目前主要有2種分類(lèi)方法。一是基于分子量、熱敏感性和是否含修飾性氨基酸, 將乳酸菌素大致分為4類(lèi) : ①小 分 子 熱 穩(wěn) 定 肽(small heat- stable peptide,SHSP),如乳脂乳球菌9B4產(chǎn)生的lactococcinA, B, M;嗜酸乳桿菌11088產(chǎn)生的lercocinAUAL187; ②大分子熱不穩(wěn)定蛋白 (large heat- labileprotein, LHLP), 如hel-veticinJ, lacticinA, lactacinB,acidophilucinA, caseicin80等; ③羊毛硫抗生素(lantibiotics), 如nisin,subtilin, epi-dermin, gallidermin, pep5 等 ; ④ 新 近 又 在 乳 球菌LMG2081中發(fā)現(xiàn)了新的細(xì)菌素—lactococcinG。該細(xì)菌素由2個(gè)獨(dú)立存在、高度疏水的熱穩(wěn)定小肽分子組成,其最大抑菌作用依賴(lài)于這2個(gè)小肽分子的協(xié)同作用,這明顯不同于其他細(xì)菌素,因此單獨(dú)列為第4類(lèi)細(xì)菌素,即依賴(lài)于2個(gè)或2個(gè)以上小肽分子協(xié)同作用的細(xì)菌素。二是根據(jù)乳酸菌的種屬不同而將其所產(chǎn)的細(xì)菌素分為6類(lèi):①乳球菌屬細(xì)菌素,包括雙球菌屬(diplo-coccin)、乳球菌素(lactococcin)、乳鏈菌素(lacticin)、乳鏈菌肽(nisin);②片球菌屬細(xì)菌素, 已報(bào)道的有AcH,PA- 1, A(pediocin AcH, pediocin PA- 1,pediocinA) 及有P. cervesiaeFBB63和P. acidlacticiPC產(chǎn)生的2種未命名的細(xì)菌素。它們均有片球菌屬中的乳酸片球菌(Pacidilatici)、戊糖片球菌(P. pentosaceus)和啤酒片球菌(P. cerevisia) 產(chǎn)生; ③明串珠菌屬細(xì)菌素, 已報(bào)道的有mesenterocin5, leucocinA,leucinocinS和carnocin, 但只是一般性的描述, 缺乏完整的生化遺傳特性; ④肉食桿 菌 屬 細(xì) 菌 素 , 已 報(bào)道 的 有 carnobacteriocinA1,carnobacteriocinA2, carnobacteriocinA3,carnocinU149,carnobacteriocinB1, carnobacteriocinB2及有C. pisci-colLK5產(chǎn)生的一種未命名的細(xì)菌素, 但都缺乏詳細(xì)的資料報(bào)道; ⑤乳桿菌屬細(xì)菌素, 包括plantaricinA, B,C;plantaricinBN; sakacinA, M, P; lactocinS, curvacinA, bre-vicin,helventicinJ, helventicinV - 1829, lactocin27, casci-cin80,bavaracinMN, fermrnticin, lactacinF, lactacinB 等近20種; ⑥其他乳酸菌細(xì)菌素,嗜熱鏈球菌代謝產(chǎn)生的物質(zhì)具有抗煙曲霉 寄生曲霉和根霉等真核生物的能力。Casaus等報(bào)道Enterococcus faeciumT136菌株可同時(shí)產(chǎn)生腸菌素A, B(enterocinA,B)。
2 乳酸菌素抑菌作用機(jī)理
