การใช้ไนซินในวัตถุเจือปนอาหาร

นิซินหรือที่เรียกว่าแลคโตเชนนินหรือนิซาพลินเป็นสารประกอบโพลีเปปไทด์ที่สกัดจากผลิตภัณฑ์หมักของกรดแลคติคสเตรปโตคอคคัส (Streptococcus lactis) ปัจจุบันเป็นแบคทีเรียชนิดเดียวที่ได้รับการอนุมัติให้ใช้เป็นสารกันบูดในอาหาร คุณสมบัติเฉพาะตัวและฤทธิ์ต้านแบคทีเรียในวงกว้างของนิซินทำให้ไนซินเป็นส่วนเสริมที่สำคัญของอุตสาหกรรมอาหาร ซึ่งรับประกันความปลอดภัยของอาหารและยืดอายุการเก็บรักษา บทความนี้เจาะลึกการใช้นิซินในวัตถุเจือปนอาหาร สำรวจคุณลักษณะ กลไกการต้านเชื้อแบคทีเรีย และการใช้งานต่างๆ ในอาหารประเภทต่างๆ

ลักษณะเฉพาะและกลไกการต้านเชื้อแบคทีเรียของ Nisin

Nisin เป็นสารกันบูดจากธรรมชาติที่มีฤทธิ์สูง ปลอดสารพิษ ปลอดภัย และไม่มีผลข้างเคียง หลังจากการกลืนกิน มันจะถูกไฮโดรไลซ์อย่างรวดเร็วเป็นกรดอะมิโนภายใต้สภาวะ pH ทางสรีรวิทยาและการทำงานของ -chymotrypsin ในร่างกายมนุษย์ กระบวนการนี้ไม่เปลี่ยนแปลงพืชปกติในลำไส้ของมนุษย์ หรือทำให้เกิดปัญหาการดื้อยาปฏิชีวนะ และไม่ได้แสดงการดื้อต่อยาปฏิชีวนะอื่นๆ

กลไกการต้านเชื้อแบคทีเรียของ nisin เกี่ยวข้องกับการทำลายเยื่อหุ้มเซลล์ของแบคทีเรียแกรมบวกที่ละเอียดอ่อนเป็นหลัก การวิจัยเบื้องต้นแสดงให้เห็นว่าหลังจากที่นิซินออกฤทธิ์ต่อเซลล์พืช สารในเซลล์จะรั่วไหลออกมาอย่างรวดเร็ว รวมถึง ATP และไอออนอื่นๆ พร้อมด้วยการสูญเสียศักยภาพของเยื่อหุ้มเซลล์โดยสิ้นเชิง หากเยื่อหุ้มเซลล์ได้รับผลกระทบอย่างรุนแรง อาจเกิดการสลายเซลล์โดยสมบูรณ์ได้ แบคทีเรียแกรมลบมีความทนทานต่อไนซิน แต่การบำบัดหรือสารรีเอเจนต์ที่เพิ่มการซึมผ่านของผนังเซลล์จะช่วยเพิ่มความไวต่อไนซินได้อย่างมาก

ประวัติความเป็นมาของการประยุกต์ใช้ไนซินในการถนอมอาหาร

การใช้นิซินในการเก็บรักษาอาหารมีประวัติมายาวนาน ในปี 1928 โรเจอร์สสังเกตเห็นว่าสารเมตาบอไลต์ของสเตรปโตคอคคัสกรดแลคติคสามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียกรดแลคติคอื่นๆ ได้ ในปี 1951 เฮิร์ช และคณะ ประสบความสำเร็จในการใช้นิซินในการยับยั้งการเน่าเสียของชีสที่เกิดจากแบคทีเรียที่สร้างก๊าซคลอสตริเดียม ซึ่งจะช่วยปรับปรุงคุณภาพของชีส ในปี 1953 บริษัท Aplin และ Barrett ของอังกฤษขายสารกันบูดชนิดใหม่นี้เป็นผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์เป็นครั้งแรก

ในปี พ.ศ. 2512 คณะกรรมการผู้เชี่ยวชาญร่วมด้านวัตถุเจือปนอาหาร (JECFA) ขององค์การอาหารและการเกษตรแห่งสหประชาชาติ (FAO) และองค์การอนามัยโลก (WHO) อนุมัตินิซินเป็นสารกันบูดอาหารสำหรับใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร ในปี 1988 สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาแห่งสหรัฐอเมริกา (FDA) ได้อนุมัติการใช้นิซินในอาหารอย่างเป็นทางการเช่นกัน ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา nisin ก็ได้ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในประเทศต่างๆ ทั่วโลก

