos estreptococos del ácido láctico del grupo serológico N pueden producir sustancias bacteriostáticas proteicas y preparó esta sustancia polipeptídica a partir del caldo de fermentación del estreptococo del ácido láctico.

Polvo de estreptococina de ácido láctico blanco

La nisina es un producto natural de Streptococcus lactis y los estudios de toxicidad de Streptococcus lactis en exceso de aplicaciones alimentarias han demostrado que no es tóxica. Debido a que es particularmente sensible a las enzimas proteolíticas (α-tripsina), las enzimas proteolíticas la hidrolizan rápidamente en aminoácidos en el tracto digestivo después del consumo. En 1953, se lanzó en el Reino Unido Nisaplin, un lote de productos comerciales de estreptococina lactis; En 1969, el Comité Mixto FAO/OMS de Expertos en Aditivos Alimentarios aprobó la estreptococina lactis como aditivo alimentario; En 1988, la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) también aprobó oficialmente el uso de estreptococina del ácido láctico en los alimentos; En 1990, el Departamento de Supervisión de Alimentos del Ministerio de Salud de China emitió un certificado de conformidad para el uso de estreptococina del ácido láctico en China. Más de 50 países han aprobado el uso de estreptococina del ácido láctico.
 

Gama bacteriostática de la estreptococina del ácido láctico.

La estreptococina lactis puede inhibir o matar eficazmente las bacterias grampositivas que causan el deterioro de los alimentos y puede matar la mayoría de las bacterias grampositivas en una concentración de 100 ppm y puede inhibir algunas especies de estafilococos, estreptococos, lactobacilos y micrococos; También tiene un efecto inhibidor significativo sobre la mayoría de los clostridios y bacilos spp. y sus esporas. Hitchins, AD y cols. han demostrado que las esporas de Bacillus thermophilus son las más sensibles a la nisina, y una cantidad muy pequeña de nisina puede matar sus esporas, y el efecto de la nisina sobre las esporas es inhibir su germinación en la etapa inicial de expansión de las esporas, en lugar de Mátalos.

Debido al estrecho espectro antibacteriano de la nisina, solo puede matar o inhibir las bacterias grampositivas, pero no tiene ningún efecto obvio sobre las bacterias gramnegativas, mohos y levaduras, por lo que su aplicación es limitada y la combinación de nisina con otros conservantes puede compensa esta deficiencia y luego produce un efecto antibacteriano de amplio espectro. Los estudios han demostrado que la combinación de nisina y otros conservantes puede mejorar su propio efecto antibacteriano y se puede obtener un amplio espectro antibacteriano. La combinación de nisina y ácido láctico puede inhibir Salmonella y Staphylococcus aureus en la carne. La nisina se usa en combinación con agentes quelantes (como EDTA) para tener un cierto efecto inhibidor sobre la Salmonella y puede reducir eficazmente la cantidad de otras bacterias G. Además, la combinación de nisina con fosfato y citrato también puede mejorar su efecto inhibidor sobre las bacterias G.

Estructura molecular de la estreptococina del ácido láctico.

Mecanismo antibacteriano de la estreptococina del ácido láctico.

Los estudios han demostrado que la nisina es un pequeño péptido hidrofóbico y cargado positivamente, que puede adsorberse en la membrana celular de bacterias sensibles Gram-positivas e interactuar con sustancias cargadas negativamente en la pared celular (como el ácido teicoico, el ácido urónico y los polisacáridos ácidos). o fosfolípidos), y pueden invadir la membrana celular para formar agujeros permeables a través de la acción del extremo C, inhibir la síntesis de la pared celular de bacterias Gram-positivas, cambiar la permeabilidad de la membrana celular y provocar la salida de moléculas pequeñas. sustancias en la célula y, al mismo tiempo, la entrada de moléculas de agua extracelulares, y finalmente conducen a la autólisis y muerte de la célula.

La nisina tiene actividad antimicrobiana contra muchas bacterias G+, pero no tiene ningún efecto sobre las bacterias G, levaduras y mohos. Al comparar la pared celular de las bacterias G+ y las bacterias G, se puede encontrar que la capa de peptidoglicano de las bacterias G+ es mucho más gruesa que la de las bacterias G-, y la composición de la pared celular de las bacterias G es más compleja e incluye principalmente proteínas. fosfolípidos y lipopolisacáridos, etc., que son muy densos y solo pueden permitir el paso de moléculas pequeñas con un peso molecular inferior a 600 Da, mientras que la nisina tiene un peso molecular de aproximadamente 3510 Da, por lo que no puede atravesar la pared celular densa, por lo tanto , La nisina no puede alcanzar la membrana celular y desempeña un papel bactericida. Para corroborar aún más esta afirmación, Steven y Kordel et al. informaron que después del tratamiento cambió la permeabilidad de la pared exterior de las bacterias G, las bacterias G también se volvieron sensibles a la nisina y también pudieron inhibirse o matarse. Esto demuestra claramente que las bacterias G no son sensibles a la nisina porque la pared celular es demasiado gruesa para que entren las moléculas de nisina. En el proceso de esterilización con nisina, los raros aminoácidos contenidos en su molécula tienen un gran efecto sobre la nisina, y la investigación sobre este problema es bastante activa, principalmente a través de la ingeniería de proteínas y la composición de uno o una sección de aminoácidos. Los ácidos en la molécula de nisina se cambian de manera direccional para estudiar su función. La investigación en esta área conducirá a una mejor comprensión del mecanismo de acción de Nisin para ampliar el ámbito de aplicación o mejorar el efecto de acción.

