乳酸菌生理功能的系统解析与代谢调控
乳酸菌的代谢特性和应用研究
乳酸菌的代谢特性和应用研究乳酸菌是一种广泛存在于人类和动物肠道微生态环境中的葡萄球菌类细菌，具有多种保健和治疗功效。
乳酸菌的代谢特性和应用研究成为当前食品、医药等领域的热点。
本文从乳酸菌代谢、代谢产物及其影响、应用研究等三个方面，对乳酸菌的代谢特性和应用研究进行探讨。
一、乳酸菌代谢乳酸菌代谢主要有两种途径，即异源途径和同源途径。
异源途径是指乳酸菌通过代谢外源碳源，从而产生乳酸等代谢产物。
异源途径的一般情况下分为两种方式，一种是利用非糖类底物产生乳酸，如乳酸菌可利用脂肪、酒精等非糖类底物产乳酸；另一种是利用糖类底物产生乳酸，如乳酸菌可以利用果糖、葡萄糖等糖类底物产生乳酸。
同源途径是指乳酸菌通过代谢内源物质，即葡萄糖，从而产生乳酸等代谢产物。
在同源途径中，乳酸菌通过糖酵解作用，将葡萄糖转化为乳酸，并产生能量。
二、乳酸菌代谢产物及其影响乳酸是乳酸菌代谢的最主要产物，是一种低分子量有机酸，具有一定的强酸性和稳定性，能够调节肠道微生态平衡、抑制有害细菌作用，并参与酸奶等乳制品制作。
此外，乳酸菌代谢还会产生一系列的其他有用物质，如丙酸、醋酸、乙酸、甲酸、杂酸、二氧化碳、氢气和酸乳，它们的存在会影响乳酸菌的生长，营养成分的吸收等。
例如，二氧化碳能够在肉类、面包和蛋糕等食品中制造气泡并提高膨化度，也能够在面包中产生酸味；而酸乳菌则是酸奶的最主要菌种，它能够分解乳糖产生乳酸和酸，从而使酸奶具有一定的保健作用。
三、应用研究在食品、医药等领域，巨大的潜力和市场需求使乳酸菌的应用研究越来越深入。
例如，乳酸菌在生化、食品科学、环境工程、制药等领域均有广泛的应用。
在乳酸菌的生化领域，通过对其代谢特性及其产物的深入研究，人们已经成功制备出能够体外合成糖、合成内酯、实现电转化等多种低分子化合物的酶。
在食品科学领域，乳酸菌已成为发酵食品加工的主要菌种之一，如酸奶、凉皮、腊肠、熟鸡巴、橄榄等食品。
在环境工程领域，乳酸菌谷氧化菌被广泛应用于污水处理、废水处理、固废处理等方面。
乳酸菌对肠道微生物群落的调节
乳酸菌对肠道微生物群落的调节乳酸菌是一种益生菌，具有调节肠道微生物群落的作用，能够促进肠道健康，改善消化功能。
肠道微生物群落是人体内微生物的集合体，对人体健康具有重要影响，而乳酸菌的作用则是通过调节肠道微生物群落来保持肠道健康。
一、乳酸菌对肠道微生物群落的影响肠道微生物群落是由各种细菌和微生物组成的，其中包括有益的菌群和有害的菌群。
当肠道微生物群落中有害菌群过多时，会导致肠道功能紊乱，甚至引发各种消化道疾病。
而乳酸菌是一种有益的菌群，能够通过抑制有害菌群的生长，促进有益菌群的繁殖，从而调节肠道微生物群落的平衡。
乳酸菌能够通过多种机制来影响肠道微生物群落的平衡。
首先，乳酸菌可以产生有益的代谢产物，如乳酸、醋酸等。
这些代谢产物可以改变肠道环境，使其更加适宜有益菌群的繁殖和生长。
其次，乳酸菌可以竞争有害菌群的生存空间和营养资源，从而抑制有害菌群的生长。
此外，乳酸菌还能够产生抗生素样物质，能够抑制一些有害菌群的生长。
最后，乳酸菌还能够调节宿主免疫系统，增强免疫力，从而有效防止肠道疾病的发生。
二、乳酸菌对肠道健康的影响乳酸菌对肠道微生物群落的调节作用，对肠道健康具有重要影响。
其主要作用如下：1. 促进食物消化和营养吸收。
乳酸菌能够促进肠道内有益菌群的繁殖，从而增强肠道的消化和吸收功能。
