乳酸菌细菌素抗菌潜力挖掘研究进展
- 格式:pdf
- 大小:146.80 KB
- 文档页数:4
乳酸菌及其生物工程研究新进展摘要:近年来,乳酸菌及其生物工程研究取得了新的进展。
通过利用生物工程技术,可以对乳酸菌进行精确的遗传改造和代谢工程,以实现更好的功能表达和产物产量。
在人体健康方面,乳酸菌被广泛应用于益生菌制剂的研究与开发。
乳酸菌可以在人体肠道中促进有益菌的生长,抑制致病菌的生长,从而维持肠道菌群的平衡,改善消化系统功能,增强免疫力,并可能对炎症性肠病、过敏反应和肠道肿瘤等疾病的预防和治疗具有潜在的作用。
基于此,本篇文章对乳酸菌及其生物工程研究新进展进行研究,以供参考。
关键词:乳酸菌;生物工程;研究;进展引言乳酸菌是一类重要的细菌,被广泛应用于食品和医药领域。
近年来,乳酸菌及其生物工程研究取得了新的进展,为人们的生活和健康带来了许多积极影响。
1乳酸菌的生物工程研究内容1.1乳酸菌代谢途径和乳酸产生机制的研究乳酸菌通过糖类的发酵作用产生乳酸。
研究人员深入研究乳酸菌的代谢途径和调控机制,以提高乳酸的产量和质量。
此外,还探索了不同种类乳酸菌对不同糖类的利用能力和底物特异性,以实现多糖的高效利用。
1.2乳酸菌的功能改良和开发新品种生物工程技术给乳酸菌的功能改造和新品种的开发提供了有力工具。
通过基因工程手段,可以改变乳酸菌的代谢路径或酶活性,使其具有更多的产酸能力、抗菌能力、耐受性或特定功能。
此外,还可利用分子改造技术提高其生产效能和稳定性。
1.3乳酸菌在食品工业和医药领域的应用乳酸菌广泛应用于食品工业中,例如用于制作酸奶、奶酪、发酵肉制品等。
通过乳酸菌的发酵作用,不仅可以改善食品的口感和质量,还能够提高食品的卫生安全性和保质期。
此外,乳酸菌还被应用于医药领域,包括肠道健康维护、免疫调节、抗菌和抗肿瘤等方面。
2乳酸菌在食品工业中的应用2.1发酵食品酸奶是利用乳酸菌对牛奶进行发酵而制成的乳制品。
乳酸菌将牛奶中的乳糖发酵成乳酸,使得牛奶呈现出酸味,并且有益于消化吸收。
酸奶中的乳酸菌还可以促进肠道健康,增强免疫功能。
乳酸菌及其生物工程研究新进展乳酸菌的生理功能和实际应用一直存在很多问题,从无耐药因子的乳酸菌特殊性分析,可以看出乳酸菌具有一定粘附性,能合成细菌素活性代谢产物,还可以生产风味非常好的发酵食品。
乳酸菌可以从发酵性碳水化合物产生大量的细菌,存在于人、畜和物料样品中,是一种具有重要生理功能的菌群。
标签:乳酸菌;生物工程;进展1 乳酸菌和生物工程研究新进展(1)乳酸菌产生的细菌素在病原菌方面发挥非常重要作用,同时还可以阻止病原菌的定植,降低胆固醇,控制内毒素,制造营养物质,刺激组织发育,对于机体也会产一定生理功能,会产生药物效应、毒性反应、肿瘤发生和突然应急反映。
乳酸菌的生理功能和机体的生命活动关系紧密,如果乳酸菌停止生长,人和动物就很难生存。
随着分子生物学技术发展,很多生物学家和病理学家等通过遗传对于生物工程乳酸菌进行一定良好研究,选出了很多优势的基因,对于基因的生长、消化和吸收都进行一定研究,还带来了更大的经济效益、社会效益和生态效益。
(2)抗生素的不断临床应用为人类保健病虫害防治做出了巨大的贡献,随着抗生素使用,生物抗药性也产生了巨大了变化,也给人类生存带来环境危险,乳酸菌为代表的益生菌和活性菌都是发酵食品使用的基本野生菌类,没有进行一定耐药性检测,是很难对于基因抗药性进行很好结合、转导和转化处理。
细菌具有一定耐药性,也是最为常见的表现,耐药性可以在细菌间转移增加细菌数量。
乳酸菌可以作为抗生素选择依据,保持能够杀死病原菌同时抑制乳酸菌,还要很好避免耐药性因子出现,使得敏感菌编程耐药株,在治疗过程中要做到最大限度提高对于病原体治疗。
除了控制携带的耐药因子,还要对于生物工程技术进行很好选择,去除菌株耐药性,保证食品乳酸菌活性。
(3)乳酸菌和风味有关的物质是乳酸,一般保加利亚乳酸杆菌产生乙醛能力很强,乳酸菌合成丁二酮是有质粒支配的,利用生物工程将这种质粒很好导入,可以获得更好生产用菌。
乳酸菌产生的粘性物对于产品的风味和硬度也有一定作用,筛选的多糖物质乳酸菌菌株可以将粘基因克隆到乳酸菌中。