乳酸菌素是在乳酸菌代謝過(guò)程中合成并分泌到環(huán)境中的一類(lèi)對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌( 尤其是親緣性較近的細(xì)菌)具有抑制作用的殺菌蛋白或多肽。而具有殺菌活性的主要是Lantibiotics類(lèi)和大分子熱不穩(wěn)定蛋白(LHLP)乳酸菌素??捎行У囊种聘锾m氏陽(yáng)性菌如一些腐敗菌、致病菌和芽孢菌, 而對(duì)革蘭氏陰性菌起的作用不大,甚至不起作用。但食品經(jīng)UHP(Uitra- High-Pressure超高壓) 和PET(Polyethylene Tereph-thalate,聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯) 處理或添加EDTA或檸檬酸鹽可以使乳酸菌素有效的抑制革蘭氏陰性菌,這說(shuō)明乳酸菌素作用的是細(xì)菌膜。不同的乳酸菌素由于結(jié)構(gòu)不同, 其活性和對(duì)細(xì)胞膜的作用方式也不同。
2.1 Lantibiotics類(lèi) 這類(lèi)細(xì)菌素的活性部分含有羊毛硫氨酸 (A- L-A) 甲基羊毛硫氨酸(A- B-A)、脫氫丙氨酸(DHa) 和脫氫丁氨酸(DHb) 等稀有氨基酸其活性形式的形成必須經(jīng)過(guò)翻譯后的酶修飾。根據(jù)分子結(jié)構(gòu),這類(lèi)細(xì)菌素可分為線(xiàn)型和環(huán)型2類(lèi), 其典型的代表就是 Nisin。Nisin是由乳酸乳球菌乳酸亞種 (Lactococcus.Lactis.Subsp. Alctis)分泌的一種線(xiàn)型多肽,對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌( 包括各種致病菌) 有較廣的抑制作用,并可使芽孢桿菌和梭狀芽孢桿菌的芽孢對(duì)熱敏感。目前,乳酸菌素中研究最深、應(yīng)用最廣的就是Nisin,國(guó)內(nèi)外均有許多關(guān)于Nisin結(jié)構(gòu)與抗菌機(jī)理的綜述Nisin的抑菌作用最初被認(rèn)為是一種表面活性劑;也有人認(rèn)為Nisin的作用是由于其中的2個(gè)脫水氨基酸 (脫水丙氨酸和脫水酸)與細(xì)菌細(xì)胞中的酶的巰基發(fā)生反應(yīng);目前認(rèn)為除了以上2種原因外,還存在Barrel-stave機(jī)制,即孔道形成機(jī)制。
2.2 小分子熱穩(wěn)定肽(SHSP)
近20年來(lái), 世界范圍的食物源性李斯特菌病不斷發(fā)生, 而小分子熱穩(wěn)定肽(SHSP) 類(lèi)乳酸菌素尤其是(a)類(lèi)乳酸菌素更是如此。該類(lèi)乳酸菌素抗菌機(jī)理主要是由于細(xì)菌素吸附在細(xì)胞膜并在其上形成孔道,使得細(xì)胞膜的通透性增加從而引起細(xì)胞內(nèi)各種離子的滲漏和能量物質(zhì)的消耗,導(dǎo)致細(xì)胞解體死亡。細(xì)胞膜上孔道的形成引起了膜內(nèi)外離子失衡和磷酸鹽的滲漏。膜內(nèi)外離子的失衡直接造成PMF ( 質(zhì)子驅(qū)動(dòng)力Protonmotive force) 的耗散。另外, 消耗細(xì)胞內(nèi)APP和氨基酸也是(a)類(lèi)細(xì)菌素的活性之一。由于其形成的膜孔道要比第一類(lèi)細(xì)菌素小得多, 因此(a) 類(lèi)細(xì)菌素不能造成APP從膜孔道直接滲漏。APP的消耗可能是為了維持細(xì)胞內(nèi) PMF, ATP的消耗量急劇增加或由于磷酸鹽的流失造成的細(xì)胞內(nèi)ATP代謝失衡。有人認(rèn)為APP消耗的最主要原因在于PMF的耗散,而不是磷酸鹽的流失。氨基酸消耗的原因一方面是由于氨基酸的攝取途徑被堵塞,另一方面是由于氨基酸通過(guò)膜孔道(或和PMF轉(zhuǎn)移系統(tǒng))滲漏??梢哉f(shuō), PMF的耗散是(a)類(lèi)細(xì)菌素活性的主要原因。