此外，乳酸菌还能够分解一些难以消化的食物成分，使其更易被吸收。
2. 抑制有害菌群的生长。
有害菌群会对肠道健康造成很大影响，如易感染、腹泻等。
而乳酸菌能够通过各种机制抑制有害菌群的生长，保持肠道健康。
3. 缓解便秘。
乳酸菌能够促进肠道蠕动和水分吸收，从而缓解便秘问题。
4. 改善免疫力。
肠道是人体免疫系统的重要组成部分，乳酸菌能够通过调节肠道微生物群落，增强免疫力，预防肠道疾病。
三、如何摄入乳酸菌乳酸菌可以通过饮食和补充剂两种途径摄入到人体内，如：酸奶、乳酸菌发酵的饮料、豆腐等，都含有丰富的乳酸菌。
此外，乳酸菌也可以通过口服剂和益生元胶囊等形式补充到人体内。
人类乳酸菌营养代谢调控机理研究
人类乳酸菌营养代谢调控机理研究近年来，在全球营养学领域中，人类乳酸菌越来越受到关注。
人类乳酸菌是一类重要的营养代谢调控菌群，广泛存在于人体肠道和阴道内，对人体健康有着重要的作用。
然而，人类乳酸菌的代谢调控机理却一直没有得到全面的研究。
近年来，许多研究机构开始研究人类乳酸菌的代谢调控机理，希望能够更好地了解人类乳酸菌对人体健康的影响。
一、人类乳酸菌的特点和作用人类乳酸菌是乳酸菌属下的一类杆菌，它们在人体内生长，可调节人体内的气味、保持健康的肠道和阴道微生态平衡、增强免疫力等。
人类乳酸菌的种类较为复杂，其中一些种类十分重要，如乳酸双球菌、乳酸链球菌和古巴卫氏杆菌等。
这些微生物能够降低肠道和阴道内pH值，从而控制有害菌的增殖，同时也能够产生抗菌物质，抵抗病原菌。
此外，人类乳酸菌还能够分解食物中的多余糖分，产生有益的有机酸和维生素，促进肠道的健康和营养吸收。
二、人类乳酸菌的代谢调控机制在人类乳酸菌的代谢调控机制中，营养物质是其中的重要组成部分。
人类乳酸菌能够利用多种营养物质作为能量来源，如葡萄糖、果糖、乳糖、麦芽糖等。
这些营养物质会被代谢为乳酸等有机酸和其他代谢产物，从而产生能量和维持微生物的生存。
可以说，人类乳酸菌的代谢调控机制与环境因素、菌株特征和营养物质等多种因素有关。
其中，环境因素包括pH值、温度、氧气等；菌株特征包括菌种、酶系统等；营养物质则涉及到葡萄糖、果糖、乳糖等的代谢通路。
这些因素相互交织，共同影响着人类乳酸菌的代谢调控机制。
三、人类乳酸菌代谢调控机制研究的意义人类乳酸菌广泛存在于人体内，起着很重要的生理作用。
研究人类乳酸菌的代谢调控机制，有很重要的理论和应用意义。
首先，在理论方面，研究人类乳酸菌的营养代谢调控机制有助于了解微生物的基本生物学特性，以及其对人体健康的影响；其次，在应用方面，研究人类乳酸菌的代谢调控机制能够为制定相关产品和开发新的生物工艺技术提供理论基础。
此外，人类乳酸菌代谢调控机制的研究还有很重要的医学意义。
对乳酸菌遗传与代谢特性的研究
对乳酸菌遗传与代谢特性的研究在当今的日常生活中，乳制品已经成为了人们不可或缺的食品之一。
而在这些乳制品中，乳酸菌是不可或缺的一种重要成分。
乳酸菌在制作酸奶、乳酪等乳制品中起着至关重要的作用。
由于乳酸菌具有良好的耐受性和安全性，它们被广泛地应用于乳制品行业中。
因此对于乳酸菌的遗传和代谢特性研究具有重要的意义。
乳酸菌是一种可以通过发酵来生产乳酸的厌氧菌。
乳酸菌全身黏液，不耐氧气，不具有芽孢，常常在乳品或者动物肠道以无菌状的方式存活。
此外，乳酸菌具有产生抗生素和失活致病菌等其他有益作用。
