乳酸菌素的研究现状和发展趋势
2006-09-17 15:47:46   来源：不详   评论：0 点击：

０ 引 言
       乳酸菌是存在于人和禽畜肠道、许多食品、物料及少数临床样品中的一大类能发酵糖产生大量乳酸的兼性厌氧菌。广泛应用于医药、食品等工业，主要包括乳杆菌（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ）、乳球菌（Ｌａｃｔｏｃｏｃｃｕｓ）、明串珠菌（Ｌｅｕｃｏｎｏｓｔｏｃ）、片球菌（Ｐｅｄｉｏｃｏｃｃｕｓ）、链球菌（Ｓｔｒｅｐｔｏ－ｃｏｃｃｕｓ）、肠球菌（Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ）、双歧杆菌（Ｂｉｆｉｄｏｂａｃｔｅｒｉ－ｕｍ）和肉食杆菌（Ｃａｒｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）等属。许多乳酸菌除产生乳酸、  乙酸和双乙酰外，还可产生一些具有抑菌或杀菌作用的细菌素（ｂａｃｔｅｒｉｏｃｉｎ）， 它是由某些细菌在代谢过程中通过核糖体合成机制产生的一类具有抑菌活性的多肽或前体多肽， 抑菌范围不仅仅局限于同源的细菌，产生菌对其细菌素有自身免疫性。
１ 乳酸菌素的分类
       目前主要有２种分类方法。一是基于分子量、热敏感性和是否含修饰性氨基酸， 将乳酸菌素大致分为４类 ： ①小 分 子 热 稳 定 肽 （ｓｍａｌｌ ｈｅａｔ－ ｓｔａｂｌｅ ｐｅｐｔｉｄｅ，ＳＨＳＰ），如乳脂乳球菌９Ｂ４产生的ｌａｃｔｏｃｏｃｃｉｎＡ， Ｂ， Ｍ； 嗜酸乳杆菌１１０８８产生的ｌｅｒｃｏｃｉｎＡＵＡＬ１８７； ②大分子热不稳定蛋白 （ｌａｒｇｅ ｈｅａｔ－ ｌａｂｉｌｅ ｐｒｏｔｅｉｎ， 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中发现了新的细菌素—ｌａｃｔｏｃｏｃｃｉｎＧ。该细菌素由２个独立存在、高度疏水的热稳定小肽分子组成，其最大抑菌作用依赖于这２个小肽分子的协同作用，这明显不同于其他细菌素， 因此单独列为第４类细菌素，即依赖于２个或２个以上小肽分子协同作用的细菌素。二是根据乳酸菌的种属不同而将其所产的细菌素分为６类： ①乳球菌属细菌素， 包括双球菌属（ｄｉｐｌｏ－ｃｏｃｃｉｎ）、乳球菌素（ｌａｃｔｏｃｏｃｃｉｎ）、乳链菌素（ｌａｃｔｉｃｉｎ）、乳链菌肽（ｎｉｓｉｎ）； ②片球菌属细菌素， 已报道的有ＡｃＨ，ＰＡ－ １， Ａ（ｐｅｄｉｏｃｉｎ ＡｃＨ， ｐｅｄｉｏｃｉｎ ＰＡ－ １， ｐｅｄｉｏｃｉｎＡ） 及有Ｐ． ｃｅｒｖｅｓｉａｅＦＢＢ６３和Ｐ． ａｃｉｄｌａｃｔｉｃｉ ＰＣ产生的２种未命名的细菌素。