乳酸杆菌的研究进展编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望(乳酸杆菌的研究进展)的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈,这将是我们进步的源泉,前进的动力。
本文可编辑可修改,如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅,最后祝您生活愉快业绩进步,以下为乳酸杆菌的研究进展的全部内容。
乳酸杆菌的研究进展摘要乳酸杆菌是一类近年来研究较多的益生素,大量试验结果表明,乳酸杆菌中的一部分菌种对人和动物的保健和疾病治疗有效果。
本文主要介绍了乳酸杆菌的分离与鉴定,菌种的保藏,代谢产物,生理功能及应用研究,是一种前景广阔的微生态制剂。
乳酸杆菌乳酸杆菌,是一类能使糖类发酵产生乳酸的细菌,是一群生活在机体内益于宿主健康的微生物。
乳酸杆菌存在广泛,其生长温度在20~53℃ ,最适温度为30~40 ℃;嗜酸性,最适合pH5.5~6.0,在pH3.0~4.5中仍然能生存,在无芽胞杆菌中其耐酸力最强。
乳酸杆菌是一群杆状或球状的革兰氏阳性细菌,不形成芽孢,触媒阴性,细胞色素缺失,其DNA中G+C含量少于55%。
乳酸杆菌绝大多数是厌氧菌或者兼性厌氧的化能营养菌,生长繁殖于厌氧或微好氧、矿物质和有机营养物丰富的微酸性环境中。
在污水、发酵生产(如青贮饲料、果酒啤酒、泡菜、酱油、酸奶、干酪)培养物、动物消化道等中乳酸杆菌含量较高。
乳酸菌不仅已广泛应用于畜牧业、食品加工业, 随着研究的深入,也在一些疾病治疗中得以应用,用于增强患者的免疫、营养、生长刺激等。
乳酸杆菌的分离与鉴定1 乳酸杆菌的分离从不同的基质中分离乳酸杆菌时,根据乳酸杆菌所在生长环境的不同以及是否为优势菌可选择不同组分的培养基。
主要有以下几种常用的培养基[1]:(1) MRS 培养基当乳酸杆菌是待分离区系的优势菌时,常用MRS 培养基对其进行分离。
乳酸菌细菌素的纯化及应用的研究进展张建飞【期刊名称】《中国畜牧兽医》【年(卷),期】2012(39)10【摘要】随着人类生活水平和健康水平的提高,绿色食品(肉、蛋、奶)的需求越来越大,消费者更关心食品的安全性.世界各国,尤其是欧洲、日本等发达国家在大力开展研究药物饲料添加剂的代用品.积极鼓励和倡导绿色安全饲料添加剂的研究和推广,微生态制剂受到世人的瞩目.但是,科学家们仍需进一步探讨该类产品的稳定性和连续性与生理、生化、营养各方面的关系.国内外的学者正在致力于细菌素(抗菌肽(antibacterid peptides)或多肽抗生素(peptide antibiotics))的研究.随着国内外研究的进展和深入,人们相继发现这类多肽不但具有抗细菌、抗真菌的作用,还具有抗寄生虫、病毒、癌细胞等功能,在医药学和食品保鲜技术上,成为研究的热点.在食品安全的今天,细菌素作为一种高效安全的饲料添加剂正在成为可能,需要加大力度进行研究和开发,细菌素的基因工程、蛋白质工程及分子筛选法将继续研究和突破,最终真正能够替代抗生素成为人类生产绿色食品.%21st,with the development of human life and the level of health, the demand of green food (meat, eggs, milk) is growing, consumers are more concerned about food safety. Countries in the world, carry out the study of drug substitute for feed additives especially in Europe, Japan and other developed countries. Research and extension of green safe feed additive are encouraged and promoted actively, probiotics attract the world's attention. But scientists still need explore the relationship between stability