Seguridad de la estreptococina del ácido láctico.

La estreptococina lact es una sustancia peptídica natural, que puede ser digerida y descompuesta en aminoácidos mediante proteasas en el cuerpo humano (como tripsina, enzimas pancreáticas, sialasas, etc.) después del consumo, sin toxicidad microbiana ni efectos patógenos, por lo que su seguridad es alta. .

En 1956, la Comisión Británica de Conservantes de Alimentos confirmó que la leche y el queso contienen cantidades diferentes de estreptococina lactis de forma natural; En 1962, Hara et al. del Japón confirmó que la LD50 semiletal de la estreptococina del ácido láctico en ratones era de aproximadamente 7 g/kg de peso corporal, que era similar al valor LD50 de la sal común. El sector comercial del Reino Unido y la ex Unión Soviética ha realizado amplios estudios biológicos y de toxicidad sobre la toxicidad y biología de la estreptococina del ácido láctico producida, incluida la carcinogenicidad, la supervivencia, la regeneración, la química sanguínea, la función renal, la función cerebral, la respuesta al estrés, y patología de órganos animales, y muchos otros estudios han demostrado que la nisina es segura. Las pruebas toxicológicas demostraron que la toxicidad oral aguda de la estreptococina lactata en ratones: la LD50 de las hembras fue de 6.81 g/kg de peso corporal y la LD50 de los ratones macho fue de 9.26 g/kg de peso corporal, lo que en realidad no era tóxico. Toxicidad oral aguda de la estreptococina del ácido láctico en ratas: la LD50 de las ratas hembra fue de 6.81 g/kg de peso corporal y la LD50 de las ratas macho fue de 14.70 g/kg de peso corporal, lo que en realidad no era tóxico. Los resultados mostraron que la estreptococina del ácido láctico era segura. Las regulaciones federales de EE. UU. han clasificado la estreptococina del ácido láctico como "generalmente reconocida como segura" (GRAS). En marzo de 1992, el Ministerio de Salud de China señaló claramente en el documento aprobado para su implementación: "La estreptococina del ácido láctico puede considerarse científicamente segura como agente de conservación de alimentos". En la actualidad, casi 50 países alrededor del mundo han promulgado leyes para regular el alcance y límite del uso de la estreptococina del ácido láctico como conservante de alimentos, mientras que más de 20 países como el Reino Unido, Francia y Australia no tienen regulaciones sobre el uso de cantidades limitadas.

Usos de la estreptococina del ácido láctico.