由于这些优点，人们在乳制品生产中广泛地采用乳酸菌生产乳酸，从而使得乳制品更加健康、更加美味。
乳酸菌的代谢作用主要是通过糖分解产生乳酸。
以常见的乳酸菌属为例，其能够将葡萄糖、果糖、乳糖等糖类分解，并最终生成乳酸。
而随着研究的深入，人们发现除了生产乳酸之外，乳酸菌在代谢过程中还具有一些其他的特性。
例如，乳酸菌可以合成其他一些非醇类有机物质，并且在一定条件下可以通过吞噬其他微生物来获得营养。
除了乳酸菌的代谢特性之外，其遗传特性也是人们研究的另一个重要方面。
乳酸菌属于革兰氏阳性菌，其基因组相对较小。
这意味着其中的基因较为集中，且往往具有重要的生化功能。
随着人们在研究过程中对基因序列的解读能力的不断提升，对于基因编辑技术的开发和应用越来越广泛，人们开始着重研究乳酸菌的基因组构成以及其中重要基因的特性和功能。
乳酸菌的遗传特性和代谢特性的研究，对于提高乳制品生产的效率、保证乳制品的质量以及健康性等具有重要的意义。
在这其中，人们常常会关注到乳酸菌的抗性和感受性，嗜好和环境适应性、基因表达等方面。
毕竟，只有在更加细致的研究和分析之后，我们才能更加全面但饱满地理解乳酸菌，从而对其在生产中的应用充满信心。
总之，乳酸菌的遗传特性和代谢特性的研究对于乳制品行业和大众健康都具有十分重要的意义。
虽然目前对其的研究还有很多待加强和完善的地方，但是我们还是有足够的理由去相信，在不久的将来，我们将会在这方面取得更加令人瞩目的成就！。
乳酸菌菌群及其代谢特征分析研究
乳酸菌菌群及其代谢特征分析研究乳酸菌是一类生活在口腔、肠道和生殖系统中的厌氧菌，它们以兼性厌氧代谢为主，能够利用碳水化合物、蛋白质和脂肪酸等物质进行能量代谢，同时也能够产生乳酸、醋酸、丙酮酸等代谢物质。
在人体内，乳酸菌的数量和种类对于维持肠道微生态平衡和身体健康都具有重要作用。
本文将对乳酸菌菌群及其代谢特征进行分析研究。
一、乳酸菌的菌群特征乳酸菌菌群是一个综合性的菌群模式，由多个菌属和菌种组成。
在肠道中，常见的乳酸菌菌属包括乳酸杆菌、嗜酸乳杆菌、链球菌等。
其中，乳酸杆菌是最常见的一种乳酸菌，它们具有良好的耐受性和抗菌作用，同时也能够产生多种有益的代谢产物。
乳酸菌在肠道微生物群中的数量一般较少，但是它们却能够扮演着重要的角色，维持着肠道内的微生态平衡。
二、乳酸菌的代谢特征乳酸菌利用碳源进行代谢，主要产生的代谢产物包括乳酸、醋酸、丙酮酸等物质。
其中，乳酸是最主要的代谢产物，它具有促进肠道蠕动、降低PH值、维护肠道微生态平衡等功效。
此外，乳酸菌的代谢产物还包括一些生长因子、酸性多糖、维生素等物质，对于维持肠道内的生态平衡和身体健康都具有很大的作用。
三、乳酸菌对人体健康的作用人体内的菌群平衡与身体健康密切相关。
乳酸菌作为人体内的一部分，对于肠道内菌群的平衡也起到了重要的作用。
乳酸菌可以抗菌、抗炎、调节肠道免疫功能和胃肠蠕动功能，预防和治疗肠胃疾病、过敏等疾病方面具有重要作用。
因此，补充乳酸菌对人体健康有着非常好的保健作用，可以改善肠道微生态平衡，增强身体免疫力，调节肠胃功能，促进食物消化吸收。
四、补充乳酸菌的方法补充乳酸菌的方法多种多样，包括饮食、口服制剂、肠道灌注等。
其中最常见的方法是通过摄入含有丰富乳酸菌的饮食来进行补充，如酸奶、酸泡菜、酸豆腐等食品都含有大量的乳酸菌。
此外，常见的口服制剂包括乳酸菌素、乳酸菌口服液等，肠道灌注补充时常用于严重肠道疾病治疗方案中。