and continuity of suchproduct and physiological, biochemical, nutritional aspects. Domestic and foreign scholars are working on the study of bacteriocin (antibacterid peptides or peptide antibiotics), with the progress of study and in-depth at home and abroad, people have found that these peptides not only have anti-bacterial, anti-fungal effect, but also have anti-parasite, virus, cancer and other functions, in medicine and food preservation technology, it becomes a hot research. In today's food safety, it is possible that bacteriocin will do as a effective and safe feed additive,they need intensity and be developed, bacteriocin genetic engineering, protein engineering and molecular screening methods will continue to research and breakthroughs, it will alternant antibiotics and product green food for human finally.【总页数】4页(P225-228)【作者】张建飞【作者单位】内蒙古乌兰察布职业学院生物技术系,内蒙古乌兰察布012000【正文语种】中文【中图分类】S816.73【相关文献】1.乳酸菌细菌素应用研究进展 [J], 徐炳政;王颖;梁小月;张东杰;张桂芳2.乳酸菌细菌素研究进展及其在肉制品防腐保鲜领域的应用 [J], 张晨曦;贺稚非;李洪军3.乳酸菌及其细菌素在海水鱼保鲜中应用的研究进展 [J], 方士元;谢晶4.乳酸菌细菌素生物合成机制、抑菌机制及应用研究进展 [J], 彭书东;李键;刘士健;张玉;王洪伟;赵欣;索化夷5.乳酸菌细菌素研究进展及其在水产养殖和加工中的应用 [J], 匡珍;李学英;徐春霞;杨宪时;迟海因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
乳酸菌产细菌素研究进展
宫正;薛平海;颜世发;曹文伟
【期刊名称】《辽宁科技学院学报》
【年(卷),期】2004(006)002
【摘要】乳酸菌产生的细菌素是一类具有活性的多肽或蛋白质物质,大部分细菌素对近缘关系的细菌有抑制作用,少数细菌素抑菌谱很广.细菌素可分为热稳定的小分子肽,热敏感的大分子蛋白和羊毛硫抗生素.本文综述了细菌素的特性、生物合成和应用.
【总页数】3页(P34-36)
【作者】宫正;薛平海;颜世发;曹文伟
【作者单位】辽宁师范大学生命科学学院,辽宁,大连,116029;辽宁师范大学生命科学学院,辽宁,大连,116029;本溪冶金高等专科学校生化系,辽宁,本溪,117022;辽宁师范大学生命科学学院,辽宁,大连,116029
【正文语种】中文
【中图分类】Q939.11
【相关文献】
1.乳酸菌产细菌素的研究进展及其应用前景 [J], 陈静;张玉苍;何连芳
2.产细菌素乳酸菌筛选方法的研究进展 [J], 侯亚文;易华西;杨艳艳;张兰威;马放
3.1株产细菌素乳酸菌的鉴定及所产细菌素的诱导合成现象 [J], 王筱梦;江芸;孙芝兰;刘芳;王道营;诸永志;耿志明;徐为民
4.产细菌素乳酸菌的筛选及其所产细菌素的特性 [J], 周配东;潘道东;张玉千;丁海
兵
5.产细菌素乳酸菌菌株的来源及所产细菌素的分类研究进展 [J], 刘静;杨富民;白斌芳;郭锌