3 乳酸菌素的應(yīng)用
3.1 在食品方面的應(yīng)用
3.1.1 在乳制品中的應(yīng)用
牛奶在生產(chǎn)、貯存、加工過(guò)程中很容易受到污 染。乳酸鏈球菌素已成功地用于干酪巴氏滅菌干酪、巴氏滅菌奶、罐藏濃縮牛奶、高溫滅菌奶、高溫處理風(fēng) 味奶、酸奶等。它能有效抑制肉毒梭菌的生長(zhǎng)和毒素產(chǎn)生,延長(zhǎng)產(chǎn)品的保質(zhì)期并使其在常溫下保存。經(jīng)實(shí) 驗(yàn)證實(shí), 加入30 ̄50 IU/mL的乳酸菌素可以使鮮奶貨架期延長(zhǎng)一倍。用少量乳酸菌素作為佐劑來(lái)生產(chǎn)奶油 巧克力,能降低消耗80%,貨架期大幅度延長(zhǎng),37 ℃只 能保存3 ̄7 d的產(chǎn)品,添加乳酸菌素后可以存放21d,仍能保持原有風(fēng)味。
3.1.2 在肉制品中的應(yīng)用
使用乳酸鏈球菌素的肉制品有罐裝火腿、熏豬肉 咸豬肉、香腸、真空包裝的新鮮牛肉等。乳酸菌素還能 抑制雜菌生長(zhǎng),如Nisin能很好地抑制肉毒校狀芽孢桿 菌的生長(zhǎng),乳桿菌素Sakacin能抑制單核細(xì)胞增生的李 斯特菌,由肉細(xì)菌屬某些乳酸菌所產(chǎn)生的乳酸菌素能 抑制肉毒梭菌和革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌,明串珠菌細(xì)菌素對(duì) 李斯特菌、乳球菌、糞腸球菌都有抑制作用,片球菌屬 產(chǎn)生的細(xì)菌素對(duì)產(chǎn)氣夾膜梭菌、單核細(xì)胞增生李斯特 菌和金黃色葡萄球菌等G+ 菌以及惡臭假單孢菌、嗜水氣單孢菌都具有抑制作用。此外,在加工肉制品中, 為了制備受消費(fèi)者青睞的典型肉色和風(fēng)味, 常加入一 定量的硝酸鹽,硝酸鹽通過(guò)硝酸鹽還原菌的作用轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽,而硝酸鹽與體內(nèi)的胺類(lèi)物質(zhì)作用,生成具有致癌的亞硝胺化合物,對(duì)人是十分有害的,由于乳酸菌素加入肉制品中,可降低pH值,較低pH值能減少殘留的亞硝酸鹽,避免對(duì)人的危害,保證肉制加工品安全。
3.1.3 在啤酒及果汁飲料中的應(yīng)用
Nisin能有效控制乳酸菌和啤酒中的片球菌引起的腐敗,不影響啤酒的外觀,風(fēng)味等特性。而且對(duì)于生長(zhǎng)和發(fā)酵階段的啤酒酵母活率沒(méi)有影響,在低pH值、酒花物質(zhì)的環(huán)境,Nisin活性不受影響, 卻能夠有效的抑制啤酒中已發(fā)現(xiàn)的幾乎所有的革蘭氏陽(yáng)性腐敗菌,從而提高啤酒的生物穩(wěn)定性。此外,利用乳酸菌素還可以避免巴氏殺菌所帶來(lái)的“殺菌味”“老化味”從而保持啤酒的新鮮度。隨著純生啤酒的悄然興起和人們保健需求愈加強(qiáng)烈,利用天然的食品防腐劑正受到人們的青睞,乳酸菌素以其微生物、生理及技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)將會(huì)越來(lái)越受到釀酒師們的關(guān)注。其中在果汁中加入Nisin就能阻止存活的酸土芽孢桿菌的生長(zhǎng),防止果汁及果汁類(lèi)飲品的腐敗變質(zhì)。