总之，乳酸菌是人体内的重要菌群之一，对于维持人体健康以及肠道微生态平衡具有重要作用。
乳酸菌的代谢途径与应用研究
乳酸菌的代谢途径与应用研究乳酸菌是一类常见的益生菌，它们在人体内或者某些食品中大量存在。
乳酸菌代谢途径是指乳酸菌在自然条件下，如何利用营养物质为能量，同时产生发酵产物。
此外，乳酸菌的代谢途径对其应用价值有着重要的意义。
本文将从代谢途径和应用研究两个方面介绍乳酸菌。
代谢途径乳酸菌产生乳酸的代谢途径是最为常见的，酸奶、奶酪、泡菜、酸黄瓜等食品中的酸味由乳酸产生。
乳酸是乳酸菌的主要代谢产物，它可以促进肠道的消化吸收，降低肠道中病原菌的滋生和扩散。
因此，乳酸菌可以被视为一类有益的细菌。
除了乳酸，乳酸菌可以产生多种代谢产物。
例如，某些乳酸菌可以产生解毒酸，具有清除人体内毒素的功效。
此外，乳酸菌可以利用葡萄糖分解产生醋酸、丙酮酸、乳酸、乳醇等多种有机酸，这些酸能够抑制其他细菌和真菌的生长。
应用研究因为乳酸菌不同于其他菌类，它的代谢途径和酶特性较为特殊，因此被广泛应用于生物产业。
首先，乳酸菌被用于酸奶等乳制品的生产中。
乳酸菌可以通过发酵乳制品中的糖类，来产生发酵产物，从而使乳制品具有独特的酸味和丰富的营养。
特别是，经过高强度超滤处理的奶蛋白，由于过滤过程去除了大部分的乳糖和脂肪，因此需要通过添加乳酸菌来产生发酵产物，增加产品的母乳感。
其次，乳酸菌可以应用于动物和植物的育种研究中。
1930年代，科学家们就发现了某些乳酸菌可以产生多种生长素，因此可以帮助提高小麦、大豆、水稻等作物的产量和质量。
此外，乳酸菌还能够提高家禽、畜牧的生产效率，加速幼仔发育，使其获得更高的体重和均衡的营养。
最后，由于乳酸菌有着许多有益的作用，因此被广泛应用于保健品和医疗药品中。
多项研究表明，乳酸菌可以抑制口腔和肠道病变的发生，有利于预防胃肠疾病的发生。
此外，乳酸菌还可以增强身体免疫力，对肠黏膜的修复和保护，促进身体对有害物质的排出，从而对身体健康产生许多积极的作用。
结语总之，乳酸菌的代谢途径及其应用研究，具有很高的研究和应用价值。
虽然乳酸菌被广泛应用于人类的生活和健康领域，但是对于其中很多复杂的代谢途径还有很多未知和研究空白。
乳酸菌代谢产物对人类免疫系统的影响研究
乳酸菌代谢产物对人类免疫系统的影响研究
乳酸菌是一种可以存活于人类肠道中的细菌，可以产生各种代谢产物。
近年来，越来越多的研究表明，乳酸菌代谢产物对人类免疫系统具有重要的影响。
乳酸菌代谢产物中最为重要的就是乳酸。
乳酸是一种弱酸性物质，在酸性环境
中能够有效抑制有害细菌的生长，同时也能够刺激肠道的免疫系统。
一些研究表明，乳酸可以增加干扰素、白细胞等免疫细胞的生成，从而增强人类的免疫力。
除了乳酸，乳酸菌还可以产生一些其他的代谢产物，例如丙酸、醋酸、丁酸等。
这些代谢产物也均具有调节免疫系统的作用。
丙酸和醋酸等中短链脂肪酸在养育动物中可以提高粘膜细胞增殖，增强免疫力。
丁酸则被认为能抑制炎症反应，从而减轻疼痛和局部感染。
一些最新的研究表明，乳酸菌代谢产物对某些自身免疫性疾病的治疗也具有潜
在的作用。
以类风湿性关节炎为例，通过口服乳酸菌可以延迟疾病的进展，并且能够减轻炎症反应，缓解患者的症状。
这种作用可能是通过改变肠道微生物群落，从而减少有害菌的生长，增加有益菌的数量来实现的。
总体来说，乳酸菌代谢产物对人类免疫系统具有重要的影响，具有很大的治疗
潜力。