1. Aplicación en leche y productos lácteos
1. La nisina doméstica se aplicó con éxito por primera vez en leche esterilizada a alta temperatura (UHT). Por lo general, la leche UHT se esteriliza instantáneamente mediante UHT y se envasa asépticamente sin necesidad de añadir conservantes alimentarios. Sin embargo, en el caluroso verano, la calidad de la leche cruda suele ser difícil de garantizar y, como resultado, hay más residuos microbianos, lo que provoca un aumento en la tasa de bolsas defectuosas (paquetes de ácido, bolsas hinchadas, etc.). La adición de nisina puede reducir en gran medida la tasa de deterioro de la leche UHT y prolongar el período de retención.
2. Aplicación en leche esterilizada secundaria. La mayor parte de la leche esterilizada secundaria es producida por pequeñas y medianas empresas lecheras, y los productos son de calidad media y baja. La leche fresca debe esterilizarse mediante calentamiento secundario durante un período prolongado, lo que provoca un oscurecimiento no enzimático del producto. La adición de nisina puede reducir la intensidad de la esterilización, reducir el proceso de oscurecimiento no enzimático y extender la vida útil del producto.
3. Aplicación en leche pasteurizada. Según los informes, en agosto del año pasado, la tasa calificada de leche pasteurizada en el mercado de Shanghai era solo del 73.37%, y los productos calificados en el momento de la entrega se distribuían a los consumidores a través de la estación de distribución, debido a la falta de soporte de la cadena de frío. (el tiempo más largo sin cadena de frío fue de 8 horas), lo que resultó en una grave disminución de la calidad de la leche procesada y un exceso de bacterias coliformes. La adición de Nisin puede mejorar la seguridad de la leche pasteurizada.
4. Aplicación en leche fresca. Según la nueva norma internacional GB5408.2-1999, no se deben agregar conservantes alimentarios a la leche UHT ni a la leche esterilizada secundariamente. Para lograrlo, es necesario mejorar la calidad de la leche cruda (leche fresca) y controlar estrictamente los indicadores microbiológicos en la leche cruda. Según la norma alimentaria libre de contaminación emitida por el Ministerio de Agricultura, el número total de colonias en cada mililitro de leche fresca debe ser inferior a 500,000. Sin embargo, según una fábrica láctea de Shandong, además de que se puede controlar el pasto directo, el número total de colonias de leche fresca transportadas en camiones frigoríficos a 400 kilómetros de distancia y en 5 a 6 horas superará con creces el estándar. Según un informe de una estación de leche en Mongolia Interior, incluso si la leche se recoge de forma centralizada, se enfría mecánicamente y se transporta en camión frigorífico, la temperatura de la leche se controla entre 4 y 6 °C y no supera los 10 °C en verano. , y el número total de colonias por mililitro de leche cruda todavía está dentro del rango de 100 a 2 millones, lo que no puede cumplir con los indicadores especificados en la norma.
Además, no se pueden utilizar conservantes químicos en la leche cruda, y los agricultores individuales añaden formaldehído para evitar que la leche fresca se deteriore y se pudra, lo que constituye una infracción grave y un comportamiento ilegal. Si se agrega nisina, puede hacer que la leche fresca mantenga su calidad y cumpla con el estándar (porque la nisina está presente naturalmente en algunas leches frescas).
5. Aplicación en yogur. El yogur que contiene bacterias activas del ácido láctico puede fermentarse lentamente durante su vida útil, lo que provoca un aumento adicional de la acidez del yogur. Como resultado, el yogur sabe peor y es inaceptable para los consumidores. La adición de nisina puede inhibir un mayor aumento de la acidez en la fermentación del yogur.
El método de adición del yogur puede ser antes o después de la fermentación principal. ¿Cuál es la forma apropiada de agregarlo? Esto depende de la variedad y proceso del producto. Si la adición se realiza antes de la fermentación principal, se debe controlar estrictamente la cantidad de Nisina añadida. Esto se debe a que la nisina tiene un efecto inhibidor sobre los cultivos productores de yogur, lo que prolonga el tiempo de fermentación. El criterio para juzgar es que después de la adición de Nisin, el tiempo de fermentación principal del yogur debe finalizar dentro de 3 a 6 horas. Si el tiempo de fermentación principal es superior a 6 horas, se debe reducir la cantidad de nisina. Debido a la gran variedad de yogures, las aplicaciones específicas de varios yogures no se introducirán una por una.

2. Aplicación en productos cárnicos
El nisin doméstico fue el primero que se aplicó con éxito en productos cárnicos de alta temperatura. Luego, también se utiliza eficazmente en productos cárnicos a baja temperatura. Hasta ahora, no importa qué tipo de forma de embalaje (envase flexible, enlatado, botella, tripa), no importa qué tipo de método de procesamiento (encurtido, encerado, salsa, ahumado, adobo, agridulce, seco) aves de corral (pollo, pato , ganso), carne (porcino, vacuno, ovino, conejo), pescado y camarones y otros productos han logrado resultados relativamente ideales.
Debido a que los productos cárnicos son ricos en nutrientes, alta actividad de agua y pH neutro, todo tipo de microorganismos dañinos, como bacterias, mohos y levaduras, pueden crecer y multiplicarse. Para ampliar la gama antibacteriana y mejorar el efecto antiséptico, se deben seleccionar productos compuestos de Nisin, en lugar de Nisin puro. Los denominados aditivos compuestos se refieren a la mezcla de dos o más variedades únicas de aditivos mediante métodos físicos. Por lo general, lo proporciona directamente la unidad de producción y los clientes que pueden hacerlo también pueden componerlo ellos mismos.
En la actualidad, los productos compuestos se desarrollan generalmente según los tres principios siguientes:
(1) Cada componente del producto compuesto es una variedad aprobada por el estado.
(2) Para comodidad de los clientes y del transporte, las variedades sólidas no se combinan con variedades líquidas y no hay productos líquidos compuestos. Generalmente es un aditivo compuesto sólido. Si el cliente se reincorpora por su cuenta, no está sujeto a este principio.
(3) Para mejorar la seguridad y la calidad de los alimentos, los conservantes alimentarios naturales no se combinan con conservantes químicos, excepto el ácido sórbico. Debido a que el ácido sórbico es un ácido graso insaturado, básicamente igual que los ácidos grasos insaturados naturales, puede asimilarse en el cuerpo para producir dióxido de carbono y agua. Por tanto, el ácido sórbico puede considerarse un ingrediente de los alimentos. Puede considerarse inofensivo para el cuerpo humano.
Se ha demostrado que la nisina actúa con agentes quelantes como el EDTA para inhibir las bacterias gramnegativas. De esta forma se amplía el espectro antimicrobiano de la nisina. EDTA es una sal disódica del ácido etilendiaminotetraacético, que se prepara mediante la reacción de etilendiamina, cianuro de sodio y una solución acuosa de formaldehído, y luego reacciona con hidróxido de sodio. La norma nacional estipula que sólo se permite su uso en algunos alimentos enlatados. Por razones de seguridad, una empresa se ha negado a utilizar aditivos compuestos que contienen EDTA, lo cual no es descabellado. Si se selecciona el agente quelante gluconato-δ-lactona, tiene mayor seguridad y superioridad, y este ácido orgánico es un producto intermedio del metabolismo de la glucosa del cuerpo. Por tanto, se puede considerar que es inofensivo para el cuerpo humano. El gluconato-δ-lactona también tiene el efecto de reducir el pH de los productos cárnicos, lo que puede mejorar el efecto de los colorantes y conservantes. Además, también puede reducir la actividad del agua de los productos cárnicos, lo que en sí mismo es un excelente conservante de alimentos.

