Mecanismo de ação e segurança do aditivo alimentar estreptococina de ácido láctico

2024-04-26

Mecanismo de ação e segurança do aditivo alimentar estreptococina de ácido láctico

Estreptococina lactisina, também conhecido como peptídeo de nisina, é um peptídeo antimicrobiano biológico natural produzido pela fermentação de Streptococcus lactis que ocorre naturalmente no leite e no queijo, que tem um efeito antibacteriano de amplo espectro e pode efetivamente inibir o crescimento e a reprodução da maioria das bactérias gram-positivas e seus esporos. Em particular, tem um efeito inibitório óbvio sobre bactérias comuns, como Staphylococcus aureus, Streptococcus haemolyticus e Clostridium botulinum, e pode desempenhar um papel na conservação e preservação de muitos alimentos. Além disso, a estreptococina do ácido láctico possui boa estabilidade, resistência ao calor e aos ácidos, e tem boas perspectivas de aplicação na indústria alimentícia.

Streptococcin lacté um conservante alimentar biológico e agente antibacteriano natural, seguro e reconhecido mundialmente, usado principalmente para a preservação e preservação de leite e produtos lácteos, carne e produtos cárneos. A descoberta da estreptococina do ácido láctico remonta à década de 20 do século passado e, em 1928, pesquisadores americanos como LA. Rogers relatou pela primeira vez que os metabólitos do Streptococcus lactis podem inibir o crescimento de outras bactérias do ácido láctico. Em 1947, ATR Mattick et al. descobriram que alguns estreptococos do ácido láctico no grupo N sorológico podem produzir substâncias proteicas bacteriostáticas e prepararam essa substância polipeptídica a partir do caldo de fermentação do estreptococo do ácido láctico.

Pó de estreptococina de ácido láctico branco

A nisina é um produto natural do Streptococcus lactis e estudos de toxicidade do Streptococcus lactis em excesso nas aplicações em alimentos mostraram que ela não é tóxica. Por ser particularmente sensível às enzimas proteolíticas (α-tripsina), é rapidamente hidrolisado em aminoácidos por enzimas proteolíticas no trato digestivo após o consumo. Em 1953, o Nisaplin, um lote de produtos comerciais de estreptococina lactis, foi lançado no Reino Unido; Em 1969, o Comité Misto FAO/OMS de Peritos em Aditivos Alimentares aprovou a estreptococina lactis como aditivo alimentar; Em 1988, a Food and Drug Administration (FDA) dos EUA também aprovou oficialmente o uso de estreptococina de ácido láctico em alimentos; Em 1990, o Departamento de Supervisão Alimentar do Ministério da Saúde da China emitiu um certificado de conformidade para o uso de estreptococina de ácido láctico na China. Mais de 50 países aprovaram o uso de estreptococina de ácido láctico.
 

Gama bacteriostática de estreptococina de ácido láctico

A estreptococina lactis pode efetivamente inibir ou matar as bactérias gram-positivas que causam a deterioração dos alimentos e pode matar a maioria das bactérias gram-positivas em uma concentração de 100 ppm e pode inibir algumas espécies de estafilococos, estreptococos, lactobacilos e micrococos; Também tem um efeito inibitório significativo na maioria dos clostrídios e bacilos spp. e seus esporos. Hitchins, AD et ai. demonstraram que os esporos de Bacillus thermophilus são os mais sensíveis à nisina, e uma quantidade muito pequena de nisina pode matar os seus esporos, e o efeito da nisina nos esporos é inibir a sua germinação na fase inicial da expansão dos esporos, em vez de mate eles.