进一步的研究可以帮助我们更好地了解其作用机制，进而开发出更为有效的治疗方法。
乳酸菌的代谢功能及其在食品行业中的应用
乳酸菌的代谢功能及其在食品行业中的应用乳酸菌是一种广泛存在于自然界中的微生物，其强大的代谢功能被人们广为认可。
乳酸菌能够将糖类、葡萄糖、乳糖等多种碳水化合物代谢为乳酸以及其他有机化合物。
除了代谢能力，乳酸菌还具有很多其他的生物活性，被广泛应用于食品、医药、护肤等多个领域。
本文就乳酸菌的代谢功能以及在食品行业中的应用进行讨论。
一、乳酸菌的代谢功能1. 产生乳酸乳酸菌是以糖类为主要碳源的微生物，它能够通过代谢糖类产生乳酸。
这个过程主要是通过乳酸菌的Glycolytic途径完成（也称为乳酸生成途径）。
简单来说，就是将底物糖分解为能够发生发酵代谢的前体物，而后者经过代谢之后就产生了大量的乳酸。
2. 产生酸乳酸外还能产生其他有机酸，包括醋酸、丙酮酸、乙酸等等。
乳酸菌的代谢产物中除了乳酸外，醋酸和丙酮酸是比较常见的代谢产物。
3. 生物晶体乳酸菌的生长条件特殊，需要复杂的营养物质，并且需要特殊的生理活动，才能获得足够的营养支持。
乳酸菌的生长过程中，可生成三羟基戊酸钠等多种有机物质，进而形成独特的晶体结构，被广泛应用于化妆品行业。
二、乳酸菌在食品行业中的应用1. 酸奶作为乳酸菌的代表产品之一，酸奶利用乳酸菌的代谢产物（乳酸、醋酸等）使得牛奶中的蛋白质部分变成了乳酸，使其味道更加酸甜。
同时，乳酸菌还能够消化牛奶中的乳糖，促进人体对钙、铁等元素的吸收，对健康有益。
2. 发酵面包发酵面包的发酵过程需要乳酸菌，它能够促进面团中蛋白质的水解，产生气体，使得面包更加松软、美味。
3. 调味品乳酸菌的代谢产物中有醋酸、乙酸等，这些物质被广泛地应用于调味品的生产中。
在酱油、醋等食品的制作过程中，乳酸菌被视为一个重要的发酵菌型，能够促进色泽、口感的改善。
4. 面粉添加剂乳酸菌能够促进粉类等食品的营养价值，同时也能够打造出更加柔软、细腻的质感。
在生产时，乳酸菌作为一种添加剂，运用在粉类等食品的加工过程中，通过代谢导致皮蛋中的蛋白分解，使得馒头、面包等产品更加松软、易于消化。
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吴重德等： 乳酸菌生理功能的系统解析与代谢调控 ． / 微生物学报（ 2012 死 亡，从 而 降 低 食 品 微 生 物 制 造的效率。因此，基 于 乳 酸 菌 为 主 体 的 食 品 微 生 物 制造过程中，需要： （ 1） 对乳酸菌的代谢能力进行重 构与优化； （ 2 ） 从 鲁 棒 性 （ Robustness） 和 对 营 养 环 境条件的适应性（ Fitness） 两方面调控和优化乳酸菌 的 生 产 性 能 ，以 实 现 目 标 代 谢 产 物 的 产 量 、产 率 和 生 产强度的提高。
1 基于基因组工程技术的乳酸菌生理 功能解析
以基因组序列 为 基 础 的 系 统 生 物 学 的 发 展，为 从 基 因 表 达 、蛋 白 质 组 的 时 序 变 化 、代 谢 物 含 量 及 代 谢流量比率等方面 全 局、深 度 解 析 工 业 微 生 物 在 合 成目标代谢产物 的 过 程 中，发 生 在 基 因、酶、生 化 反 应、代谢网络等层次 上 的 时 序 变 化 提 供 了 强 有 力 的 工 具 ，从 而 为 代 谢 途 径 的 重 构 与 优 化 、生 产 性 能 的 调 控 与 优 化 奠 定 了 坚 实 的 基 础［7］ 。 1. 1 乳酸菌全基因组测序研究进展及其在乳酸菌 生理功能解析中的应用