它们均有片球菌属中的乳酸片球菌（Ｐａｃｉｄｉｌａｔｉｃｉ）、戊糖片球菌（Ｐ． ｐｅｎｔｏｓａｃｅｕｓ） 和啤酒片球菌（Ｐ． ｃｅｒｅｖｉｓｉａ） 产生； ③明串珠菌属细菌素， 已报道的有ｍｅｓｅｎｔｅｒｏｃｉｎ５， ｌｅｕｃｏｃｉｎＡ， ｌｅｕｃｉｎｏｃｉｎＳ和ｃａｒｎｏｃｉｎ， 但只是一般性的描述， 缺乏完整的生化遗传特性； ④肉食杆 菌 属 细 菌 素 ， 已 报 道 的 有 ｃａｒｎｏｂａｃｔｅｒｉｏｃｉｎＡ１，ｃａｒｎｏｂａｃｔｅｒｉｏｃｉｎＡ２， ｃａｒｎｏｂａｃｔｅｒｉｏｃｉｎＡ３， ｃａｒｎｏｃｉｎＵ１４９，ｃａｒｎｏｂａｃｔｅｒｉｏｃｉｎＢ１， ｃａｒｎｏｂａｃｔｅｒｉｏｃｉｎＢ２及有Ｃ． ｐｉｓｃｉ－ ｃｏｌＬＫ５产生的一种未命名的细菌素， 但都缺乏详细的资料报道； ⑤乳杆菌属细菌素， 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种； ⑥其他乳酸菌细菌素， 嗜热链球菌代谢产生的物质具有抗烟曲霉   寄生曲霉和根霉等真核生物的能力。Ｃａｓａｕｓ等报道Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ ｆａｅｃｉｕｍ Ｔ１３６菌株可同时产生肠菌素Ａ， Ｂ（ｅｎｔｅｒｏｃｉｎＡ，Ｂ）。
２ 乳酸菌素抑菌作用机理
       乳酸菌素是在乳酸菌代谢过程中合成并分泌到环境中的一类对革兰氏阳性菌（ 尤其是亲缘性较近的细菌） 具有抑制作用的杀菌蛋白或多肽。而具有杀菌活性的主要是Ｌａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｓ类和大分子热不稳定蛋白（ＬＨＬＰ） 乳酸菌素。可有效的抑制革兰氏阳性菌如一些腐败菌、致病菌和芽孢菌， 而对革兰氏阴性菌起的作用不大， 甚至不起作用。但食品经ＵＨＰ（Ｕｉｔｒａ－ Ｈｉｇｈ－Ｐｒｅｓｓｕｒｅ超高压） 和ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈ－ ｔｈａｌａｔｅ，聚对苯二甲酸乙二醇酯） 处理或添加ＥＤＴＡ或柠檬酸盐可以使乳酸菌素有效的抑制革兰氏阴性菌， 这说明乳酸菌素作用的是细菌膜。不同的乳酸菌素由于结构不同， 其活性和对细胞膜的作用方式也不同。
２．１ Ｌａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｓ类 这类细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）、脱氢丙氨酸（ＤＨａ） 和脱氢丁氨酸（ＤＨｂ） 等稀有氨基酸其活性形式的形成必须经过翻译后的酶修饰。根据分子结构， 这类细菌素可分为线型和环型２类， 其典型的代表就是 Ｎｉｓｉｎ。Ｎｉｓｉｎ是由乳酸乳球菌乳酸亚种 （Ｌａｃｔｏｃｏｃｃｕｓ． Ｌａｃｔｉｓ．Ｓｕｂｓｐ． Ａｌｃｔｉｓ）分泌的一种线型多肽，对革兰氏阳性菌（ 包括各种致病菌） 有较广的抑制作用， 并可使芽孢杆菌和梭状芽孢杆菌的芽孢对热敏感。目前，乳酸菌素中研究最深、应用最广的就是Ｎｉｓｉｎ， 国内外均有许多关于Ｎｉｓｉｎ结构与抗菌机理的综述Ｎｉｓｉｎ的抑菌作用最初被认为是一种表面活性剂； 也有人认为Ｎｉｓｉｎ的作用是由于其中的２个脱水氨基酸 （ 脱水丙氨酸和脱水酸）与细菌细胞中的酶的巯基发生反应；目前认为除了以上２种原因外，还存在Ｂａｒｒｅｌ－ ｓｔａｖｅ机制，即孔道形成机制。