การใช้ไนซินในอาหารประเภทต่างๆ

ผลิตภัณฑ์จากเนื้อสัตว์

 

Nisin มีประสิทธิผลในการยับยั้งแบคทีเรียแกรมบวกหลายชนิดที่ทำให้เกิดการเน่าเสียของอาหาร เช่น Lactobacillus, Leuconostoc, Micrococcus, Staphylococcus, Listeria และ Streptococcus มีฤทธิ์ยับยั้งสปอร์ที่แข็งแกร่งเป็นพิเศษ เช่น บาซิลลัส และคลอสตริเดียม ตัวอย่างเช่น การเติมนิซิน 0.03-0.05 กรัม/กิโลกรัม ลงในนมสดสามารถยับยั้งการงอกและการสืบพันธุ์ของสปอร์ของบาซิลลัสและคลอสตริเดียมได้

ในผลิตภัณฑ์เนื้อสัตว์ เช่น เนื้อย่าง แฮม แซนด์วิช ไส้กรอก และไส้กรอกแฟรงก์เฟิร์ต นิซินสามารถยับยั้งแบคทีเรียแกรมบวกส่วนใหญ่ได้ โดยไม่ส่งผลกระทบต่อสี กลิ่น และรสชาติของผลิตภัณฑ์ นอกจากนี้ยังสามารถลดการใช้ไนเตรตหรือไนไตรท์ และปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์และอายุการเก็บรักษา

ผลิตภัณฑ์นม

 

Nisin ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์นม รวมถึงโยเกิร์ต เครื่องดื่มนม ไข่เหลว และผลิตภัณฑ์จากไข่ การเติมนิซิน 0.05 กรัม/กิโลกรัม ลงในโยเกิร์ตที่มีค่า pH ประมาณ 4 สามารถยืดอายุการเก็บรักษาผลิตภัณฑ์จาก 6 วันที่อุณหภูมิห้องเป็นได้นานกว่าหนึ่งเดือนหลังจากการฆ่าเชื้อที่ 90 องศาเป็นเวลา 20 นาที

ในนมกระป๋องที่ผ่านการฆ่าเชื้อด้วยอุณหภูมิสูงพิเศษและบรรจุปลอดเชื้อ การเติมนิซิน 0.05 กรัม/กก. สามารถลดอัตราการเน่าเสียของผลิตภัณฑ์จาก 0.04%

อาหารกระป๋อง

 

อาหารกระป๋องมักปนเปื้อนสปอร์ของแบคทีเรียที่ทนความร้อนสูง เช่น บาซิลลัสเทอร์โมฟิลิก และคลอสตริเดียมแบบเทอร์โมแซ็กคาโรไลติก สปอร์เหล่านี้สามารถเติบโตได้ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม ทำให้เกิดก๊าซและกรด ทำให้เกิดการเน่าเสีย การเพิ่มนิซิน 0.1 ก./กก. ลงในอาหารกระป๋องสามารถช่วยให้ผลิตภัณฑ์ถูกเก็บไว้ภายใต้สภาวะที่ร้อนได้นานถึง 2 ปี ซึ่งช่วยลดความเข้มข้นของการอบชุบด้วยความร้อนลงครึ่งหนึ่ง ประหยัดพลังงาน และรักษาคุณค่าทางโภชนาการ ลักษณะที่ปรากฏ และรสชาติ สีและคุณภาพของอาหารกระป๋อง

ผลิตภัณฑ์อาหารทะเล

 

ผลิตภัณฑ์อาหารทะเล เช่น ปลาและกุ้ง มีแนวโน้มที่จะเน่าเสียและปนเปื้อนจากแบคทีเรีย เช่น ลิสเทอเรีย และคลอสตริเดียม โบทูลินัม เนื่องจากมีความชื้นสูงและมีนิสัยการบริโภคเย็น การเติมนิซิน 0.1-0.15 กรัม/กิโลกรัม สามารถยับยั้งการเจริญเติบโตและการสืบพันธุ์ของแบคทีเรียที่เน่าเสีย ช่วยยืดอายุความสดและอายุการเก็บรักษาของผลิตภัณฑ์