作为 食 品 微 生 物 制 造 的 主 体，乳 酸 菌 用 于 食 品 制造中首先要求细 胞 能 够 定 向、高 效 地 生 产 目 标 代 谢 产物，因此必须干扰或改变微生物原有的 调 控 体
表 1 乳酸菌在食品工业中的应用
Table 1 Applications of lactic acid bacteria
乳酸菌生理功能的系统解析与代谢调控
吴重德1，2 ，张娟1，2* ，刘立明1，2*
江南大学，1 食品科学与技术国家重点实验室，2 工业生物技术教育部重点实验室，无锡 214122
摘要： 作为工业化的细胞工厂，乳酸菌广泛应用于食品、农业和医药等行业。然 而 在 乳 酸 菌 的 工 业 生 产 中 以 及 作 为 益 生 菌 在 人 体 胃 肠 道 系 统 中 都 会 面 临 多 种 环 境 胁 迫 ，这 些 胁 迫 环 境 严 重 影 响 乳 酸 菌 的 生 理 功 能 ，从 而 影 响 食 品 微 生 物 制 造 的 效 率 。 近 年 来 ，随 着 代 谢 工 程 和 系 统 生 物 学 的 发 展 ，为 乳 酸 菌 生 理 功 能 的 改 造 带 来 了 前所未有的机遇。本文综述了系统生物学和代谢工程在乳酸菌生理功能的优化和调控中的具体应用。 关键词： 乳酸菌，生理功能，代谢工程，系统生物学 中图分类号： Q935 文献标识码： A 文章编号： 0001-6209 （ 2012） 01-0022-08
由表 2 可 知，乳 酸 菌 的 基 因 组 具 有 以 下 特 点： （ 1） 全基因 组 的 长 度 在 1. 8 － 2. 9 Mb 之 间，但 干 酪 乳杆菌 ATCC334 和植物乳杆菌 WCFS1 的基因组达 到了 2. 95 和 3. 35 Mb； （ 2 ） G + C 含 量 通 常 为 50% 左 右，最 高 为 60. 1% （ 双 歧 杆 菌 ） ，最 低 为 32. 9% （ 唾 液 乳 杆 菌 UCC118 和 德 式 乳 杆 菌 ATCC BAA-
转录组学数据在解析乳酸菌生理功能的进展包 括： （ 1 ） 解 析 抵 御 环 境 胁 迫 的 生 理 机 制： Broadbent 等［28］发现在酸胁 迫 条 件 下 L． casei ATCC 334 组 氨 酸合成中的 8 个基因簇（ LSEI_1426-1434 ） 和组氨酸 渗透酶 基 因 显 著 上 调，通 过 外 源 添 加 组 氨 酸，使 L． casei 酸胁迫 （ pH 2. 5 ） 条 件 下 的 存 活 率 提 高 了 100 倍。另一方面，Pieterse 等研究 L． planturum WCFS1 在乳酸 / 乳酸盐、pH、渗透压 等 胁 迫 下 的 基 因 表 达 差 异，发现了一组编码 细 胞 表 面 蛋 白 并 高 表 达 的 基 因 在乳酸响应环境胁迫过程中发挥重要作用； （ 2） 解 析乳 酸 菌 糖 代 谢 机 理： Barrangou 等［29］ 研 究 了 L． acidophilus NCFM 以 葡 萄 糖、果 糖、蔗 糖、半 乳 糖、海 藻 糖 、棉 籽 糖 和 低 聚 果 糖 为 碳 源 时 的 全 基 因 表 达 谱 ， 发现摄取单糖 （ 葡 萄 糖、果 糖 ） 和 二 糖 （ 海 藻 糖 和 蔗 糖） 时需要 PTS； 而 多 糖 （ 棉 籽 糖 和 低 聚 果 糖 ） 的 利 用需要 ABC 转 运 系 统，乳 糖 和 半 乳 糖 的 摄 取 需 要 GPH 转 运 系 统； （ 3 ） 挖 掘 代 谢 调 控 因 子： Azcarate 等［30］ 发 现 嗜 酸 乳 杆 菌 NCFM 的 组 蛋 白 激 酶 的 双 组