3.2 乳酸菌素在醫(yī)藥方面的應(yīng)用
3.2.1 抑菌作用
用于治療臨床上因消化不良引起的腹脹、腹瀉、胃腸炎等。抑菌實(shí)驗(yàn)表明,它們不僅對(duì)革蘭氏性細(xì)菌有抑制作用,而且對(duì)革蘭氏陰性細(xì)菌特別是致病的一些革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌及陰性細(xì)菌, 如大腸桿菌、單孢增生利斯特菌、金黃色葡萄球菌、綠膿桿菌、福氏志賀氏菌均有不同程度的抑制作用,故可治療胃炎、腸炎。乳酸菌素能促進(jìn)胃液分泌,增強(qiáng)胃腸蠕動(dòng),促進(jìn)事物消化。固對(duì)消化不良引起的腹脹、腹瀉也有明顯效果。
3.2.2 改善腸道環(huán)境
乳酸菌素是多肽物質(zhì), 食用后, 在消化道很快被蛋白水解酶吸收, 因而不會(huì)影響腸道內(nèi)的正常菌體存活。乳酸菌素能選擇性殺死腸道致病菌,保護(hù)和促進(jìn)有益菌的生長(zhǎng), 調(diào)節(jié)腸粘膜電解質(zhì)、 水分平衡, 調(diào)節(jié)胃腸道菌群平衡, 改善腸道微環(huán)境。
3.2.3 提高免疫力
微生態(tài)制劑乳酸菌素具有免疫調(diào)節(jié)作用, 增強(qiáng)機(jī)體的特異性與非特異性免疫物質(zhì), 激活吞噬細(xì)胞酶的活性, 選擇性殺死腸道致病菌,促進(jìn)有益菌的生長(zhǎng)。刺激腸道產(chǎn)生IgA, 增強(qiáng)機(jī)體的細(xì)胞免疫和體液免疫,提高腸道免疫力。特別是乳酸菌素中的雙歧桿菌是一種重要的生理性細(xì)菌, 對(duì)人體有增強(qiáng)免疫力, 抗感染, 延緩衰老的功能,它能抑制有害微生物的生長(zhǎng), 從而促進(jìn)人體的健康。
3.2.4 婦科陰道用藥
近年來(lái),隨著人們對(duì)乳酸菌的進(jìn)一步研究,乳酸菌素在婦科用藥方面也有新的用途。含乳酸菌活菌的陰道用制劑(如定菌生栓劑)。其代謝產(chǎn)物乳酸和過(guò)氧化氫等物質(zhì)能保持陰道正常酸性環(huán)境。乳酸菌可直接補(bǔ)充陰道內(nèi)正常生理細(xì)菌,調(diào)節(jié)陰道內(nèi)菌群平衡,抑制并消除陰道中的有害細(xì)菌的生長(zhǎng)。固可用于由菌群紊亂而引起的細(xì)菌性陰道病的治療,據(jù)臨床觀察效果顯著。
4 展 望
綜上所述,乳酸菌細(xì)菌素有很多特點(diǎn),已經(jīng)引起廣大從事乳酸菌、食品添加劑、益生素及開(kāi)發(fā)新藥等領(lǐng)域研究人員的極大興趣,出現(xiàn)了研究熱潮。近年來(lái)新的乳酸菌細(xì)菌素不斷出現(xiàn),報(bào)道乳酸菌細(xì)菌素的文 獻(xiàn)資料和專(zhuān)利數(shù)量也越來(lái)越多。目前的研究主要集中于新菌株和高產(chǎn)菌株的篩選以及對(duì)已知乳酸菌細(xì)菌 素遺傳因子的鑒定及結(jié)構(gòu)基因的克隆和排序上,我國(guó)是一個(gè)乳酸菌資源非常豐富得到國(guó)家,但對(duì)乳酸菌細(xì) 菌素的研究起步較晚,除 Nisin外, 對(duì)其他乳酸菌細(xì)菌素還沒(méi)有進(jìn)行很好的基礎(chǔ)研究和開(kāi)發(fā)應(yīng)用研究。因而大力進(jìn)行乳酸菌細(xì)菌素的研究尤其是生化、遺傳特性及基因調(diào)控方面的研究不僅具有重要的理論意義,而且具有廣闊的應(yīng)用前景。
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