Devido ao estreito espectro antibacteriano da Nisina, ela só pode matar ou inibir bactérias Gram-positivas, mas não tem efeito óbvio sobre bactérias Gram-negativas, fungos e leveduras, portanto sua aplicação é limitada, e a combinação de Nisina com outros conservantes pode compensar essa deficiência e, em seguida, desempenhar um efeito antibacteriano de amplo espectro. Estudos demonstraram que a combinação de Nisina e outros conservantes pode aumentar o seu próprio efeito antibacteriano, e um amplo espectro antibacteriano pode ser obtido. A combinação de nisina e ácido láctico pode inibir Salmonella e Staphylococcus aureus na carne. A nisina é usada em combinação com agentes quelantes (como EDTA) para ter um certo efeito inibitório sobre a Salmonella e pode efetivamente reduzir o número de outras bactérias G. Além disso, a combinação de Nisina com fosfato e citrato também pode melhorar o seu efeito inibitório sobre as bactérias G.

Estrutura molecular da estreptococina de ácido láctico

Mecanismo antibacteriano da estreptococina do ácido láctico

Estudos demonstraram que a nisina é um pequeno peptídeo hidrofóbico e carregado positivamente, que pode ser adsorvido na membrana celular de bactérias sensíveis Gram-positivas e interagir com substâncias carregadas negativamente na parede celular (como ácido teicóico, ácido urônico, polissacarídeos ácidos ou fosfolipídios), e pode invadir a membrana celular para formar buracos permeáveis ​​através da ação do terminal C, inibir a síntese da parede celular de bactérias Gram-positivas, alterar a permeabilidade da membrana celular, causar o fluxo de pequenas moléculas substâncias na célula e, ao mesmo tempo, o influxo de moléculas de água extracelulares e, finalmente, levam à autólise e morte da célula.

A nisina tem atividade antimicrobiana contra muitas bactérias G+, mas não tem efeito sobre bactérias G, leveduras e bolores. Comparando a parede celular das bactérias G+ e das bactérias G, pode-se descobrir que a camada de peptidoglicano das bactérias G+ é muito mais espessa do que a das bactérias G-, e a composição da parede celular das bactérias G é mais complexa, incluindo principalmente proteínas, fosfolipídios e lipopolissacarídeos, etc., que são muito densos e só podem permitir a passagem de pequenas moléculas com peso molecular inferior a 600Da, enquanto a nisina tem peso molecular de cerca de 3510Da, portanto não pode passar pela parede celular densa, portanto , A nisina não consegue atingir a membrana celular e desempenha um papel bactericida. Para corroborar ainda mais esta afirmação, Steven e Kordel et al. relataram que após o tratamento alterar a permeabilidade da parede externa das bactérias G, as bactérias G também se tornaram sensíveis à nisina e também poderiam ser inibidas ou mortas. Isto prova fortemente que as bactérias G não são sensíveis à nisina porque a parede celular é demasiado espessa para a entrada das moléculas de nisina. No processo de esterilização da Nisina, os raros aminoácidos contidos em sua molécula têm grande efeito sobre a Nisina, e a pesquisa sobre esse problema é bastante ativa, principalmente por meio da engenharia de proteínas, e da composição de um ou de uma seção de aminoácidos ácidos na molécula de nisina são alterados de maneira direcional para estudar sua função. A investigação nesta área levará a uma melhor compreensão do mecanismo de ação da Nisina, a fim de expandir o âmbito de aplicação ou aumentar o efeito da ação.

Segurança da estreptococina de ácido láctico

A estreptococina lacté uma substância peptídica natural, que pode ser digerida e decomposta em aminoácidos por proteases no corpo humano (como tripsina, enzimas pancreáticas, sialases, etc.) após o consumo, sem toxicidade microbiana ou efeitos patogênicos, portanto sua segurança é alta .