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
乳酸菌功能研究进展及限制发展因素分析乳酸菌是一类常见的有益菌,具有许多重要的功能和潜力。
近年来,乳酸菌的功能研究得到了广泛关注和深入探讨。
本文将对乳酸菌功能研究的进展以及限制发展因素进行分析。
首先,乳酸菌具有抑制有害菌的能力。
乳酸菌能够产生有益物质,如乳酸和抗菌物质等,抑制有害菌的生长和繁殖,从而维护肠道菌群的平衡,促进健康。
此外,乳酸菌还可以增强肠道黏膜屏障功能,阻止有害物质通过肠道壁进入血液,保护人体健康。
其次,乳酸菌还具有调节免疫系统的作用。
乳酸菌能够调节免疫细胞的活性和功能,增强人体的免疫力,提高抵抗力。
研究表明,乳酸菌能够调节炎症反应,减轻炎症症状,具有抗过敏和抗肿瘤的作用。
此外,乳酸菌还能够调节肠道菌群和免疫系统之间的相互作用,维护肠道免疫平衡,预防和改善肠道疾病。
此外,乳酸菌还具有改善消化和促进营养吸收的作用。
乳酸菌可以分解和释放营养物质,促进其吸收和利用。
研究表明,乳酸菌能够促进食物消化,改善肠道功能,减少消化不良和便秘等消化系统问题。
然而,乳酸菌功能研究还存在一些限制因素。
首先,乳酸菌功能的研究多以体外实验和动物模型为主,缺乏临床研究的支持。
因此,需要进行更多的临床试验和人体研究,明确乳酸菌功能在人体中的作用和效果。
其次,乳酸菌功能研究还存在菌株多样性和功能差异问题。
不同的乳酸菌菌株具有不同的功能和活性,因此需要对不同菌株进行详细的研究和比较,了解其功能差异和适用范围。
此外,乳酸菌功能的研究还需要考虑到菌株的稳定性和生产成本等实际问题。
综上所述,乳酸菌功能研究在抗菌、调节免疫系统、改善消化、菌株筛选和发酵工艺等方面取得了重要进展。
然而,乳酸菌功能研究还存在一些限制因素,需要进一步加强临床研究、菌株比较和生产优化等方面的研究工作,以推动乳酸菌功能的应用和发展。
乳酸菌功能特性研究进展乳酸菌是一类广泛存在于自然界中的微生物,常见于发酵食品中,比如酸奶、酸菜等。
近年来,乳酸菌的功能特性研究得到了广泛关注。
本文将从免疫调节、抗菌活性、抗氧化作用和改善肠道微生态等方面综述乳酸菌的功能特性研究进展。
首先,乳酸菌具有免疫调节功能。
乳酸菌通过促进巨噬细胞和天然杀伤细胞的活性,增强机体免疫系统的响应能力。
研究发现,乳酸菌可以促进免疫球蛋白的产生,增加抗体的水平,从而增强机体免疫力。
此外,乳酸菌还可以抑制炎性因子的产生,减轻炎症反应,对于预防和治疗免疫性疾病具有潜力。
其次,乳酸菌具有抗菌活性。
乳酸菌产生的有机酸可以降低环境的pH值,抑制病原菌的生长。
研究表明,乳酸菌可以抑制多种致病菌的生长,如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等。
此外,乳酸菌还可以产生抗菌肽,具有广谱的抗菌活性,对于预防和治疗感染性疾病具有重要意义。
再次,乳酸菌具有抗氧化作用。
乳酸菌产生的多种抗氧化物质,如超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶等酶类,可以帮助清除自由基,减轻氧化应激对机体的损伤。
研究发现,乳酸菌可以显著提高机体的抗氧化能力,降低氧化损伤的程度,对于预防和治疗氧化应激相关性疾病具有重要意义。
最后,乳酸菌具有改善肠道微生态的作用。
乳酸菌可以抑制有害菌的生长,增加益生菌的数量,维护肠道菌群的平衡。
研究表明,乳酸菌可以降低肠道内有害菌的数量,增加益生菌的数量,改善肠道菌群的结构。
此外,乳酸菌还可以调节肠道菌群的代谢产物,改善肠道环境,对于预防和治疗肠道相关性疾病具有重要意义。
总结起来,乳酸菌具有免疫调节、抗菌活性、抗氧化作用和改善肠道微生态等多种功能特性。
乳酸菌的功能特性研究进展不仅拓展了对乳酸菌的认识,也为乳酸菌的应用提供了理论依据和基础支持。
随着研究的深入和技术的进步,乳酸菌的功能特性将会被更好地挖掘和应用,为人类健康和食品工业的发展带来更多机会和挑战。
乳酸杆菌作用机制的研究进展一、概述作为一种广泛存在于人和动物肠道内的益生菌,其在维护机体健康方面的作用日益受到人们的关注。
乳酸杆菌以其独特的代谢方式和生理特性,在促进营养物质吸收、调节肠道菌群平衡以及提高免疫力等方面发挥着重要作用。