Acetaldehyde Lactococcus lactis
［1］
ingredients Diacetyl
Lactococcus lactis
［2］
Amino acid L-Alanine
Lactococcus lactis
［3］
γ-aminobutyric Lactococcus brevis acid
基金项目： 国家自然科学基金重点项目（ 20836003 ） ； 国家“973 项目”（ 2007 CB714303 ） ； 江苏高校优势学科建设工程资助项目 * 通信作者。张娟： Tel： + 86 -510 -85918307 ，Fax： + 86 -510 -85918309 ，E-mail： zhangj@ jiangnan． edu． cn； 刘立明： mingll@ jiangnan． edu． cn 作者简介： 吴重德 （ 1982 － ） ，男，四川成都人，博士研究生，主要从事乳酸菌生理功能与组学方面的研究。E-mail： wuchongde@ 163 ． com 收稿日期： 2011 -06 -07 ； 修回日期： 2011 -09-25
Application Product
LAB
References
Dairy
Hard Cheese
Lactococcus lactis
［1］
Leuconostoc spp．
Yoghurt
Streptococcus thermophilus ［1］
Lactobacillus delbrueckii
Flavour
乳 酸 菌 （ lactic acid bacteria，LAB ） 是 一 类 可 发 酵碳水化合物并以 乳 酸 为 主 要 产 物 的 细 菌，广 泛 存 在于自然环境中并对人体发挥着重要的生理功能。 同 时 ，作 为 一 类 重 要 的 工 业 微 生 物 ，乳 酸 菌 菌 体 及 其 代谢产物广泛应 用 于 食 品、医 药、饲 料、精 细 化 学 品 等工业领域中。尤 其 在 食 品 工 业 中，乳 酸 菌 广 泛 应 用 于 生 产 奶 制 品 、香 精 香 料 、氨 基 酸 、多 糖 、生 物 活 性 物质（ 叶酸和共 轭 亚 油 酸 ） 、防 腐 剂 等 （ 表 1 ） 。乳 酸 菌具有营养需求复 杂、能 量 合 成 效 率 低 以 及 在 生 长 过程中存在产物 抑 制 等 生 理 特 性。 此 外，由 于 乳 酸 菌属于分类地位差 异 很 大 的 细 菌 类 群，对 其 生 理 功 能 解 析 、调 控 的 研 究 进 展 缓 慢 。 因 此 ，在 深 入 解 析 乳 酸 菌 生 理 功 能 的 基 础 上 ，全 局 优 化 、调 控 其 代 谢 能 力 对提升乳酸菌食品微生物制造效率具有重要的理论 和应用价值。