ขนมอบและอาหารสะดวกซื้อ

 

Nisin ยังสามารถนำไปใช้ในขนมอบ อาหารสะดวกซื้อ และเครื่องปรุงรสได้ สามารถใช้แทนหรือแทนที่สารเคมีสารกันบูดและสารแต่งสีได้บางส่วน (เช่น ไนไตรท์) เพื่อตอบสนองความต้องการในการผลิตอาหารเพื่อสุขภาพและอาหารสีเขียว

เครื่องดื่มและน้ำผลไม้

 

สามารถเติม Nisin ลงในเครื่องดื่มและน้ำผลไม้เพื่อยืดอายุการเก็บได้ ตัวอย่างเช่น การเติมนิซินในปริมาณหนึ่งลงในเครื่องดื่มสามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์และรักษาความใสและรสชาติของเครื่องดื่มได้

ความปลอดภัยและความเป็นพิษของ Nisin

ความปลอดภัยของ Nisin ในฐานะวัตถุเจือปนอาหารได้รับการวิจัยและตรวจสอบอย่างกว้างขวางมานานหลายทศวรรษ

ประการแรก Nisin ประกอบด้วยกรดอะมิโน 34 ตัวและมีน้ำหนักโมเลกุลประมาณ 3,500 Da มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอาหารเนื่องจากความสามารถในการยับยั้งแบคทีเรียแกรมบวกและสปอร์ของสายพันธุ์บาซิลลัสส่วนใหญ่ ที่สำคัญหลังการบริโภค Nisin จะถูกไฮโดรไลซ์อย่างรวดเร็วเป็นกรดอะมิโนภายใต้สภาวะ pH ทางสรีรวิทยาของร่างกายมนุษย์และการทำงานของ -chymotrypsin โดยไม่เปลี่ยนแปลงพืชปกติในลำไส้ของมนุษย์หรือทำให้เกิดปัญหาการดื้อยาปฏิชีวนะ

ประการที่สอง Nisin ได้รับการยอมรับว่าเป็นสารกันบูดสำหรับอาหารที่ปลอดภัยจากองค์กรระหว่างประเทศต่างๆ คณะกรรมการผู้เชี่ยวชาญร่วมด้านวัตถุเจือปนอาหาร (JECFA) ขององค์การอาหารและเกษตรแห่งสหประชาชาติ (FAO) และองค์การอนามัยโลก (WHO) ยืนยันความปลอดภัยในปี พ.ศ. 2512 สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาแห่งสหรัฐอเมริกา (FDA) ยังได้อนุมัติการใช้สารดังกล่าวด้วย ในอาหารในปี 1988 กระทรวงสาธารณสุขของจีนอนุมัติการใช้เป็นสารกันบูดในอาหารในลักษณะเดียวกันในปี 1992

นอกจากนี้ การศึกษาทางพิษวิทยาอย่างกว้างขวางยังแสดงให้เห็นว่า Nisin ไม่เป็นพิษและไม่มีผลเสียต่อร่างกายมนุษย์ ร่างกายมนุษย์ย่อยและดูดซึมได้ง่ายและไม่สะสมในเนื้อเยื่อหรือก่อให้เกิดอันตรายต่อร่างกาย ค่าปริมาณรังสีที่ทำให้ถึงตาย 50% (LD50) สำหรับหนูนั้นค่อนข้างสูง ซึ่งบ่งชี้ถึงความเป็นพิษต่ำ

บทสรุป

โดยสรุป Nisin เป็นสารกันบูดในอาหารตามธรรมชาติ มีแนวโน้มการใช้งานที่กว้างขวางในอุตสาหกรรมอาหาร เนื่องจากมีฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียสูง ไม่เป็นพิษ ปลอดภัย และไม่มีผลข้างเคียง สามารถยับยั้งการเจริญเติบโตและการสืบพันธุ์ของแบคทีเรียที่เน่าเสียได้อย่างมีประสิทธิภาพ ยืดอายุการเก็บอาหาร และรักษาคุณภาพและความปลอดภัยของอาหาร ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีการสกัดและความต้องการความปลอดภัยของอาหารที่เพิ่มขึ้น การใช้นิซินในอุตสาหกรรมอาหารจะแพร่หลายและเจาะลึกมากขึ้น