２．２ 小分子热稳定肽（ＳＨＳＰ）
       近２０年来， 世界范围的食物源性李斯特菌病不断发生， 而小分子热稳定肽（ＳＨＳＰ） 类乳酸菌素尤其是（ａ） 类乳酸菌素更是如此。该类乳酸菌素抗菌机理主要是由于细菌素吸附在细胞膜并在其上形成孔道， 使得细胞膜的通透性增加从而引起细胞内各种离子的渗漏和能量物质的消耗， 导致细胞解体死亡。细胞膜上孔道的形成引起了膜内外离子失衡和磷酸盐的渗漏。膜内外离子的失衡直接造成ＰＭＦ （ 质子驱动力Ｐｒｏｔｏｎ ｍｏｔｉｖｅ ｆｏｒｃｅ） 的耗散。另外， 消耗细胞内ＡＰＰ和氨基酸也是（ａ） 类细菌素的活性之一。由于其形成的膜孔道要比第一类细菌素小得多， 因此（ａ） 类细菌素不能造成 ＡＰＰ从膜孔道直接渗漏。ＡＰＰ的消耗可能是为了维持细胞内 ＰＭＦ， ＡＴＰ的消耗量急剧增加或由于磷酸盐的流失造成的细胞内 ＡＴＰ代谢失衡。有人认为ＡＰＰ消耗的最主要原因在于ＰＭＦ的耗散， 而不是磷酸盐的流失。氨基酸消耗的原因一方面是由于氨基酸的摄取途径被堵塞， 另一方面是由于氨基酸通过膜孔道（或和ＰＭＦ转移系统）渗漏。可以说， ＰＭＦ的耗散是（ａ）类细菌素活性的主要原因。
３ 乳酸菌素的应用
 ３．１ 在食品方面的应用
 ３．１．１ 在乳制品中的应用 
      牛奶在生产、贮存、加工过程中很容易受到污 染。乳酸链球菌素已成功地用于干酪巴氏灭菌干酪、 巴氏灭菌奶、罐藏浓缩牛奶、高温灭菌奶、高温处理风 味奶、酸奶等。它能有效抑制肉毒梭菌的生长和毒素 产生，延长产品的保质期并使其在常温下保存。经实 验证实， 加入３０￣５０ ＩＵ／ｍＬ的乳酸菌素可以使鲜奶货 架期延长一倍。用少量乳酸菌素作为佐剂来生产奶油 巧克力，能降低消耗８０％，货架期大幅度延长，３７ ℃只 能保存３￣７ ｄ的产品， 添加乳酸菌素后可以存放２１ｄ，仍能保持原有风味。
 ３．１．２ 在肉制品中的应用
      使用乳酸链球菌素的肉制品有罐装火腿、熏猪肉 咸猪肉、香肠、真空包装的新鲜牛肉等。乳酸菌素还能 抑制杂菌生长， 如Ｎｉｓｉｎ能很好地抑制肉毒校状芽孢杆 菌的生长，乳杆菌素Ｓａｋａｃｉｎ能抑制单核细胞增生的李 斯特菌， 由肉细菌属某些乳酸菌所产生的乳酸菌素能 抑制肉毒梭菌和革兰氏阳性细菌，明串珠菌细菌素对 李斯特菌、乳球菌、粪肠球菌都有抑制作用， 片球菌属 产生的细菌素对产气夹膜梭菌、单核细胞增生李斯特 菌和金黄色葡萄球菌等Ｇ＋ 菌以及恶臭假单孢菌、嗜水 气单孢菌都具有抑制作用。此外，在加工肉制品中， 为了制备受消费者青睐的典型肉色和风味， 常加入一 定量的硝酸盐， 硝酸盐通过硝酸盐还原菌的作用转化为亚硝酸盐，而硝酸盐与体内的胺类物质作用， 生成具有致癌的亚硝胺化合物，对人是十分有害的，由于乳酸菌素加入肉制品中，可降低ｐＨ值，较低ｐＨ值能减少残留的亚硝酸盐， 避免对人的危害，保证肉制加工品安全。
３．１．３ 在啤酒及果汁饮料中的应用
