更新时间：2023-05-17 10:15
乳酸链球菌素（英文：Nisin）是由乳酸链球菌产生的一种多肽抗菌素类物质，分子式为C143H230O37N42S7 （Nisin A）、C141H228O38N41S7（Nisin Z），平均分子量大小约为3.5kDa，为浅棕色至乳白色粉末。乳酸链球菌素含有34个氨基酸残基，以二聚体或四聚体活性形式存在。
一般用微生物发酵法来生产合成乳酸链球菌素，常用检测方法有琼脂扩散法、高效液相色谱法、酶联免疫吸附法等。乳酸链球菌素对腐败菌和致病菌（尤其是革兰氏阳性菌）如金黄色葡萄球菌、单增李斯特菌、变形杆菌、微球菌等有较好的抑制作用，广泛应用于食品、医药、畜牧等领域，如在食品上用于防腐抑菌、生鲜保鲜、改善品质等；医药方面将乳酸链球菌素用于根管冲洗、口腔保健及抑制肿瘤等；在畜牧行业主要用于畜禽健康养殖等。乳酸链球菌素不易产生耐药性，无药物残留，是世界公认安全的天然生物食品防腐剂和细菌生长抑制剂。
1928年，美国学者Rogers和Whittier发现乳酸链球菌的代谢产物能够抑制部分革兰氏阳性细菌的生长。随后1933年，新西兰学者Whitehead及其合作者观察到，野生乳酸链球菌能抑制干酪制作中乳酸菌的生长和酸的产生，发现抑制乳酸菌生长的乳酸链球菌代谢产物实质上是一种多肽，并分离出这种物质。在1947年，英国Mattick和Hirsch通过对这些产天然蛋白类抑菌物质的乳酸链球菌鉴定，发现这些乳酸链球菌属于血清学N群中的菌株，于是将该抗菌多肽命名为N群抑菌物质(N-inhibitory substance)，简称Nisin或乳链菌肽。
1951年，Hirseh等人将乳链菌肽用作食品防腐剂，成功地控制了肉毒杆菌引起的埃门塔尔干酪的膨胀腐败。1969 年，联合国粮农组织/世界卫生组织批准乳酸链球菌素（Nisin）为高效安全天然食品防腐剂。1988年美国食品和药物管理局(美国食品药品监督管理局)也正式批准将Nisin应用于食品中；1989年，中国科学院微生物研究所对乳链菌肽产生菌进行分子生物学研究；1992年，中国将Nisin列入国标GB2760-86中的增补品种，可用于罐头食品、植物蛋白饮料、乳制品和肉制品的保藏中。
在鲜乳及乳制品中使用乳酸链球菌素方法简便，先将乳酸链球菌素配成5％～6％的水悬液，然后按设定比例直接加入鲜乳及乳制品中搅拌均匀即可，在牛奶中加入0.05g/kg乳酸链球菌素，可使鲜奶的保质期延长1倍；在巴氏消毒奶中添加0.03—0.05g/kg乳酸链球菌素，保质期可延长2倍；在高温灭菌奶中加入适量乳酸链球菌素，可控制腐败的发生；在干酪中添加乳酸链球菌素可使干酪的优质品率达90％以上。
引起肉制品腐败的细菌相当多，这些细菌多属于耐热性病原菌，普通的加热方式难以将它们彻底杀死，残留的细菌常引起肉制品腐败，乳酸链球菌素对造成肉制品腐败的大多数细菌都能有效抑制，故可用于西式火腿、泡凤爪、即食腊肉、烤肉、扒鸡、鱼类等肉制品的防腐保鲜，可大大降低亚硝酸钠的使用量，延长肉制品的保存期。
酸土芽孢杆菌是一种耐酸且耐热的产孢子菌，常引起果汁及果汁类饮料的酸败，在对果汁及果汁类产品巴氏灭菌前添加适量的 Nisin，不仅可以降低热加工强度，而且可以阻止存活的酸土芽孢杆菌孢子的生长，防止果汁及果汁类产品的腐败。
Nisin 具有抗菌能力强、安全无毒等优势，在畜牧行业主要用于奶牛乳房炎治疗、防治畜禽饲料致病菌污染、畜禽健康养殖等方面，能够增强机体免疫功能、调节肠道健康、提高营养物质吸收，进而改善畜禽生长发育。
粪肠球菌是引起持续性根管感染的主要病原菌之一，且难以根除。Nisin联合MTAD（A 混合物 of tetracycline isomer, acid and detergent 四环素类药、酸和去污剂混合物）可以快速地抑制根管常见致病菌，提高MTAD对粪肠球菌的杀菌作用，因此Nisin和MTAD联合可以作为一种有效地根管冲洗液来抑制根管中致病菌。
