Низин

Низин - один из немногих антибиотиков, в небольших дозах разрешенный для использования в пищевой промышленности. Он быстро разрушается ферментами пищеварительного тракта до аминокислот.

Впервые низин был получен в Англии фирмой «Эплин энд Баррет» и получил коммерческое название низаплин.

Низин - антибиотик полипептидного типа с молекулярной массой около 7000. В состав его входят аминокислоты лизин, гистидин, аспарагиновая кислота, лантионин, B-метиллантионин, пролин, глицин, аланин, валин, метионин, изолейцин, лейцин, дегидроаланин и B-метилдегидроаланин. Характерной особенностью низина является наличие в его составе двух серосодержащих аминокислот: лантионина и B-метиллантионина, редко встречающихся в природе. В каждой молекуле низина содержится два остатка лантионина и 8-B-метиллантионина.

По химической структуре низин представляет собой два идентичных спаренных кольца, каждое из которых состоит из 13 атомов, в том числе одного атома серы.

Особенности химического состава и структуры низина обусловливают его антибактериальное действие. Международная единица активности низина равняется его количеству в 0,001 мг эталонного препарата, хранящегося в Центральной ветеринарной лаборатории в г. Вейбридже (Англия). Отечественная промышленность выпускает препараты низина в виде сухого мелкого порошка. В таком виде низин сохраняет активность в течение нескольких лет при температуре 18-22 °С.

Низин продуцируется штаммами Str. lactis, которые широко распространены в природе. В сравнении с другими антибиотиками он не обладает широким спектром действия на микроорганизмы. Подавляет развитие стафилококков, стрептококков, сарцин, бацилл и клостридий, прорастание спор. Механизм действия низина на микроорганизмы до конца не выяснен.

Объединенный комитет Международной пищевой организации и организации здравоохранения (FAO/WHO) по пищевым добавкам установил суточную дозу низина, равную 33 тыс. ед.

Наиболее благоприятной средой для биосинтеза низина является обезжиренное молоко. При использовании сыворотки выход низина в 2 раза меньше, чем при использовании молока. Но добавление к сыворотке 25% пепсинового гидролизата молочнокислых бактерий, картофельной патоки или глюкозы (2,5-5%) способствует повышению выхода низина до 90%.

Аминный азот гидролизатов казеина, пептонов, дрожжевого автолизата стимулирует образование низина, а соли аммония не усваиваются низинобразующими молочнокислыми стрептококками и не влияют на выход низина.

В заводскую лабораторию культура низинобразующих бактерий поступает в лиофилизированном состоянии. Производственный посевной материал готовится в три стадии. Культура выращивается сначала в обезжиренном молоке (его берется 300 мл) с содержанием до 8% сухих веществ в течение 24 ч, на второй стадии - в 4000 мл обезжиренного молока 22-24 ч, на третьей - в инокуляторе с 80 л обезжиренного молока (pH 6,8-6,9) в течение 18-20 ч. Перемешивание среды производится только в момент засева и перед подачей посевного материала в ферментатор. Избыточное давление в инокуляторе поддерживается на уровне 30-50 кПа.

Готовый посевной материал представляет собой густую взвесь дипло- и стрептококков в свернувшемся обезжиренном молоке с pH 4,5-4,7, активность не ниже 50-60 мкг/мл.

Производственное культивирование ведется на смеси гидролизата с творожной или сырной сывороткой в соотношении 1:2. Гидролизат получают в результате гидролиза обезжиренного молока с 6%-ным содержанием сухих веществ протеолитическим ферментом панкреатином при температуре 45 °С и pH смеси 8,1 в течение 24 ч.

В ферментаторе на питательной среде происходят рост и развитие низинобразующего молочнокислого стрептококка. При этом образуется молочная кислота, которая, закисляя среду, тормозит развитие микроорганизма и биосинтез низина. В связи с этим основным условием при выращивании культуры-продуцента низина является поддержание pH питательной среды в пределах 6,8-6,9. Это достигается введением в культуральную жидкость при температуре 28-30 °С и перемешивании 20%-ного раствора NaOH.

Об окончании процесса культивирования судят по замедленному изменению pH среды, состоянию культуры и уровню ее активности. Обычно выращивание культуры заканчивают за 14-15 ч. При этом активность должна быть не ниже 100 мкг/мл.

Культуральную жидкость подкисляют соляной кислотой до pH 1,8-2,0 и кипятят 3-4 мин. После охлаждения до 40 °С на сепараторе отделяют микробную массу и нерастворимые белки. Низин, содержащийся в нативном растворе, концентрируют флотационным методом. Для этого нативный раствор подщелачивают 20%-ным раствором NaOH до pH 4,5-4,7, добавляют поверхностно-активное вещество типа твин-80 и через раствор пропускают воздух в течение 2-2,5 ч при температуре 20-25 °С. Большая часть низина (от 50 до 100%) выходит в пену. Собранную пену разбивают, в образующейся жидкости pH доводят до 1,8-2,0. Антибиотик высаливается сухой поваренной солью (25% к объему жидкости) и ацетоном (5% к объему жидкости).

Высоленный низин отделяют в виде пасты на сепараторе или в центрифуге и высушивают в сублимационной сушилке до остаточной влажности 3,5-4%. Пасту можно сушить в распылительной сушилке, если приготовить раствор с 4,5-5,0%-ным содержанием сухих веществ. Потери активности при сушке незначительны.

После сублимационной сушки препарат измельчают до состояния пудры и стандартизуют хлоридом натрия до стандартной активности 0,6 * 10 в 6 степени ед./г. Препарат слабо растворяется в воде и хорошо растворяется при подогреве до 80 °С в 0,02 н. соляной кислоте.

Препарат фасуют в полиэтиленовые темные или матовые банки вместимостью 250-500 г, которые упаковывают в картонные коробки и хранят в сухом прохладном помещении.

В большинстве консервированных продуктов микроорганизмы уничтожаются при тепловой обработке. Однако тепловую обработку, достаточную для уничтожения всех спор микроорганизмов, выдерживают без снижения вкусовых и питательных свойств не все продукты.

В присутствии низина терморезистентность спор микроорганизмов уменьшается, следовательно, можно понижать температуру или продолжительность стерилизации продукта.