Chất bảo quản có nguồn gốc tự nhiên nisin

CHẤT BẢO QUẢN CÓ NGUỒN
GỐC TỰ NHIÊN

NISIN
GVHD :TS.Hồ Phú Hà
SVTH :Lê Lan Phương
CNTP1_K49


Mở đầu
• XH ngày càng phát triển, nhu cầu về thực phẩm
ngày càng phong phú và đa dạng
• Cùng với sự phát triển của KHKT, càng ngày
càng nhiều chất bảo quản thực phẩm được sử
dụng
• Ảnh hưởng đến sức khoẻ con người
từ các chất bảo quản thực phẩm???

Tương lai sẽ sử dụng ngày
càng nhiều các chất bảo quản
có nguồn gốc tự nhiên
NISIN

????


I.TỔNG QUAN VỀ NISIN
1.Lịch sử phát triển
• Nisin được phát hiện đầu tiên năm 1927 ở Anh
từ 1qtr SX phomat.
• Trong đại chiến thế giới II,nó được phân tách và

ứng dụng trong thuốc thú y, và được Mattick và
Hirsh đặt tên là nisin:
– N:Nisin được xác định là do chủng Lactococcus
lactics subspp lactics, là một “nhóm chất ức chế N”
(group N inhibitory substance)
– Hậu tố “in” thông thường được sử dụng cho kháng
sinh


I.TỔNG QUAN VỀ NISIN
1.Lịch sử phát triển


I.TỔNG QUAN VỀ NISIN
1.Lịch sử phát triển
• 1953,Chế phẩm thương mại đầu tiên của nisin
tên Nisaplin được sản xuất bởi Cơng ty Aplin &
Barret
• Năm 1969 Ủy ban chun gia về phụ gia thực
phẩm của FAO/WHO đã công nhận nisin là một
phụ gia thực phẩm có nguồn gốc sinh học an
tồn và được luật pháp cho phép sử dụng.
• Nisin hiện tại đã được thương mại hoá và sử
dụng tại hơn 40 nước như USA, Australia, Nam
Phi, Nga và Ấn Độ,…


I.TỔNG QUAN VỀ NISIN
2.Cấu trúc hoá học của nisin
Asn

Cấu tạo phân tử của nisin A ,và sự thay
thế của Asn27 cho His27 ở nisin Z, Dha:
dehydroalanine, Dhb: dehydrobutyrine
và Abu-S-Ala: β_methyl-lanthionine


I.TỔNG QUAN VỀ NISIN
2.Cấu trúc hố học của nisin
• Nisin là chuỗi peptit gồm các axit amin mạch
vòng 5 cạnh, chứa khoảng 34 axit amin.Nisin
chứa những axit amin không phổ biến như
lanthionine và B_methyl lanthionin.
• Phân tử có sự hình thành các vịng A,B,C,D,E
• Có 2 dạng nisin xuất hiện trong tự nhiên:
nisin A và nisin Z
• Cơng thức của nisin A là C143H230N42O37S7, khối
lượng phân tử 3354.07 Daltons


I.TỔNG QUAN VỀ NISIN
2.Cấu trúc hố học của nisin
• Nisin có cấu trúc đơn phân (monomer), nhị
phân (dimmer_7 kDa),tretramer (14 kDa) và
cả cấu trúc đa phân (multimer)


I.TỔNG QUAN VỀ NISIN
3.Các đặc tính lý hố của nisin
• Bền trong mơi trường axit

• Tan được trong nước và một số dung dịch có
cực khác. Nisin hầu như tan ở pH axit và ít
tan hơn ở pH kiềm và trung tính.
-pH 2.5, có thể thu được dung dịch nisin
12%
-pH 5.0 dung dịch là 4%
-pH trung tính thì độ tan rất ít
Nisin gần như khơng tan trong dung mơi
khơng phân cực.