Em 1956, a Comissão Britânica de Conservantes de Alimentos confirmou que diferentes quantidades de estreptococina lactis estão naturalmente presentes no leite e no queijo; Em 1962, Hara et al. do Japão confirmou que o LD50 semiletal da estreptococina do ácido láctico em camundongos era de cerca de 7g/kg de peso corporal, o que era semelhante ao valor LD50 do sal comum. O setor comercial no Reino Unido e na antiga União Soviética conduziu extensos estudos de toxicidade e biológicos sobre a toxicidade e a biologia da estreptococina do ácido láctico produzida, incluindo carcinogenicidade, sobrevivência, regeneração, química do sangue, função renal, função cerebral, resposta ao estresse, e patologia de órgãos animais, e muitos outros estudos provaram que a nisina é segura. Testes toxicológicos provaram que a toxicidade oral aguda de camundongos com estreptococina com lactato: o LD50 de camundongos fêmeas foi de 6.81g/kg de peso corporal, e o LD50 de camundongos machos foi de 9.26g/kg de peso corporal, o que na verdade não era tóxico. Toxicidade oral aguda de ratos com estreptococina de ácido láctico: o LD50 de ratos fêmeas foi de 6.81g/kg de peso corporal, e o LD50 de ratos machos foi de 14.70g/kg de peso corporal, o que na verdade não era tóxico. Os resultados mostraram que a estreptococina do ácido láctico era segura. As regulamentações federais dos EUA classificaram a estreptococina do ácido láctico como "geralmente reconhecida como segura" (GRAS). Em março de 1992, o Ministério da Saúde da China apontou claramente no documento aprovado para implementação: “A estreptococina do ácido láctico pode ser cientificamente considerada segura como agente de preservação de alimentos”. Actualmente, quase 50 países em todo o mundo promulgaram leis para regular o âmbito e o limite da utilização da estreptococina de ácido láctico como conservante alimentar, enquanto mais de 20 países como o Reino Unido, França e Austrália não têm regulamentos sobre o utilização de quantidades limitadas.

Usos da estreptococina de ácido láctico

1. Aplicação em leite e produtos lácteos
1. A nisina doméstica foi aplicada pela primeira vez com sucesso em leite esterilizado em alta temperatura (UHT). Normalmente, o leite UHT é esterilizado instantaneamente por UHT e embalado assepticamente sem a necessidade de adição de conservantes alimentares. No entanto, no verão quente, a qualidade do leite cru é muitas vezes difícil de garantir e, como resultado, há mais resíduos microbianos, resultando num aumento na taxa de sacos estragados (sacos de ácido, sacos inchados, etc.). A adição de Nisina pode reduzir bastante a taxa de deterioração do leite UHT e prolongar o período de retenção.
2. Aplicação em leite esterilizado secundário. A maior parte do leite esterilizado secundário é produzida por pequenas e médias empresas lácteas, e os produtos são de média e baixa qualidade. O leite fresco precisa ser esterilizado por aquecimento secundário por um longo período, resultando em escurecimento e escurecimento não enzimático do produto. A adição de Nisina pode reduzir a intensidade da esterilização, reduzir o processo de escurecimento não enzimático e prolongar a vida útil do produto.
3. Aplicação em leite pasteurizado. Segundo relatos, em agosto do ano passado, o índice qualificado de leite pasteurizado no mercado de Xangai era de apenas 73.37%, e os produtos qualificados no momento da entrega eram distribuídos aos consumidores por meio da estação de distribuição, devido à falta de suporte da cadeia de frio (o maior tempo sem cadeia de frio foi de 8 horas), resultando num grave declínio na qualidade do leite processado e num excesso de bactérias coliformes. A adição de Nisina pode melhorar a segurança do leite pasteurizado.
4. Aplicação em leite fresco. De acordo com o novo padrão internacional GB5408.2-1999, conservantes de alimentos não devem ser adicionados ao leite UHT e ao leite esterilizado secundário. Para isso, é necessário melhorar a qualidade do leite cru (leite fresco) e controlar rigorosamente os indicadores microbiológicos do leite cru. De acordo com a norma alimentar livre de poluição emitida pelo Ministério da Agricultura, o número total de colónias em cada mililitro de leite fresco deve ser inferior a 500,000. No entanto, de acordo com uma fábrica de laticínios em Shandong, além do pasto direto poder ser controlado, o número total de colônias de leite fresco transportadas por caminhões refrigerados a 400 quilômetros de distância e 5 a 6 horas excederá em muito o padrão. De acordo com um relatório de uma estação de leite na Mongólia Interior, mesmo que o leite seja coletado centralmente, resfriado mecanicamente e transportado em caminhão refrigerado, a temperatura do leite é controlada entre 4 e 6 °C e não excede 10 °C no verão. , e o número total de colônias por mililitro de leite cru ainda está na faixa de 100 a 2 milhões, o que não pode atender aos indicadores especificados na norma.
Além disso, os conservantes químicos não podem ser usados ​​no leite cru, e os agricultores individuais adicionam formaldeído para evitar que o leite fresco se deteriore e apodreça, o que é uma violação grave e um comportamento ilegal. Se for adicionada nisina, pode fazer com que o leite fresco mantenha a sua qualidade e cumpra o padrão (porque a nisina está naturalmente presente em alguns leites frescos).
5. Aplicação em iogurte. O iogurte contendo bactérias ativas do ácido láctico pode ser fermentado lentamente durante o prazo de validade, resultando em um aumento adicional na acidez do iogurte. Como resultado, o iogurte tem um sabor pior e é inaceitável para os consumidores. A adição de Nisina pode inibir o aumento adicional da acidez na fermentação do iogurte.
O método de adição do iogurte pode ser antes ou depois da fermentação principal. Qual é a maneira apropriada de adicioná-lo? Isso depende da variedade e do processo do produto. Se a adição for feita antes da fermentação principal, a quantidade de Nisina adicionada deve ser rigorosamente controlada. Isso ocorre porque a nisina tem efeito inibitório nas culturas produtoras de iogurte, o que prolonga o tempo de fermentação. O critério de julgamento é que após a adição da Nisina, o tempo de fermentação principal do iogurte deve terminar dentro de 3 a 6 horas. Se o tempo de fermentação principal for superior a 6 horas, a quantidade de Nisina deve ser reduzida. Devido à grande variedade de iogurtes, a aplicação específica de vários iogurtes não será introduzida um por um.