Ｎｉｓｉｎ能有效控制乳酸菌和啤酒中的片球菌引起的腐败，不影响啤酒的外观,风味等特性。而且对于生长和发酵阶段的啤酒酵母活率没有影响，在低ｐＨ值、酒花物质的环境， Ｎｉｓｉｎ活性不受影响， 却能够有效的抑制啤酒中已发现的几乎所有的革兰氏阳性腐败菌，从而提高啤酒的生物稳定性。此外， 利用乳酸菌素还可以避免巴氏杀菌所带来的“ 杀菌味”“老化味”从而保持啤酒的新鲜度。随着纯生啤酒的悄然兴起和人们保健需求愈加强烈，利用天然的食品防腐剂正受到人们的青睐，乳酸菌素以其微生物、生理及技术上的优势将会越来越受到酿酒师们的关注。其中在果汁中加入Ｎｉｓｉｎ就能阻止存活的酸土芽孢杆菌的生长， 防止果汁及果汁类饮品的腐败变质。
３．２ 乳酸菌素在医药方面的应用
３．２．１ 抑菌作用
      用于治疗临床上因消化不良引起的腹胀、腹泻、胃肠炎等。抑菌实验表明， 它们不仅对革兰氏性细菌有抑制作用，而且对革兰氏阴性细菌特别是致病的一些革兰氏阳性细菌及阴性细菌， 如大肠杆菌、单孢增生利斯特菌、 金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、福氏志贺氏菌均有不同程度的抑制作用， 故可治疗胃炎、肠炎。乳酸菌素能促进胃液分泌，增强胃肠蠕动，促进事物消化。固对消化不良引起的腹胀、腹泻也有明显效果。
３．２．２ 改善肠道环境
      乳酸菌素是多肽物质， 食用后， 在消化道很快被蛋白水解酶吸收， 因而不会影响肠道内的正常菌体存活。乳酸菌素能选择性杀死肠道致病菌， 保护和促进有益菌的生长， 调节肠粘膜电解质、      水分平衡， 调节胃肠道菌群平衡， 改善肠道微环境。
３．２．３ 提高免疫力
       微生态制剂乳酸菌素具有免疫调节作用， 增强机体的特异性与非特异性免疫物质， 激活吞噬细胞酶的活性， 选择性杀死肠道致病菌， 促进有益菌的生长。刺激肠道产生ＩｇＡ， 增强机体的细胞免疫和体液免疫， 提高肠道免疫力。特别是乳酸菌素中的双歧杆菌是一种重要的生理性细菌， 对人体有增强免疫力， 抗感染， 延缓衰老的功能， 它能抑制有害微生物的生长， 从而促进人体的健康。
３．２．４ 妇科阴道用药
       近年来， 随着人们对乳酸菌的进一步研究，乳酸菌素在妇科用药方面也有新的用途。含乳酸菌活菌的阴道用制剂（如定菌生栓剂）。其代谢产物乳酸和过氧化氢等物质能保持阴道正常酸性环境。乳酸菌可直接补充阴道内正常生理细菌，调节阴道内菌群平衡，抑 制并消除阴道中的有害细菌的生长。固可用于由菌群紊乱而引起的细菌性阴道病的治疗，据临床观察效果显著。
４ 展 望
      综上所述，乳酸菌细菌素有很多特点，已经引起 广大从事乳酸菌、食品添加剂、益生素及开发新药等领域研究人员的极大兴趣，出现了研究热潮。近年来 新的乳酸菌细菌素不断出现，报道乳酸菌细菌素的文 献资料和专利数量也越来越多。目前的研究主要集中 于新菌株和高产菌株的筛选以及对已知乳酸菌细菌 素遗传因子的鉴定及结构基因的克隆和排序上，我国 是一个乳酸菌资源非常丰富得到国家，但对乳酸菌细 菌素的研究起步较晚，除 Ｎｉｓｉｎ外， 对其他乳酸菌细菌 素还没有进行很好的基础研究和开发应用研究。因而大力进行乳酸菌细菌素的研究尤其是生化、遗传特性 及基因调控方面的研究不仅具有重要的理论意义，而且具有广阔的应用前景。