随着科学技术的不断发展,乳酸杆菌的作用机制逐渐得到揭示,其在食品工业、医药学以及生物制剂等领域的应用也日趋广泛。
乳酸杆菌具有较强的代谢碳水化合物产酸能力,能够将糖类发酵产生乳酸或其他酸类物质,这些酸类物质对于维持肠道环境的酸碱平衡至关重要。
乳酸杆菌还能合成葡聚糖和杂多糖,提高机体对蛋白质、乳糖和钙等营养物质的消化吸收,为机体提供充足的能量来源。
乳酸杆菌在调节肠道菌群平衡方面发挥着关键作用。
它通过竞争营养物质、产生抑菌物质以及占据肠道黏膜表面等方式,抑制肠道内有害菌的生长繁殖,从而维持肠道微生态的平衡。
这种平衡状态对于预防肠道疾病、促进机体健康具有重要意义。
乳酸杆菌还具有显著的免疫调节作用。
它能够明显促进细胞分裂、促进抗体产生、活化巨噬细胞,并诱导产生干扰素等,从而提高机体的抗病能力。
这些免疫调节作用使得乳酸杆菌在预防和治疗感染性疾病、肿瘤等方面具有潜在的应用价值。
乳酸杆菌以其独特的生理特性和作用机制,在维护机体健康方面发挥着重要作用。
随着对乳酸杆菌作用机制的深入研究,相信其在未来会有更广泛的应用前景。
1. 乳酸杆菌的概述乳酸杆菌是一类广泛存在于自然界中的细菌,以其能够将葡萄糖等糖类分解为乳酸的特性而得名。
这类细菌属于革兰氏阳性杆菌,形态上常呈单个、成双或短链排列,是一种厌氧或兼性厌氧型细菌。
乳酸杆菌具有强大的代谢碳水化合物并产生乳酸或其他酸类物质的能力,这使其在生产生活中具有广泛的应用价值。
乳酸杆菌分布广泛,特别是在人和动物的消化道、阴道等部位,是这些部位正常菌群的重要组成部分。
在正常情况下,乳酸杆菌与其他微生物共同维持着宿主体内的菌群平衡,对宿主健康起着至关重要的作用。
乳酸菌功能特性研究进展乳酸菌是一类存在于自然界中的常见细菌,它们能够利用糖类等有机物发酵产生乳酸,属于革兰氏阳性菌。
乳酸菌具有很多功能特性,不仅在食品工业中有广泛应用,还对人体健康有着重要的影响。
随着对乳酸菌的研究不断深入,人们对其功能特性的认识也越来越全面。
以下将对乳酸菌的功能特性进行详细的介绍。
首先,乳酸菌具有促进肠道健康的功能。
肠道是人体的重要消化道之一,对人体的健康有着重要的影响。
乳酸菌能够通过竞争性抑制有害菌的生长,维持肠道菌群的平衡,提高肠道的抵抗力。
乳酸菌还能够产生抗菌物质,抑制有害细菌的生长,防止肠道感染的发生。
此外,乳酸菌还能够降低胆固醇的合成和吸收,有利于预防心血管疾病的发生。
其次,乳酸菌还具有调节免疫功能的特性。
免疫系统是人体抵抗疾病的重要防线,而乳酸菌能够通过调节免疫细胞的数量和功能来增强免疫力。
乳酸菌能够促进巨噬细胞的活性和细胞毒性,提高人体的抗病能力。
此外,乳酸菌还能够促进免疫球蛋白的产生,增强人体的免疫功能。
另外,乳酸菌还具有抗肿瘤的特性。
乳酸菌能够活化人体的天然杀伤细胞和淋巴细胞,促进细胞毒性和细胞凋亡,从而抑制肿瘤细胞的生长和扩散。
此外,乳酸菌还能够产生活性物质,如酸性多肽、活性酵素等,对肿瘤细胞产生直接的杀伤作用。
此外,乳酸菌还具有抗氧化和抗炎作用。
乳酸菌能够产生一些具有抗氧化活性的物质,如谷胱甘肽和超氧化物歧化酶等,能够减少自由基的产生,抑制氧化反应的发生,减轻氧化应激引起的损伤。
乳酸菌还能够抑制炎症反应的发生,减轻炎症引起的组织损伤。
总结起来,乳酸菌具有促进肠道健康、调节免疫功能、抗肿瘤、抗氧化和抗炎等多种功能特性。
饮食中适量摄入乳酸菌有助于维持人体的健康。
随着对乳酸菌功能特性的研究不断深入,人们希望通过研究乳酸菌的菌株和发酵条件,开发出更多具有功能性的乳酸菌产品,以满足人们对健康食品的需求。
基于文献计量的乳酸菌细菌素研究进展分析甄子辰;刘阳;王珊珊;路宏朝;王令;张涛【期刊名称】《食品工业科技》【年(卷),期】2024(45)9【摘要】乳酸菌细菌素是乳酸菌在代谢过程中产生的一类具有抑菌活性的天然蛋白质或多肽类物质,具有无抗药性、可生物降解、抑菌效果好等优点,在食品、医药、饲料领域应用前景广阔。
本文基于文献计量学方法,检索2000~2023年CNKI数据库和Web of Science(WOS)核心合集有关乳酸菌细菌素领域的文献,得到627篇中文文献和2543篇英文文献。