2. Aplicação em produtos cárneos
A nisina doméstica foi a primeira a ser aplicada com sucesso em produtos cárneos de alta temperatura. Então, também é usado com eficácia em produtos cárneos de baixa temperatura. Até agora, não importa o tipo de embalagem (embalagem flexível, enlatado, garrafa, invólucro), não importa o tipo de método de processamento (decapagem, cera, molho, defumação, marinada, agridoce, seco) aves (frango, pato , ganso), carne (suíno, bovino, ovino, coelho), peixe e camarão e outros produtos alcançaram resultados relativamente ideais.
Como os produtos cárneos são ricos em nutrientes, alta atividade de água e pH neutro, todos os tipos de microorganismos nocivos, como bactérias, fungos e leveduras, podem crescer e se multiplicar. A fim de expandir a gama antibacteriana e aumentar o efeito anti-séptico, os produtos compostos da Nisina devem ser selecionados, em vez da Nisina pura. Os chamados aditivos compostos referem-se à mistura de duas ou mais variedades únicas de aditivos por métodos físicos. Normalmente, é fornecido diretamente pela unidade de produção, e os clientes que podem fazê-lo também podem combiná-lo eles próprios.
Actualmente, os produtos compostos são geralmente desenvolvidos de acordo com os três princípios seguintes:
(1) Cada componente do produto composto é uma variedade aprovada pelo estado.
(2) Para conveniência dos clientes e do transporte, as variedades sólidas não são compostas por variedades líquidas e não existem produtos líquidos compostos. Geralmente é um aditivo composto sólido. Se o cliente aderir por conta própria, ele não está sujeito a este princípio.
(3) A fim de melhorar a segurança e a qualidade dos alimentos, os conservantes alimentares naturais não são combinados com conservantes químicos, exceto o ácido sórbico. Como o ácido sórbico é um ácido graxo insaturado, basicamente igual aos ácidos graxos insaturados naturais, ele pode ser assimilado pelo corpo para produzir dióxido de carbono e água. Portanto, o ácido sórbico pode ser considerado um ingrediente alimentar. Pode ser considerado inofensivo para o corpo humano.
Foi demonstrado que a nisina funciona com agentes quelantes como o EDTA para inibir bactérias Gram-negativas. Desta forma, o espectro antimicrobiano da Nisina é ampliado. O EDTA é um sal dissódico do ácido etilenodiaminotetracético, que é preparado pela reação de etilenodiamina, cianeto de sódio e solução aquosa de formaldeído e depois reage com hidróxido de sódio. A norma nacional estipula que seu uso só é permitido em alguns alimentos enlatados. Por razões de segurança, uma empresa recusou a utilização de aditivos compostos contendo EDTA, o que é razoável. Se o agente quelante gluconato-δ-lactona for selecionado, ele terá maior segurança e superioridade, sendo esse ácido orgânico um produto intermediário do metabolismo da glicose no organismo. Portanto, pode-se considerar que é inofensivo ao corpo humano. O gluconato-δ-lactona também tem o efeito de diminuir o pH dos produtos cárneos, o que pode potencializar o efeito dos corantes e conservantes. Além disso, também pode reduzir a atividade de água dos produtos cárneos, que por si só é um excelente conservante alimentar.

