1.7.1. Nisin:
Nisin là bacteriocin có chứa lanthionine được sản xuất bởi các chủng
Lactococcus lactis Subsp. Lactis.
Chủng sản xuất Nisin đầu tiên được tìm thấy trong sữa bởi Rogers (1928), Whitehead (1933), Meanwell (1943) và Hirsh (1944). Từ đó người ta ước lượng được rằng khoảng 1/3 các chủng Lactococcus lactis subsp. lactis phân lập từ sữa có khả năng sản xuất Nisin.
Hình 1.5.Công thức cấu tạo của Nisin A
Nisin là bacteriocin rất được quan tâm hiện nay do nó là hợp chất kháng sinh đầu tiên trong công nghệ thực phẩm ở quy mô thương mại. Nisin thương mại đầu tiên được sử dụng ở Anh năm 1953. Vào năm 1968, uỷ ban của FAO/WHO về phụ gia thực phẩm chấp nhận nisin là chất bảo quản sinh học an toàn.
Nisin ức có khả năng chế hoạt động của vi khuẩn gram dương và cả bào tử khuẩn hình que và vi khuẩn gây thối. Các vi khuẩn này tham gia vào quá trình gây thối của thực phẩm và tạo các độc tố.[10]
Ngày nay, việc sử dụng Nisin vào thực phẩm đã được cho phép trên 50 quốc gia, kể cả ở châu Âu. Nisin được ứng dụng trong công nghệ sản xuất phô mai (ngăn cản sự phát triển của bào tử và sự sản sinh độc tố bởi Clostridium botulinum), công nghệ sữa, đồ uống, bảo quản thịt cá, sản phẩm đóng hộp.
Tính chất vật lý và hoá học của Nisin:
o Phân tử lượng của Nisin là 3,4 kDa. Phân tử Nisin có tính phân cực, với đầu NH2 kỵ nước, đầu COOH ưa nước.
o Tính tan của Nisin phụ thuộc nhiều vào môi trường. Khi pH môi trường tăng tính tan của Nisin giảm mạnh. Ở điều kiện trung tính và kiềm, Nisin hầu như không tan.
o Độ bền của Nisin quan hệ chặt chẽ với tính tan. Độ bền không chỉ phụ thuộc pH mà còn một số yếu tố khác: thành phần, môi trường, nhiệt độ…
o Nisin mất hoạt tính bởi α–chymotrypsin, panovatin và subtilopeptidase, nhưng lại không bị ảnh hưởng bởi carboxypeptidase A, elastase, erepsin, pepsin, trypsin.
Tính chất sinh học:
o Khác với các bacteriocin sản xuất từ LAB hay từ các vi khuẩn sản xuất bacteriocin khác, Nisin có phổ ức chế tương đối rộng. Nisin ức chế chủ yếu các vi khuẩn gram dương. Nisin ức chế tế bào sinh dưỡng và bào tử vi khuẩn.
o Hoạt tính sinh học của Nisin phụ thuộc nhiều vào pH môi trường. Hoạt tính giảm khi pH môi trường tăng.
o Đơn vị hoạt động của Nisin là UI (international unit), được định nghĩa là hoạt tính có trong 1g Nisaphin (Nisin thương mại). 1 gam Nisin tinh sạch chứa 40.106 UI, hay nói cách khác, hoạt tính sinh học của 40 UI tương đương với 1 µg Nisin tinh sạch.
Ứng dụng của Nisin:
Do hoạt tính kháng khuẩn mà Nisin được ứng dụng rộng rãi trong thực phẩm như một chất bảo quản sinh học thay cho các phụ gia hoá học khác như SO2, acid benzoic, acid sorbic, nitrate, nitrite…
Ngành công nghệ thực phẩm có thể ứng dụng các tính chất bảo quản sản phẩm của Nisin bằng việc sử dụng các giống sinh Nisin trong quá trình sản xuất hoặc bổ sung các chế phẩm có chứa Nisin trực tiếp vào trong sản phẩm.[11]
1.7.2. Colicin [5]
Theo Fredericq, Colicin được sinh bởi E.Coli (20 – 25% số chủng), E.freundii,
Paracolobactrum, Shighella, đôi khi là Salmonella, Aerobacter và ngay cả Serratia. Colicin được chia làm 17 loại dựa vào phổ hoạt động và đặc trưng kháng khuẩn của chúng.
Fredericq còn nghiên cứu một cách hệ thống những đặc tính khác của 17 loại Colicin và đã tìm ra sự liên quan giữa cách phân loại dựa trên đặc trưng kháng khuẩn với những đặc tính nhạy cảm với nhiệt độ, enzyme và khả năng thẩm tách colicin.
Theo tổng hợp của Fredericq (1948), mỗi loài vi khuẩn có xu hướng chỉ sản sinh ra những loại Colicin nào đó. Theo đó, E. freundii chỉ sinh loại A; E.Coli sinh loại B, C, D, E, F, G, H, I hay V; Paracolobactrum sinh Colicin J hay K; Shigella sinh S1, S2, S3, S4 và S5; Samonella sinh Colicin I, K hay B. Đôi khi có sự liên quan giữa đặc tính
hóa sinh và những đặc tính khác của vi sinh vật với loại colicin được sinh ra, mặc dù trong hầu hết các trường hợp sự tương quan này là không lớn.
Tính nhạy cảm của các vi khuẩn còn nhiều điều chưa thống nhất. Escherichia và
Shigella thường nhạy cảm hơn với các colicin. Tất cả 17 loại colicin có hoạt tính với ít nhất một chủng Escherichia hay Shigella nhưng chỉ có hoạt tính hạn chế với các loài khác. Năm colicin B, C, D, H và V thì có hoạt tính với Samonella; bốn loại colicin A, B, C, D có hoạt tính với Aerobacter và chỉ có colicin H có hoạt tính với vi khuẩn proteus. Trong một nghiên cứu sau đó, tính nhạy cảm của các chủng được tìm thấy như sau: Paracolobactrum arizonae (colicin loại E); Erwinia (colicin E, I, S4, S5) và
Pasterella (colicin G). Colicin sinh bởi Shigella và Escherichia có khả năng tiêu diệt mạnh hơn các chủng trong cùng giống. Theo đó, ta có thể thấy khuynh hướng tác động đến những chủng có quan hệ gần gũi.