使用CiteSpace软件从年度发文量,发文国家、作者、机构和期刊,高被引文献,关键词共现聚类等角度分析该领域的研究现状和热点。
结果显示:2000~2022年发文量总体呈上升的趋势。
西班牙、印度、中国的发文量在国家排行前三。
CNKI数据库与WOS数据库发文量最高的作者分别是中国农业大学李平兰和巴西圣保罗大学Todorov SD。
发文量最高的期刊分别是《食品工业科技》与《Journal of Appled Micbiogy》。
CNKI数据库中关键词分析可以看出,文章多是从不同食品样本中分离、筛选、鉴定获得产细菌素的乳酸菌,进一步评价细菌素的抑菌活性,并探讨其在食品行业中的应用;突现词分析表明细菌素抑菌机制、细菌素与益生菌的联系是目前研究热点。
WOS数据库中关键词“胃肠道”、“基因特征”、“单增核李斯特菌”、“抑菌活性”出现频次较高,主要热点是抑制抗生素耐药细菌的乳酸菌细菌素的挖掘及其基因特征的解析。
通过文献综合分析,为我国科研人员从事相关研究和预测行业未来发展趋势提供参考和帮助。
【总页数】11页(P378-388)【作者】甄子辰;刘阳;王珊珊;路宏朝;王令;张涛【作者单位】陕西理工大学生物科学与工程学院;秦巴生物资源与生态环境省部共建国家重点实验室(培育);陕南秦巴山区生物资源综合开发协同创新中心;秦巴特色肉制品质量提升与安全控制陕西省高校工程研究中心;陕西省四主体一联合镇巴腊肉校企联合研究中心;陕西省资源生物重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TS252.1【相关文献】1.基于 Web of Science 的多粘菌素肾毒性文献计量分析2.基于文献计量分析的国内农业生态补偿研究态势基于文献计量分析的国内农业生态补偿研究态势3.基于文献计量的多黏菌素E治疗药物监测相关研究热点和未来趋势分析4.基于声景的生物多样性评估方法研究进展——基于文献计量分析5.国内外绿道研究进展与趋势分析——基于CiteSpace的文献计量分析与可视化因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
乳酸菌细菌素抗菌潜力挖掘研究进展易华西,张兰威,杜明,韩雪(哈尔滨工业大学食品科学与工程学院中法乳联合实验室,哈尔滨150001)摘要:乳酸菌产生的主要抗菌防腐物质是有机酸,但在乳酸菌代谢产物中发现了细菌素等其它抗菌物质,其中有的细菌素甚至具有强烈的抗真菌能力。
世界范围内启动的乳酸菌基因组计划创造了巨大的生物信息流。
乳酸菌基因组蕴含的生物信息将对研究乳酸菌细菌素的合成代谢途径,功能基因挖掘以及新型抗菌剂的开发搭建信息平台。
结合乳酸菌细菌素的最新研究进展,讨论利用乳酸菌基因组探索乳酸菌的抗菌潜力及其作为生物防腐剂在食品保藏中的应用前景。
关键词:生物防腐剂;乳酸菌;抗菌物质;细菌素中图分类号:TS20113文献标识码:A文章编号:1006-2513(2010)01-0073-04Recent advance on the potential anti m icrobial activityof bacteri oci ns produced by LABY I Hua-x,i ZHANG Lan-w e,i DU M i n g,HAN X ue(S i n o-France Dairy Jo int Laboratory ofH arbin I nstitute o fTechno logy,H ar b i n150001)Ab stract:T he m a j o r an ti m icrob i a l and biopreservative s ubstance produced by LA B i s organic ac i d;how ev er,som e LA B produce add i tiona l anti m icrobia l compounds.Among these,the bac terioc i ns have de m onstrated great potenti a l as food preservati ves.A tre m endous fl ow o f i nforma