I.TỔNG QUAN VỀ NISIN
3.Các đặc tính lý hố của nisin
• Nisin đậm đặc bảo quản khơ, trong bóng tối
và nhiệt độ khơng q 25oC
• Khả năng hoạt động của nisin khi đun nóng ở
to= 115.6oC
-pH 2.0: khơng thay đổi,
-pH 5.0 giảm 40% hoạt tính
-pH 6.8 giảm 90%
• Đặc tính bền nhiệt của nisin:
-30-80oC, họat tính của nisin giảm 10–30%.

- >100oC, họat tính bắt đầu giảm mạnh và
phụ thuộc vào thời gian


II.CƠ CHẾ KHÁNG KHUẨN
CỦA NISIN
1.Phổ kháng khuẩn của nisin

• Nisin có phổ kháng khuẩn hẹp đơí với các tế bào
sinh dưỡng và bào tử của vi khuẩn Gram (+).
• Các vi khuẩn dễ bị tổn thương bởi nisin gồm
các vi khuẩn sinh axit lactic khác như các loài
Bacillus, Clostridium, Listeria, và Streptococcus.
• Nisin cịn có tác động chống lại các bào tử chịu
nhiệt


II.CƠ CHẾ KHÁNG KHUẨN
CỦA NISIN
1.Phổ kháng khuẩn của nisin
• Nisin có thể tác động đến vi khuẩn Gram (-)
trong điều kiện có
-áp suất thuỷ tĩnh
-gia nhiệt
-làm lạnh
-các tác nhân làm hố lỏng và đơng đặc
như EDTA,…
Bởi vậy nisin thường được sử dụng kết hợp
với các phương pháp bảo quản hỗ trợ khác


II.CƠ CHẾ KHÁNG KHUẨN
CỦA NISIN
2.Cơ chế tác động của nisin lên vi khuẩn
a.Cơ chế tác động của nisin chống lại tế bào
sinh dưỡng
• Trong các tế bào sinh dưỡng, vị trí hoạt động
chủ yếu của nisin A và Z là màng tế bào chất.

Nisin có khả năng chống vi khuẩn theo tác
động kép; trói buộc (liên kết) lipit lại với nhau
và tiếp đó ức chế sinh tổng hợp thành tế bào
như tạo thành các lỗ ở màng tế bào chất
• Nisin là một phân tử mang điện tích dương
mà tương tác với các nhóm tích điện của
màng photphoplipid bằng lực ion


II.CƠ CHẾ KHÁNG KHUẨN
CỦA NISIN


II.CƠ CHẾ KHÁNG KHUẨN
CỦA NISIN
2.Cơ chế tác động của nisin lên vi khuẩn
a.Cơ chế tác động của nisin chống lại tế bào sinh
dưỡng
• Sự hình thành lỗ dẫn tới việc cho phép
-các phân tử nhỏ như ion K+ đi qua
-chất tan và các chất trao đổi chất như ATP
-các amino axit
Từ đó làm suy yếu nhanh lực di chuyển của các
proton làm mất năng lượng của tế bào và dẫn
đến sự ngừng quá trình sinh tổng hợp tế bào


II.CƠ CHẾ KHÁNG KHUẨN
CỦA NISIN
b.Hoạt tính chống lại nội bào tử

• Bào tử của vi khuẩn được hình thành do vi
khuẩn như các lồi B.cereus và Clostridium
có khả năng mẫn cảm cao với nisin.
• Những ảnh hưởng của nisin lên các bào tử
tĩnh phụ thuộc tuỳ từng chủng và kết hợp
với các q trình gia nhiệt.
• Nisin có ảnh hưởng đến sự nảy mầm của bảo
tử, nó ngăn chặn quá trình nảy mầm.
• Một số dạng đột biến nisin được tạo thành
từ việc tách các gốc hydroalanine ở vị trí thứ
5 được thay thế bằng gốc alanin dẫn đến
giảm hoạt tính ức chế của nisin đối với sự
phát triển của bào tử


II.CƠ CHẾ KHÁNG KHUẨN
CỦA NISIN
2.Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính
kháng khuẩn của nisin

• Sự kết hợp của nisin với các chất bảo quản
khác sẽ tốt hơn trong việc ngăn cản sự hoạt
động của các vsv
• Các nhóm chất này làm tăng hoạt tính kháng
khuẩn của nisin
-EDTA và citrate: giúp nisin tấn công được
các vi khuẩn Gr(-)
-các bề mặt phi ion và lưỡng cực
-các chất nhũ hoá như các este của axit béo
–sucro và monoglycerit.