细菌是病发生发展的关键因素之一，引起龋病的常见致龋菌有链球菌属、乳杆菌属、放线菌属等，其中变异链球菌被认为是最常见的致龋菌。在Nisin联合化钠（氟化钠）对变异链球菌的协同性拮抗研究中，Nisin和NaF具有协同性抑制变异链球菌的作用。
乳酸链球菌素具有抑制多种肿瘤细胞（头颈部鳞状细胞癌、皮肤癌、结肠癌细胞和人星形细胞瘤细胞等）生长、诱导肿瘤细胞凋亡的作用。
对于 Nisin 的抗菌机理还未有较为明确的定论，而在诸多Nisin 的抗菌机理中，“孔道理论”得到了广泛的认同。孔道理论：Nisin通过静电相互作用吸附到细菌的细胞膜上，通过氨基酸的Ｃ端、Ｎ端和细胞膜上的磷酸酯层结合，侵入细菌细胞膜内，形成通透性的孔道，从而使得细菌细胞膜内外渗透压发生改变，细胞自溶而死亡。
乳酸链球菌素（Nisin）是一种浅棕色至乳白色粉末，易流动，使用时需溶于水或液体中，难溶于碱性溶液，可溶于中性或酸性溶液，在中性水里溶解度为49.0mg/ml，在0.02M 盐酸中溶解度为118.0mg/ml；Nisin 在酸性条件下具有较好的热稳定性，115℃、pH为2时稳定存在，而pH为5时失活率为40%，pH为9.8时失活90%；在冰箱中保存 Nisin 数月之后，其活性几乎不会发生变化，在干燥状态下保存数年之后，仍有活性；对蛋白酶特别敏感，在消化道中很快被α-胰凝乳蛋白酶分解。
在Nisin的发酵生产中，主要是以乳链球菌和乳酸乳球菌作为菌种进行摇瓶活化培养，将活化好的菌种接入种子罐、发酵罐中，通过将菌种逐级放大培养来生产合成乳酸链球菌素，当乳酸链球菌素产量达到峰值时，转入下一步提取工段，常用分离纯化Nisin 的方法主要有吸附法、盐析法、膜过滤法、有机溶剂法、泡沫分离法和双水相萃取法等，将提取出来的高纯乳酸链球菌素浓缩液用去离子水稀释，加入麦芽糊精、食盐、葡萄糖、海藻糖等保护剂、辅料搅拌均匀，使用高速离心喷雾干燥塔，进行干燥。
在较高pH条件下，Nisin会吸附到产生菌或其他菌的表面，而在pH较低时会从菌体上脱离，即解吸附，因而可通过改变pH，并在发酵液中加入固体吸附剂如高分子多孔微球或者利用菌体细胞自身吸附乳酸链球菌素。吸附法方便高效，已经成为工业上提取Nisin的重要方法。
膜过滤法首先用无机化合物膜或管式膜从发酵液中除去菌体和固体等相对分子质量比乳酸链球菌素大的物质，再采用卷式膜超滤从发酵液中除去相对分子质量比乳酸链球菌素小的物质，得到发酵液浓缩物。
有机溶剂沉淀法是向蛋白质溶液中加入丙酮或乙醇等水溶性有机溶剂，水的活度降低，水对蛋白表面荷电基团或亲水基团的水化程度降低，溶液介电常数下降，蛋白质分子间静电引力增加，从而凝聚和沉淀。Nisin 是两性分子，具有倾向于膜蛋白的性质，可在有机相和水相的交界处富集浓缩。
泡沫分离是以待分离组分之间的表面活性差异作为分离依据，向溶液中鼓入空气产生气泡，通过气泡上的吸附和泡沫层的排液达到富集浓缩的目的。泡沫分离方法效率高，能耗少，操作简便，无污染，并且易于推广到大规模的工业生产中，乳链菌肽是一种表面活性物质，具有良好的起泡性，可以通过泡沫分离技术分离提纯。
测定Nisin效价的方法主要有琼脂扩散法、高效液相色谱法、酶联免疫吸附试验等方法。
琼脂扩散法因具有简单、方便、经济的特点，是较为常用的检测方法，利用Nisin在营养琼脂平板上产生的抑菌圈大小来测定活性，根据扩散形式的不同，琼脂扩散法可分为直线扩散法、点滴法、滤纸片法、管碟法和打孔法，打孔法和杯碟法应用最为广泛。
高效液相色谱法可以对乳酸链球菌素进行准确的定性和定量测定，精密度高，最低检测限为10IU／mL，对固体、液体均能做出准确的分析，且这种方法操作简单，易于推广，适合生产企业以及检测部门检测乳酸链球菌素的含量。
利用预先包被在酶标板孔上的抗原和样本中的Nisin和抗体竞争性的结合原理，用酶标二抗（羊抗兔抗抗体）与已经结合的抗原抗体结合物反应，进行Nisin的检测分析。利用结合的酶标记物使无色的底物产生颜色深浅，以进行定性或定量检测。该方法稳定性、重复性好，其检测低限为：牛奶、饮料、乳制品为1.0 mg/L（mg/kg）；肉制品为0.5 mg/kg，测范围0.5～600 mg/kg（mg/L）之间。