3. Aplicação em alimentos enlatados Adicionando Nisina
a comida enlatada tem muitas vantagens:
(1) Pode reduzir a intensidade do tratamento térmico, reduzir a perda de nutrientes alimentares e melhorar a qualidade alimentar do produto.
(2) Inibir o crescimento e a reprodução de esporos bacterianos resistentes ao calor e prolongar a vida útil dos alimentos. Atualmente, é usado principalmente em algumas frutas e vegetais enlatados para reduzir a intensidade da esterilização e fazer com que as frutas e vegetais enlatados tenham melhor fragilidade dos tecidos e qualidade alimentar.

Em quarto lugar, a aplicação
em alimentos proteicos vegetais Tofu com lactona em caixa, que tem vida útil de menos de 12 horas em um dia quente de verão. Após 12 horas, o produto ficará desidratado, azedo e estragado. Com a adição de Nisina, o prazo de validade pode ser estendido para 24 horas. O prazo de validade de 1 dia é seguro para atender às necessidades desse produto pronto para consumo que circula no mercado. Se houver requisitos mais elevados para o prazo de validade, de acordo com a pesquisa de Wang Shaolin, da Universidade Agrícola de Pequim, adicionando nisina e esterilização por microondas, à temperatura ambiente de 18 ° C, o prazo de validade pode chegar a 3 dias.
5. Aplicação em bebidas Adicionando Nisina
às bebidas pode inibir o crescimento e a reprodução de bactérias resistentes ao ácido e ao calor (como Bacillus acidus), prevenir o ranço das bebidas e prolongar a vida útil dos produtos. Atualmente, as variedades de bebidas que têm sido utilizadas na produção de bebidas incluem bebidas de suco de frutas, bebidas de ácido acético, bebidas de aloe vera, bebidas contendo leite, bebidas saudáveis ​​(como bebidas de ginseng, bebidas de crisântemo wolfberry), etc.
6. Aplicação na fabricação de vinho
Usando a propriedade de que a nisina não inibe a fermentação do fermento, ela pode ser usada na fabricação de cerveja, vinho de arroz, vinho e outras bebidas alcoólicas para prevenir o ranço e outras doenças causadas por bactérias do ácido láctico. Na fabricação de cerveja e vinho de arroz, atualmente, é usado principalmente na expansão de levedura de cerveja e levedura de vinho de arroz para prevenir a infecção de bactérias diversas. Para o vinho de arroz com baixo teor de álcool, muitas vezes é causado por esterilização incompleta, embalagens sujas ou má vedação, baixo teor de álcool, etc., que causam acidez e deterioração durante o armazenamento. A adição de nisina pode prevenir eficazmente o ranço e prolongar a vida útil do vinho de arroz.
7. Aplicação em alimentos de conveniência
Em pequenas embalagens de alimentos de conveniência de lazer, como coxas de frango, pés de frango, carne seca e outros produtos avícolas, foram resumidos na seção “aplicação de produtos cárneos” e não serão repetidos aqui. Alimentos vegetais de conveniência, como mostarda com baixo teor de sal e cabaça desfiada, também são normalmente utilizados na produção.


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