Ngồi ra có thể kết hợp sử dụng nisin với các
phương pháp bảo quản khác như pH thấp, nồng
độ muối cao,..


II.CƠ CHẾ KHÁNG KHUẨN
CỦA NISIN
3.Nisin vơ hoạt bởi các enzyme
• Nisin bị vơ hoạt bởi các enzyme pacreatin,
β-chymotrypsin và subtilopeptidaza.
• Sự sản sinh ra nisinaza_các enzym đặc hiệu
gồm B. cereus, B. polymyxa, B. metaterium,
Enterococcus faccalis, Lb. plantarum, Lb.
brevis, Lac. Lactics subsp lactics, Lac.
Lactics subsp cremoris, Leuconostoc, Staph.
Aureus, Strep thermophilus.


III.Ứng dụng của nisin trong
bảo quản thực phẩm
1. Nguyên tắc sử dụng và ứng dụng
nisin trong bảo quản thực phẩm
•

Nisin thích hợp sử dụng cho nhiều loại
thực phẩm ở các dạng lỏng-rắn, đóng hộp,
bao gói, lạnh đơng và bảo quản trong mơi
trường ấm

•

Ngăn cản được 1 lượng VSV nhất định

•

Đáp ứng được các yêu cầu bảo quản TP


III.Ứng dụng của nisin trong
bảo quản thực phẩm
2.các phương pháp ứng dụng nisin
trong bảo quản thực phẩm.

• Nisin được thêm vào tốt nhất ở dạng dung
dịch nước
• Đối với thức ăn sẵn, thực phẩm đóng hộp,
nisin có thể được kết hợp với một lượng nhỏ
nước hoặc nước muối sau đó trộn lẫn trong
hộp kết hợp với lắc tạo bọt khí của sản
phẩm.
• Cũng có thể được thêm vào ở dạng bột.
Nhưng phải đảm bảo sự phân bố đồng nhất
với chất nền thực phẩm.
• Thời gian tốt nhất để thêm Nisin vào ở khâu
cuối cùng trước khi gia nhiêt.
• Nisin cũng có thể được phun hoặc nhúng vào
bề mặt làm phá hủy độc tố.


III.Ứng dụng của nisin trong

bảo quản thực phẩm
• Nisin được phủ lên bao gói và lớp giấy gói
ăn được -> ứng dụng trong bao gói bảo
quản thịt
• Lượng nisin thêm vào phụ thuộc vào mỗi
loại thực phẩm, quá trình gia nhiệt, pH, điều
kiện và thời gian bảo quản cần thiết.
• 10-750mg/kg ~ 0.25-18.5 µg/mg.


III.Ứng dụng của nisin trong
bảo quản thực phẩm
3.Những hạn chế của nisin ứng dụng
trong bảo quản thực phẩm.
• Sự mất dần nisin khi bảo quản chậm hơn ở
nhiệt độ thấp hn
ã Lng nisin cao hn (12,5-15,5àg nisin/mg)
cn thit cho bo quản các sản phẩm thực
phẩm ở nhiệt độ môi trường cao trong thời
gian kéo dài


III.Ứng dụng của nisin trong
bảo quản thực phẩm
4.Mức độ an tồn và khả năng kháng chịu của
vi sinh vật
• nisin không gây độc ở liều cao hơn liều sử
dụng trong thực phẩm
• 1969 WHO-FAO(CODEX) tun bố khơng có
biểu hiện bất lợi ở liều lượng 3.3×106 UI/kg

thể trọng và cho phép sử dụng
• FDI khơng u cầu điều kiện, quy định mc
3.3ì106 UI/kg th trng.
ã 1988 c quan dc phm v thực phẩm của
Mỹ (FDA) đã khẳng định nisin GRAS công
nhận cho sử dụng trực tiếp với thành phần
trong thực phẩm của người ( FDA 1988).