Nisina, noto anche come lattocatenaina o nisaplina, è un composto polipeptidico estratto dai prodotti della fermentazione dello streptococco dell'acido lattico (Streptococcus lactis). Attualmente è l’unica batteriocina approvata per l’uso come conservante alimentare. Le proprietà uniche e l’ampio spettro di attività antibatterica della nisina ne hanno fatto un’importante aggiunta all’industria alimentare, garantendo la sicurezza alimentare e prolungando la durata di conservazione. Questo articolo approfondisce l'applicazione della nisina negli additivi alimentari, esplorandone le caratteristiche, il meccanismo antibatterico e i vari usi in diverse categorie di alimenti.
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Caratteristiche e meccanismo antibatterico della nisina
La nisina è un conservante alimentare naturale con elevata attività, atossicità, sicurezza e nessun effetto collaterale. Dopo l'ingestione, viene rapidamente idrolizzato in aminoacidi nelle condizioni di pH fisiologico e nell'azione della -chimotripsina nel corpo umano. Questo processo non altera la normale flora del tratto intestinale umano né causa problemi di resistenza agli antibiotici, né presenta resistenza crociata con altri antibiotici.
Il meccanismo antibatterico della nisina comporta principalmente la distruzione della membrana cellulare dei batteri Gram-positivi sensibili. Le prime ricerche hanno dimostrato che dopo che la nisina agisce sulle cellule vegetative, le sostanze cellulari fuoriescono rapidamente, incluso l'ATP e altri ioni, accompagnate da una completa perdita del potenziale di membrana. Se la membrana cellulare è gravemente colpita, può verificarsi la lisi cellulare completa. I batteri Gram-negativi sono resistenti alla nisina, ma trattamenti o reagenti che aumentano la permeabilità della parete cellulare possono aumentare notevolmente la loro sensibilità alla nisina.
Storia dell'applicazione della nisina nella conservazione degli alimenti
L'uso della nisina nella conservazione degli alimenti ha una lunga storia. Nel 1928 Rogers notò che i metaboliti dello streptococco dell'acido lattico potevano inibire la crescita di altri batteri dell'acido lattico. Nel 1951, Hirsch et al. hanno utilizzato con successo la nisina per inibire il deterioramento del formaggio causato dai batteri produttori di gas clostridium, migliorando così la qualità del formaggio. Nel 1953 le società britanniche Aplin e Barrett vendettero per la prima volta questo nuovo conservante come prodotto commerciale.
Nel 1969, il Comitato congiunto di esperti sugli additivi alimentari (JECFA) dell’Organizzazione delle Nazioni Unite per l’alimentazione e l’agricoltura (FAO) e l’Organizzazione mondiale della sanità (OMS) hanno approvato la nisina come conservante alimentare per l’uso nell’industria alimentare. Nel 1988 anche la Food and Drug Administration (FDA) statunitense approvò formalmente l’uso della nisina negli alimenti. Da allora, la nisina è stata ampiamente utilizzata in vari paesi del mondo.
Applicazioni della nisina in diverse categorie di alimenti
Prodotti a base di carne
La nisina è efficace nell'inibire molti batteri Gram-positivi che causano il deterioramento degli alimenti, come Lactobacillus, Leuconostoc, Micrococcus, Staphylococcus, Listeria e Streptococcus. Ha un effetto inibitorio particolarmente forte sulle spore, come Bacillus e Clostridium. Ad esempio, l'aggiunta di 0.03-0,05 g/kg di nisina al latte fresco può inibire la germinazione e la riproduzione delle spore di Bacillus e Clostridium.
Nei prodotti a base di carne come arrosti, prosciutto, panini, salsicce e salsicce di Francoforte, la nisina può inibire la maggior parte dei batteri Gram-positivi senza alterare il colore, l'aroma e il gusto del prodotto. Può anche ridurre l'uso di nitrati o nitriti e migliorare la qualità e la durata di conservazione del prodotto.
Prodotti lattiero-caseari
La nisina è ampiamente utilizzata nei prodotti lattiero-caseari, inclusi yogurt, bevande a base di latte, uova liquide e prodotti a base di uova. L'aggiunta di 0,05 g/kg di nisina allo yogurt con un pH di circa 4 può prolungare la durata di conservazione del prodotto da 6 giorni a temperatura ambiente a più di un mese dopo la sterilizzazione a 90 gradi per 20 minuti.