微生物学报 Acta Microbiologica Sinica 52（ 1） ： 22 － 29； 4 January 2012 ISSN 0001 － 6209； CN 11 － 1995 / Q http： / / journals． im． ac． cn / actamicrocn
Mini-Review 小型综述
过去 的 几 十 年 间，人 们 运 用 传 统 诱 变 和 生 化 工 程 等 手 段 对 乳 酸 菌 进 行 改 造 ，优 化 其 代 谢 特 性 ，在 一 定程度上显著提升了乳酸菌的生产效率。近年来， 随着乳酸菌全基因组序列测序工作的不断推进以及 代 谢 工 程 操 作 手 段 的 不 断 更 新 ，使 得 全 局 上 理 解 、阐 释乳酸菌的生理功 能，并 采 用 代 谢 工 程 或 生 化 工 程 手段更为有效地定向调控乳酸菌的生理功能成为现 实。本文在总结乳酸菌基因组工程技术研究进展的 基础上，对乳酸菌生 理 功 能 的 解 析 和 调 控 进 行 了 总 结。
随着 第 一 株 乳 酸 菌—乳 酸 乳 球 菌 乳 酸 亚 种 （ Lactococcus lactis ssp． lactis ILl403 ） 全 基 因 组 测 序 工作于 2001 年完成［8］，在世界范围内掀起了乳酸菌 全基因组测序的浪潮，至 2010 年，超过 34 株乳酸菌 基因组 测 序 工 作 相 继 完 成 并 向 国 际 公 共 数 据 库 （ www． uniprot． org） 递交了全基因组序列（ 表 2） 。
365） 。乳酸菌全基因 组 测 序 的 完 成，为 全 面 分 析 和 阐释其生 理 功 能 奠 定 了 坚 实 的 基 础［7］： （ 1 ） 乳 酸 菌 具有完整的碳源转运和代谢系统； （ 2） 能量代谢途 径： 乳酸菌主要通过糖酵解途径来获取能量，但基因 组分析发现 乳 酸 乳 球 菌 IL1403 基 因 组 中 还 有 编 码 有氧呼吸的酶类，表明存 在 其 他 产 能 途 径［8］； （ 3 ） 生 长因子合成途径： 基因组分析发现不同种属乳酸菌 的氨基酸合成途径 存 在 不 同 程 度 的 缺 失，如 嗜 酸 乳 酸菌、约氏乳杆菌等 缺 乏 维 生 素 和 嘌 呤 核 苷 酸 合 成 必 需 的 关 键 酶 ，而 植 物 乳 杆 菌 则 可 合 成 除 亮 氨 酸 、异 亮氨酸、缬氨酸以外所有的氨基酸［17］； （ 4） 理解两菌 生理关系： 如保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌是发酵 乳生产中常用菌种，保 加 利 亚 乳 杆 菌 几 乎 不 具 备 氨 基酸的合成能力，而 嗜 热 链 球 菌 基 因 组 中 具 有 除 组 氨酸以外所有与氨 基 酸 合 成 相 关 的 酶，保 加 利 亚 乳 杆菌利用较强的蛋白水解能力为嗜热链球菌提供生 长所需的氨基酸和短肽［10］； （ 5） 细菌素合成基因： 研 究人员在乳酸乳球菌 6F3 中，发现了编码 nisin 合成 酶的具 有 11 个 基 因，大 小 为 15 kb 的 完 整 基 因 簇； （ 6） 细胞表面多糖合成基因： 乳酸菌基因组分析发 现与胞外多糖产生相关的一个 EPS 基因簇，包括 14 个基 因，编 码 高 度 保 守 的 蛋 白 EpsA、EpsF、EpsJ、 EpsI 和 5 种糖基转移酶、多糖合成酶［9］。 1. 2 转录组及蛋白质组解析乳酸菌生理功能