§1. Синонимы

Немецкий: Nisin.

Английский: nisin.

Французский: nisine.

Итальянский: nisina.

Испанский: nisina.

§2. Историческая справка

В 1928 году было обнаружено, что некоторые бактерии рода Streptococcusоб­разуют вещества, которые угнетают другие молочнокислые бактерии. Уже тогда обратили внимание на возможность использовании таких пепсинустойчивых полипептидов в производстве сыра. В 1944 году угнетающие вещества, продуци­руемые бактериями рода Streptococcus, были описаны снова, а в 50-х годах началось промышленное производство низина. С тех пор это вещество находит применение в консервировании пищевых продуктов, прежде всего для сохране­ния плавленого сыра.

§3. Товарные формы

Низин используется исключительно в виде стандартизованных препаратов. Например, английский продукт Nisaplin® содержит 2,5% чистого низина и имеет активность 1 • 106 международных единиц (м. е.) на 1 г.

§4. Свойства

Низин С₁₄₃Н₂₃₀N₄₂О₃₇S₇, представляет собой антибиотик полипептидного ти­па. Он состоит из четырёх схожих по строению структурных единиц, содержа­щих от 29 до 34 аминокислот; 8 аминокислот являются редко встречающимися в природе серосодержащими. Одна из них – лантионин; поэтому этот класс веществ называют также лантибиотиками. Наряду с низином к ним принадлежит субтилин. Существует два подтипа низина – А и Z, которые различаются аминокислотой в положении 27; у низина А – это аспарагиновая кислота, а у низина 2 – гистидин.

В 1 г воды при рН=2 растворяется 4,8 • 106 м.е., а при рН=5 – 1,6 • 106 м.е. чистого (40 • 106 м.е./г) низина. Товарные продукты из-за наличия в них денату­рированного молочного белка образуют в воде слегка мутные суспензии.

В сухом виде низин сохраняется годами. Стабильность растворов тем лучше, чем ниже значение рН. При рН=2 низин, не теряя активности, выдерживает тем­пературу 121°С в течение 30 минут. При рН>4 в растворе он более или менее быстро расщепляется, особенно при нагревании. Низин чувствителен к дейст­вию протеолитических ферментов (трипсина, панкреатина), ферментов слюны и пищеварительных ферментов, но устойчив к сычужным.

§5. Аналитические сведения

Определение активности самого низина и количественное определение его содержания в пищевых продуктах проводят с помощью диффузионного испыта­ния на пластинке с бактериями вида Lactobacillus: bulgaricus, L. Helveticum var. pragensis, Micrococcus flavus или вида Bacillus stearothermophilus в качестве тестируемых организмов.

§6. Получение

Низин получают культивированием бактерий вида Streptococcus lactis. В настоящее время для этого могут использоваться методы генной инжене­рии.

§7. Токсиколого-гигиеническая оценка

Острая токсичность. Для крыс безопасные дозы низина составляют до 1 • 106 м. е. на 1 кг массы тела.

Субхроническая токсичность. Крысы переносили без ущерба скармливание сыра с содержанием до 3,33 • 106 м. е. низина на 1 кг массы тела в течение 12 не­дель. Развитие и состояние внутренних органов соответствовало показателям в контрольной группе. Скармливание мышам 400 мг низина на 1 кг массы те­ла в день в течение 8 недель в условиях стресса приводило к увеличению смерт­ности.

Хроническая токсичность. В течение 24 месяцев крысам давали корм с до­бавкой 3,33 • 106 м. е. низина на 1 кг массы тела или соответствующее количество гидролизованного (дезактивированного) низина, и это не вызвало никаких на­рушений. Скармливание 2 мг низина в сочетании с 40 мг сорбиновой кислоты на 1 кг массы тела в день в течение двух лет не оказывало отрицательного влияния на мышей и крыс. SCF установила для низина ДСП 0-0,13 мг на 1 кг массы тела, в пересчёте на препарат с активностью в 40000 м.е.115.

Биохимическое поведение. В пищеварительном тракте низин подвергается быстрому ферментативному расщеплению Токсическое действие на человека крайне маловероятно, так как низин естественным образом содержится в молоке и сыре, а низинобразующие стрептококки, как правило, встречаются в кишеч­нике. Правда, стабильность низина из-за преобладающего там значения рН и других факторов очень мала.

§8. Законодательные аспекты применения в пищевых продуктах

Низин (Е234) разрешен главным образом для консервирования сыра (в том числе плавленого).

§9. Действие на микроорганизмы

Общие критерии действия. Действие низина направлено против цитоплазматической мембраны. Она разрушается непосредственно после прорастания спор. Поэтому действие низина против спор сильнее, чем против растущих клеток (табл. 24), хотя низин и нельзя назвать прямым спороцидом. Две молекулы низина, взаимодействуя с мембраной, образуют искусственный канал, через кото­рый свободно проникают ионы; в результате существенно меняется градиент протонов. Низин, по-видимому, усиливает чувствительность бактериальных спор к нагреву. Есть данные, указывающие, что действует лишь та часть низина, которая осталась в активной форме после нагревания; она и подавляет образование бактериальных спор. Итак, низин не действует непосредственно на споры. Его действие начинается не во время нагревания, а после него. В сочетании с хелатобразователями, например этилендиаминтетрауксусной кислотой или цит­ратами, низин угнетает также бактерии рода Salmonella и вида E. coli.

Таблица 24. Тормозящее действие низина против бактерий 

Активность препаратов низина выражается в международных единицах – м. е. (international Units – IU или, ранее, Reading Units – RU). Один милли­грамм чистого низина соответствует 40 • 103 м. е.

Антимикробное действие низина сильнее всего проявляется при рН 6,5-6,8; правда, его стабильность в этой области рН очень мала. Низин расщепляется ферментами слюны за время меньшее, чем время жизни полного поколения бак­терий, т.е. микрофлора ротовой полости не может адаптироваться к низину.

Спектр действия. Низин имеет относительно узкий спектр действия. Он эф­фективен исключительно против грамположительных бактерий (в том числе про­тив многих молочнокислых), стрептококков, бацилл, клостридий и других ана­эробных спорообразующих бактерий. Для перечисленных бактерий минимальная действующая концентрации (при испытании на питательной сре­де) лежит в области 0,25-500 м.е./г (0,006–12 мг/кг). Дрожжи и плесневые грибы низином не угнетаются, наоборот, многие из этих микроорганизмов бы­стро разрушают низин. Listeria monocytogenes может приобретать устойчивость к низину.

§10. Области применения     

Молочные продукты. Низин применяют против вспучивания твёрдого сыра, но лишь в исключительных случаях. В плавленом сыре низин используется пре­имущественно против анаэробных спорообразующих бактерий. В особенности подавляются клостридий, вызывающие гак называемую белую гниль или пле­сень, а также маслянокислые бактерии. Используемая концентрации низина составляет 2-8 мг (т.е. около 100–300 • 103 м. е.) на 1 кг сыра. Его вводят в процессе плавления в виде низинсодержащей закваски или в виде порошка; допускается также добавление низина к сырью.

Овощные продукты. Благодаря способности увеличивать чувствительность определённых бактерий к нагреванию низин в небольших количествах исполь­зуется как вспомогательное вещество при стерилизации. Добавление его к кон­сервам позволяет смягчить условия стерилизации, например для томатопродуктов, суповых, овощных и грибных консервов. Наиболее важна его эффек­тивность против клостридий.