Nel latte in scatola sottoposto a sterilizzazione a temperatura ultraelevata e riempimento asettico, l'aggiunta di 0.05 g/kg di nisina può ridurre il tasso di deterioramento del prodotto dallo 0,04%.
Cibi in scatola
Gli alimenti in scatola sono spesso contaminati da spore batteriche altamente resistenti al calore, come bacilli termofili e clostridi termosaccarolitici. Queste spore possono crescere in condizioni adeguate, provocando la produzione di gas e acido, con conseguente deterioramento. L'aggiunta di 0,1 g/kg di nisina agli alimenti in scatola può consentire la conservazione dei prodotti in condizioni calde fino a 2 anni, riducendo della metà l'intensità del trattamento termico, risparmiando energia e mantenendo il valore nutrizionale, l'aspetto e il sapore , colore e qualità degli alimenti in scatola.
Prodotti ittici
I prodotti ittici come pesce e gamberetti sono soggetti al deterioramento e alla contaminazione da parte di batteri come Listeria e Clostridium botulinum a causa del loro elevato contenuto di umidità e delle abitudini di consumo a freddo. L'aggiunta di 0.1-0.15 g/kg di nisina può inibire la crescita e la riproduzione dei batteri deterioranti, prolungando la freschezza e la durata di conservazione dei prodotti.
Prodotti da forno e cibi pronti
La nisina può essere utilizzata anche in prodotti da forno, cibi pronti e condimenti. Può sostituire o sostituire parzialmente i conservanti chimici e gli agenti coloranti (come il nitrito) per soddisfare le esigenze di produzione di alimenti salutari e alimenti verdi.
Bevande e Succhi di frutta
La nisina può essere aggiunta a bevande e succhi di frutta per prolungarne la durata. Ad esempio, l'aggiunta di una certa quantità di nisina alle bevande può inibire la crescita di microrganismi e mantenere la limpidezza e il sapore delle bevande.
Sicurezza e tossicità della nisina
La sicurezza della nisina come additivo alimentare è stata ampiamente studiata e verificata nel corso di decenni.
Innanzitutto la nisina è composta da 34 residui aminoacidici e ha un peso molecolare di circa 3500 Da. È ampiamente utilizzato nell'industria alimentare grazie alla sua capacità di inibire la maggior parte dei batteri Gram-positivi e delle spore delle specie Bacillus. È importante sottolineare che, dopo il consumo, la nisina viene rapidamente idrolizzata in aminoacidi nelle condizioni di pH fisiologico del corpo umano e sotto l'azione della -chimotripsina, senza alterare la normale flora nel tratto intestinale umano o causare problemi di resistenza agli antibiotici.
In secondo luogo, la nisina è stata riconosciuta come conservante alimentare sicuro da varie organizzazioni internazionali. Il Comitato congiunto di esperti sugli additivi alimentari (JECFA) dell'Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'agricoltura (FAO) e l'Organizzazione mondiale della sanità (OMS) ne hanno confermato la sicurezza nel 1969. Anche la Food and Drug Administration (FDA) statunitense ne ha approvato l'uso negli alimenti nel 1988. Allo stesso modo, il Ministero della Salute cinese ne ha approvato l'uso come conservante alimentare nel 1992.
Inoltre, approfonditi studi tossicologici hanno dimostrato che la nisina non è tossica e non ha effetti negativi sul corpo umano. È facilmente digeribile e assorbito dal corpo umano e non si accumula nei tessuti né causa danni al corpo. I valori della dose letale del 50% (LD50) per i ratti sono relativamente alti, indicando una bassa tossicità.
Conclusione
In sintesi, la nisina, come conservante alimentare naturale, ha ampie prospettive di applicazione nell’industria alimentare grazie alla sua elevata attività antibatterica, non tossicità, sicurezza e assenza di effetti collaterali. Può inibire efficacemente la crescita e la riproduzione dei batteri deterioranti, prolungare la durata di conservazione degli alimenti e mantenere la qualità e la sicurezza degli alimenti. Con il continuo progresso della tecnologia di estrazione e la crescente domanda di sicurezza alimentare, l’applicazione della nisina nell’industria alimentare diventerà sempre più diffusa e approfondita.