3. Aplicación en conservas Añadiendo nisina
a la comida enlatada tiene muchas ventajas:
(1) Puede reducir la intensidad del tratamiento térmico, reducir la pérdida de nutrientes alimentarios y mejorar la calidad alimentaria del producto.
(2) Inhibir el crecimiento y la reproducción de esporas bacterianas resistentes al calor y prolongar la vida útil de los alimentos. En la actualidad, se utiliza principalmente en algunas frutas y verduras enlatadas para reducir la intensidad de la esterilización y hacer que las frutas y verduras enlatadas tengan una mejor fragilidad del tejido y calidad comestible.

Cuarto, la aplicación.
en alimentos con proteínas vegetales Tofu con lactona en caja, que tiene una vida útil de menos de 12 horas en un caluroso día de verano. Después de 12 horas, el producto se deshidratará, se agriará y se echará a perder. Con la adición de Nisin, la vida útil se puede extender a 24 horas. La vida útil de 1 día es segura para satisfacer las necesidades de este producto listo para consumir que circula en el mercado. Si existen requisitos más altos para la vida útil, según la investigación de Wang Shaolin, de la Universidad Agrícola de Beijing, agregando Nisin y esterilización por microondas, a temperatura ambiente de 18 °C, la vida útil puede alcanzar los 3 días.
5. Aplicación en bebidas Añadiendo nisina
a las bebidas puede inhibir el crecimiento y la reproducción de bacterias resistentes a los ácidos y al calor (como Bacillus acidus), prevenir el enranciamiento de las bebidas y prolongar la vida útil de los productos. En la actualidad, las variedades de bebidas que se han utilizado en la producción de bebidas incluyen bebidas de jugos de frutas, bebidas de ácido acético, bebidas de aloe vera, bebidas que contienen leche, bebidas saludables (como bebidas de ginseng, bebidas de crisantemo y baya de goji), etc.
6. Aplicación en la elaboración de vino.
Aprovechando la propiedad de que la nisina no inhibe la fermentación de la levadura, se puede utilizar en la elaboración de cerveza, vino de arroz, vino y otras bebidas alcohólicas para prevenir la rancidez y otras enfermedades causadas por las bacterias del ácido láctico. En la actualidad, en la elaboración de cerveza y vino de arroz, se utiliza principalmente en la expansión de la levadura de cerveza y la levadura de vino de arroz para prevenir la infección de diversas bacterias. En el caso del vino de arroz con bajo contenido de alcohol, a menudo se debe a una esterilización incompleta, envases sucios o sellado deficiente, bajo contenido de alcohol, etc., que provocan acidez y deterioro durante el almacenamiento. La adición de nisina puede prevenir eficazmente el enranciamiento y prolongar la vida útil del vino de arroz.
7. Aplicación en comida preparada
En los envases pequeños de alimentos preparados para el ocio, como muslos de pollo, patas de pollo, carne seca y otros productos avícolas, se ha resumido en la sección "aplicación de productos cárnicos" y no se repetirá aquí. En la producción también se utilizan normalmente alimentos vegetales preparados, como la mostaza baja en sal y la calabaza rallada.


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