ti on has been created through various genome sequenc i ng pro jects wor l dw i de.T he i n f o r m ati on obta i ned fro m genom ics w ill prov ide anew platf o r m for i dentifi ca tion of pat hw ays for the bac-ter i oc i ns producti on,g eno m e m i n i ng and deve l op m ent of ne w anti m icrob i a l agents.Explorati on o f anti m icrob i a l po ten-tial i n LAB by geno m ics was also d i scussed i n t h is rev i ew.K ey w ords:LAB genom e;LA B;an ti m icrob i a l compounds;bacter i oc i ns食品防腐剂是食品添加剂的重要成员之一。
随着人们对食品安全意识的提高,生物防腐剂比化学防腐剂有更广阔的发展前景。
发酵食品是全球食品中不可缺少的重要组成部分。
食品发酵生产的成功在很大程度上与发酵剂产生的抗菌代谢产物有关,对发酵剂的抗菌能力也有很大的贡献[1]。
细菌素(B acteriocins)是这类代谢产物中的典型代表。
细菌素是核糖体合成的抗菌肽,包括乳酸菌(LAB,lactic acid bacteria)在内的很多食品工业生产菌株都具有分泌细菌素的能力。
与此同时,也发现并鉴定了一些不同于细菌素的抗菌物质,其中有的物质具有强烈的抗真菌能力[2]。
乳酸菌是目前世界公认安全的食品级微生物,它们产生的抗菌物质也是安全的,可作为天然的食品防腐剂直接应用于食品工业,因此乳酸菌抗菌能力的挖掘和开发受到了国内外食品保鲜收稿日期:2009-05-15基金项目:科技部/8630资助项目(2007AA10Z354)。
作者简介:易华西(1976-):男,讲师;研究方向:乳品微生物。
73学家的极大关注[3]。
以法国科学家为首启动的乳酸菌基因组计划创造了巨大的生物信息流。
乳酸菌基因组为研究抗菌物质的合成代谢途径和相关功能基因奠定了基础,为全面深入研究乳酸菌的抗菌特性、抗菌机理以及抗菌潜力的挖掘搭建了信息平台。
1乳酸菌产生的细菌素细菌素这个术语最初用于描述大肠杆菌素的抗菌蛋白类物质,现在已广泛用于定义大量核糖体合成的抗菌物质。
乳酸菌产生的细菌素对病原菌和食品腐败菌具有很强的抑制能力。
它们在乳酸菌代谢产物中广泛存在,具有相对固定的抗菌谱(包括L isteria,C lostridium和革兰氏阳性细菌等)。
在这类物质中,分子量小、热稳定好的细菌素被公认在食品保藏最具有开发和应用前景。
基于是否含有修饰性氨基酸,细菌素分为两大类:第Ñ类包括lantibiotics,通过形成脱水氨基酸、羊毛硫氨酸和B-甲基羊毛硫氨酸等稀有氨基酸完成一系列翻译后酶学修饰;第Ò类包括Ped i o c i n等小分子热稳定性好的非修饰抗菌肽[4]。
对第一类和第二类细菌素的构效关系进行了大量研究。
N isin是最引人注目的lanti b iotics类细菌素,由34个氨基酸组成,其立体结构为一个羊毛硫氨酸环和四个B-甲基羊毛硫氨酸环组成的五环结构。
近年来对nisin的抗菌机理进行了深入研究,并在n isin和受体L i p i dÒ之间的反应机理研究取得了突破性进展[5]。
多位点突变分析揭示位于靠近N端的环状结构与L i p idÒ之间的粘附能力密切相关,而柔性较强的中部区域则影响N isi n在靶细胞的细胞膜形成孔洞[6]。
关于第二类细菌素,大量工作集中于pediocin族细菌素的研究,构成了第二类细菌素的最大亚组。
Pedioci n 的三维结构研究发现,其N端中部形成独特的YGNGVXCXXXXCXV氨基酸序列,C端A螺旋则与其抗菌活性密切相关[7]。