制定了乳酸链球菌素的国家标准 GB 1886.231《食品安全国家标准 食品添加剂 乳酸链球菌素》及GB 2760 《食品添加剂使用标准》 。GB2760 规定 Nisin 在食品中的应用范围及最大使用量：在乳及乳制品（13.0特殊膳食用食品涉及品种除外）、腌渍的蔬菜、加工食用菌和藻类、预制肉制品、熟肉制品、熟制水产品（可直接食用）中最大使用量为0.5g/kg；在面包、糕点中最大使用量为0.3g/kg；在其他杂粮制品、方便米面制品（仅限方便湿面制品、米面灌肠制品）、蛋制品（改变其物理性状）中最大使用量为0.25g/kg；在酱油、酿造酱、复合调味料、饮料类中最大使用量为0.2g/kg；在食醋中最大使用量为0.15g/kg。
1984年，联合国粮食及农业组织（FAO）、世界卫生组织（WHO）规定乳酸链球菌素可用于熔融干酪制剂和熔融干酪，限量12.5mg/kg。
美国食品药品监督管理局（FDA）将乳酸链球菌素列为美国联邦法规中的“一般公认为安全（GRAS）”的物质，规定可用于巴氏灭菌干酪涂抹制品和含有水果、蔬菜或肉类的巴氏灭菌干酪涂抹食品，但是其最大使用量为250ppm（以最终产品计）。
Nisin作为一种天然抑菌多肽，成熟的分子由34个残基组成，平均分子量大小约为3.5kDa，通常呈螺旋结构。Nisin分子内部有五种稀有氨基酸：氨基丁酸、脱氢丙氨酸、甲基脱氢丙氨酸、羊毛硫氨酸、β-甲基羊毛硫氨酸，通过醚键构成五个环，以二聚体或四聚体活性形式存在。乳酸链球菌素（Nisin）存在多种天然变异体，如Nisin Ａ、Nisin Z、Nisin Q等，其中Nisin A 和 Nisin Z 是人们发现最早的Nisin 天然类型。Nisin A的分子式为C143H230O37N42S7 ，分子量3354. 35Da；Nisin Z的分子式为C141H228O38N41S7，分子量3330. 31Da。
乳酸链球菌素中首个被发现的是乳酸链球菌素A，由34个氨基酸组成，分子量为3354Da，乳酸链球菌素A对许多革兰氏阳性菌有杀菌作用，包括形成孢子的营养细胞，对孢子有抑菌作用，在体内会被蛋白酶代谢分解，所以对人体无害。
乳酸链球菌素Z是与乳酸链球菌素A组成最接近的乳酸链球菌素变体，两者仅有一个氨基酸的差异，乳酸链球菌素A的27位是组氨酸，乳酸链球菌素Z的是天门冬氨酸。乳酸链球菌素Z与乳酸链球菌素A有相似的抗菌性质和杀菌机制，但是乳酸链球菌素Z比乳酸链球菌素A在中性pH条件下有更好的溶解度。
乳酸链球菌素Q结构与乳酸链球菌素A相似，由34个氨基酸组成，与乳酸链球菌素A相比有四个氨基酸差异，基因位点相似度为82％，乳酸链球菌素Q与其他乳酸链球菌素有相似的抗菌谱。在氧化条件下，乳酸链球菌素Q的活性比乳酸链球菌素A高，因此乳酸链球菌素Q产生菌菌株在氧化食物方面特别有用。
在1959年英国食品防腐剂委员会证实了不同数量的Nisin自然存在于日常食用的牛奶、奶酪等；1962年日本的Hara 证实了Nisin的LD50（半数致死量）与普通食盐相近；1969年，Nisin被联合国粮食及农业组织（FAL/WHO）食品添加剂联合专家委员会批准应用于食品工业中。Nisin是一种多肽，会被消化道中的蛋白水解酶快速地分解为氨基酸，而且Nisin和其他抗生素之间无任何交叉性的互相抵消作用。
非危险物质或混合物。
未规定乳酸链球菌素对灭火剂的使用限制，因此可以根据现场情况和周围环境采用适合的灭火措施，如选择干粉、泡沫或二氧化碳灭火剂灭火。
如果不慎吸入大量乳酸链球菌素粉末后，要立刻将伤者转移到新鲜空气的地方；如果皮肤接触到大量的乳酸链球菌素，要立刻脱掉所有沾污的衣物，并及时用水清洗皮肤或淋浴；如果眼睛接触到乳酸链球菌素，要立刻用大量清水冲洗眼睛；如果误食乳酸链球菌素，要立刻饮水（最多 2 杯），并及时就医检查。
在-20℃温度环境中，紧闭贮存，同时在贮存、运输中还需要注意不能与强氧化剂等禁配物接触。