乳酸菌细菌素是由乳酸菌代谢产生的一类具有抗菌作用的天然蛋白质或多肽类物质,将乳酸菌细菌素作为抑菌物质掺入食品系统已被广泛研究,并已有大量资料证实乳酸菌细菌素对腐败微生物具有一定的控制能力。目前乳酸菌细菌素在食品保鲜和健康保健等方面的潜在应用引起了国内外学者极大的兴趣,其中对nisin的研究最为深入,过去30年间,其在食品应用中的安全性和有效性已得到反复证明。近年来,随着对乳酸菌及乳酸菌细菌素研究的深入,乳酸菌细菌素在安全性、抑菌性等其他活性研究方面逐渐被认识,并成为蛋白质研究的一个热点。
1 乳酸菌细菌素的分类
细菌素通常是结合不同的标准进行分类,主要有生产细菌属、细菌素分子量和最后的氨基酸序列或基因簇组织同源性。目前乳酸菌细菌素的分类主要是基于细菌素氨基酸结构及理化性质,可将乳酸菌细菌素大致分为 4 类,即羊毛硫抗生素(I类)、小分子热稳定肽(Ⅱ类)、大分子热不稳定蛋白(Ⅲ类)及环形乳酸菌细菌素(Ⅳ类)。
I类细菌素的典型特点就是在成熟的分子中含有一个或多个羊毛硫氨酸残基或甲基羊毛硫氨酸残基。由于该类细菌素结构复杂,通常根据结构可将其再分为:IA 类线型羊毛硫细菌素,以Nisin为主要代表;IB类球型羊毛硫细菌素, 如细菌素Mersacidin;IC 类双(多)组份羊毛硫细菌素,以细菌素Lacticin 3147 为代表。小分子热稳定肽与大分子热不稳定蛋白主要是根据蛋白质分子大小及热稳定性进行区别,二者在生物活性方面差异性较小,两者细菌素主要来源于乳酸杆菌及乳酸球菌。羊毛硫抗生素根据蛋白质二级结构可分为A型和B型,该类细菌素具有极强的稳定性,nisin是其最具有代表性的一种。近几年,还有一种由两个小肽构成的肽类物质被发现,这种肽类经过研究发现其抑菌体系及物理化学性能与其他三类都有很大的区别,但具体作用机制尚不明确,因此被列为第四类细菌素。
2 乳酸菌细菌素的应用
2.1 乳酸菌细菌素在肉制品中的应用
由于乳酸菌通常在肉制品中发现,已经能从这些细菌中生产乳酸菌细菌素,因此乳酸菌细菌素在肉制品的保藏中得到了广泛应用,研究最为清楚的是nisin 在肉制中的应用。传统肉制品加工过程中,通常加人一定量的硝酸盐作为抑菌物质,用以肉制品防腐,为避免或减少亚硝胺类物质对人体健康的威胁,寻找安全的硝酸盐替代剂或佐剂引起越来越多的的关注。乳酸菌细菌素因其广泛的抑菌性能及安全性越来越多的引起了国内外学者的重视,是否可将其应用于食品中代替传统的防腐剂类物质成为了乳酸菌细菌素在食品中研究的焦点。目前被商业许可的乳酸菌细菌素只有nisin一种,已经被50多个国家允许添加入食品。
2.2 乳酸菌细菌素在乳制品中的应用
乳酸菌作为安全的发酵剂在乳制品生产中具有悠久的历史,在各类乳酸发酵制品中,乳酸菌细菌素广泛存在。早在5世纪,欧洲居民就发现酸奶能够治疗多种细菌引起的疾病,随着乳酸制品工业线的出现,各国学者普遍发现一个规律,即酸奶生产线受杂菌污染程度明显低于鲜奶生产线所受杂菌污染程度,后来多项研究证明,在抑制污染菌方面,乳酸菌产类细菌素物质占据主要作用。
2.3 乳酸菌细菌素在果蔬制品中的应用
果蔬制品普遍含有高营养成分,是多数菌类生长的天然培养基,且果蔬制品加工过程中为了保护其口感及营养,多数不能采用强烈杀菌方式处理,采用乳酸菌发酵处理是一种传统的果蔬保鲜方法。多项研究表明,果蔬发酵过程中,乳酸菌除产生乳酸、过氧化氢、CO2等抑菌物质外,乳酸菌细菌素作为重要副产物同样具有较强的抑菌作用,作为新型安全无毒的防腐剂已在该领域已有一些成功应用。
2.4 乳酸菌细菌素在生物医药方面的应用
近年来,频繁及滥用化学药物导致的药物危机已成为严重的公共健康问题,寻找新的抗菌药物代替化学药物成为人们的迫切需求。乳酸菌素细菌能有效抑制某些病原菌的生长,使其在治疗和控制目标细菌方面表现巨大的可能性。目前,乳酸菌细菌素用于药物开发成为一个有吸引力的焦点,因为乳酸菌细菌素抑制大多数病原体具有较好效果,且乳酸菌广泛存在于自然界中,稳定性较好,并且对人体细胞无毒性。
2.5 乳酸菌细菌素在畜牧养殖方面的应用
随着抗生素类及激素类药物在畜牧业中的大量使用及滥用,抗药性已经成为畜牧养殖行业不可避免的话题,由于乳酸菌细菌素为天然抗菌物质,具有较高的安全性及抑菌性能,是否可将乳酸菌细菌素作为抗菌添加剂代替抗生素类药物加入饲料中,从而达到致病抑菌的效果逐渐引起了国内外学者的兴趣。此方面已有大量研究证实了将乳酸菌细菌素添加入动物饲料中,能够明显抑制致病菌增生,提高动物免疫力,减少免疫疾病的发生。
参考文献:徐炳政《乳酸菌细菌素应用研究进展》