有趣的是leucocin A (一种类似Pedioci n的细菌素)的抗菌活力依赖于反应的立体专一性,暗示了Pediocin类细菌素和N isi n一样也是和靶细胞的特殊受体分子反应,有研究报道验证了这个猜测[8]。
对细菌素的构效关系研究,立足于期望通过推理模拟,设计出广谱、高效的新型细菌素。
尽管相关理论和技术手段不断发展更新,但很多预期目标研究进展缓慢。
目前在工业应用上仍然寄希望于发现具有预期抗菌特性和靶细胞专一性的新型细菌素。
2乳酸菌细菌素的基因挖掘根据生物多样性和进化论观点,每种乳酸菌至少产生一种细菌素,目前报道的仅仅是少数,很难全部发现和鉴定它们,但是它们的确存在[9]。
现在探测新型细菌素仍然依赖功能性测定,假设筛选的微生物能够产生抑制指示菌的细菌素。
这种方法的主要缺陷是菌株产生细菌素具有遗传不稳定性。
对于这种不稳定性,我们一直认为是转化过程中的质粒丢失或基因失活等原因所致。
但是研究发现事实并不如此简单,可能还涉及到另外一种复杂的调控机制。
Lactobacill u s sakei生产sakacin A的调控机理为这个推测提供了佐证。
sakac i n A的转录调控受群感效应(Quo-rum-sensi n g)所控制,而群感效应又受控于一个特殊的三组分单转换系统。
这个复杂的调控系统受自身温度和其它环境因素的影响[10]。
因此,如何控制最佳的细菌素生产条件是目前使用的细菌素筛选模型面临的主要障碍之一。
目前获得抗菌肽的技术手段包括人工合成肽;克隆基因体内转录、翻译,体外表达;优化生长条件来诱导生产抗菌肽等。
基因组序列可能在新型高效的细菌素鉴定中扮演重要角色。
随着乳酸菌基因组的解读,部分细菌素遗传位点的DNA序列已经确定,并且已经从多方面揭示了编码第一类细菌素和第二类细菌素基因的结构和性质。
虽然研究发现不同细菌素的遗传位点常常具有不同的结构,但仍然具有某些普遍性的保守性结构特征[11]。
联合这些保守结构和基因序列提供的生物信息,能够使细菌素基因挖掘更具有针对性。
细菌素结构基因通常编码抗菌肽的前体,加工和分泌一般依赖于一个特定的转运系统。
这个特定的转运系统的作用对象是一类结构相对简单的特异性前导肽,其中有一种前导肽与n isi n和其它lanti b i o tics类细菌素的合成代谢有关[12]。
这种类型的前导肽能够被专一的丝氨酸蛋白酶裂解,74与编码细菌素的其它基因联合完成转录过程。
最常见的前导肽序列是双氨基乙酸,一般与少数lan ti b i o tics类细菌素以及多数第二类细菌素遗传位点相连锁。
这类前导肽具有特异的作为加工位点的G l y-1-G l y-2结构特征[13]。
含有双氨基乙酸前导肽的细菌素前体经过专一的转运系统完成加工和分泌,这个系统包含2个同转录基因,这2个基因编码一个ABC转运子和一种附属蛋白。
ABC转运子含有特异的N-端蛋白水解域,伴随着转运子裂解前导肽[13]。
第2类细菌素基因族的另外一个特征是编码细菌素的基因常常和一个同源免疫基因协同转录。
该免疫基因编码的免疫蛋白由100-150个氨基酸组成,与细菌素与膜之间的粘附反应相关[7]。
在基因组中,结合这些性质可能是发现新型、预期的细菌素基因的有效手段。
目前,病原乳酸菌(S trep tococcus pneum oni-ae)的基因组序列已经在Gene Bank公布。
在Strep tococcus pneum oniae的基因组中,Lange等发现并鉴定了7个预期的细菌素基因(I,J,K, M,N,O,U)[14,15]。
利用基因芯片转录分析发现细菌素的分泌由一个经典的三组分信号转导系统控制。
依据上述特征,来源于S1pneum oni a基因组序列的细菌素已被分离鉴定[15]。
以此相似,在口腔链球菌变体Strep tococcus m utans UA159的基因组中发现了7个预期细菌素基因,在Lacto-bacillus aci d ophilus ATCC700396的基因组中发现了2个细菌素基因[16]。
当预期的细菌素编码基因被确定,可着手研究基因的表达和抗菌肽抗菌活力,为获得期望的理想抗菌肽奠定基础。
3乳酸菌抗菌活力研究的新观点除了细菌素外,在乳酸菌的代谢产物中也发现并鉴定了不同于细菌素的抗菌物质,这些物质的抗菌谱具有有广谱性,其中有的甚至具有强烈的抗真菌能力[2,18]。